风力发电机组并网方式

DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2010.24.004

风力发电机组并网方式初探

董楠楠 丁巧林 杨宏

华北电力大学（保定）电气工程学院　０７１００３

引言

全球化能源危机日益严重，使得世

界各国开始重视开发和利用可再生、无污染的能源，我国也不例外。中国是世界上最大的能源生产国和消费国之一，能源危机严重制约着国民经济的发展。而风电作为一种新型可再生能源，具有施工周期短、维护费用低、清洁无污染、不消耗任何燃料等优点，并且在中国风电资源也有着它独有的优势：首先中国的风能资源丰富，主要集中在西北、华北和东北；其次风电制造业发展迅速，从小功率风电机组的批量生产到大功率风电机组的批量生产，我国将逐步进入全球风电设备生产大国的行列；在中国风力发电发展空间大，政府对可再生能源的长期规划将引导风力发电产业快速发展［１～２］。

风力发电是目前新能源开发技术最成熟，也是最有规模化商业开发前景的发电方式之一，是世界上增长最快的新能源之一，在新能源发电装机容量中位居第一位。根据欧洲风能协会和绿色和平组织签署的《风力１２——关于２０２０年风电达到世界电力总量１２％蓝图》的报告，期望并预测２０２０年全世界的风力发电装机将达到１２．３１亿ｋＷ，年安装量达到１．

论文

风力发电机组并网运行研究

论文题目：风力发电机组并网运行研究

摘 要

二十世纪八十年代以来，并网型风力发电以其独特的能源、环保优劣和规模化效益，得到了长足发展，从而风电场并网运行带来的各种问题也引起了人们的广泛关注。随着风电场规模的不断扩大，风电特性对电网的负面影响越来越显著，成为制约风电场规模不断扩大的重要障碍，因此为了进一步开发风电造福人类，深入研究风电场并网运行后对电网造成的影响成为迫切需要解决的问题。

尽管当今风电技术发展很迅速，各种新型的风力发电机相比以前都有了很大的进步，它们对风电并网运行的负面影响也在不断减少，但目前大多风电场仍采用普通异步发电机为发电技术的恒速恒频发电系统，异步发电机的一些特性使得研究它的并网运行对电网电压稳定性带来的影响成为必要，这个问题也是本文要研究的主要内容。

本文在第一章介绍了风力发电的一些发展现状，并阐述了跟风电有关的相关概念，阐明了研究大规模风电并网系统电压稳定性的重要意义；在第二章论述了风力发电系统的组成及分类，指出了不同风力发电系统的特点，并就风电的并网运行对电力系统电压稳定性的影响这一问题进行了大致分析：在第三章，根据风力发电系统各主要组成部分的数学模型建起了基于Matlab／Simul

风力发电机组并网技术

风力发电机组并网技术 20世纪90年代，L.Xu, Bhowink, Machromoum, R.Pena等学者对双馈电机在变速恒频风力发电系统中的应用进行了理论、仿真分析和试验研究，为双馈电机在风力发电系统中的应用打下了理论基础。同时，电力电子技术和计算机技术的高速发展，使得采用电力电子元件(IGBT等)和脉宽调制(PWM)控制 的变流技术在双馈电机控制系统中得到了应用，这大大促进了双馈电机控制技术在风电系统中的应用。八十年代以后，功率半导体器件发展的主要方向是高频化、大功率、低损耗和良好的可控性，并在交流调速领域内得到广泛应用，使其控制性能可以和直流电机媲美。九十年代微机控制技术的发展，加速了双馈电机在工业领域的应用步伐。近十年来是双馈电机最重要的发展阶段，变速恒频双馈风力发电机组已由基本控制技术向优化控制策略方向发展。其励磁控制系统所用变流装置主要有交交变流器和交直交变流器两种结构形式:(1)交交变流器的特点是容量大，但是输出电压谐波多，输入侧功率因数低，使用功率元件数量较多。(2)采用全控电力电子器件的交直交变流器可以有效克服交交变流器的缺点，而且易于控制策略的实现和功率双向流动，非常适用于变速恒频双馈风力发电

第八部分：风力发电机组单元

一、填空题：

1.当手动偏航时，应与偏航电机、偏航大小齿轮保持一定的安全距离，（）、（）、（）等物品要远离旋转和移动的部件。 答案：工具；衣服；手套 2.监控系统由（）和（）组成。 答案：工业以太网；监控软件

3.风力发电机开始发电时，轮毂高度处的最低风速叫（）。 答案：切入风速

4.严格按照制造厂家提供的维护日期表对风力发电机组进行的预防性维护是（） 。 答案：定期维护

5.禁止一人爬梯或在塔内工作，为安全起见应至少有（）人工作。 答案：两

6.（）是设在水平轴风力发电机组顶部内装有传动和其他装置的机壳。 答案：机舱

7.风能的大小与风速的（）成正比。 答案：立方

8.风力发电机达到额定功率输出时规定的风速叫（）。 答案：额定风速

9.叶轮旋转时叶尖运动所生成圆的投影面积称为（）。 答案：扫掠面积

10.风力发电机的接地电阻应（）测试一次。 答案：每天

11.在风力发电机电源线上，并联电容器的目的是为了（）。 答案：提高功率因数

12.风轮的叶尖速比是风轮的（ ）和设计风速之比。 答案：叶尖速度

13.风力发电机组的偏航系统的主要作用是与其控制系统配合，使风电机的风轮

在正常情况下处于（）。 答案：迎风状态

14

：并网型风力发电系统有恒速恒频(Constant Speed Constant Fmquency,简称CSCF)和变速恒频(VariableSpeed Constant Frequency,简称VSCF)两种工作方式。本文介绍了两种方式下不同的电路拓扑结构及其优缺点,在此基础上概述了不同风速下风力发电机组的控制方法。风力发电机组的控制通常按风速分为起动、额定风速以下及额定风速以上3个阶段。

维普资讯

第4 0卷第 6期20 0 6年 1 2月

电力电子技术P w rElc r nc o e e to is

V 1 0, . o . No6 4

De e e, 0 6 c mb r 2 0

并网型风力发电机组的控制技术综述耿华，杨耕’小亮，马(. 1清华大学，北京 10 8; . 0 0 4 2天津大学，天津 30 7 ) 0 0 2

摘要：网型风力发电系统有恒速恒频 ( o s n p e o s n m u ny简称 C C )变速恒频 ( a a l并 C nt t edC nt t q ec, a S a F SF和 V r be i S edC nt t rq ec, pe os n eu ny简称 V C ) a F S F两种工作方式

国电电力山西新能源开发有限公司

风力发电机组验收规范

为确保风力发电机组在现场安装调试完成后，综合检验风电机组的安全性、功率特性、电能质量、可利用率和噪声水平，并形成稳定生产能力，制定本验收标准。

一、编制依据：

1、风力发电机组验收规范 GB/T20319-2006

2、建筑工程施工质量验收统一标准GB50300

3、风力发电场项目建设工程验收规程 DL/T5191-2004

4、电气设备交接试验标准GB50150

5、电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169

6、电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GB50171

7、电气装置安装工程低压电器施工及验收规范GB50254

8、电器安装工程高压电器施工及验收规范GBJ147

9、建筑电气工程施工质量验收规范GB50303

10、风力发电厂运行规程DL/T666

11、电力建设施工及验收技术规程DL/T5007

12、联合动力风电机组技术说明书、使用手册和安装手册

13、风电机组订货合同中的有关技术性能指标要求

14、风力发电机组塔架及其基础设计图纸与有关标准

二、验收组织机构

风电机组工程调试完成后，建设单位组建验收领导小组，设组长1名、副组长4名、组员若干名，由建设、设计、监理、施工、安装、调试、生产

风力发电机组综合培训资料

风力发电机组介绍整体所：缪瑞平

风力发电机组综合培训资料

主要内容一、公司的主要产品

二、风力发电机的分类三、风力机的结构组成 四、风力发电机原理

五、风机运行过程六、风电场的分布 七、风力机组的现场安装

八、新技术

风力发电机组综合培训资料

我国风电产业发展现状我国风电产业急需发展的“三大技术”(一)陆地微风高效新型风电机我国陆地风速较低，有多风地区，但都较偏远，大 部分是少风地区，我们要让少风地区也用上风电机，就 必须大幅提高微风发电性能。

(二)沿海抗台风新型高效风电机我国有很长的海岸线，沿海蕴藏着非常丰富的风能资 源，由于台风对风电机的破坏很大，严重阻碍了沿海风能 的开发。海上风电技术一直都是国外研发的重点，但在抗 台风技术上始终没有重大突破。

风力发电机组综合培训资料

我国风电产业发展现状(三) 大规模电网接入由于风电机的并网稳定性没有保证，所以仍采用分散 入网的方式，风电场规模都较小，当风速和风向变化很大 时，风电机不稳定，不能满足并网条件，此时风电机可以 随时脱网；风电机稳定后，又可以随时入网，不会对电网 造成太大的冲击。

风力发电机组综合培训资料

我国风电产业发展现状全球风电产业逆势上涨31% 中国涨幅领跑世界全球风能理事会(

第四章风力发电机组的运行特性

4.1风力发电系统的一般构成及分类 (1)

4.2风力机的功率调节原理 (3)

4.2.1风力机的输出功率 (3)

4.2.2风力机功率调节原理 (5)

4.2.3风力机相关技术参数 (5)

4.3三相交流异步电机的基本电磁理论 (7)

4.3.1三相交流异步电机的结构 (7)

4.3.2三相交流异步电机的基本工作原理 (8)

4.3.3静止坐标系下的三相交流异步电机的数学模型 (10)

4.3.4 dq旋转坐标系下的三相交流异步发电机的数学模型 (13)

4.4 电压源型变流器工作原理及运行特性 (17)

4.4.1 三相电压源型变流器的基本工作原理 (17)

4.4.2 三相电压源型变流器联网运行特性 (19)

4.4.3 背靠背四象限电压源型变流器联网运行特性 (20)

4.5定速型风电机组的运行特性 (23)

4.5.1鼠笼式感应风电机组的运行原理 (23)

4.5.2 鼠笼式感应风电机组的风速-功率特性 (26)

4.5.3鼠式笼感应风电机组的运行控制 (27)

4.6变速型风电机组的运行特性 (31)

4.6.1双馈感应式发电机组的转速调节原理 (31)

4.6.2双馈感应式风电机组的运行控制原理 (33)

4.6.3双馈感应式风电机组的功率传

第十一章: 风力发电机组装配与安装

并网型风力发电机组属于重型发电设备，整个设备高达百米以上，重量在数百吨，因此风力发电机组的装配不可能在生产厂全部完成。因为若在生产厂完全装配好，到风电场的运输问题目前根本无法解决。所以风力发电机组的装配是在生产厂进行部分装配，而未装配的部件留待在风电场安装时再进行现场装配。

由于各生产厂装配工艺不同，对运输方式的选择不同，各生产厂装配方式略有差异。目前装配恒频恒速失速型机组一般采用机舱在工厂组装，叶片、轮毂、塔架采用风电场现场安装方式。变浆距变速恒频机组多采用除叶片和塔架外，其余零部件装配都在生产厂完成；这种方式变浆距系统在台架上调试方便，现场装配工作量小，可以节省吊装工时费用。MW级风电机组现场安装需要使用200吨的超长臂坦克吊，一天费用达30万元左右。1.5MW风电机组的整个机头重量在80吨左右，体积在10米×3.8米×3.8米左右，运输时需要使用重型元宝车。

11.1 风力发电机组的工厂装配 一、风电机组的装配的一般要求

1、进入装配的零部件（包括外购件、外协件）均应具有检验部门的合格证，方能进行装配。

2、零部件在装配前应当清理并清洗干净，不得有毛刺、翻边、氧化皮、锈蚀、切屑、油污、着色剂和灰尘等

岭门风电场运行检修规程

风力发电机组运行规程

版 本： 编 制： 校 对： 审 核： 批 准：

目录

２

前言

本规程给出了对风力发电机组（以下简称风电机组）设备和使用人员的要求,规定了正常运行、维护的内容和方法以及故障的处理的原则与方法。

２

一、范围

本规程适用于并网风力发电机组成的总容量在4.95万千万时及以上的、单机容量为1500KW变桨距水平轴风电机组组成的风力发电场。

二、引用标准

2.1 《风力发电场运行规程》 2.2 《风力发电机组电气系统》

2.3 《明阳机组运行状态及故障代码手册-中文版v2.0》 2.4 《电力工业安全知识》

三、对设备的基本介绍

3.1风力发电机组参数 序号 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.6 2.7 描 述 机组数据 制造商 型 号 额定功率 叶轮直径 切入风速 额定风速 切出风速（10分钟均值） 极端（生存）风速（3秒最大值） 设计寿命 叶 片 产品型号 叶片材料 叶片数量 叶轮额定转速 扫风面积 旋转方向(从上风向看) 单位