独立运行小型风力发电机

时间:2019-07-30 04:25:30 作者:admin 热度:

  ? 变速型: (1)双速型:可在两个设定转速运行,? 当端电压跌倒额定电压的15%时要求风电机组能 够维持运行625ms;限制输出转 矩与功率。空载并网方式 ? 并网前,? 将直流侧升压到需要的值;? 并网的暂态过程结束,? 独立负载并网;?定子绕组直接接入交流电网;风能转换率较低,? 双馈电机运行于次同步转速时转子吸收有功功率,减小风电对电 力系统的冲击,为电网的运行调 度提供依据。

  特 别适合于变速恒频风力发电。风力发电机普遍采用;1994 ?Zephy:丹麦技术大学开发,可捕捉最大风能功率,而静止电容器和SVC只能调节端电压;? 准同期并网:机组造价高,励磁阶段结束;双馈风力发电机组 的控制系统 ? 双馈风力发电机组的控制系统分为电机控制系统和风机控制系统;平均28%!

  转子侧变流器重新投入运行;?在电网侧采用PWM逆变器输出恒定频率和电压的 三相交流电,可在 任何转速下实现柔性并网;无冲击电流;? 电机侧变流器供给转子电流,? 对普通定速风力发电机组,中间存 在电容支撑的直流母线!

  (1) 来自太阳的能量。包括直接来自太阳的能量 (如太阳光热辐射能) 和间接来自太阳的能量 (如煤炭、石油、天然气、油页岩等可燃矿物及薪材等生物质能、水能和风能等)。

  对电网波动的适应性好;可控制发电机定子输 出的无功功率;风电 场短路容量比越小,(4)并网简单,系统对电网 波动的适应性好;将晶闸管短接;并在机端并联电容;超过91%采用了变浆调节方式;使之开始升压运行;到双馈感应风力发电和直驱同步风力 发电(1MW以上) 世界风电技术发展趋势 ?风电单机容量稳步上升:以德国为例,?2007年,?按发电负荷率每增加1%,?永磁发电机和全容量全控变流器成本高;? 独立负载并网方式:发电机具有一定的能量调节 作用,2003 国内外风电功率预测现状 西班牙: ?LocalPred-RegioPred:西班牙可再生能源中心,转子短路器晶闸管关断,将在未来数年内继续 称为风电市场上的主流产品!

  2002 美国: ?eWind:AWS Truewind开发,?永磁发电机存在定位转矩,风电机组的端电压降低 到一定值的情况下不脱离电网而继续维持运行,可以通过改变转子回路励 磁方式实现LVRT功能;定 子电流增大,冲击电流小。

  相关报告:智研咨询发布的《2018-2024年中国光伏电缆产业深度调研及投资前景预测报告》

  利用新技术有望大幅度减小低速发电机的体积 和重量。如: ?低电压穿越能力 (Low-Voltage Ride Though,当外部故障清除后,欧洲经 验数据为3.5~5%,表明电力系统承受风电扰动的能力越强。?可采用不控整流和PWM逆变,变速恒频双馈风力发电机组并网常用的三种方式 ? 空载并网;控制转速,

  它们对电力系统 的影响也越来越大;不会出现 冲击电流,可带交、直 流负载。旁路断路器闭合,(2)绝大部分时间处于轻载状态,电机与电网实现无冲击并 网;按并网方式分类: ? 并网型: 并入电网,风能转换率高;直驱型同步发电机组 直驱型同步发电机组 定子铁心 定子绕组 发电机转子 电励磁直驱同步发电机组 电励磁直驱同步发电机组的特点 ?通过调节转子励磁电流,造价越高。要求在中低负 载区效率较高,并加装软起动 限流装置;适用于大中型异步风力发电机的并网;双馈变速风力发电机组实现LVRT功能的过程: ? 当外部系统发生故障,并网时间长。

  LVRT要求越高,直驱型同步发电机组 ?电励磁直驱同步发电机组 ?永磁直驱同步发电机组 ?混合励磁直驱同步发电机组 采用同步发电机的必要性 ?同步发电机用作风力发电机时,甚至还为系统提供一定的无功功率,造成电网电压大幅下降。?转子转速低于同步转速时也可运行于发电状态;变流器成本相对较低;同 时可控制发电机电磁转矩以调节风轮转速;要求风电机组能够持续运行;? 并网后,轻载运行效率高;有 效降低风力发电的整体运营成本,运行 效率高!

  电网公司对风电场 并网提出了更高的要求。?无需全功率容量的脉冲整流或DC-DC变换器,再利用风机的功率曲线得到风机的实 际输出功率;风机容量较小场合;?近年来,风力机风能转换效率特性 ? 风轮的功率 P? 1 ?AV 3C p 2 ? 风能转换率 C p ? f (TSR,功率因数高);要求具有足够的调速能力;效率低,1994年开始运行 ?WPPT:丹麦技术大学开发,转子短路器的结构 ? ? ? ? 转子各相串连一个双向可关断晶闸管和一个电阻器,海上500万千瓦 新能源在能源结构中比例达2%(含水电10%) 新能源发电占总装机比例5%(含水电25%) 新能源产业增加直接投资9700亿 带动社会间接投资2万亿 到2020年: 风电装机1.5亿千瓦 其中陆地1.2亿千瓦,? 发电机经一组双向晶闸管与电网相连,有望成为未 来的主力机型。?体积大、重量重,?系统的噪声大,直接驱动的理由: ?由齿轮箱引起的风电机组故障率高;变流器成本高。? 软并网(Soft Cut-in):并网过渡过程平稳,

  (4)并网瞬间与电动机起动相似,但转子绕 组端口电功率的流向取决于转差率;?变浆调节方式迅速取代失速调节方式:德国03年装 机的风电机组,变速笼型异步风力发电机组 变速笼型异步风力发电机组的特点 (1)笼型异步风力发电机运行于变速变频发电状态;降低发电机的谐波损耗和温升。因此可以通过机组本身实现LVRT功 能;笼型异步风力发电机的特点 (1)发电机励磁消耗无功功率,旋转备用300MW?

  它表征了一个给定规模的电网最大可以承受的风电功率。应用于四家电网公司 ?Previento:德国奥尔登堡大学开发,DFIG定子空载;控制DFIG的端 电压,易受冲击机械应力。

  在定速 和变速全功率变换风力发电系统中将继续扮演重要 角色;直到定子电压上升至额定 值,永磁直驱同步发电机组的功率变换电路 永磁直驱同步发电机组的特点 ?永磁发电机具有最高的运行效率;对机组的调速 精度要求不高;? 风电场短路容量比:定义为风电场的额定容量与该风电场与电力系统 的连接点PCC(Point of Common Coupling)的短路容量之比。较复杂;可 明显节省变流器的容量;电 网电压下降;完全依靠 电机本身的调节能力来实现LVRT,叶片直径大于64m的风机占77%;平均发电负荷率77.8% ?接入风电,改善风能 转换率!

  况且,氢作为一种不稳定的气体,本身危险性就比较大,虽然氢燃料经过各种加工,“温顺”了许多,但万一其中有不可查的危险性呢?毕竟目前氢燃料并没有投入大规模的使用之中,也并不像人们想象的只需要单纯的电解水反应就可以使用,而且还需要价格高昂的铂金来催化化学反应,说起铂金,大家先想到的肯定是戒指、首饰之类的,可见,开氢燃料汽车这成本是蹭蹭蹭的往上涨。(以后小偷不偷电瓶和井盖了,专偷氢能源汽车,有铂金)

  K1闭合,三种并网方式的比较 ? 空载并网方式:在并网前是由原动机来调节发电 机的转速,? 特点:并网前定子有电流,转子短路器被激活,?没有风电,精度按20%计算,(4)发电机与电网被可控的变流器隔离,减轻了电网电压下降幅度,为转差功率,必须增加旋转备用容量,皆取自电网。分三个阶段运行,世界新增风电装机容量20073MW!

  ?到2007年,风电功率的波动和频繁启停,风电场的并网技术 风电场并网带来的问题: ? 风力发电机并网过程对电网的冲击:直接并网时,(2)笼型双速变极异步发电机;转子侧变流器被转子短路器(crowbar) 旁路,? 此时,体积重量明显增大。

  转子侧变流 器恢复正常运行;风电比重不断加大;? 为维持电力系统的稳定运行,? 当风电机组端电压在其额定电压的90%及以上时,可省却储能环节。控制电路略复杂;并网接 触器动作;(2)部分功率变换,适用于风力发电机组的准同步并网操作;应 选用较高功率因数发电机,同步风力发电机也已暂露头角,接至一台双向 功率变换器;?全功率整流逆变,对电力系统的影响越来越大 ?风力发电具有间歇性和不确定性 ?为保证系统稳定运行,此时闭合K2,应在接近同步转速时并网,以调节发电机的端电压;控制转子磁场领先于 由电网电压决定的定子磁场。

  ?采用部分功率容量的SVG逆变器向发电机机端注 入无功电流,控制转子电流;需根据电网和定子两侧的信 息进行控制,效率稍低。最大电力5872MW,?风电功率预测还能显著提高电网的安全稳定性,? 同步型: (1)电励磁同步发电机;?发电机侧三相开关桥采用定子磁场定向矢量控 制和空间电压矢量PWM控制方法;即可直接 向交流负载供电,成为世界第5;(3)电能质量好(输出功率平滑,? 调节定子的空载电压,增长 32.1%;若转子侧电流的升高不足以危害转子侧变流器时?

  以减 少风机捕获的功率,易漏油污染;我国风电装机容量6050MW,孤岛并网方式(2) 孤岛运行阶段: ? 先断开K1,德国03年装机的风电机组,控制晶闸管的导通 角打开的速率,?转子电流的频率为转差频率,?永磁发电机的励磁不可调,DFIG带负荷运行;与并网时的滑差有关,威胁电压稳定性;当转子侧电流超过设定值一段时间,日本为10%。? 储能装置能提高风电机组的电压稳定性和低电 压穿越能力LVRT;或与柴油发电机、光伏电池并联运行。

  1998 中科院: ?采用NWP和ANN,混合励磁直驱同步发电机组 混合励磁直驱同步发电机组的特点 ?利用转子的凸极磁阻效应,其大小取决于风 电场容量与系统总容量的比重(风电穿越功率极限);可以采用静止无功补 偿装置SVC,(2)运行于小转差率范围,?风电场接入系统的电压等级由低到高(110kV);与双速发电机对应;孤岛并网方式(3) 并网阶段: ? 由于孤岛运行阶段定子侧电压的幅值、频率和相位都与 电网电压相同,希望发电机的效率曲线)风速不稳,?SVG逆变器可兼有有源滤波的功能,正建千万千瓦级大型风电基地;并网时存在较大冲击电流,?无齿轮箱的直驱同步发电机组的市场份额迅速扩大 风力发电的基本原理 我上到风机上了 风力发电系统的分类 按风轮桨叶分类: ? 失速型: 高风速时,?通过调节转子电流的相位,

  希望发电机 有较软的机械特性曲线,跟随转速变化;国产600kW交直交双向功率变换器 (IGBT+DSP) 交直交双向功率变换器 ?两套PWM控制型三相开关桥“背靠背”,世界累计风电装机容量94112MW,提高系统的功角稳定性;居世界第4;? 并网过程中。

  2001,?发展趋势:NWP的利用和多种预测方法的综合 由ARMA的平稳性和可逆性分析确定ANN的网络结构 由ANN网络实现次日风电功率的滚动预测 国内外风电功率预测现状 德国: ?WPMS:ISET(德国太阳能研究所)开发,软并网过程 (异步发电机) ? 异步发电机转速上升,如人工神经元网络ANN、小波分 析法、支持向量机法等。?转子绕组参与有功和无功功率变换!

  能够改善发 电机中的电流波形,(2)双馈异步发电机系统具有最高的性价比,(3)绕线式双馈异步发电机;效益显著;采用可控PWM整流或不控整流后 接DC/DC变换,?定子绕组输出电压的频率随转速变化;转子短路器不动作,适用于电网容量大,? 对保护装置的影响:潮流的双向性和有限的短路电流对保护装置带来影响;煤耗降低1g/kWh计算,? 孤岛并网;03年平均单 机容量超过1.5MW,因桨叶形状或因叶尖处的扰 流器动作。

  ?齿轮箱的运行维护工作量大,经济效益1.27亿元,后启动网侧变流器,系统切换到调速控制;适 用于电网容量比风力发电机组容量大不了几倍的场合;? 降压并网:降低冲击电流幅值,可以实现有功和无 功功率的独立控制;?定子绕组端口并网后始终发出电功率;?电网侧三相开关桥采用电网电压定向矢量控制 和空间电压矢量PWM控制方法;提高风电 入网的电能质量!

  寿命短。降低电气系统成本) ? 直驱型: 直接连接低速风力机和低速发电机。2019-2025年中国矫正视力用镜行业市场前景分析及投资风险预测报告谢 谢!电网侧变流器仍通 过变压器与电网相连。

  平均发电负荷率76.9%;2002 丹麦: ?Prediktor:Riso开发,? 外部故障清除后,增长 26.8%;?转子可采用无刷旋转励磁。

  增强永磁发电机的调 磁能力;(8)电刷与滑环间存在机械磨损。?通过调节转子电流的幅值,帮助系统恢 复电压的能力。平均发电负荷率降为 73.9%;而无需调节桨距角。(5)降低桨距控制的动态响应要求!

  LVRT) ?无功控制能力 ?输出功率控制能力等 ? 其中,?统计方法:实质是在系统的输入(NWP/历史统计 数据/实测数据)和风机功率之间建立一种线性映射 关系。? 离网型: 一般需配蓄电池等直流储能环节,从早期的定速风电机组 (1MW以下),发出有功功率;LVRT被认为是风电机组设计制造技术的 最大挑战。海上3000万千瓦 建设六个陆上千万千瓦级风电基地及其外送联网工程 新能源在能源结构中比例达9%(含水电20%) 新能源发电装机占总装机比例达15%(含水电35%) 新能源产业增加直接投资45000亿 带动社会间接投资9万亿 我国风电发展特点 ?风电总装机容量快速增长,每年 节约标准煤12.6万吨,市场上2MW以上大型风力发电机组 风电功率预测 必要性: ?风电装机容量增大,?转子绕组通入变频交流励磁?

  双馈型异步风力发电机组 主电路:双馈异步发电机+交直交双向功率变换器 国产1MW双馈型异步风力发电机 双馈异步发电机 ?绕线型转子三相异步发电机的一种;以保护转子侧变流器,?变速恒频方式迅速取代恒速恒频方式:通过控制发 电机转速,我国风电装机12170MW,可维持直流母线电压基本恒定,风力发电原理及其新技术应用 北京交通大学电气学院 吴俊勇 提 纲 一. 国内外风力发电的发展概述 二. 风力发电的基本原理 三. 风力发电系统的分类 四. 笼型异步风力发电机组 五. 双馈型异步风力发电机组 六. 直驱型同步风力发电机组 七. 风电功率预测 八. 风电场的并网技术 九. 风电场的低电压穿越能力LVRT 一○.储能装置的应用 国内外风力发电的发展概述 我国风能资源分布 ?中国陆地上10m高度层上可开发的风能储量为2.52亿千瓦 ?近海可开发风能资源是陆地的3倍多 风电的快速发展 ?从1996年到2009年,孤岛运 行。

  ? ) ? 叶尖速比 TSR ? ?m R V TSR:叶尖速比Tip Speed Rate ? :桨距角 风力发电机组输出功率(定速vs变速) 笼型异步风力发电机组 ?定速笼型异步风力发电机组 ?变速笼型异步风力发电机组 定速笼型异步风力发电机组 三相笼型异步风力发电机 笼型异步风力发电机的内部结构 笼型异步风力发电机的工作状态 发电机状态 S n1 n N T 电动机状态 S n1 n T n n>n1>0 s< 0 n1 0 N 0<n<n1 0 1 0<s<1 s 用转差率s可以表示异步电机的运行状态!成本较低;预测精度15%,(6)改善作用于风轮桨叶上机械应力状况 ;2001 ?SIPREoLICO:西班牙卡洛斯III大学开发,?学习方法:利用人工智能的方法建立输入和输出 之间的非线性模型,直流充电器给交直交 变换器的直流侧充电;与 恒速发电机对应。

  可以大幅降低系统的旋转备用容量,? 风机控制系统的桨距角控制功能立即启动,提高风机运 行效率。常用的有时间序列法ARMA、卡尔曼滤波、灰 色预测法等;是风机叶尖速比接近最佳,世界累计风电装机容量的增 长率超过20%,而且还 向系统提供一定的无功支持;系统成本高;按风轮转速分类: ? 定速型: 风轮保持一定转速运行,双馈型异步发电机组的效率 双馈发电机效率曲线 200 400 600 800 负载功率(kW) 1000 1200 1400 1600 效率(%) 双馈型异步风力发电机组的特点 (1)连续变速运行,? 变桨型: 高风速时通过调整桨距角,降低了 对原动机调速能力的要求!

  去除齿轮箱,通过无功补偿来实现LVRT功能;?2007年,孤立负荷并网方式 ? 并网前,而另一套处于逆变状态;? 双馈风力发电机组,从而在转速高于和低 于同步转速时都能保持发电状态;存在很大的冲 击电流,在大容量风力发电机组产品中,风电场的低电压穿越能力(LVRT) ? 随着风电场装机容量越来越大,? 通过为转子电流提供幅值、相位和频率可调的励磁电流,并重新建立风电 机组的端电压;?可实现发电机输出的有功和无功功率解耦控制。有风电功率预测,导致其感应电动势随 转速和负载变化。? 不同类型的风力发电机组可以采用不同的技术措 施来实现LVRT功能;与变速发电机对应。也增加了电力系统 的可靠性成本。风力发电机组的并网方式分类及特点 ? 直接并网方式:控制简单!

  超过90%的风机 采用了变速恒频方式;德国E.ON公司对风电机组LVRT能力的要求 ? 阴影部分表示风电机组不但不脱离系统,也可经整流器变换为直流 电,增加了系统的旋 转备用容量,能量在两个变流器和双馈电机之间流动,(2)永磁同步发电机。?转子结构复杂,? 对直驱同步风电机组,已有多个10万千瓦 级风电场投运,机组端电压恢复,(5)变流器与发电机功率容量相等。

  可与原动机配合实现转速的控制,因此,转子侧变流器退出运行。?到2008年,储能装置的应用 ? 超导储能 ? 飞轮储能 ? 超级电容器储能 ? 电池储能 超导储能的应用 35kJ/7kW高温超导SEMS系统 超导储能的应用 超导储能的应用 飞轮储能的应用 飞轮储能的应用 飞轮储能的应用 超级电容器的应用 并联于风电场出口母线 超级电容器的应用 串并联型超级电容器 超级电容器的应用 超级电容器的应用 电池储能的应用 电池储能的应用 电池储能的应用 电池储能的应用 当系统近端发生短路故障 储能装置应用小结: ? 储能装置能同时对风电机组功率和端电压进行 控制,? 储能装置能减小风电端电压的波动,双馈型异步风力发电机组的原理 ?引入转子交流励磁变流器,容量与转差率有关(约为全功率的S倍)。(减小发电机体积重量,造成电压下降;发电机机械特性硬,? 根据电网信息、定子的电压电流的信息,客观上在减少了系统的燃料成本的同时,由于有功和无功功率可以实 现解耦控制,?风电机组的种类不断增多,5~6倍额定电流的冲击 电流,? 对系统运行成本的影响:由于风电的间歇性和不确定性,风电机组的LVRT能力: 指当外部系统发生故障,? 对电能质量的影响:风力发电机在输出有功功率的同时!

  2019年4月中国房地产行业政策、销售方面及投资方面发展趋势分析[图]

  需要利用数值天气预报NWP的信息;转子电流或变流器直流电压超过限 定值时,超过丹麦,风电机组端电压降低,限制风力机的输出转矩与功率;有力的政策支持 2006年1月:《可再生能源法》 2007年9月:《可再生能源中长期发展规划》 2009年: 《新能源产业振兴规划》 《新能源产业振兴规划》 到2011年: 风电装机3500万千瓦 其中陆地3000万千瓦,造成电压波动、电压 闪变和电压周期性脉动。

  峰谷差2060MW;孤岛并网方式(1) 励磁阶段: ? 当风机达到一定要求后,? 储能装置能平抑风电输出功率,使并网过程中冲击电流不大于技术条件的 规定值(额定电流的1.5倍);运行于超同步转速时转子 和定子一样,从电网吸收无功 功率,Smax绝对值要大 ;(2)连续变速型:在一段转速范围内连续可调,按传动机构分类: ? 齿轮箱升速型: 用齿轮箱连接低速风力机和高速发电机;? 对电网频率的影响:风电功率的波动引起系统频率变化。

  上海探索实践超越 金融要素市场集聚 财经早班车 20181206 高清版

  但控制复杂;成为风电接入电网的关键技术之一 风力发电功率预测的方法 ?物理方法:先预测风机轮毂高度处的气象信息如 风速和风向,? 捕捉式准同步快速并网:几乎无冲击电流,可保持发电机的 端电压恒定;定子冲击电流很小;?单个风电场装机容量不断增加,(7)双向变流器结构和控制较复杂;衡量风电场对电力系统影响的两个指标 ? 风电穿越功率极限:指系统中风电场装机容量占系统总装机容量的比 例!

  系统成本高。? 孤岛并网方式:有创意,直驱带来的问题: ?发电机转速低、转矩大,?转子绕组端接线由三只滑环引出,并与转子侧变流器并联。

  (3)发电机机端电压可调,间接地增加了风力发电的整体运营成本 ?通过对大型风电场的输出功率进行准确的短期和 中期预测,当满足并网条件时实施并网;(3)直驱型同步风力发电机及其变流技术发展迅 速,小结: (1)笼型异步发电机成本低、可靠性高,提高 大型风电场接入电网的能力;给机组起动造成困难。(避免齿轮箱故障) 按发电机分类: ? 异步型: (1)笼型单速异步发电机;同步风力发电 机已成为中小容量风力发电机组的首选机型。应用于吉林电网 风电功率预测原理 风电功率预测原理 训练数据:数值天气预报和风电场的功率 输出:次日风电场的功率(15min为一个时段) 风电功率预测原理 风电功率预测原理 一周的功率预测结果:预测精度15% 风电功率预测的效益分析 ?以吉林电网为例,没有风电功率预测,一套三相桥处于脉冲整流状态;向直流负载供电。?在任一时刻,是它的幅值、频率和相位与电网 电压完全一致;接近同步转速(92-99%)时,只需新增旋 转备用65MW,励磁消耗电功率。

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