风光互补发电技术项目二课件（完整).ppt

《风光互补发电技术项目二课件（完整).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《风光互补发电技术项目二课件（完整).ppt（26页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、内蒙古辉腾锡勒风电场熟练掌握风力发电系统组成。熟练掌握风力发电系统组成。掌握风力发电系统组成部件功能及选型依据。掌握风力发电系统组成部件功能及选型依据。初步掌握风力发电系统设计方法。初步掌握风力发电系统设计方法。设计一套设计一套1kW的独立运行的风力发电系统，具体包括：的独立运行的风力发电系统，具体包括：确定风力机装机容量；确定风力机装机容量；风力发电机选型；风力发电机选型；蓄电池容量确定；蓄电池容量确定；电力变换单元设计方案确定；电力变换单元设计方案确定；电力变换单元主要元件选型；电力变换单元主要元件选型；逆变器选型。逆变器选型。一、系统基本组成 二、风力机结构 三、风力发电系统主要类型 四

2、、风力机运行特性 五、发电机 六、电力变换单元 七、蓄电池八、控制器图2-1 离网型风力发电系统组成结构框图 风力机一般分为水平轴和垂直轴两种，垂直轴的风力机主要缺点是转矩脉动大，在遇到强风时不易调速，在80年代后期各国己经停止了对这种风车的研制和开发，现在的风力机主要是水平轴螺旋桨推进器型的。水平轴风力机主要由风轮、回转体、调速机构、调向机构、手刹车机构、增速齿轮箱、发电机、塔架等部件所组成。 1定桨距失速调节型风力发电机组 2变桨距调节型风力发电机组 3主动失速调节型风力发电机组 4变速恒频风力发电机组 定桨距是指桨叶与轮毅的连接是固定的，桨距角固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能

3、随之变化。失速型是指桨叶翼型本身所具有的失速特性，当风速高于额定风速时，气流的攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流，效率降低，来限制发电机的功率输出。 变桨距是指安装在轮毅上的叶片通过控制改变其桨距角的大小。其调节方法为：当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到45，当转速达到一定时，再调节到0直到风力机达到额定转速并网发电；在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持为0位置不变，不作任何调节;当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率。 将定桨距失速调节型与变桨距调节型两种风力发电机组相结合，充分吸取

4、了被动失速和桨距调节的优点，桨叶采用失速特性，调节系统采用变桨距调节。在低风速时，将桨叶节距调节到可获取最大功率位置，桨距角调整优化机组功率的输出；当风力机发出的功率超过额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整在额定值以下，限制机组最大功率输出，随着风速的不断变化，桨叶仅需要微调维持失速状态。制动刹车时，调节桨叶相当于气动刹车，很大程度上减少了机械刹车对传动系统的冲击。 变速恒频是指在风力发电的过程中，发电机的转速可以跟踪风速的变化，由于转速发生变化必然导致发电机频率的变化，必须采用适当的控制手段(AC-DC-AC或AC-AC变频器)来保证与电网同频率后并入电网。机组在叶片设计上采用

5、了变桨距结构。 风力机的运行特性主要包括以下4部分。1叶尖速比与风能利用系数 2最大功率曲线 3实际输出功率 4转矩转速特性 图2-2 典型Cp=f()曲线Pt= 2331230()pRR Cn图2-3 功率转速特性曲线 图2-4 某风力机输出功率曲线 由于系统本身机械性能、电气特性的限制，转矩、功率和转速不可能无限大，在达到极限后必须进行运行保护控制，使系统能够安全运行。 发电机承担了机械能到电能的转换任务。它不仅直接影响这个转换过程的性能、效率和供电质量，而且也影响到整个系统的运行方式、效率和装置结构。因此，选用可靠性高、效率高、控制及供电性能良好的发电机系统，是风力发电工作的一个重要任务

6、。由于风力发电机的应用场所与一般发电机不同，其技术要求有其特殊性，在性能上又必须与风力机有良好的匹配，独立运行风力发电系统的发电机的型式一般为三相交流同步发电机 独立运行小型风力发电系统中的发电机应该符合以下主要的技术要求：发电机额定运行时，其输出交流电压的频率不小于20Hz ；发电机应能承受短路机械强度试验而不发生损坏及有害变形，试验应在当发电机空载转速为额定转速时进行，在交流侧三相短路，历时3s；发电机的工作转速范围1 kW及以下(含1 kW)为65%150%额定转速，2kW及以上(含2kW)为65%125%额定转速；在65%额定转速下，发电机的空载电压应不低于额定电压；当发电机在额定电压

7、下并输出额定功率时，其转速应不大于105%额定转速；在最大工作转速下，发电机应能承受输出功率增大至1.5倍额定值的过载运行，历时 5min；直流输出端输出额定功率时，其效率的保证值应符合表2-2的规定； 发电机在空载情况下，应能承受2倍的额定转速，历时2min，转子结构不发生损坏及有害变形；发电机定子绕组应能承受历时1min的耐电压试验而不发生击穿。 由于风能的随机性，发电机所发出电能的频率和电压都是不稳定的，以及蓄电池只能存储直流电能，无法为交流负载直接供电。因此，为了给负载提供稳定、高质量的电能和满足交流负载用电，需要在发电机和负载之间加入电力变换装置，由整流器、DC/DC变换器和逆变器组

8、成。 图2-6 可控整流桥图2-7 不可控整流桥图2-8 Buck变换器逆变器的功能是将蓄电池所存储和整流桥输出的直流电能转换为负载所需要的交流电能。逆变器按输出功率分为:100W、200W、5OOW、1000W、2000W、5000W等。逆变器按输人方式分为两种：（1）直流输入型:逆变器输入端直接与电瓶连接的产品；（2）交流输入型:逆变器输入端与风力发电机组的发电机交流输出端连接的产品，即控制、逆变一体化的产品。图2-9 铅酸蓄电池充放电时端电压的变化曲线常用的充电方法常用的充电方法（1）恒流充电）恒流充电（2）恒压充电）恒压充电（3）两阶段、三阶段充电）两阶段、三阶段充电（4）智能充电）智

9、能充电（5）均衡充电）均衡充电放电控制技术放电控制技术（1）放电电压控制法是在蓄电池组进行放电时，系统控制是维持直流母线电压的稳定，这样能保证供给负载变化情况下，及时提供足够的能量。当蓄电池组的电压接近蓄电池组过放电压时，给出报警;低于下限时，本组蓄电池就停止放电。（2）放电电流的控制法是在当一个蓄电池组的放电电流小于等于其额定放电电流时，不进行电流调节。当有大于其额定放电电流的组时，对蓄电池实行限流控制。即只有蓄电池的放电电流大于设定的放电电流时，其调节环节才会起作用;否则，这个电流调节环节对系统不起作用。（3）放电深度控制法是当蓄电池组的放电深度大于其设定的放电深度时，蓄电池将停止向负载放电。这主要是为延长蓄电池的使用寿命而设置的。蓄电池放电深度的大小，可根据实际要求通过设定值得到。控制器在独立运行系统中是一个非常重要的部件，它不但控制、协调整个系统的正常运行，而且实时检测系统各参数以防异常情况的出现，一旦检测到异常，它能够自动保护并报警。这些保护包括:蓄电池组过压、欠压保护，发电机的超速、过流保护。