风力发电的并网技术.ppt

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1、风力发电及其并网技术风力发电及其并网技术PART1 风力发电概况uu风风风风力力力力发发发发电电电电作作作作为为为为一一一一种种种种清清清清洁洁洁洁可可可可再再再再生生生生能能能能源源源源，最最最最近近近近20202020年年年年在在在在世界范围内迅猛发展世界范围内迅猛发展世界范围内迅猛发展世界范围内迅猛发展uu欧欧欧欧盟盟盟盟目目目目标标标标在在在在2020202020202020年年年年风风风风电电电电占占占占整整整整个个个个能能能能源源源源的的的的比比比比例例例例达达达达到到到到20%20%20%20%，还需新增风电装机容量，还需新增风电装机容量，还需新增风电装机容量，还需新增风电装机容

2、量100-200GW100-200GW100-200GW100-200GW。uu美美美美国国国国能能能能源源源源目目目目标标标标是是是是在在在在2030203020302030年年年年通通通通过过过过发发发发展展展展风风风风力力力力发发发发电电电电增增增增加加加加20%20%20%20%，这样也需要新增装机容量，这样也需要新增装机容量，这样也需要新增装机容量，这样也需要新增装机容量300GW300GW300GW300GW。uu在在在在我我我我国国国国从从从从2004200420042004年年年年开开开开始始始始，并并并并网网网网型型型型风风风风力力力力发发发发电电电电进进进进入入入入了了了了

3、一一一一个个个个高高高高速速速速发发发发展展展展阶阶阶阶段段段段，2010201020102010年年年年，风风风风电电电电装装装装机机机机容容容容量量量量达达达达到到到到41GW41GW41GW41GW，计划在，计划在，计划在，计划在2020202020202020年达到年达到年达到年达到100GW100GW100GW100GW。风力发电概况风力发电概况风力发电概况风力发电概况在在在在过过过过去去去去几几几几年年年年中中中中，尽尽尽尽管管管管海海海海上上上上风风风风电电电电提提提提速速速速，但但但但是是是是陆陆陆陆上上上上风风风风电电电电仍仍仍仍然然然然是是是是风风风风电电电电开开开开发发发

4、发的的的的重重重重点点点点，占占占占全全全全部部部部风风风风电电电电装装装装机机机机的的的的98%98%98%98%以以以以上上上上，海海海海上上上上风风风风电电电电仅仅仅仅占占占占1.3%1.3%1.3%1.3%左左左左右右右右。风风风风机机机机的的的的大大大大型型型型化化化化倾倾倾倾向向向向抬抬抬抬头头头头，世世世世界界界界前前前前十十十十名名名名企企企企业业业业都都都都在在在在大大大大力力力力研研研研发发发发5MW5MW5MW5MW以以以以上上上上的的的的风风风风机机机机，10MW10MW10MW10MW的的的的风风风风机机机机预预预预计计计计会会会会在在在在20152015201520

5、15之前下线。从技术路线发展趋势来看，大型化促使了直驱技术的发展之前下线。从技术路线发展趋势来看，大型化促使了直驱技术的发展之前下线。从技术路线发展趋势来看，大型化促使了直驱技术的发展之前下线。从技术路线发展趋势来看，大型化促使了直驱技术的发展。风力发电概况风力发电概况我国风电发展状况我国风电发展状况我国风电发展状况我国风电发展状况风力发电概况风力发电概况中国中国美国美国德国德国西班牙西班牙印度印度意大利意大利法国法国英国英国葡萄牙葡萄牙丹麦丹麦其他其他050001000015000200002500030000350004000045000全球风电累计装机前十名的国家全球风电累计装机前十名的

6、国家全球风电累计装机前十名的国家全球风电累计装机前十名的国家风力发电概况风力发电概况欧洲最新开发的风力发电机欧洲最新开发的风力发电机欧洲最新开发的风力发电机欧洲最新开发的风力发电机风力发电概况风力发电概况风力发电机组发展趋势风力发电机组发展趋势风力发电机组发展趋势风力发电机组发展趋势风力发电开发的背景和意义PART2 风力发电风力发电开发开发的背景和意义的背景和意义风风风风力力力力发发发发电电电电是是是是电电电电力力力力可可可可持持持持续续续续发发发发展展展展的的的的最最最最佳佳佳佳战战战战略略略略。技技技技术术术术创创创创新新新新使使使使风风风风电电电电技技技技术术术术日益成熟，具有强大的市

7、场竞争能力。日益成熟，具有强大的市场竞争能力。日益成熟，具有强大的市场竞争能力。日益成熟，具有强大的市场竞争能力。风风风风力力力力发发发发电电电电技技技技术术术术的的的的推推推推广广广广能能能能减减减减少少少少资资资资源源源源消消消消耗耗耗耗和和和和环环环环境境境境污污污污染染染染,减减减减少少少少温温温温室室室室气气气气体体体体等等等等有有有有害害害害气气气气体体体体的的的的排排排排放放放放,缓缓缓缓解解解解全全全全球球球球变变变变暖暖暖暖,保保保保护护护护环环环环境境境境，有有有有着着着着巨巨巨巨大大大大的的的的社社社社会效益和经济效益。会效益和经济效益。会效益和经济效益。会效益和经济效益

8、。风力发电风力发电开发开发的背景和意义的背景和意义我我我我国国国国拥拥拥拥有有有有丰丰丰丰富富富富的的的的陆陆陆陆上上上上与与与与海海海海上上上上风风风风能能能能资资资资源源源源，适适适适宜宜宜宜大大大大规规规规模模模模开开开开发发发发风风风风力力力力发发发发电电电电。国国国国家家家家发发发发改改改改委委委委2009 2009 2009 2009 年年年年3 3 3 3 月月月月公公公公布布布布的的的的“关关关关于于于于组组组组织织织织实实实实施施施施可可可可再再再再生生生生能能能能源源源源和和和和新新新新能能能能源源源源高高高高技技技技术术术术产产产产业业业业化化化化专专专专项项项项的的的的

9、公公公公告告告告”中中中中明明明明确确确确指指指指出出出出风风风风力力力力发发发发电是电是电是电是“可再生能源和新能源高技术产业化专项重点领域可再生能源和新能源高技术产业化专项重点领域可再生能源和新能源高技术产业化专项重点领域可再生能源和新能源高技术产业化专项重点领域”我我国国风风能能资资源源主主要要集集中中在在“三三北北”地地区区，大大多多远远离离负负荷荷中中心心。我我国国积积极极推推进进大大基基地地大大电电网网的的风风电电开开发发模模式式，一一批批百百万万千千万万级级、千万千万级风电基地正在规划千万千万级风电基地正在规划风力发电风力发电开发开发的背景和意义的背景和意义风力发电机的主要类型P

10、ART3 风力发电机的主要类型风力发电机的主要类型n n 风力发电机机型概述风力发电机机型概述风力发电机机型概述风力发电机机型概述双速异步风力发电机双速异步风力发电机双速异步风力发电机双速异步风力发电机单速异步风力发电机单速异步风力发电机单速异步风力发电机单速异步风力发电机定桨定速型发电机组定桨定速型发电机组定桨定速型发电机组定桨定速型发电机组变桨变速型发电机组变桨变速型发电机组变桨变速型发电机组变桨变速型发电机组异步发电方式异步发电方式异步发电方式异步发电方式双馈发电方式双馈发电方式双馈发电方式双馈发电方式同步发电方式同步发电方式同步发电方式同步发电方式直驱型风电机组直驱型风电机组直驱型风电

11、机组直驱型风电机组半直驱型风电机组半直驱型风电机组半直驱型风电机组半直驱型风电机组多发电机型机组多发电机型机组多发电机型机组多发电机型机组风力发电机的主要类型风力发电机的主要类型1 1 1 1、定速型风力发电系统、定速型风力发电系统、定速型风力发电系统、定速型风力发电系统双速异步风力发电机双速异步风力发电机双速异步风力发电机双速异步风力发电机 4 4极极极极/6/6极极极极 600 600KW/125KWKW/125KW单速异步风力发电机单速异步风力发电机单速异步风力发电机单速异步风力发电机 4 4极极极极 750 750、800800、850850、13001300KWKW特点：结构简单，并

12、网方便；功率因数低，捕捉风能效果较差特点：结构简单，并网方便；功率因数低，捕捉风能效果较差特点：结构简单，并网方便；功率因数低，捕捉风能效果较差特点：结构简单，并网方便；功率因数低，捕捉风能效果较差风力发电机的主要类型风力发电机的主要类型2 2 2 2、变速型风力发电系统、变速型风力发电系统、变速型风力发电系统、变速型风力发电系统风力发电机的主要类型风力发电机的主要类型2.12.12.12.1 直驱型变速风力发电系统直驱型变速风力发电系统直驱型变速风力发电系统直驱型变速风力发电系统励磁型全功率直驱风力发电系统励磁型全功率直驱风力发电系统励磁型全功率直驱风力发电系统励磁型全功率直驱风力发电系统永

13、磁型全功率直驱风力发电系统永磁型全功率直驱风力发电系统永磁型全功率直驱风力发电系统永磁型全功率直驱风力发电系统无无无无齿齿齿齿轮轮轮轮增增增增速速速速，便便便便 于于于于 维维维维 护护护护，故故故故 障障障障 率率率率 低低低低；但但但但 是是是是 电电电电 机机机机 体体体体积庞大积庞大积庞大积庞大风力发电机的主要类型风力发电机的主要类型直驱型风电机组：直驱型风电机组：直驱型风电机组：直驱型风电机组：永磁或电励磁多极同步发电机永磁或电励磁多极同步发电机永磁或电励磁多极同步发电机永磁或电励磁多极同步发电机 直驱型风电机组装置直驱型风电机组装置直驱型风电机组装置直驱型风电机组装置风力发电机的主

14、要类型风力发电机的主要类型2.22.22.22.2 多级增速型变速风力发电系统多级增速型变速风力发电系统多级增速型变速风力发电系统多级增速型变速风力发电系统通通通通过过过过齿齿齿齿轮轮轮轮增增增增速速速速，电电电电机机机机体体体体积积积积小小小小；增增增增加加加加系系系系统统统统维维维维护护护护和和和和故故故故障障障障率率率率。典典典典型型型型的的的的机机机机型型型型是是是是双双双双馈馈馈馈风力发电机风力发电机风力发电机风力发电机风力发电机的主要类型风力发电机的主要类型双馈风力发电机系统结构图双馈风力发电机系统结构图双馈风力发电机系统结构图双馈风力发电机系统结构图风力发电机的主要类型风力发电机

15、的主要类型2.32.32.32.3 半直驱型变速风力发电系统半直驱型变速风力发电系统半直驱型变速风力发电系统半直驱型变速风力发电系统通过通过通过通过1 1 1 1级齿轮增速，电机体积较小；降级齿轮增速，电机体积较小；降级齿轮增速，电机体积较小；降级齿轮增速，电机体积较小；降低系统维护和故障率，是折中方案。低系统维护和故障率，是折中方案。低系统维护和故障率，是折中方案。低系统维护和故障率，是折中方案。风力发电机的主要类型风力发电机的主要类型 一级行星齿轮一级行星齿轮一级行星齿轮一级行星齿轮箱箱箱箱 9 9 9 9：1 1 1 1 发电机转速：发电机转速：发电机转速：发电机转速：190190190

16、190rpmrpmrpmrpm；极数：极数：极数：极数：72727272极极极极。风力发电机的主要类型风力发电机的主要类型个个个个500500500500325rpm 325rpm 325rpm 325rpm 永磁同步发电机永磁同步发电机永磁同步发电机永磁同步发电机l l叶片通过紧耦合主轴和单级叶片通过紧耦合主轴和单级叶片通过紧耦合主轴和单级叶片通过紧耦合主轴和单级多输出轴齿轮箱，驱动多个中多输出轴齿轮箱，驱动多个中多输出轴齿轮箱，驱动多个中多输出轴齿轮箱，驱动多个中速永磁发电机速永磁发电机速永磁发电机速永磁发电机;l l每个发电机有独立的变频器，每个发电机有独立的变频器，每个发电机有独立的变

17、频器，每个发电机有独立的变频器，输出通过直流母线连接在一起，输出通过直流母线连接在一起，输出通过直流母线连接在一起，输出通过直流母线连接在一起，再通过网侧逆变装置连接到电再通过网侧逆变装置连接到电再通过网侧逆变装置连接到电再通过网侧逆变装置连接到电网网网网2.4 2.4 2.4 2.4 多发电机型机组多发电机型机组多发电机型机组多发电机型机组风力发电机的控制PART4 风力发电机的控制风力发电机的控制 变速恒频风力发电系统的特点是风力机和发电机的转变速恒频风力发电系统的特点是风力机和发电机的转变速恒频风力发电系统的特点是风力机和发电机的转变速恒频风力发电系统的特点是风力机和发电机的转速可在很大

18、范围内变化而不影响输出电能的频率。可以通速可在很大范围内变化而不影响输出电能的频率。可以通速可在很大范围内变化而不影响输出电能的频率。可以通速可在很大范围内变化而不影响输出电能的频率。可以通过适当的控制，使风力机的转速可变，使风力机的尖速比过适当的控制，使风力机的转速可变，使风力机的尖速比过适当的控制，使风力机的转速可变，使风力机的尖速比过适当的控制，使风力机的转速可变，使风力机的尖速比处于或接近于最佳值，从而最大限度的利用风能。处于或接近于最佳值，从而最大限度的利用风能。处于或接近于最佳值，从而最大限度的利用风能。处于或接近于最佳值，从而最大限度的利用风能。风力机的输出功率与发电机转速的关系

19、图风力机的输出功率与发电机转速的关系图风力机的输出功率与发电机转速的关系图风力机的输出功率与发电机转速的关系图风力发电机的控制风力发电机的控制变速恒频风力发电机组的运行分三个阶段：变速恒频风力发电机组的运行分三个阶段：变速恒频风力发电机组的运行分三个阶段：变速恒频风力发电机组的运行分三个阶段：(1)(1)(1)(1)起起起起动动动动阶阶阶阶段段段段。发发发发电电电电机机机机转转转转速速速速从从从从静静静静止止止止上上上上升升升升到到到到切切切切入入入入速速速速度度度度。在在在在切切切切入入入入速速速速度度度度以以以以下下下下，发发发发电电电电机机机机并并并并没没没没有有有有工工工工作作作作，机

20、机机机组组组组在在在在风风风风力力力力作作作作用用用用下下下下作作作作机机机机械械械械转转转转动动动动不涉及发电机变速的控制。不涉及发电机变速的控制。不涉及发电机变速的控制。不涉及发电机变速的控制。(2)(2)(2)(2)在在在在变变变变速速速速运运运运行行行行阶阶阶阶段段段段。发发发发电电电电机机机机转转转转速速速速被被被被控控控控制制制制以以以以跟跟跟跟踪踪踪踪风风风风速速速速的的的的变变变变化化化化，从从从从而而而而获获获获取取取取最最最最大大大大的的的的能能能能量。量。量。量。(3)(3)(3)(3)功功功功率率率率恒恒恒恒定定定定阶阶阶阶段段段段。在在在在额额额额定定定定风风风风速速

21、速速以以以以上上上上，风风风风力力力力发发发发电电电电机机机机组组组组的的的的机机机机械械械械和和和和电电电电气气气气极极极极限限限限要要要要求求求求转转转转子子子子速度和输出功率维持在限定值以下。速度和输出功率维持在限定值以下。速度和输出功率维持在限定值以下。速度和输出功率维持在限定值以下。风力发电机的控制风力发电机的控制直驱式永磁同步风力发电机组的主控制框图直驱式永磁同步风力发电机组的主控制框图直驱式永磁同步风力发电机组的主控制框图直驱式永磁同步风力发电机组的主控制框图风力发电机的控制风力发电机的控制永磁直驱式同步风力发电机常采用全功率变流永磁直驱式同步风力发电机常采用全功率变流装置并网，

22、全功率变流装置采用交装置并网，全功率变流装置采用交-直直-交变频系统，交变频系统，使发电机组工作频率与电网频率相互独立。能量全部使发电机组工作频率与电网频率相互独立。能量全部通过变流器传输至电网。通过变流器传输至电网。风力发电机的控制风力发电机的控制在在在在直直直直驱驱驱驱式式式式永永永永磁磁磁磁同同同同步步步步全全全全功功功功率率率率变变变变流流流流器器器器中中中中，机机机机侧侧侧侧变变变变流流流流器器器器常常常常采采采采用用用用转转转转子子子子磁磁磁磁场场场场定定定定向向向向矢矢矢矢量量量量控控控控制制制制策策策策略略略略，实实实实现现现现发发发发电电电电机机机机的的的的转转转转矩矩矩矩电

23、电电电流流流流与与与与励励励励磁磁磁磁电电电电流流流流独独独独立立立立控控控控制制制制，转转转转矩矩矩矩指指指指令令令令由由由由主主主主控控控控系系系系统发出。统发出。统发出。统发出。风力发电机的控制风力发电机的控制直驱式永磁同步风力直驱式永磁同步风力直驱式永磁同步风力直驱式永磁同步风力发电机网侧变流器常发电机网侧变流器常发电机网侧变流器常发电机网侧变流器常采用电网电压定向矢采用电网电压定向矢采用电网电压定向矢采用电网电压定向矢量控制策略，实现有量控制策略，实现有量控制策略，实现有量控制策略，实现有功无功的解耦控制，功无功的解耦控制，功无功的解耦控制，功无功的解耦控制，同时另有直流侧母线同时另

24、有直流侧母线同时另有直流侧母线同时另有直流侧母线电压控制来实现直流电压控制来实现直流电压控制来实现直流电压控制来实现直流环节电压的恒定。环节电压的恒定。环节电压的恒定。环节电压的恒定。风力发电机的控制风力发电机的控制双馈式风力发电机机侧变流器控制原理双馈式风力发电机机侧变流器控制原理双馈式风力发电机机侧变流器控制原理双馈式风力发电机机侧变流器控制原理双馈式风力发电机变流器网侧变流器的控制策略与直驱式网侧双馈式风力发电机变流器网侧变流器的控制策略与直驱式网侧双馈式风力发电机变流器网侧变流器的控制策略与直驱式网侧双馈式风力发电机变流器网侧变流器的控制策略与直驱式网侧变流器控制策略相同，机侧变流器常

25、采用定子磁场定向矢量控变流器控制策略相同，机侧变流器常采用定子磁场定向矢量控变流器控制策略相同，机侧变流器常采用定子磁场定向矢量控变流器控制策略相同，机侧变流器常采用定子磁场定向矢量控制策略，实现定子侧有功无功解耦控制制策略，实现定子侧有功无功解耦控制制策略，实现定子侧有功无功解耦控制制策略，实现定子侧有功无功解耦控制风力发电机的控制风力发电机的控制双馈式风力发电是在双馈式异步电机的转子中施加转差双馈式风力发电是在双馈式异步电机的转子中施加转差双馈式风力发电是在双馈式异步电机的转子中施加转差双馈式风力发电是在双馈式异步电机的转子中施加转差频率的电压频率的电压频率的电压频率的电压(或电流或电流或

26、电流或电流)进行励磁进行励磁进行励磁进行励磁,调节励磁电压的幅值、频率和相调节励磁电压的幅值、频率和相调节励磁电压的幅值、频率和相调节励磁电压的幅值、频率和相位位位位,实现定子恒频恒压输出。当发电机转子旋转频率实现定子恒频恒压输出。当发电机转子旋转频率实现定子恒频恒压输出。当发电机转子旋转频率实现定子恒频恒压输出。当发电机转子旋转频率fmfm变化时变化时变化时变化时,控制转子励磁电流频率控制转子励磁电流频率控制转子励磁电流频率控制转子励磁电流频率f2f2确保定子输出频率确保定子输出频率确保定子输出频率确保定子输出频率f1f1恒定。设恒定。设恒定。设恒定。设p p为极对为极对为极对为极对数数数数

27、,则有则有则有则有f1=fmf2风电并网对电网的影响PART5 1.1.1.1.增大调峰、调频难度增大调峰、调频难度增大调峰、调频难度增大调峰、调频难度 风电的反调峰特性增加了电网调峰的难度。风电的反调峰特性增加了电网调峰的难度。风电的反调峰特性增加了电网调峰的难度。风电的反调峰特性增加了电网调峰的难度。风电并网对电网的影响风电并网对电网的影响风电的间歇性、随机性增加了电网调频的负担。风电的间歇性、随机性增加了电网调频的负担。风电的间歇性、随机性增加了电网调频的负担。风电的间歇性、随机性增加了电网调频的负担。电网负荷电网负荷风机发电风机发电3.3.3.3.风机抗扰动能力差，影响电网安全运行风机

28、抗扰动能力差，影响电网安全运行风机抗扰动能力差，影响电网安全运行风机抗扰动能力差，影响电网安全运行 在在在在系系系系统统统统发发发发生生生生小小小小扰扰扰扰动动动动时时时时，风风风风电电电电机机机机组组组组退退退退出出出出运运运运行行行行，使使使使电电电电网网网网承承承承受受受受第第第第二次冲击，导致事故扩大。二次冲击，导致事故扩大。二次冲击，导致事故扩大。二次冲击，导致事故扩大。风电并网对电网的影响风电并网对电网的影响2.2.2.2.加大电网电压控制难度加大电网电压控制难度加大电网电压控制难度加大电网电压控制难度随着大规模风电场接入电网，电网运行控制出现了很大困难。随着大规模风电场接入电网，

29、电网运行控制出现了很大困难。随着大规模风电场接入电网，电网运行控制出现了很大困难。随着大规模风电场接入电网，电网运行控制出现了很大困难。风电场运行过度依赖系统无功补偿，限制了电网运行的灵活性风电场运行过度依赖系统无功补偿，限制了电网运行的灵活性风电场运行过度依赖系统无功补偿，限制了电网运行的灵活性风电场运行过度依赖系统无功补偿，限制了电网运行的灵活性。4.4.4.4.增加电网稳定风险增加电网稳定风险增加电网稳定风险增加电网稳定风险风电的间歇性，随机性增加了电网稳定运行的潜在风险。风电的间歇性，随机性增加了电网稳定运行的潜在风险。风电的间歇性，随机性增加了电网稳定运行的潜在风险。风电的间歇性，随

30、机性增加了电网稳定运行的潜在风险。风电机组在系统故障后可能无法重新建立机端电压，失去稳定，风电机组在系统故障后可能无法重新建立机端电压，失去稳定，风电机组在系统故障后可能无法重新建立机端电压，失去稳定，风电机组在系统故障后可能无法重新建立机端电压，失去稳定，从而引起地区电网的电压稳定破坏。从而引起地区电网的电压稳定破坏。从而引起地区电网的电压稳定破坏。从而引起地区电网的电压稳定破坏。风电并网对电网的影响风电并网对电网的影响风电并网需考虑的因素风电并网需考虑的因素风电并网需考虑的因素风电并网需考虑的因素风电场无功容量；风电场无功容量；风电场并网点调节方式风电场并网点调节方式(功率因数调节或电压调

31、节功率因数调节或电压调节)；系统故障时风电场保持并网的能力；系统故障时风电场保持并网的能力；跟踪有功功率变化率和减出力；跟踪有功功率变化率和减出力；风电场在并网运行过程中需具备的能力风电场在并网运行过程中需具备的能力风电场在并网运行过程中需具备的能力风电场在并网运行过程中需具备的能力风机的穿越故障能力；风机的穿越故障能力；风机的穿越故障能力；风机的穿越故障能力；风电场爬坡能力；风电场爬坡能力；风电场爬坡能力；风电场爬坡能力；风电场为系统稳定提供无功功率支持的能力；风电场为系统稳定提供无功功率支持的能力；风电场为系统稳定提供无功功率支持的能力；风电场为系统稳定提供无功功率支持的能力；风电场响应系

32、统频率变化自动调节出力的能力；风电场响应系统频率变化自动调节出力的能力；风电场响应系统频率变化自动调节出力的能力；风电场响应系统频率变化自动调节出力的能力；与电网保护配置及整定相互配合的能力；与电网保护配置及整定相互配合的能力；与电网保护配置及整定相互配合的能力；与电网保护配置及整定相互配合的能力；风电场风电场风电场风电场(大型大型大型大型)黑启动能力；黑启动能力；黑启动能力；黑启动能力；风电场数据通信能力；风电场数据通信能力；风电场数据通信能力；风电场数据通信能力；风电并网对电网的影响风电并网对电网的影响风电场在并网运行过程中需具备的能力风电场在并网运行过程中需具备的能力风电场在并网运行过程

33、中需具备的能力风电场在并网运行过程中需具备的能力风机的穿越故障能力；风机的穿越故障能力；风机的穿越故障能力；风机的穿越故障能力；风电场爬坡能力；风电场爬坡能力；风电场爬坡能力；风电场爬坡能力；风电场为系统稳定提供无功功率支持的能力；风电场为系统稳定提供无功功率支持的能力；风电场为系统稳定提供无功功率支持的能力；风电场为系统稳定提供无功功率支持的能力；风电场响应系统频率变化自动调节出力的能力；风电场响应系统频率变化自动调节出力的能力；风电场响应系统频率变化自动调节出力的能力；风电场响应系统频率变化自动调节出力的能力；与电网保护配置及整定相互配合的能力；与电网保护配置及整定相互配合的能力；与电网保

34、护配置及整定相互配合的能力；与电网保护配置及整定相互配合的能力；风电场风电场风电场风电场(大型大型大型大型)黑启动能力；黑启动能力；黑启动能力；黑启动能力；风电场数据通信能力；风电场数据通信能力；风电场数据通信能力；风电场数据通信能力；风电场业主为电网提供可供电网分析计算用的详细风风电场业主为电网提供可供电网分析计算用的详细风风电场业主为电网提供可供电网分析计算用的详细风风电场业主为电网提供可供电网分析计算用的详细风电场模型及参数电场模型及参数电场模型及参数电场模型及参数 风电并网对电网的影响风电并网对电网的影响风力发电机的故障穿越PART6 风力发电机的故障穿越风力发电机的故障穿越 中国国家

35、电网公司已颁布风电场接入电网技术规定，规定中国国家电网公司已颁布风电场接入电网技术规定，规定中国国家电网公司已颁布风电场接入电网技术规定，规定中国国家电网公司已颁布风电场接入电网技术规定，规定的风电场低电压穿越要求为：的风电场低电压穿越要求为：的风电场低电压穿越要求为：的风电场低电压穿越要求为：(1)(1)(1)(1)风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至 20%20%20%20%额定电压额定电压额定电压额定电压时能够保持并网运行时能够保持并网运行时能够保持并网运行时能够保持并网运

36、行625ms 625ms 625ms 625ms 的低电压穿越能力；的低电压穿越能力；的低电压穿越能力；的低电压穿越能力；(2)(2)(2)(2)风电场并网点电压在发生跌落后风电场并网点电压在发生跌落后风电场并网点电压在发生跌落后风电场并网点电压在发生跌落后 3s 3s 3s 3s 内能够恢复到额定电内能够恢复到额定电内能够恢复到额定电内能够恢复到额定电压的压的压的压的90%90%90%90%时，风电场内的风电机组保持并网运行。时，风电场内的风电机组保持并网运行。时，风电场内的风电机组保持并网运行。时，风电场内的风电机组保持并网运行。此外，该规定还明确强调当风电场并网点的负序电压不平此外，该规

37、定还明确强调当风电场并网点的负序电压不平此外，该规定还明确强调当风电场并网点的负序电压不平此外，该规定还明确强调当风电场并网点的负序电压不平衡度衡度衡度衡度2%2%2%2%、短时、短时、短时、短时4%4%4%4%情况下，风电场内的风电机组应能持续不脱网情况下，风电场内的风电机组应能持续不脱网情况下，风电场内的风电机组应能持续不脱网情况下，风电场内的风电机组应能持续不脱网正常运行。正常运行。正常运行。正常运行。风力发电机的故障穿越风力发电机的故障穿越各国电网公司出台的低电压穿越标准各国电网公司出台的低电压穿越标准各国电网公司出台的低电压穿越标准各国电网公司出台的低电压穿越标准风力发电机的故障穿越

38、风力发电机的故障穿越直驱式风力发电机故障穿越保护直驱式风力发电机故障穿越保护直驱式风力发电机故障穿越保护直驱式风力发电机故障穿越保护当电网发生跌路故障时，由于变流器容量的限制，会出当电网发生跌路故障时，由于变流器容量的限制，会出当电网发生跌路故障时，由于变流器容量的限制，会出当电网发生跌路故障时，由于变流器容量的限制，会出现机侧变流器与网侧变流器能量不平衡，会引起直流侧现机侧变流器与网侧变流器能量不平衡，会引起直流侧现机侧变流器与网侧变流器能量不平衡，会引起直流侧现机侧变流器与网侧变流器能量不平衡，会引起直流侧过电压与过电流过电压与过电流过电压与过电流过电压与过电流。当检测到电网发生跌落故障时

39、，多余的有功能量可以通过不当检测到电网发生跌落故障时，多余的有功能量可以通过不当检测到电网发生跌落故障时，多余的有功能量可以通过不当检测到电网发生跌落故障时，多余的有功能量可以通过不同方式的泄放电阻得以消耗，如在直流侧串联、并联泄放电同方式的泄放电阻得以消耗，如在直流侧串联、并联泄放电同方式的泄放电阻得以消耗，如在直流侧串联、并联泄放电同方式的泄放电阻得以消耗，如在直流侧串联、并联泄放电阻模块或在电机交流侧串联、并联泄放电阻模块阻模块或在电机交流侧串联、并联泄放电阻模块阻模块或在电机交流侧串联、并联泄放电阻模块阻模块或在电机交流侧串联、并联泄放电阻模块。风力发电机的故障穿越风力发电机的故障穿越

40、双馈式风力发电机故障穿越保护双馈式风力发电机故障穿越保护双馈式风力发电机故障穿越保护双馈式风力发电机故障穿越保护 由由由由于于于于双双双双馈馈馈馈式式式式风风风风力力力力发发发发电电电电机机机机主主主主要要要要功功功功率率率率回回回回路路路路直直直直接接接接与与与与电电电电网网网网相相相相连连连连,当当当当电电电电网网网网发发发发生生生生故故故故障障障障电电电电压压压压骤骤骤骤降降降降时时时时,定定定定子子子子电电电电压压压压和和和和电电电电网网网网电电电电压压压压之之之之间间间间的的的的差差差差值值值值电电电电压压压压加加加加在在在在定定定定子子子子电电电电阻阻阻阻和和和和漏漏漏漏感感感感上

41、上上上,定定定定子子子子回回回回路路路路就就就就会会会会产产产产生生生生很很很很大大大大的的的的瞬瞬瞬瞬态态态态故故故故障障障障电电电电流流流流，并并并并进进进进一一一一步步步步引引引引起起起起转转转转子子子子回回回回路路路路的的的的过过过过压压压压和和和和过过过过流流流流。若若若若故故故故障障障障发发发发生生生生前前前前电机运行在超同步状态时电机运行在超同步状态时电机运行在超同步状态时电机运行在超同步状态时,还会引起变流器直流侧母线过电压。还会引起变流器直流侧母线过电压。还会引起变流器直流侧母线过电压。还会引起变流器直流侧母线过电压。单单单单纯纯纯纯靠靠靠靠控控控控制制制制策策策策略略略略的

42、的的的改改改改进进进进将将将将难难难难以以以以实实实实现现现现大大大大值值值值低低低低电电电电压压压压穿穿穿穿越越越越,需需需需要要要要通常采用投入保护电路的方法来实现故障穿越。通常采用投入保护电路的方法来实现故障穿越。通常采用投入保护电路的方法来实现故障穿越。通常采用投入保护电路的方法来实现故障穿越。风力发电机的故障穿越风力发电机的故障穿越 被被被被动动动动式式式式CrowbarCrowbarCrowbarCrowbar完完完完全全全全是是是是一一一一种种种种自自自自我我我我保保保保护护护护形形形形式式式式的的的的电电电电路路路路,不不不不能能能能在在在在电电电电网网网网故故故故障障障障切除

43、后迅速切除。切除后迅速切除。切除后迅速切除。切除后迅速切除。主主主主动动动动式式式式CrowbarCrowbarCrowbarCrowbar电电电电路路路路采采采采用用用用IGBTIGBTIGBTIGBT等等等等可可可可关关关关断断断断器器器器件件件件可可可可以以以以在在在在其其其其动动动动作作作作后后后后的的的的任任任任意意意意时时时时 刻刻刻刻 切切切切 断断断断 转转转转 子子子子 回回回回 路路路路 的的的的CrowbarCrowbarCrowbarCrowbar保保保保护护护护电电电电路路路路使使使使得得得得风风风风机变流器重新开始工作。机变流器重新开始工作。机变流器重新开始工作。机

44、变流器重新开始工作。双馈式风力发电机故障穿越保护双馈式风力发电机故障穿越保护双馈式风力发电机故障穿越保护双馈式风力发电机故障穿越保护湖南大学风电团队的相关工作PART7 湖南大学风电团队相关工作湖南大学风电团队相关工作n n在在在在直直直直驱驱驱驱永永永永磁磁磁磁风风风风力力力力发发发发电电电电机机机机设设设设计计计计、兆兆兆兆瓦瓦瓦瓦级级级级风风风风电电电电变变变变流流流流控控控控制制制制系系系系统统统统、风风风风力力力力发发发发电电电电系系系系统统统统故故故故障障障障穿穿穿穿越越越越技技技技术术术术以以以以及及及及风风风风电电电电系系系系统统统统电电电电力力力力电电电电子子子子变变变变流流

45、流流技技技技术术术术和和和和控控控控制制制制技技技技术术术术领领领领域域域域积积积积累累累累了了了了深深深深厚厚厚厚的的的的理理理理论论论论基基基基础础础础和和和和丰富的工程经验丰富的工程经验丰富的工程经验丰富的工程经验n n担担担担了了了了多多多多项项项项国国国国防防防防科科科科研研研研课课课课题题题题及及及及相相相相关关关关的的的的国国国国家家家家重重重重大大大大课课课课题题题题，取取取取得得得得了一系列成果了一系列成果了一系列成果了一系列成果n n发表相关科研论文发表相关科研论文发表相关科研论文发表相关科研论文100100100100多篇，申请和获得发明专利多篇，申请和获得发明专利多篇，

46、申请和获得发明专利多篇，申请和获得发明专利10101010项项项项n n获获获获得得得得国国国国家家家家科科科科技技技技进进进进步步步步二二二二等等等等奖奖奖奖4 4 4 4项项项项，教教教教育育育育部部部部提提提提名名名名国国国国家家家家科科科科技技技技进进进进步步步步二二二二等等等等奖奖奖奖1 1 1 1项项项项，部部部部省省省省科科科科技技技技进进进进步步步步一一一一等等等等奖奖奖奖2 2 2 2项项项项，部部部部省省省省科科科科技技技技进进进进步二等奖步二等奖步二等奖步二等奖3 3 3 3项，部省科技进步三等奖项，部省科技进步三等奖项，部省科技进步三等奖项，部省科技进步三等奖1 1 1

47、 1项项项项湖南大学风电团队相关工作湖南大学风电团队相关工作项目、课题名称项目、课题名称项目、课题名称项目、课题名称项目来源项目来源项目来源项目来源时间时间时间时间基于轻型直流输电的海上风力发电关键技（基于轻型直流输电的海上风力发电关键技（基于轻型直流输电的海上风力发电关键技（基于轻型直流输电的海上风力发电关键技（S2012GR0248S2012GR0248）国家国际合作项目国家国际合作项目国家国际合作项目国家国际合作项目2012-20142012-2014现代电机产业集群科技服务平台研发与应用示范现代电机产业集群科技服务平台研发与应用示范现代电机产业集群科技服务平台研发与应用示范现代电机产业

48、集群科技服务平台研发与应用示范（2012BAZ020722012BAZ02072）国家国家国家国家“十二五十二五十二五十二五”科技支撑计划重点项目科技支撑计划重点项目科技支撑计划重点项目科技支撑计划重点项目2012-20142012-2014直驱式变速恒频风电机组优化技术及产业化（直驱式变速恒频风电机组优化技术及产业化（直驱式变速恒频风电机组优化技术及产业化（直驱式变速恒频风电机组优化技术及产业化（2006BAA062006BAA06）国家国家国家国家 十一五十一五十一五十一五 科技支撑计划重大项目科技支撑计划重大项目科技支撑计划重大项目科技支撑计划重大项目2006-20092006-2009

49、1.5MW1.5MW以上风电机组双馈式发电机的研制及产业化以上风电机组双馈式发电机的研制及产业化以上风电机组双馈式发电机的研制及产业化以上风电机组双馈式发电机的研制及产业化（2006BAA132006BAA13）国家国家国家国家“十一五十一五十一五十一五”科技支撑计划重大项目科技支撑计划重大项目科技支撑计划重大项目科技支撑计划重大项目2006-20092006-20091.5MW1.5MW以上直驱式风电机组永磁发电机的研制与产业化以上直驱式风电机组永磁发电机的研制与产业化以上直驱式风电机组永磁发电机的研制与产业化以上直驱式风电机组永磁发电机的研制与产业化（2006BAA162006BAA16）

50、国家国家国家国家“十一五十一五十一五十一五”科技支撑计划重大项目科技支撑计划重大项目科技支撑计划重大项目科技支撑计划重大项目2006-20092006-20092MW2MW直驱型风力发电变流器控制系统研究（直驱型风力发电变流器控制系统研究（直驱型风力发电变流器控制系统研究（直驱型风力发电变流器控制系统研究（2006AA05Z4012006AA05Z401）“863863计划计划计划计划”项目项目项目项目2007-20092007-2009电网故障下永磁直驱风力发电机运行与控制（电网故障下永磁直驱风力发电机运行与控制（电网故障下永磁直驱风力发电机运行与控制（电网故障下永磁直驱风力发电机运行与控制