风力发电并网稳定性研究课件.ppt

恒速恒频发电系统的模型如图所示，风轮机用叶片将风能转化为机械能，因为风轮机的转速低，这就需要传动装置将低速转变成高速旋转的速度，并与发电机的转子相连接，这样就能将发电机的电能输送到电网中。 与恒速恒频发电系统相比，变速恒频使风电转换装置使电气部分变的较为复杂和昂贵，但电气部分的成本在中、大型风力发电机组中所占的比例并不大，因而发展中、大型变转速恒频风电机组收到很多的国家重视。其中，双馈式异步发电机得到了广泛的重视，它在结构上与绕线式异步电机有相同的地方，具有定、转子俩套绕组，在控制方面，它的转子一般由接到电网上的变换器进行交流励磁。 如上图所示，该系统采用无齿轮箱双馈型感应发电机，定子直接接到电网上，而转子是用一个三相变频器来达到交流励磁。这种变速恒频控制是由转子电路实现的，经过转子电路的功率是由发电机的转速运行范围所决定的转差功率而实现的，为定子额定功率的一部分，因此图中所示的双向变换器的电能容量仅为发电机的一小部分容量。励磁双馈异步发电机的除了可实现变速恒频控制、减小其变换器的容量外，在磁场定向矢量控制的条件下还能达到P、Q一解藕控制，对电网来说就能得到无功补偿的的效果。双馈异步发电机对于转子侧的励磁变换装置的主要要求是输入、输出特性好，功率可以双向流动。此系统采用的是双PWM型交一直一交变换器，它由两个PWM型变换器组成。 常见的风力发电无功补偿方法： 目前,采用同步调相机、静止无功补偿器(SVC)、静止无功发生器(SVG)、并联电容器常见方法对风力发电技术进行有效地补偿。 1)把同步调相机来对风电机无功补偿,但其损耗和噪声大、运行维护难度大、难以达到快速动态的要求,所以现今很少采用。 2)用SVG来进行无功补偿,使系统能够吸收和发出无功电流,电力系统功率因数的提高、系统电压稳定的、系统振荡的抑制等，这些都能够提高。用SVG来进行无功补偿,此方法比较先进。利用不同的控制方式,既能够发出无功功率,能够吸收无功功率。但其控制繁琐、维护不易、投资成本较高,目前还没有大规模应用在风力发电的无功补偿中。 3)用并联电容器来补偿，此方法既能在集中地安装又能在分散地地安装,能够达到就地无功补偿的水平,某些电容器的发生故障也不影响整个系统的运行,它投资较少、能耗较低、控制简单及维护容易等特点。 风力发电低电压穿越能力技术 低电压穿越（LVRT）,指在风机并网点电压跌落的时候,风机能够保持并网,甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复,直到电网恢复正常,从而“穿越”这个低电压时间。电压跌落会给电机带来很多的暂态不稳定性,如出现过电压、过电流或转速上升等现象,严重损害风电机组自身及其控制系统的安全运行。一般情况下若电网出现故障风机就实施被动式自我保护而立即解列,排除故障的持续时间和严重程度因素,这样能使风机的安全性能达到最大,在风力发电的电网穿透率较低时是能够接受的。然而,当风电在电网中占有较大比重时,并且当风机在电压跌落的情况下仍用被动保护式解列则整个系统就会很难恢复,甚至可能加大故障的发生,最终导致系统其它机组全部解列，因此必须利用有效的低电压穿越能力,来维护风场电网的稳定。 LVRT的实现方法： 1）改进控制策略 双馈感应发电机一般的控制方法是定子的磁链控制。因为双馈风力机组的定子侧接在电网上,其频率为50Hz，在小于其频率值时的电阻值远远小于电抗值,所以可以不加入计算。 2）增加硬件电路 LVRT对电力系统的影响 具有LVRT能力的双馈式风电机组构成的风电场,能够连接到较弱的电网中而不会降低系统的稳定性。没有LVRT能力的风电场会在故障过程中跳机,同样有LVRT能力的风电场能够较为显著的改善风电系统的特性,同时也降低了对风电系统中其他部分的要求。在电网中的电压值跌落情况下，风电机组中的双馈感应发电机会导致转子侧过流，同时转子侧电流的迅速增加会导致转子励磁变流器直流侧电压升高， 发电机励磁变流器的电流以及有功和无功都会产生振荡。这是因为双馈感应发电机在电网电压瞬间跌落的情况下，定子磁链不能跟随定子端电压突变，从而会产生直流分量，由于积分量的减小，定子磁链几乎不发生变化，而转子继续旋转，会产生较大的滑差，这样便会引起转子绕组的过压、过流。如果电网出现的是不对称故障的话，会使转子过压与过流的现象更加严重，因为在定子电压中含有负序分量，而负序分量可以产生很高的滑差。 过流会损坏转子励磁变流器，而过压会使发电机的转子绕组绝缘击穿。 总的来说，由具有LVRT能力的双馈式风力发电机组建的风电场接入电网不但不会带来不利影响,反而相对于传统电站能更好地改善系统性能。 * * * * * * ※注意事項：鎖緊螺絲釘時，應避免用力過大，導致木