直驱式风力发电与并网文献综述.docx

直驱式风力发电系统及并网关键技术文献综述学院： 学号：姓名： 专业：指导老师：目录 1.1风力发电发展历史 1.2中国能源现状 1.3各国风力发电概况 1.4风力发电特点及优点 2.1风力发电原理 2.2直驱式风力发电技术现状2.3直驱式永磁风力发电系统结构2.4直驱式永磁风力发电系统控制 3.1并网运行关键技术3.2永磁同步电机控制3.3并网变流器控制3.4低电压穿越技术 4.1未来风力技术发展趋势 4.2中国风能资源分布及发展前景1.1风力发电发展历史Charles F. Brush（1849-1929）是美国电力工业的奠基人之一。1887-1888年冬，Brush安装了一台被现代人认为是第一台自动运行的且用于发电的风力机。它是个庞然大物——叶轮直径是17米，有144个由雪松木制成的叶片。这台发电机仅为12千瓦。这是因为低转速风机效率不可能太高。丹麦人Poul la Cour（1846-1908）是一名气象学家同时也是现代风力发电机的先驱。他建了一个属于他自己的风洞来实验风力发电机，随后发现了快速转动、叶片数少的风力机，在发电时比低转速的风力机效率高得多。1918年，丹麦约有120个地方公用事业拥有风力发电机，通常的单机容量是20-35kW，总装机约3MW。这些风电容量当时占丹麦电力消耗量的3%。在二次世界大战期间，丹麦工程公司F.L.Smidth（现在是水泥机械制造商）安装了一批两叶片和三叶片的风机。所有这些风机发的是直流电。1951年，这些直流发电机被35kW的交流异步发电机取代。在1973年第一次石油危机后，在丹麦，电力公司立即把目标放在的制造大型风力发电机上，德国、瑞典、英国和美国也紧跟其后。1979年，他们安装了两台630KW风力发电机，一台是桨矩控制的，另一台是失速控制的。1980~1981年，55KW风力发电机的诞生是现代风力发电工业和技术的突破，这种风力发电机使风力发电每千瓦时的成本下降了约50%。20世纪末，在兆瓦级风力发电机出现之前，600KW和750KW的风力发电机一直是市场的主流。在2002年前后，主流机型已经达到了1.5MW以上【1】。1.2中国能源现状2015年，风电、核电、光伏、地热等新能源占总体能源消费的比例分别是：1.39%、1.28%、0.29%、0.4%，新能源合计占比仅为3.36%。在我国能源消费结构调整的过程中，新能源还有很大的成长空间【2】。图11.3各国风力发电概况按照2013 年底的风电累计装机容量计算，全球前五大风电市场依次为中国、美国、德国、西班牙和印度，在2001 年至2013 年间，上述5 个国家风电累计装机容量年均复合增长率如下表所示【3】：图21.4风力发电特点及优点发展可再生能源已经是大势所趋。主要发达国家、发展中国家，都已经将发展风能、太阳能等可再生能源作为应对新世纪能源和气候变化双重挑战的重要手段。中国风能丰富，风力发电装备制造业前景光明，风力发电具有装机容量增长空间大，成本下降快，安全、能源永不耗竭等优势。风力发电在为经济增长提供稳定电力供应的同时，可以有效缓解空气污染、水污染和全球变暖问题。在各类新能源开发中，风力发电是技术相对成熟、并具有大规模开发和商业开发条件的发电方式。风力发电可以减少化石燃料发电产生的大量的污染物和碳排放。大规模推广风电可以为节能减排做出积极贡献。在全球能源危机和环境危机日益严重的背景下，风能资源开始受到普遍关注。风力发电规模化发展给风力发电装备制造业提供了广阔的市场空间和前景。1风力发电原理风力发电技术就是研究如何将风的动能转换成电能的技术。风力发电系统主要由风力机、发电机及控制系统等组成，由风力机将风的动能转化成风轮轴上的机械能，由发电机将机械能转化成电能传送给电网或其他用电负荷。控制系统则负责整个系统的协调、安全运行及运行控制等【4】。图3直驱式风力机（以外转子永磁同步发电机为例）轮毂：轮毂被固定在大的主轴上，大的轮毂有三个吸收风能的叶片，风速足够大时就会驱动轮毂旋转。桨距角电机：通过调整叶片迎风角度，来进行功率调整，桨距角β是指风机叶片与风轮平面夹角。内转子驱动发电机：发电机达到转速后开始产生电流，电流通过粗的电缆被送到塔架下面的控制柜。偏航电机：偏航电机将机舱转动以便使叶轮准确对风。测风装置：风向标随风向摆动，它告诉控制系统风的方向，计算机启动偏航电机偏航使叶轮对风。导流罩：疏导空气流通的罩子，优化高速稳定性;同时保持发动机的干净。2.2直驱式风力发电技术现状典型风力发电系统有：定速笼型异步风力发电机系统、转子电流受控的异步风力发电机系统、双馈异步风力发电机系统、转子电流混合控制的异步风力发电机系统、变速笼型异步风力发电机系统、励磁直驱同步风力发电机系统、永磁直驱同步风力发电机系统、混合励磁直驱同