双馈风力发电系统低电压穿越关键技术.docx

??

?

??

双馈风力发电系统低电压穿越关键技术

?

??

?

?

?

?

?

?

?

???

?

?

?

?

?

摘要：科技的进步，促进人们对能源需求的增多。近些年来，随着我国风力发电技术水平的不断深化，风力发电技术发展成为我国电力行业的主流技术趋势。随着我国风电穿越技术的不断发展，低电压穿越技术应用成为当前电力行业予以重点关注的问题。为确保风力发电系统的良好运行，行业内部必须对低电压穿越技术的要点问题及措施问题进行统筹规划与合理部署，减少安全运行隐患的同时，提高风力发电系统运行质量。本文就双馈风力发电系统低电压穿越关键技术展开探讨。

关键词：双馈风力发电系统；低电压穿越；关键技术

引言

目前，能源的需求口益高涨，普通常规能源消耗过高、污染过大等多重原因，导致作为新兴绿色能源之一的风能，引起了全世界越来越多的关注、开发与利用。伴随着风电技术的创新与发展，风电的利用率与口俱增，全世界风电装机容量在电力网中的占有比例也迅速扩大，因此导致风电在整个电力网中的影响越来越突出，包括风机的低电压穿越(LowVoltageRideThrough,LVRT)能力等技术的提高是当今风电研究的热点。

1双馈式风力发电系统运行原理

当发电机转速明显低于同步转速时，转子会从电网吸收大量无功作为励磁磁场的主要能源形式，确保定子绕组可以定向输出电能。当发电机转速明显升高，且明显高于同步转速及转差转速时，定子绕组所形成的感应磁场会反作用到转子绕组中。其中，一部分能量作为励磁磁场的能源表现形式，而另一部分的能量则促使转子绕组感应电能，并形成与相位相反的关系，此时转子也会定向输出电能。也就是说，对于双馈式风力发电系统而言，在运行过程中基本上可以理解为定子绕组与转子绕组同时向电网馈电的一种运行模式。在这样运行原理的支撑作用下，双馈式风力发电系统基本上可以发挥预期的功能优势，实现低电压穿越过程，减少系统运行隐患问题出现。

2双馈风力发电低电压穿越技术要求

低电压穿越是指电网发生故障导致风机网侧电压跌落期间风电机组保持持续并网(不脱网)运行的能力。常规的风电机组不具备强励能力，在电网电压跌落时无法为电网提供无功功率和电压，因此故障时系统会脱网;风机的大量脱网会使原本故障的电网更进一步失去电能的支撑，导致电网故障程度加深，甚至引发电网整体崩溃，因此，风电并网运行规范对风机提出了LVRT要求。当t=0s时，风电机组启动运行，当DFIG机组运行稳定后，在t=0.1s时，设风力发电系统接入电网的母线电压发生短路故障;根据我国风电并网规定的低电压穿越标准，当电网电压跌落至20%时，风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行0.625so按规定，双馈风力发电机实现LVRT时应满足的基本要求有：(1)满足国家规定的风电并网LVRT曲线要求；(2)电压跌落和电压恢复时，为电网提供无功功率，用来维持电网电压稳定，保障并网点电压快速复原；(3)防止电网电压突然跌落导致的过电压、过电流对电力电子装备的损坏。

3双馈式风力发电系统穿越关键技术

3.1转子保护技术

转子保护技术基本上可以视为风电系统常用的一种技术方法。在正式应用转子保护技术的过程中，操作人员需要借助硬件电路进行实现。主要将转子的保护电路装置放置在发电机转子的一侧，并定向对转子的这一侧电路提供旁道。如果操作人员发现电网系统存在明显故障问题，甚至出现电压跌落现象，此时双馈感应发电机中的励磁变流器会出现闭锁反应，以便可以对整体电力装置起到良好的保护作用。此外，励磁变流器中通过的电流与转子在绕组功能的影响作用下可以达到良好的过电压保护效果，确保发电机可以不脱网正常运行。在运行过程中，双馈感应发电机主要结合感应发电机的运转模式及作用原理，实现安全运行过程。

3.2低电压穿越技术

电网的电压波动一般都会在标称值附近有最大范围约±10%的范围。在并网运行的大电网中，由于各种故障所造成的电压跌落可以大体上分为两大类：（1）三相跌落，即三相电压的跌落到相同程度的情况。（2）不对称跌落，即三相电压的跌落程度是不一样的，而使电网电压出现三相不平衡的情况，例如：单相跌落，它只影响到跌落的那一相;两相跌落，它涉及到跌落的某两相。为了对双馈风力发电低电压故障造成的大量风机脱网的现象，各国对低电压穿越的技术标准也各不相同，但核心要求都是大致一样的，都是要求风力机可以持续并网工作，当电网发生故障问题，造成风电场接入电网的电压点跌落在电压允许的跌落时间和幅值范围内。例如，在美国的低压穿越标准是，625毫秒仍然可以连接到电网，在跌落深度不超过85%的情况下。丹麦是风力发电技术发展较早的国家之一，他的低电压穿越标准更为严格，它不仅要求风电机组具有低压穿越运行的能力。同时，还必须具备双重电压跌落的特性。当风电场有两相短路100ms后继续为300ms的时间