风电并网技术解决方案Word下载.docx
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随着电机变频调速技术的不断发展，采用双馈异步发电机和永磁多极同步电机的变速恒频风力发电系统得到了更加广泛的研究与应用。
变速恒频风力发电系统有下列优点：
a.
根据风速的变化，风力机以不同的转速旋转，减少了对风力机等机械装
置的机械应力；
b.通过对最佳转速的跟踪，风力发电机组在可发电风速范围内均可获得最佳功率输出；
c.风力机能够对变化的风速起到一定的缓冲，使输出功率的波动变化减小；
d.通过对风电机组有功和无功输出功率进行解耦控制，并采用一定的控制策略，可以分别单独控制风电机组有功、无功的输出，具备电压的控制能力。
因此，变速恒频风力发电系统对电网的稳定安全运行很有利。
当前的变速恒频风力发电系统中较多的是采用双馈异步发电机的风电机组，该类机组在国外的应用已经很普及，国内新建的风场也大都采用这种机型。
另外，采用永磁多极同步发电机的风电机组技术已比较成熟。
采用双馈异步发电机系统的风电机组原理图如图2所示。
在双馈风力发电机组的控制方面，电力电子装置起到了关键作用。
当风速变化引起发电机转速n变化时，通过变频器调整转子电流的频率fr，可使定子频率fs恒定，即应满足：
fs=pfm+fr。
其中，fs为定子电流频率，与电网频率相同；
fm为转子机械频率；
p为电机的极对数；
fr为转子电流频率。
有下述3种情况：
a.nn1时，此时发电机处于超同步状态，由定子和转子共同向电网提供电能；
c.当n=n1时，发电机处于同步状态，此时发电机等效为同步电机运行，变频器向转子提供直流励磁。
双馈电机通过变频器调节转子的励磁电流实现变速恒频控制，此时转子电路的功率只是由交流励磁发电机的转速运行范围决定转差功率，该转差功率仅为定子额定功率的一小部分，所以对变频器的容量要求、控制难度及成本大幅度降低。
并且采用变频器调节交流励磁的双馈发电机的控制方案除了可实现变速恒频控制，还可以对有功、无功功率实现单独解耦控制，对电网而言可起到补偿无功和稳定电压的作用。
双馈风力发电机组的有功与无功控制如图3所示。
双馈风力发电机组有如下优点：
a.转子侧仅传递转差能量，变频器容量要求大幅降低，且发电机可在50％的同步转速时正常工作；
b.双馈电机中变频器的谐波含量较少，减少了相应的滤波器容量，降低了成本；
c.可以通过调节双馈发电机发出和吸收的无功功率，实现无功调节和电压控制。
3永磁多极同步发电机的风电系统
在永磁多极同步风力发电机组中，在发电机和电网之间安装有电力电子变流器，可实现对有功和无功的解耦控制，且当风速发生变化时也可以保证所发电能的电能质量。
永磁多极同步发电机的风电系统结构如图4所示。
该系统的工作原理如下：
首先，采用永磁多极同步发电机发出频率变化的交流电，然后通过整流装置将该频率变化的交流电整流成为直流电，最后再通过逆变器将直流电变换为工频的交流电送入电网。
这种系统在并网时没有电流冲击，可以对发电机的无功功率进行调节。
但是，所有的电能都要通过变流器送入电网，因此变流器容量和风力发电系统的容量相同，电力电子变流器设备成本较高，并且有高频电流谐波注入电网。
与传统的风力发电机相比，永磁多极同步风力发电机组可以更多地捕获风能和提高风电机组发出电力的电能质量，虽然成本较大，但对系统的稳定运行有利。
永磁多极同步发电机的转子为永磁式结构，无需外部提供励磁电源。
其变速恒频控制是在定子电路实现的。
把永磁发电机的交流电通过变流器转变为与电网同频率的交流电，
因此变流器的容量与系统的额定容量相
同。
采用永磁发电机可做到风力机与发电机的直接耦合，省去了齿轮箱，即为直接驱动式结构，可大幅减少系统运行时由于齿轮箱等机械装置导致的故障，从而提高整个风电机组的可靠性。
4风电系统的软并网装置和无功补偿设备
在直接与电网相连的风电系统中常用鼠笼型异步发电机，如果直接并网会使得并网电流较大，因此常采用电力电子软并网装置进行软并网。
异步发电机通过晶闸管平稳并网，可以将并网电流限制在额定电流的倍以下，从而得到一个较为平滑的并网暂态过程，有效避免了保护装置的误动作，实现风力发电机的顺利并网。
由于异步发电机的功率因数一般较低，为了提高功率因数，通常在异步发电机出口处接有无功补偿设备。
常用的无功补偿设备有并联电容器补偿装置、静止无功补偿器、静止无功发生器等。
并联电容器补偿装置采用接触器或电力电子开关在风电运行中按照一定的顺序进行分组投入或切出，能够将补偿前较低的功率因数提高到约。
由于并联电容器补偿装置成本低，因此在无功补偿方面应用广泛，但因其调节不连续、响应速度慢，很难对风机无功功率实现快速补偿。
静止无功补偿器由多台（组）可投切电容器、快速可调整容量的电抗器以及各次谐波滤波装置组成，装置的响应速度快，能迅速跟踪变化的无功，可较大幅度调节由风速变化引起的电压变化，滤除谐波，从而提高电能质量。
静止无功发生器是采用特定的检测方法获得需补偿的无功电流后再通过电力电子变流器产生该部分无功电流，以实现无功的迅速补偿。
静止无功发生器可以实现对谐波与无功的综合补偿与抑制，补偿范围较大，目前得到了较为广泛的关注。
5风电并网技术的发展前景
通过采用电力电子技术，风电机组的运行特性大为改善；
通过有功、无功控制，风电机组可以对系统的频率和电压控制起到一定作用；
而大规模风电场的并网运行，也将会逐渐降低风力发电的成本，使风力发电更为普及。
因此，现今的电力电子技术对于风电机组的控制、电能的转换以及电能质量的改善都能起到关键作用，具体应考虑以下几个方面：
a.为增加风能的利用效率和减小电力电子变换器的能耗，要选择适合的电力电子变换器来匹配变速风力发电机系统；
b.增加无功动态补偿装置SVC或TSC有利于电网和风力发电机的故障恢复；
c.每个系统结构都有自己的特征和适宜性，针对于不同的海上风场要具体考虑，选择最适合的系统结构，大容量海上风电场将广泛应用电力电子装置。
6结语
风力发电技术的发展，使得风力发电的成本进一步降低，其在电力市场中所占份额得以提高，具备了和常规能源竞争的能力，加快了世界能源结构的优化。
然而，如何更加有效地利用风能、提高风力发电系统的效率、减小并网冲击和电力谐波、提高功率因数也给风力发电系统的控制技术提出了更高的要求，是目前风力发电系统研究的重要课题之一，而电力电子技术及现代控制技术的发展为解决这一课题提供了较好的技术方案。
篇二：
风电信息化解决方案
风电信息化解决方案
1风电行业的特点
风能资源丰富
我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源丰富。
根据第三次风能资源普查结果，我国技术可开发（风能功率密度在150瓦/平方米以上）的陆地面积约为20万平方千米。
考虑风电场中风电机组的实际布置能力，按照低限3兆瓦/平方千米、高限5兆瓦/平方千米计算，陆上技术可开发量为6亿～10亿千瓦。
20XX年我国颁布了《全国海洋功能区划》，对港口航运、渔业开发、旅游以及工程用海区等作了详细规划。
如果避开上述这些区域，考虑其总量10%～20%的海面可以利用，风电机组的实际布置按照5兆瓦/平方千米计算，则近海风电装机容量为1亿～2亿千瓦。
综合来看，我国可开发的风能潜力巨大，陆上加海上的总量有7亿～12亿千瓦，风电具有成为未来能源
结构中重要组成部分的资源基础。
风资源具有相对集中分布的特点
中国的风电资源分布不平衡，主要的资源分布在北部和沿海地区，各省市之间资源也不平衡，风能分布比较丰富的省、市、自治区主要有内蒙古、新疆、河北、吉林、辽宁、黑龙江、山东、江苏、福建和广东等，有望超过1000万千瓦的省区主要有内蒙古、河北、吉林、甘肃、江苏和广东等。
20XX年将会形成10～20个百万千瓦的风电基
地；
2020年将会形成5～6个千万千瓦的超大型风电基地。
内蒙古：
10米高度风功率密度大于150瓦/平方米的面积约万平方千米，技术可开发量约亿千瓦。
风能
资源丰富的地区主要分布在东起呼伦贝尔西到巴彦淖尔广袤的草原和台地上。
吉林省：
10米高度风功率密度大于150瓦/平方米的面积约511平方千米，技术可开发量上千万千瓦。
风能资源
丰富的地区主要分布在西部的白城、通榆、长岭和双辽等地。
河北省：
10米高度风功率密度大于150瓦/平方米的面积约7378平方千米，技术可开发量约4000多万千瓦。
风能资源丰富的地区主要分布在河北省北部的张家口市坝上地区和承德市的围场县和丰宁县，沿海岸线的黄骅港附
近风能资源也较为丰富。
甘肃省：
甘肃地处河西走廊，10米高度风功率密度大于150瓦/平方米的面积约3万平方千米，技术可开发量上亿千瓦。
风能资源丰富的地区主要分布在安西、酒泉等与新疆和内蒙古接壤的具有加大风速地形条件的地域。
新疆：
10米高度风功率密度大于150瓦/平方米的面积约8万平方千米，技术可开发量上亿千瓦。
风能资源丰富
的地区主要分布在达坂城、小草湖和阿拉山口等具有加大风速地形条件的地域。
江苏省：
全省风能资源分布自沿海向内陆递减，沿海及太湖地区风能资源较为丰富，尤其是沿海岸地区。
风电处于黄金发展阶段
近年来，特别是《可再生能源法》实施以来，中国的风电产业和风电市场发展十分迅速。
“十五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。
20XX年，中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦，成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。
20XX年以来，中国风电产业规模延续暴发式增长态势。
20XX年中国新增风电装机容量达到万千瓦，新增装机容量增长率达到%，累计装机容量跃过1300万千瓦大关，达到万千瓦。
20XX年风电行业仍将保持高速增长。
中国风电20XX年很有可能达到2500万千瓦；
国家制定的2020年风
电装机3000万千瓦的目标，有可能在20XX年实现。
现处于“跑马圈地”阶段
现阶段风电行业，大量的风电业主当下的经营重心并未放在经营风电场上，而是到处跑马圈地，见到哪里风资源
好，就先把风机竖起来，抢占好位置，为日后的发展打基础。
2风电企业的管理模式
可以意识到，风电企业必须在现有高速膨胀的发展期，即保证企业的快速扩张，又要保证企业的可持续经营发展。
将传统的生产型管理转变为市场化、专业化管理，保证发电运行的安全性和高效性、降低成本、提高发电小时数、
增强企业效益，为企业以后的发电并网提高上网竞争力。
风力发电作为一个新兴产业，探索适合行业特点的科学高效的管理模式已成为国内风电企业面临的重要课题。
综合上述风电行业“既集中又分散”的特点，企业应从下到上划分为风电场、区域公司和集团总部三级的多级多项目点的管理模式，使得每层都有所侧重，将职能、权限有机划分，使得从上到下的管理能够有机的联系起来，加
强集团的控制能力，运营能力。
对风能集中的区域，可以设立区域公司，进行区域内所有的风电场的统一管理。
总部只对区域公司进行管理，由
区域公司对下属的风电场进行具体的管理。
对风能分散的区域，可能只有一个或几个风电场得不到设立区域公司的条件，可以设立项目公司，由总部直接对
项目公司进行管理。
在这种管理模式下，总部对下面的管理层次、数目都比较少，便于集中精力进行宏观层面的研究，对下属单位而
言，又能因地制宜发挥主观能动性。
注：
风电场层的红色区域内的功能由独立的风电场所具有，区域公司下的风电场这部分功能由区域公司进行管理。
对各层的管理职责分述如下：
风电场层
风电场作为最基本的生产单位，要保证能够有效地组织风电安全场生产活动，完成运行、维护任务和发电量计划。
此层的系统支持KKS编码。
对设备进行KKS编码可以使用木联能软件公司配套的风电场标识系统编码软件（WIS）
或其它的编码软件。
系统同时提供与国家风电信息管理中心信息系统的接口。
可以设置自动上报或审核后上报。
同时支持中电联的“风电场生产运行统计指标体系”。
系统作为数据集成的平台，集成了风机的scada数据、关口电表数据及日常生产经营过程中产生的业务数据。
对
这些数据进行有效的整合及分析，为统计决策提供依据。
独立风电场
要对电场的资产设备进行全生命周期的管理，包括设备管理、维修管理、运行管理、安全管理、标准包管理等，在保证电场的安全运行前提下，提高设备的可靠性，保证机组性能，保证发电运行的安全性、高效性、提高发电
小时数。
同时要对内部的公文流转及电场内部的如后勤、食堂、绿化等进行管理。
保证安全生产的前提下进行备品备件的采购及存储使用，以零库存为目标。
对风电场的运行情况进行统计分析，降低设备故障，提高生产效率。
系统同时支持与总部系统的数据传输。
保证总部的指令能及时到达同时及时将相关数据上报有关单位。
资产设备管理：
对设备的编码、设备台帐、技术文件、备品备件、设备状态信息、基本出厂参数、特殊出厂参数、
型号规范等进行管理，对管理范围内的设备进行评级管理、可靠性管理和统计分析。
工单管理：
可以迅速地获得能帮助您详细地进行工单计划和时间安排的所有信息，包括计划的维护工作步骤、人
员、材料、工具、费用、设备、图纸、相关文档和故障分析等。
运行管理：
对设备的运行方式进行跟踪统计，如记载设备的启停、设备运行状态的转换、系统稳定方式的转换等。
为统计各设备的可靠性指标和设备定级提供数据基础。
预防性维修管理：
预防维护管理可以自动产生设备维护工单和自动协调多种资源组合，很大相度地提高了设备管理人员的工作效率、减少了劳动强度。
很大程度地保障了设备的正常运行，进一步提高了设备的生产率。
值班管理：
值班记录/交接班管理是指运行人员在当班过程中记录生产、设备、管理中的各种信息（事故、故障及
处理情况、检修交代、运行方式改变、运行操作等）。
篇三：
风电并网发电问题与研究
风电并网发电问题与研究
【摘要】本篇文章主要是以随州地区风力发电为研究对象，并且围绕在风力发电并网中发生、存在的问题进行分析并且逐步完善随州地区风力发电并网运行的质量，提出相应的对策分析，主要是从以上两个方面着手，针对风力发电及并网发电运行在随州地区的影响，在此展开了详细而全面的分析和解释，并可以依据此项讨论推动风力发电并网运行在随州地区的持续推进，并且进一步提高随州地区能源结构的应用质量及效率，并且进一步规范随州地区风力发电和并网发电的开发趋势及发展方向。
【关键词】随州地区风力发电；
并网发电运行
我们都知道，能源问题一直是阻碍随州民生经济基础建设的开发及进展。
由于石油化石等能源的不可再生等原因以及在随州能源的消耗量增加不下等因素的束缚下，风力发电及并网发电在随州地区建设作业应该值得相关的人员的密切关注。
在这一地区中，以风力发电及并网发电运行为主，此种方式引起了相关人员的重视。
为了加大随州地区有关风力发电及并网发电运行，在有关研究内容上积极改善能源的利用结构、大幅度提高能源利用中安全性等一系列问题都有着极其重要的意义和研究价值。
本篇文章试着从随州地区现有的问题中总结经验逐步完善找到解决方案，以下是针对问题而提出的分析和说明。
1电场并网对电网影响
在一些地区发电的利用并没有得到充分发展，而且清洁能源的利用及增长远远超过了以前的计划和标准，上述现象便导致产能过剩等一系列问题的出现：
产能过剩这一问题的突出表现是这些地区风、电等能源的开发、建设及发展的速度比现有阶段该地区电网运行系统的发展及完善的速度高。
基于上述阐述的两方面问题，如果问题滞后严重，将会从根本上导致风力发电及并网发电的性能与本地区的电网公司的性能无法得到融合。
随州地区将上述的现象作为前车之鉴，风力发电的并网发电公司将会依据市场发展的实际情况，不过尽管如此，还是存在着一些缺点，即所制定的计划、决策一直未能同风电等相关产业的发展保持了较大的不对称等特性。
随着风力发电技术的迅速发展和其装机容量的不断增大，风力发电技术面临着提高电能质量和电网稳定性的严峻挑战。
当电网发生故障导致电压跌落时，若风电机组不具备低电压穿越能力将会从电网切除，风电机组的大面积切机将会对电网稳定性造成巨大影响，当电压无法恢复时，风电机组将会实施被动式自我保护解列，从电网中切除，从而更大地增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧故障，最终导致整个电网瘫痪。
因此必须采取有效的低电压穿越措施，以维护风场电网的稳定和提高电能传输效率。
风力发电及并网发电运行的过程中对于电力系统中电能质量有着比较显著的影响：
随州地区的风力发电场当中设置有大量的异步电机装置。
在风电场端电
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