风力发电与无功补偿-新

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1、内蒙古风力发电无功补偿技术交流荣信电力电子股份有限公司2009-10-291RXPERongxinPowerElectronic21风力发电现状随着我国经济的飞速发展，能源供需矛盾日益突出，传统能源开发利用造成的环境问题日益恶化，加快发展可再生能源成为我国的重大能源战略选择。31风力发电现状“初步建立比较完善的风电产业化体系，为大规模发展风电打好基础。”“培育技术先进、具有自主知识产权和品牌的风电装备能力，建立具有技术研发、检测认证、试验测试等功能的技术及产业服务体系。”“加强风能资源评价和规划工作

2、，建立满足长期可持续开发需要的风电项目储备，同时做好配套电网建设，实现风电资源有序开发利用。”4在可再生能源发电领域，风电是最具备产业前景的行业，预计到2010年我国风电装机容量将超过国家规划的1000万千瓦，2006-2010年年均增长率有望超过50％。1中国风力发电的现状5我国的风电装机容量电力装机总容量风电装机总容量2006年2007年2007年机组台数增长率新增机组133.7万kW330.4万kW3155147.1%累计机组259.9kW590.6kW6469127.2%6内容提要风力发电机

3、组风电并网问题风电场电能质量各种无功补偿技术7风力发电机组分类恒速恒频发电系统变速恒频发电系统2风力发电机组82风力发电机组——双馈式变速恒频风力发电系统9利用变速恒频发电方式，风力机就可以改恒速运行为变速运行，从而可比恒速运行获取更多的能量。尤其是这种变速机组可适应不同的风速区，大大拓宽了风力发电的地域范围。——直驱型变速恒频风力发电系统2风力发电机组变桨距变速直接驱动同步机系统电力电子交换器10——风电场电压稳定问题电网运行必须考虑大片区域风电机组切机带来的电压稳定问题。风电场退出运行时，系统由

4、于突然失去大量无功注入可能存在电压崩溃的危险。此外，风电电源往往处于远离负荷中心的电网边缘，与电网之间的连接相对较弱，切机造成的瞬间无功富余无法由内陆地区的电力系统有效消化。故障后，整个弱连接系统可能会因为过多的无功富余有过电压的危险。因此，有必要在风电场的接入点选择性地安装快速无功补偿设备，以提供必要的无功和电压支撑。3风机并网需要解决的问题113风机并网需要解决的问题11电压暂态稳定电压崩溃问题大面积停电安全稳定状态火电比例约80%风电等新能源约20%电网安稳隐患风电、太阳能等新能源比例越来越大

5、动态无功平衡无功需就地平衡——风电场电压稳定问题12风力发电据有其特殊性，由于风电机组的原动力来源于流经风力机的风能，而风速和风向具有随机变动的自然特性，因此风电机组的电能输出也是随机变动的，换句话说，风电机组属于不能进行出力调整的电源装置，所以，风力发电出力的短周期变动较为显著。——风能的特点1、风电场的电能质量13电压波动与闪变谐波电能质量问题三相不平衡1.风电场的电能质量14风力发电引起的电压波动和闪变的根本原因是并网风电机组输出功率的波动风电机组并网的示意图——电压波动与闪变4风电场的电能质

6、量15设机组输出的有功功率和无功功率分别为P和Q，则：由上式可知，风电机组输出功率的波动会引起电网电压波动、甚至引起可察觉的闪变象限。——电压波动与闪变4风电场的电能质量16风电机组的输出功率受风速、空气密度的影响——风速受塔影效应、偏航误差、风剪切的影响另外，功率的波动还会受到以下因素影响：叶轮在旋转过程中的转矩不稳定发电机组的停止和发电机组的切换喘流强度的变化网络阻抗角的变化——电压波动与闪变1.风电场的电能质量风速与双馈风电机输出功率风速与双馈风电机输出功率(上图：风速，下图：功率)风速与双馈

7、风电机输出功率风速与双馈风电机输出功率的关系19上述方式都不能完全同步于风速的变化情况。所以对于风力发电来说，风机的波动问题是普遍存在的。——电压波动与闪变恒速恒频风机变速恒频风机叶片失速控制恒功率因数控制1风电场的电能质量20电压波动带来的危害交流电压畸变可能引起不可逆变流设备控制角的时间间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使变流器工作不稳定，而对逆变器则可能发生换流失败而无法工作，甚至损坏变流设备。——电压波动与闪变1风电场的电能质量21电压波动带来的危害交流电机出力下降交流电机的输出力

8、矩与定子电压的平方成正比，造成电机过流，损耗增加，生产效率下降。大电机起动困难电压波动多是由负荷的无功变化所至，大电机起动就是产生无功变化的重要因素之一。电压下降又造成电机输出力矩下降，电机起动困难，甚至起动失败。——电压波动与闪变1风电场的电能质量22——电压波动与闪变实时补偿无功功率的变化可以有效的降低电压波动与闪变解决方案1风电场的电能质量23交流电源电压畸变、不对称；换流变压器阻抗不对称；换流变压器杂散电容的影响；不等间隔触发非特征谐波产生的原因:——谐波4风