低电压穿越技术的分析及其在风力发电机组中的实现研究

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1、低电压穿越技术的分析及其在风力发电机组中的实现研究AnalysisoflowvoltageridethroughtechnologyanditsapplicationresearchinWindpowergenerator杨秋利中电大丰风力发电有限公司ChinaPowerDafengWindPowerCo.,Ltd.江苏省大丰市王港乡224100第16页共30页Abstract：Withtherapidincreaseintheproportionofwindpowerinthepowernetwo

2、rk,howtosatisfythestabilityproblemofpowersystemhasbecomeaseriousissuehasbecomeincreasinglyprominent.Lowvoltageridethroughtechnologyisarepresentativeofthemandatorypower,especiallyinsomeEuropeanwindpowerandAmericanisevenmoreso.Inthispaper,fromtheanalysis

3、ofthedemandofthelowvoltagethroughcomparecountriesproposed,themaincompetitorsweredescribed.BasedonthedirectdriveandDFIGachieveseverallowvoltageridethroughsolution.Finally,lowvoltagefor70/1500unitthroughthecharacteristicsofasimplestatement.Keyword：Lowvol

4、tageridethrough,converter,DFIG,directdrive,circuitbreakers,networkaccesstechnology摘要：随着风电在电网中所占比例的迅速提高，如何满足电力系统的稳定性问题成为了一个日益凸显的严峻课题。低电压穿越技术是一个具有代表性的强制性并网要求，尤其是在欧洲一些风电大国以及美国更是如此。为此本文从分析对比各国提出的低电压穿越要求入手，对主要竞争对手的情况进行了阐述。在此基础上提出了直驱和双馈机组实现低电压穿越的几种解决方案。最后针对公

5、司70/1500机组的低电压穿越特性进行了简单的阐述。关键词：低电压穿越、变流器、DFIG、直驱、短路器，电网接入技术一、引言在风电发展的初期，由于风电在电网中所占比例很小，一般不要求风电场参与电力系统控制。当电网侧发生故障时由于风电场本身的暂态电压稳定性无法保证，通常都采用切除风电机组的措施来保证风电场及电网的安全。在大力发展风力发电的国家中，风电在电网中所占比例迅速提高。因此，满足电网的稳定性要求同时避免供电中断成为了风电行业面临的一个大问题。2003年，德国电力行业巨头E.onNetzGmbH

6、发布了一个强制的风电并网要求。该要求规定一旦电网发生故障，在电网电压恢复期间风电场必须保持并网运行。同时还要求风电机组动态发出无功功率以支持电网电压。风电场或风电机组的这种故障期间保持并网不间断运行的能力通常称为低电压穿越能力(LVRT：LowVoltageRideThrough)或故障穿越能力(FRT：FaultRideThrough)。二、关于低电压穿越的现有标准情况风力发电机组要满足一些并网标准才能并网。这些标准通常是由电力系统运行商制定的。其中一个比较重要的标准就是低电压穿越能力。下面我们来

7、讨论欧洲一些电力系统运行商提出的低电压穿越要求。低电压穿越考虑的是电力传输系统发生故障而不是风电场变电站发生故障时的情况。各个国家要求的低电压穿越能力是不同的。此外，故障清除时间要求也不尽相同。(一)德国E.ONNetzGmbH第16页共30页1．2003版E.onNetzGmbH标准2003年初开始，德国utility&transmissionoperator-E.on发布了一个接入110kV甚至更高电压等级电网的风机并网要求。这个标准要求由于三相短路而导致150ms电网电压跌落了85%以及电网电

8、压在3s内恢复到80%额定电压情况下不能脱网，见图2.1。故障排除后有功功率必须立即输出，功率增长速度至少是20%额定功率/s。除了上面提到的要求之外，在故障得到确认后的20ms内发电机必须发出无功功率对电网进行支撑(电网电压跌落1%，需要2%的无功功率)。该要求没有被完全地开发，同时它假设穿越的故障是从电网稳定性角度来讲最为严重的情况-3相对称故障。首次提出的要求没有提到非对称性故障也没有规定在发生故障的时候风机是要馈送能量还是停止馈入能量。在2003年晚些时候，发