双馈型风电场等值模型及储能容量取值研究

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1、重庆大学硕士学位论文1绪论力机直接驱动同步发电机构成的变速恒频发电系统中，风力机直接与发电机相连，不需采用齿轮箱升速，发电机输出电压的频率随转速变化而变化，由交-直-交或交-交变频器与电网相联，在电网侧得到频率恒定的电压。双馈感应风力发电机组[6-7]的基本结构包括绕线式异步发电机、变频器和控制环节，它的定子绕组直接接入电网，转子绕组采用三相对称绕组，并且经背靠背的双向电压源变频器与电网相连，给发电机提供交流励磁，励磁频率就是发电机的转差频率。变速恒频风力发电机组成功地实现了发电机转速与电网频率的解耦，降低了

2、风力发电与电网之间的相互影响[8-9]，已成为风力发电设备的主流。并且随着电力电子技术的发展，变速恒频风力发电技术将会进一步成熟，特别是双馈感应发电机，它不仅改善了风电机组的运行性能，而且大大降低了变频器的容量，将是今后风力发电设备的主要选择。1.2.2全球风力发电市场的发展世界风电产业近来迅速发展，风力发电已经成为解决世界能源短缺的重要途径。自90年代年来，风力发电容量以每年平均22%的速度增长，在各种发电方式中风力发电量增长速度居于首位。2008年，世界风电行业在能源领域一如既往地以较快的速度继续发展，当

3、前全球风电的总装机容量已比其在2005年的总装机容量增长了一倍。截至2008年底，世界风电总装机容量已达1.21亿千瓦，装机容量增长率为29％，2008年新增风电装机容量为2726.1万千瓦（海上风力发电机组占35万千瓦），新增容量增长率为42％，2008年风电行业年营业额达到400亿欧元，为44万人提供了就业岗位。按目前的增长趋势，世界风能协会预计到2020年，全球总装机容量可能会达到15亿千瓦[10]。从世界风能协会2009年2月整理的报告可知，在2008年，美国和我国的风电市场发展居于领先地位，其风电装

4、机容量增长率远超过全球平均水平，分别是50％和107％，这也使得美国超过德国位居全球第一，我国第一次超过印度位居亚洲第一。风电产业的重心正在从欧洲移向亚洲和北美州。欧洲虽然保持其在累计总装机容量（0.66亿千瓦）方面的领先地位，不过市场份额已下降到54.6％，也失去了在新增装机容量上第一的位置。尽管拉丁美洲和非洲有着良好的风资源条件，但其市场份额很小，分别占全球累计总装机容量的0.6%和0.5％，扮演着边缘化的角色。2008年，我国新增风电装机容量超过了2007年底全国累计装机容量的总和，位居全球第二位，风电

5、产业已经走上了高速发展的道路。到2008年底，我国建成了240多个风电场，最大单机功率达到2MW，分布在24个省（市、区、特别行政区）。2008年风电上网电量估计约为120亿kWh。累计装机容量达到1220万千瓦，进入全球风电市场大国前四名。我国内资风电制造企业实现了兆瓦级风电产品的大批量3重庆大学硕士学位论文1绪论生产和安装，并且当年新增装机市场份额明显超过了外资企业。表1.12005－2008年风电装机容量概况一览表（前十名）Tab.1.1OverviewListofinstalledcapacityof

6、windpowerbetween2005-2008(formerly10)2008年2008年2008年2008年2007年2007年2006年2005年装机容国家底总装新增装新增增装机容底总装底总装底总装量排位机容量机容量长率量排位机容量机容量机容量[MW][MW][%][MW][MW][MW]1美国25170.08351.249.7216818.811603.09149.02德国23902.81655.47.4122247.420622.018427.53西班牙16740.31595.210.531514

7、5.111630.010027.94中国12210.06298.0106.555912.02599.01266.05印度9587.01737.022.147850.06270.04430.06意大利3736.01009.937.072726.12123.41718.37法国3404.0949.038.782455.01567.0757.28英国3287.0898.937.692389.01962.91353.09丹麦3160.035.01.163125.03136.03128.010葡萄牙2862.0732.

8、034.4102130.01716.01022.01.2.2风电对电力系统的影响随着风电场在系统中所占比例的增加，风电场对系统的影响越来越显著。因风速变化而引起的并网风电场对系统影响主要有以下几方面[11]：①对电网频率的影响[12-14]风速的随机性导致了风电机组出力的随机性。风电作为系统的一个不稳定电源，它的并网与脱网是难以预测的，如果从这一点考虑风电电源实际上可以看成是系统的一个干扰源。美国电