新能源发电及并网技术

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1、新能源发电及并网技术TechnologyofNewEnergyandParallelingoperation孙树敏SunShumin13805403338山东电力研究院电气工程研究所E-mail:sdepri@vip.sina.com直流输电技术介绍风力发电及并网技术光伏发电及并网技术核电技术简单介绍1234123未来风电技术发展的展望风力发电并网中的关键技术现代风力发电技术的发展概述风力发电及并网技术风力发电的基本原理及结构4中国是一个能源资源相对贫乏的国家，人均占有能源资源仅相当于世界平均数的一半。主要化石资源占世界资源的比例和排名

2、煤11.6%第3位石油1.7%第11位天然气1.0%第18位中国的能源状况我国化石能源的结构：石油、天然气资源数量明显低于世界平均水平,资源构成以劣质能源为主。中国的能源状况2009电源装机容量电量(GW)(%)(TWh)(%)煤电65275%298782%水电19723%51314%核电9.11.0%701.9%风电263.0%260.7%合计874100%3664100%我国电源装机及发电情况1、风力发电的基本原理及结构1.风力发电的基本原理及结构工作原理风以一定的速度和攻角流过桨叶，使风轮获得旋转力矩而转动，风轮通过主轴联接齿轮箱

3、，经齿轮箱增速后带动发电机发电1.1风力发电机组的基本原理及结构1.风力发电的基本原理及结构1.2风力机的类型1.风力发电的基本原理及结构1.2风力机的类型1.风力发电的基本原理及结构风力机基础理论贝茨（Betz）理论假定风轮是理想的，没有轮毂，叶片无穷多，并且对通过风轮的气流没有阻力。纯粹的能量转换器。根据该理论可以计算风轮获取的风能和功率。叶素理论把叶片分割成无限多个微元，每个微元都是叶片的一部分，每个微元的长度无限小。用于分析微元的空气动力学特征。动量理论应用该理论去研究风力发电机组各部件的运动规律及运动状态的理论。1.风力发电的

4、基本原理及结构1.风力发电的基本原理及结构1.风力发电的基本原理及结构风力发电系统的基本结构和工作原理离网型并网型1.风力发电的基本原理及结构恒速恒频风力发电系统1.风力发电的基本原理及结构变速恒频风力发电系统1.风力发电的基本原理及结构变速恒频风力发电系统G128-4.5MW半直驱2008年底Gamesa在西班牙CabezoNegro安装了半直驱的G128--4.5MW风电机组.风轮直径128米，机头重量250吨传动系统采用紧凑型设计，包含主轴（双轴承）、两级齿轮箱(1:37)和永磁同步发电机；多变量控制系统：减少叶片振动和载荷。2、

5、现代风力发电技术的发展概述我国陆地10米高度年平均风功率密度分布图（W/m2）我国电能输送流向图东北西北南方西藏哈密酒泉吉林江苏河北蒙西蒙东“三华”受端电网辽宁千万千瓦级风电基地跨区域输电方案3、风力发电并网中的关键技术问题大规模风电接入电网的影响对调峰调频能力的影响对无功功率平衡与电压水平的影响风电对电网的影响对电能质量的影响对稳定性的影响风电并网存在的相关问题1、并网运行问题（1）调峰问题风电出力具有随机性、间歇性，反调节特性明显，增加系统调峰难度。负荷曲线风电出力曲线增加旋转备用容量带来不利影响（2）电压控制问题我国风电接入地区大

6、多处于电网末端，风电功率的大幅度变化，导致电网运行电压调整十分困难，影响系统电压稳定。由于风电出力快速增长，导致白城电网同发风电场母线电压最低下降到213kV，并大幅波动。（3）安全稳定问题风电大规模并网后，电网稳定运行的风险增加。系统潮流多变，断面运行控制困难；系统惯量下降，动态稳定水平降低；故障后风电无法重新建立机端电压，导致电压失稳；风电机组没有低电压穿越能力，在系统扰动造成电压的瞬间跌落时，风机自行脱网对系统造成冲击。（4）电能质量问题风电出力的随机波动会引起电压波动和闪变，风机中的电力电子设备会给电网带来一定的谐波污染，导致电

7、能质量下降。风电场多次发生电压波动和电压闪变超标现象。风电场出力大幅波动，引起附近35千伏母线电压越限。风电穿透功率小于5%时，风电对电网调度的影响不明显，此时可配置风电功率预测系统及资源实时监测系统风电穿透功率5%-10%，明显感受到风电出力对发电计划的影响，此时可配置风电调度日前计划系统风电穿透功率10-15%，可能出现限风电现象，此时可配置日内滚动计划系统风电穿透功率超过15%，将对调度运行产生极大压力，应具备完整的风电调度支持系统预测系统结构41短期预测预测时间尺度：0-48小时，时间分辨率：15分钟主要用于：合理安排常规机组发

8、电计划，解决电网调峰问题。预测时间尺度：0-4小时、15分钟滚动预测，时间分辨率：15分钟主要用于：实时调度，解决电网调频问题。超短期预测我国当前新能源接入系统技术上存在的主要问题:由于电源结构而导致的调峰