新能源发电在电力系统中的应用.pdf

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1、万方数据第38卷2010年6月云南电力技术YUNNANELECTRICPOWERVoL38No．3June．2010新能源发电在电力系统中的应用芦勇(云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院，云南昆明650217)中图分类号：TM76文献标识码：B文章编号：1006—7345(2010)03-0091—041新能源发电常见形式1．1新能源发电概述新能源、可再生能源、分布式能源概念。1．2区别与联系1)新能源多以可再生能源为主。2)新能源多以分布式应用为主。3)水能作为常规能源形式属于可再生能源，可同时进行集中

2、和分散式应用。1．3常见新能源发电形式应用现状1．3．1风力发电1)全球装机超过1．2亿kW；中国装机超过1200万kW，亚洲第一、全球第四。2)国家新能源发展规划：重点发展风电，目标调整2020年：3000万kW到上亿kW；地区西北、沿海(甘肃内蒙江苏)。3)云南大理首个风电项目已投运，后续风电规划的风电项目有20多个。1．3．2太阳能光伏发电1)西班牙、德国、美国装机都超过百万kw；中国装机粗略估计为100MW左右，刚刚起步。2)国家新能源发展规划：扶持太阳能发电，目标调整2020年：180万kW到上千万kW

3、。3)政策扶持：财政补贴、优惠电价(特许权招标)。收稿日期：2010—05—214)云南首个并网光伏发电项目已投运，目前石林两个百兆瓦级电站规划建设。2风力发电技术及应用现状2．1典型风力发电系统VSCF通过电力电子背靠背变频技术可有效调整发电功率输出，进而调整电磁转矩控制机组转速2．2风力发电机组控制系统核心器件：主控制器。特有功能：调向系统、变距系统。制动系统、并网方式不同于常规电厂。2．3定桨距异步风力发电机组1)采用异步(感应)发电机；一∞

4、不可调。3)风速高于额定风速后需要额外保护措施．(失速型)2．4定桨距异步风力发电机组并网控制抑制并网时的冲击电流接近同步转速双向晶闸管导通角逐步打开接触器闭合，旁路双向晶闸管，大理——WP4060。2．5定桨距异步风力发电机组软并网1)750kW异步电机，35kV并网。91万方数据2010年第3期云南电力技术第38卷2)抑制并网时的冲击电流。3)接近同步转速双向晶闸管导通角逐步打开。4)接触器闭合，旁路双向晶闸管。5)软并网与直接并网：软并网启动时吸收的有功、无功小；软并网启动时冲击电流约3倍；直接并网时冲击电

5、流约10倍。2_6投入电容器无功补偿异步(感应)发电机运行所需励磁无功需要由电网和无功补偿装置提供。能减少从电网吸收的无功；保证功率因数在要求范围。2．7定桨距异步风力发电机组并网控制MITA控制系统：机组8组电容器，电容接触器投切；全厂DWZT调压式无功补偿装置。2．8双馈风力发电机组并网控制1)采用转子交流励磁，有频率、幅值、相位三个控制量。2)调节转子交流励磁的频率，保证并网频率。3)调节转子交流励磁的幅值，保证并网电压。4)并网后P、Q解耦控制；可实现MPPT(额定风速以下)。2．9永磁直驱风力发电机组并

6、网控制“柔性并网”，跟踪控制，由电力电子器件实现；冲击电流小；可进行有功、无功控制；可实现MPPT。2．10变桨距变速恒频风力发电机组运行特点控制4阶段：切入风速；额定风速；切除风速。2．11变桨距变速恒频与定桨距风力发电机组比较1)优点：最大风能跟踪，风能利用率高(小于额定风速)；可进行有功／无功控制；变桨距控制，输出功率平稳(大于额定风速)。922)缺点：主设备及控制系统复杂，建设投资大。2．12风力发电的波动性实例：统计大新线9月一12月的运行数据，9—11月上旬，ll时开始负荷逐步上升，17—24时为发电

7、高峰，11月上旬到12月，1l时后发电量开始逐步上升，17一19时达到高峰，大新线功率在10MW以上时功率因数均在0．98—1．0之间。2．13风力发电引起电压的波动1)用二台2MW风机等效风电场。2)风机风速不同(风速模型)。3)并人多分段10kV线路，各节点电压波动。综上所述：1)风速变化对电网的节点电压产生影响，电压波动的大小取决于电网容量、电网结构、风力机组类型、风电场容量等因素；风电场输出功率的波动导致了电网各节点电压的变化，离风电场接入点越近则电压波动越明显，接入点处的节点电压波动最大。节点3的电压波

8、动现象己经非常严重，超出了允许范围。2)大风坝电压波动：阵风(上升速度为5m／s，时间5s)造成的风电场升压站母线电压波动幅度为0．22％一一3．61％；渐变风(最大幅度为5m／s，时间58)造成的风电场升压站母线电压波动幅度为0．51％一一10．8％；风力发电机启动并网时，风电场升压站母线电压波动幅度最高达一16％；风电机组突然脱网，母线电压波动幅度最高达4％；GB／Z