风力发电教学讲义

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1、《风力发电》讲义东北电力大学电气工程学院2007-09-09目录第1章风力发电概述（2学时）11.1前言11.2风力发电的现状与发展前景11.2.1国内风力发电的现状与趋势11.2.2国外风力发电的现状与趋势31.3风力发电原理简介41.4大规模风力发电联网运行面临的问题61.5本课程主要内容——IG-FWT/DFIG-WT71.6本章小结7第2章风电机组特性及数学模型（12学时）82.1风力资源特性描述（1学时）82.2风力机数学模型（2学时）92.2.1定桨距风力机特性92.2.2变桨距风力机特性112.3风力发电机数学模型（同步旋转坐标系）（7学时）122.3.1鼠笼

2、式异步发电机（3学时）122.3.2双馈感应发电机（4学时）132.4金风750kW/690风电机组运行实例分析（2学时）192.5本章小结（1）19第3章双馈感应风力发电机组运行控制（11学时）203.1双馈感应风电机组运行分析（3学时）203.1.1风力机机械功率-风速特性203.1.2发电机组输出功率-转速特性203.2双馈感应风力发电机组运行控制（6）213.2.1概述213.2.2风力机运行控制213.2.3转子侧变流器运行控制（2学时）223.2.4网侧变流器运行控制（2学时）243.3G58-850风电机组运行实例分析（2）253.4本章小结25第4章风电机组

3、联网运行对电力系统运行影响概述（2学时）264.1风电机组联网运行对电能质量的影响264.2风电机组联网运行对电网稳定性的影响264.3风电机组接入电网的电压和网损算例分析274.4本章小结27思考题28算例30第1章风力发电概述（2学时）1.1前言随着常规能源的减少，环境污染的加剧，可再生能源的开发利用越来越受到各国的高度重视。风能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，是可再生能源中最具有发展潜力的能源之一。发展风力发电，不仅可以节约常规能源，而且有利于环保，是改善能源结构，减少环境污染的有效途径之一，可带来直接的经济效益、社会效益和环境效益。各工业化国家现代电力系统的特

4、征之一是大规模接入风电机组。这一发展的共同推动力量是风电技术成功开发、政府目标、对进一步可再生能源的补贴和利用以及对降低污染和环境保护的强烈要求。风电机组是环境友好型发电的最大来源，与其他可再生能源发电，如潮汐发电、波浪发电、光伏发电等相比，风电的效率最高，风电机组的最高效率可达50%。现代电力系统的基础是常规发电厂，即通过常规发电厂控制电网的电压并维持发电与用电之间的平衡，故这些电力系统的安全可靠运行是基于常规发电厂的运行控制技术。常规发电厂传统上是以同步发电机为基础。电网发生故障时，常规发电厂的励磁控制参与重建电网电压，而其频率控制则在此事件期间确保电网频率恒定。风电机

5、组是一种大有前途的替代技术，但在对馈入电网的运行与稳定性影响方面，人们通常还是一知半解。此外，大部分风电机组装有几种不同概念的感应发电机。风电机组越来越多地接入电网，在增加风电的同时减少了常规电厂的供电量及其份额。与这一过程对应的是从人们熟知且成熟的基于常规电厂的电网运行技术向人们一知半解的风电技术转移。因此，这会产生一些有关如何保持电网运行稳定和稳定性研究中如何表示风电机组的问题。问题：风电所占份额的增加，常规电厂所占份额将下降，则基于常规电厂的电网运行控制能力将逐渐弱化，从而会给所接入电力系统安全经济运行造成不利影响。稳定性问题——安全性问题经济性问题——运行调度问题规

6、划问题主要内容：随着风电数量的增加和常规发电厂为支持风电而减少的发电量，风电机组建模就成为与电力系统稳定性研究关系密切的问题了。多数风电机组都装有不同概念的感应发电机，因此，掌握基于这些感应发电机的风电机组工作原理、工作特性非常重要。现代风电机组是复杂的机电系统。电网故障会激发风电机组和电网之间的相互作用，因此，掌握与此相关的风电机组的机械结构（风轮空气动力学的基础知识、转轴的表示方法和电力系统稳定性研究中风电机组建模的叶片角控制）及其特性非常重要。——对研究风电机组运行特性很重要。定速风电机组运行原理——建模，3阶模型/5阶模型1.2风力发电的现状与发展前景1.2.1国内

7、风力发电的现状与趋势80资源总量及分布状况图1.1中国风能资源分布情况根据初步测定结论，我国陆地风能的实际可开发总量大约是2.53亿千瓦。根据资源、土地、交通和电网条件确定近期具备开发条件的风电场址约有50个，分布在全国16个省(市，自治区)，其中新疆达坂城、内蒙古辉腾锡勒、河北张北、吉林通榆.和广东南澳等场址均具备装机100兆瓦的条件。目前国内风电装机情况到2006年底，全国已建成约80个风电场，装机总容量达到约230万千瓦，比2005年新增装机100多万千瓦，增长率超过80%。[1]“八五”及“九五”初期，风电