風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)設(shè)計(jì)(參考版)
2025-10-04 07:43本頁(yè)面
【正文】 研究顯示，將風(fēng)電機(jī)組和儲(chǔ)能單元相結(jié)合，利用電力儲(chǔ)能系統(tǒng)快速的功率吞吐能力和靈活的四象限調(diào)節(jié)能力，則能在頻繁的風(fēng)速擾動(dòng)下使風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出得到平穩(wěn)控制，降低風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊、提高并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)定性 。 （ 3）儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用 在電力系統(tǒng)引入大容量?jī)?chǔ)能裝置，不僅可以有效減小風(fēng)電對(duì)系統(tǒng)的沖擊和影響，提高風(fēng)電出力與預(yù)測(cè)的一致性，保障電 源電力供應(yīng)的可信度，還可降低電力系統(tǒng)的備用容量需求，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)提高電力系統(tǒng)接納風(fēng)電的能力。二是增加其他的設(shè)備。隨著風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)容量的增大，這種影響將越發(fā)明顯，因此應(yīng)采取措施對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)功率控制，提高風(fēng)電場(chǎng)的低壓穿越能力，使其能在故障期間向電網(wǎng)提供無功功率，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。典型的低壓穿越曲線如圖 31所示。著眼于這方面，國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者從各個(gè)方面進(jìn)行了大量的研究，并提出了針對(duì)性的解決方案 （ 1）配備充足的無功補(bǔ)償容量 在風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行過程中，異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要從電網(wǎng)吸收無功功率來提供其建立磁場(chǎng)所需的勵(lì)磁電流， ，因此要保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的健康穩(wěn)定運(yùn)行，為其配備充足的無功補(bǔ)償容量是采取的最主要措施。由于其所需逆變器的裝置容量很小，一般不超過負(fù)載容量的 3%，因而頗受關(guān)注 。對(duì)容性負(fù)載的諧波源，可 采用單獨(dú)使用方式的串聯(lián)型有源濾波器，通過控制有源濾波器的補(bǔ)償電壓來改變負(fù)載端的電壓，從而使電源電流為正弦。圖 6d 方式可以消除電源電壓可能存在的畸變，維持負(fù)載端壓為正弦。 注入電路方式的并聯(lián)型有源濾波器將電感和電容作為逆變器注入電路，利用電感和電容的諧振特性，使有源濾波器不承受基波電壓，從而減小逆變器的裝置容量、減小體積、降低成本。 圖 6c 方式下，有源濾波器主要不是用來直接補(bǔ)償諧波，而是用來抑制 LC 濾波器與電網(wǎng)阻抗之間的并聯(lián)諧振，即所謂的諧波放大現(xiàn)象以改善 LC 濾波器的諧波補(bǔ)償效果。 圖 6b 中的 LC 濾波器若被用來與有源濾波器分擔(dān)補(bǔ)償相同次數(shù)的諧波，則可降低所需逆變器的容量，若用來補(bǔ)償較高次的諧波，則起到了補(bǔ)充有源濾波器補(bǔ)償性能的作用。這種方式下，電源基波電壓全部加在逆變器上，因而裝置容量較大。 (a)單獨(dú)使用的并聯(lián)型有源濾波器 (b)與 LC 濾波器并聯(lián)使用的并聯(lián)型有源濾波器 (c)與 LC 濾波器串聯(lián)使用的并聯(lián)型有源濾波器 (d)單獨(dú)使用的串聯(lián)型有源濾波器 (e)與 LC 濾波器混合使用的串聯(lián)型有源濾波器 圖 6a 是電力有源濾波最基本的構(gòu)成方式。目前并聯(lián)型占實(shí)用裝置的大多數(shù)。從與補(bǔ)償對(duì)象的連接方式來看，電力有源濾波器可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型。電力有源濾波器的變流電路分為電壓型和電流型，如圖 4 所示。其基本原理見圖。 圖 2 有源濾波器原理 用于補(bǔ)償諧波的典型裝置為電力有源濾波器。 80 年代以來，由于新型電力半 導(dǎo)體器件的 出現(xiàn)， PWM 技術(shù)的發(fā)展，以及基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流瞬時(shí) 檢測(cè)法的提出，有源濾波器得以迅速發(fā)展。有些情況下，采用APF 和傳統(tǒng)的濾波裝置組合而成的混合型濾波器，由電容吸收高次諧波，而 APF提高濾波性能，具有較好的性價(jià)比。這是諧波治理的發(fā)展方向。在出力雖風(fēng)速變化，諧波也是在變化的，諧波治理有一定難度，同時(shí)無源濾波器可能對(duì)某次諧波在某個(gè)條件下會(huì)起放大 作用，效果會(huì)收到限制。每組濾波器在某一諧波頻率附近或者在某一個(gè)頻帶內(nèi)呈現(xiàn)低阻抗特性，從而吸收諧波電流，減小流入交流系統(tǒng)的諧波電流，以達(dá)到抑制諧波的目的；另一方面，無源濾波器在基波時(shí)呈容性，可以對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行基波無功補(bǔ)償。工程上實(shí)用的無源濾波裝置一般由一組或幾組單調(diào)諧濾波器和一組高通濾波器組成。電力無源濾波器由電力電容器、電力電抗器和電力電阻器按一定結(jié)構(gòu)組合而成。 無源濾波器是通過電容、電抗和電阻等元件串聯(lián)或并聯(lián)，使其在某次諧波產(chǎn)生諧振，使濾波器兩端該次諧波的電壓很小，幾乎接近零，達(dá)到對(duì)該次諧波治理的目的。如超過《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（ GB/T1454993）的允許值，須裝設(shè)濾波裝置解決這個(gè)問題。而 1 13 次以上高次諧波由于其頻率比較高，在線路傳輸過程中衰減比較快，在電網(wǎng)中所占的比重也不大。國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn) IEC 6100037[11]提供了估算中高壓電網(wǎng)所允許的閃變和電壓變化 最大限值的方法。 如果多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組連在公共連接點(diǎn)，則可按下式估計(jì)它們?cè)谇袚Q操作中引起的閃變 對(duì)于多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組連在公共連接點(diǎn)的情況，由于兩臺(tái)風(fēng)電機(jī)組不可能在同一時(shí)間完成切換操作，因此沒有必要考慮多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組引起的相對(duì)電壓變動(dòng)問題。 對(duì)計(jì)算所得的 kf(φ k)和 ku(φ k)分別 取平均值，即為測(cè)量過程的最終結(jié)果。 （ 2） 切換操作過程 評(píng)估切換操作過程中的電壓波動(dòng)必須涵蓋不同的電網(wǎng)阻抗角 φ k情況，以及下面 3種切換操作過程： （ 1）風(fēng)電機(jī)組在切入風(fēng)速下啟動(dòng)； （ 2）風(fēng)電機(jī)組在額定風(fēng)速下啟動(dòng)； （ 3）發(fā)電機(jī)在最差條件下切換（只適用于多臺(tái)發(fā)電機(jī)或多繞組發(fā)電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組），最差條件是指閃變階躍系數(shù) kf(φ k)最高和電壓變化系數(shù) ku(φ k)最高的情況。 根據(jù)服從瑞利分布的風(fēng)速和計(jì)算得出的閃變系數(shù)，得到閃變系數(shù)的累積概率分布函數(shù) 為測(cè)量的最終結(jié)果。根據(jù)國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn) IEC 61000415[10]提供的閃變值算法，由 ufic(t)計(jì)算短時(shí)間閃變值 Pst,fic。 ufic(t)可以表示為 （ 1） 持續(xù)運(yùn)行過程 評(píng)估持續(xù)運(yùn)行過程中的電壓波動(dòng)時(shí)必須涵蓋不同的電網(wǎng)阻抗角 φ k和風(fēng)速分布情況，其中風(fēng)速分布按不同年平均風(fēng)速 va的瑞利分布 [9]來考慮。因此，為了在風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)獲得不受電網(wǎng)條件影響的測(cè)試結(jié)果， IEC 6140021采用了一個(gè)無其他電壓波源的虛擬電網(wǎng)來模擬風(fēng)電機(jī)組輸出的電壓， 虛擬電網(wǎng)的單相電路如圖 2所示。 IEC 6140021定義的并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量特征參數(shù)包括風(fēng)電機(jī)組額定參數(shù)、最大允許功率、最大測(cè)量功率、無功功率、電壓波動(dòng)和諧波等，其中電壓波動(dòng)測(cè)量和評(píng)估是 IEC 6140021的重點(diǎn)。 IEC 61400—— 21《并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量測(cè)試和評(píng)估》標(biāo)準(zhǔn)中給出了閃變計(jì)算與評(píng)估方法 。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的波動(dòng)作變速運(yùn)行，但輸出恒定頻率的交流電。恒速風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行過程中沒有產(chǎn)生諧波電流，但當(dāng)其在投入時(shí)，往往采用 軟并網(wǎng)可控硅裝置并網(wǎng)，勢(shì)必造成諧波電流注入電網(wǎng)，由于投入過程較短，發(fā)生的次數(shù)也不多，諧波電流注入實(shí)際上是可以忽略的。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常用的并網(wǎng)運(yùn)行方式如下： (1)恒速恒頻方式。 (3)通過晶閘管軟并網(wǎng)。這種并網(wǎng)方法是通過在異步電機(jī)與電網(wǎng)之間通過串接電阻、電抗器、自耦變壓器等方式，從而
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1