風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的分類(lèi)及拓?fù)?ppt

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的分類(lèi)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),蘭國(guó)軍 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化 20111100351,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分類(lèi)：,1.獨(dú)立型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 通常獨(dú)立型風(fēng)力發(fā)電規(guī)模較小，單機(jī)容量一般為10kW及以下，通過(guò)蓄電池等儲(chǔ)能裝置或與其它能源發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，用以解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電問(wèn)題。 2.并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。 指接入電力系統(tǒng)運(yùn)行且規(guī)模較大的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。單機(jī)容量一般在數(shù)百kW及MW。并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)可以得到大電網(wǎng)的補(bǔ)償和支撐，大功率風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電是高效大規(guī)模利用風(fēng)能最經(jīng)濟(jì)的方式，是當(dāng)今世界利用風(fēng)能的主要方式。,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分類(lèi)：,1.獨(dú)立型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 2.并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),小型直流混合系統(tǒng),小型交流混合系統(tǒng),A型：恒速恒頻,B型：變速恒頻,C型：變速含部分功率變頻器,D型：變速全功率變頻器型,小型直流混合系統(tǒng),小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)常與其他能源混合發(fā)電，又可稱之為“混合電力系統(tǒng)”。 1.傳統(tǒng)的直流混合系統(tǒng)，如下圖所示。小型風(fēng)力機(jī)輸出的交流頻率和電壓可變的交流電，經(jīng)過(guò)整流后輸送到電池組電壓等級(jí)的直流母線。能量存儲(chǔ)在電池中或通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成交流提供給負(fù)荷。電池組被用來(lái)平滑風(fēng)力機(jī)的功率波動(dòng)，存儲(chǔ)有風(fēng)時(shí)產(chǎn)生的能量以備不時(shí)之需。,特點(diǎn)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),1.小型直流混合系統(tǒng),小型交流混合系統(tǒng),以交流母線為主體的小發(fā)電系統(tǒng)。光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)專(zhuān)用快速逆變器接入交流電網(wǎng)。,特點(diǎn)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),2.小型交流混合系統(tǒng),并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),A型：恒速恒頻 此類(lèi)型主要指鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機(jī)（SCIG）通過(guò)變壓器直接連接電網(wǎng)的恒速風(fēng)機(jī)，如下圖所示，雙繞組風(fēng)機(jī)也可歸于此類(lèi)。因?yàn)槭蠡\式感應(yīng)電機(jī)需要從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率，所以此類(lèi)型風(fēng)力機(jī)使用電容器組進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，使用軟啟動(dòng)器可以獲得平穩(wěn)的電網(wǎng)電壓。此類(lèi)型的缺點(diǎn)是不支持速度控制，需要?jiǎng)傂噪娋W(wǎng)支持，機(jī)械承受應(yīng)力大。,特點(diǎn)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),特點(diǎn)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),該類(lèi)型還具體包括三種類(lèi)型： （1） 失速控制型。該機(jī)型在上世紀(jì)8090年代被許多丹麥風(fēng)力機(jī)制造商采用。 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、耐用。不能實(shí)現(xiàn)輔助啟動(dòng)，無(wú)法控制風(fēng)力機(jī)的功率。 （2） 槳距控制型。 優(yōu)點(diǎn)是可控功率，可控啟動(dòng)和緊急停車(chē)。 缺點(diǎn)：高風(fēng)速時(shí)很小的風(fēng)速變化也會(huì)導(dǎo)致很大的輸出功率波動(dòng)。槳葉調(diào)節(jié)能補(bǔ)償份額的緩慢變化，但陣風(fēng)情況不能補(bǔ)償。 （3） 主動(dòng)失速控制型。低風(fēng)速時(shí)槳葉調(diào)節(jié)類(lèi)似于槳距控制型風(fēng)機(jī)，高風(fēng)速時(shí)、使槳葉進(jìn)入深度失速狀態(tài)。 優(yōu)點(diǎn)：能夠獲得更平穩(wěn)的有限功率，不會(huì)出現(xiàn)槳距控制型風(fēng)力機(jī)的高功率波動(dòng)。,并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),2.B型：有限變速 指可變轉(zhuǎn)子電阻的有限變速風(fēng)力機(jī)，如下圖所示。OptiSlipTM，該技術(shù)是Vestas公司在20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始使用。使用繞線感應(yīng)發(fā)電機(jī)（WRIG）直接并網(wǎng)；同樣需要電容器組進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，使用軟起動(dòng)器并網(wǎng)。由于轉(zhuǎn)子電阻可變使得轉(zhuǎn)差率可變，因此系統(tǒng)的功率輸出穩(wěn)定，可變轉(zhuǎn)子電阻的大小決定動(dòng)態(tài)速度控制的范圍。,特點(diǎn)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),C型：變速含部分功率變頻器 此類(lèi)型主要指雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG），如下圖所示。是含繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)發(fā)電機(jī)（WRIG）和轉(zhuǎn)子電路中部分功率變頻器（額定值約為標(biāo)稱發(fā)電機(jī)功率的30%）。雙饋發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于三相繞線式異步感應(yīng)電機(jī)，具有定、轉(zhuǎn)子兩套繞組，定子繞組并網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組外接三相轉(zhuǎn)差頻率變頻器實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁。部分功率變頻器用來(lái)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。雙饋發(fā)電機(jī)是指，在控制中發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子都參與了勵(lì)磁，并且定、轉(zhuǎn)子兩側(cè)都有能量的饋送。 優(yōu)點(diǎn)：變頻器的容量小，更具經(jīng)濟(jì)性，動(dòng)態(tài)速度控制范圍快一般為同步轉(zhuǎn)速的-40%30%。 缺點(diǎn)主要是需要使用滑環(huán)和需要有電網(wǎng)故障保護(hù)，具有齒輪箱，結(jié)構(gòu)笨重，易出現(xiàn)機(jī)械故障。,特點(diǎn)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),4.D型：變速全功率變頻器型 此類(lèi)型主要指發(fā)電機(jī)通過(guò)全功率變頻器并網(wǎng)的全變速風(fēng)力機(jī)。發(fā)電機(jī)主要有繞線轉(zhuǎn)子同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)（WRSG）或永磁同步發(fā)電機(jī)（PMSG），結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。 其中一些全變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)省去了齒輪箱，此時(shí)需要直驅(qū)多級(jí)發(fā)電機(jī)，其直徑較大。,直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機(jī)根據(jù)全功率變流器的不同又可分為： （1）不可控整流+DC/DC升壓+PWM電壓源型逆變器型,DC/DC環(huán)節(jié)將整流器輸出的直流電壓提高并保持穩(wěn)定在合適的范圍內(nèi)，使得逆變器的輸入電壓穩(wěn)定，提高運(yùn)行效率、減小諧波。,（2）背靠背雙PWM變流器型,優(yōu)點(diǎn)：后者中的