金風直驅(qū)永磁技術(shù)介紹-國網(wǎng)新能源培訓課件

金風直驅(qū)永磁技術(shù)介紹

2010年4月

金風直驅(qū)永磁技術(shù)介紹

2010年4月

1一、金風風電機組產(chǎn)品概述金風科技產(chǎn)品譜引進Jacobs公司600kW風電機組生產(chǎn)許可證并生產(chǎn)安裝1997-20002001-2004引進REpower公司750kW風電機組生產(chǎn)許可證并生產(chǎn)安裝與德國Vensys公司共同開發(fā)1.2MW、1.5MW系列風機并生產(chǎn)安裝2005-2008自主研發(fā)2.5MW直驅(qū)永磁風機下線吊裝2006-2009-2007-2010自主研發(fā)3.0MW風機樣機下線2009-2012自主研發(fā)6.0MW風機技術(shù)引進聯(lián)合設(shè)計自主研發(fā)10MW級風電機組預(yù)研發(fā)2010-2013一、金風風電機組產(chǎn)品概述金風科技產(chǎn)品譜引進Jacobs公司62金風風電機組產(chǎn)品概述直接驅(qū)動電網(wǎng)接入性好

電能品質(zhì)高低電壓穿越能力……

結(jié)構(gòu)簡單高效高可靠性……

低負載高效

重量相對較輕

免維護……金風風電機組的設(shè)計理念全功率變流永磁電機++金風風電機組產(chǎn)品概述直接驅(qū)動電網(wǎng)接入性好結(jié)構(gòu)簡單低負31）、直接驅(qū)動省去齒輪箱——提高機組運行的可靠性，降低維護成本；提高傳動效率——提高大功率機組的經(jīng)濟性；省去高速部件——無需附帶的冷卻潤滑系統(tǒng)，避免復(fù)雜的動力學問題；電機尺寸的增大——特制、重量加大。金風風電機組產(chǎn)品概述1）、直接驅(qū)動省去齒輪箱——提高機組運行的可靠性，降低維護成42）、永磁發(fā)電機低風速時提高效率3～5％；電機結(jié)構(gòu)簡化——無勵磁繞組、無需電刷。外轉(zhuǎn)子省去發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)，但對密封提出要求；失磁問題引起關(guān)注。金風風電機組產(chǎn)品概述2）、永磁發(fā)電機低風速時提高效率3～5％；金風風電機組產(chǎn)品概5直驅(qū)永磁技術(shù)彰顯卓越優(yōu)勢

“在過去幾十年里，傳統(tǒng)的風電機組采用齒輪箱來提高轉(zhuǎn)速，但是實踐證明，齒輪箱的失效嚴重影響了風電機組的效率。據(jù)統(tǒng)計，在風電機組出現(xiàn)的問題中，齒輪箱排名第一，再加上齒輪箱供應(yīng)的緊張，人們開始考慮去除齒輪箱部件，采用直接驅(qū)動技術(shù)。

……美國國家可再生能源實驗室的支持下的一個項目小組對直驅(qū)和雙饋風機進行了專門的研究。分別對兩種風機的傳動系統(tǒng)進行優(yōu)化并且進行了制造和測試。研究結(jié)果表明永磁技術(shù)優(yōu)于雙饋技術(shù)，主要原因是在部分負荷運行狀態(tài)下，永磁發(fā)電機的效率要比雙饋發(fā)電機高3%到4%。（部分負荷：是指風力發(fā)電機在未達到額定功率下的運行狀態(tài)。相對應(yīng)的全功率負荷是指風電機組在達到額定功率的情況下的運行狀態(tài)。）”（PeterJamieson,fromGarradHassan)來源:WindpowerMonthly,November,2008直驅(qū)永磁技術(shù)彰顯卓越優(yōu)勢“在過去幾十年里，6二、1.5MW直驅(qū)永磁風電機組技術(shù)特征首臺1.2MW樣機于2005年5月在達坂城風電場安裝運行。首臺首臺1.5MW樣機于2007年4月在達坂城風電場安裝運行。二、1.5MW直驅(qū)永磁風電機組技術(shù)特征首臺1.2MW樣機于7應(yīng)用現(xiàn)狀達坂城風電場（新疆）賀蘭山風電場（寧夏）官廳風電場（北京）通榆風電場（吉林）北票風電場（遼寧）巴音風電場（內(nèi)蒙古）大豐風電場（江蘇）長嶺風電場（江西）渤海灣（中海油）（已有34個項目投運）應(yīng)用現(xiàn)狀達坂城風電場（新疆）8機組的技術(shù)特征直接驅(qū)動外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機齒形帶變槳傳動外圈驅(qū)動的變槳軸承機組的技術(shù)特征直接驅(qū)動外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機齒形帶變槳傳動外圈驅(qū)動9新型變槳系統(tǒng)齒型帶傳動變槳系統(tǒng)系統(tǒng)特點：緩和沖擊載荷無需潤滑三套獨立的變槳驅(qū)動后備電源采用超級電容免維護變槳齒形帶采用齒形帶傳動的方式受結(jié)構(gòu)變形的影響小，減少了變槳過程中的載荷沖擊。變槳驅(qū)動葉片齒形皮帶輪變槳支架輪轂3-機組特點新型變槳系統(tǒng)變槳驅(qū)動葉片齒形皮帶輪變槳支架輪轂3-機組特點10自然風冷系統(tǒng)發(fā)電機冷卻系統(tǒng)外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機，上下均可通風，散熱面積大額定工況下發(fā)電機溫升60K自然風冷系統(tǒng)免維護磁鋼鐵芯繞組風定子轉(zhuǎn)子風道3-機組特點自然風冷系統(tǒng)磁鋼鐵芯繞組風定子轉(zhuǎn)子風道3-機組特點11全功率逆變直接驅(qū)動式大大減小系統(tǒng)運行噪聲，提高可靠性無滑環(huán)裝置故障率低、維護量小易于控制輸出電流波動增加功率傳送能力并降低開關(guān)頻率額定條件下交直交全功率逆變裝置的損耗約為3%左右（約45kW）AC-DC-AC變流方式全功率逆變AC-DC-AC變流方式12三、金風2.5MW直驅(qū)永磁風電機組三、金風2.5MW直驅(qū)永磁風電機組13機組技術(shù)參數(shù)GW90/2500kWGW100/2500kW設(shè)計等級IECIIAIECⅢA葉片LM44.8PLM48.8P葉輪直徑m90100掃風面積m263627854輪轂高度m80/10080/100額定風速m/s1211額定轉(zhuǎn)速rpm1614.5切入風速m/s33切出風速m/s2522機組技術(shù)參數(shù)GW90/2500kWGW100/2500kW設(shè)14機艙空間大便于維護操作從內(nèi)部進入輪轂維護變槳，提高人員的安全性直接進入機艙的通道外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、尺寸小、重量輕變槳齒形帶傳動無需潤滑，免維護機組特點冷熱交換系統(tǒng)機艙密封性更好葉輪直接驅(qū)動、轉(zhuǎn)速低、可靠性高機艙空間大從內(nèi)部進入輪轂維護變槳，提高人員的安全性直接進入機15主軸支撐結(jié)構(gòu)主軸支撐結(jié)構(gòu)16新型變槳調(diào)節(jié)機構(gòu)采用新型齒形同步帶，壽命長減少沖擊載荷無需潤滑、免維護新型變槳調(diào)節(jié)機構(gòu)采用新型齒形同步帶，壽命長減少沖擊載荷無需潤17位于官廳風電場的首臺樣機位于官廳風電場的首臺樣機18四、金風海上風電機組開發(fā)四、金風海上風電機組開發(fā)193.0MW永磁式風電機組的零部件3.0MW永磁式風電機組的零部件20創(chuàng)新精研優(yōu)化產(chǎn)品經(jīng)濟性指標金風2.5MW直驅(qū)機組設(shè)計思路較于1.5MW更有重大突破,機組重量從常規(guī)可能的250噸減少到130噸,輕于絕大多數(shù)同容量機組，包括通過齒輪箱增速的風電機組。直驅(qū)機組帶齒輪箱機組REPower5MWPfleiderer5MWVestas3MWGoldwind2.5MWEnercon1.8MWGoldwind1.5MWEnercon4.5MWGoldwind90130噸21創(chuàng)新精研優(yōu)化產(chǎn)品經(jīng)濟性指標金風2.5MW直驅(qū)機組設(shè)計思路較于直驅(qū)風機采用全功率風機變流器,具備實現(xiàn)低電壓穿越的功能,完全滿足電網(wǎng)最高要求。低轉(zhuǎn)速,不需要齒輪箱及其相關(guān)高故障率零部件耗材,提高機組可靠性的同時減少維護費用。永磁同步發(fā)電機和無齒輪箱特點降低功率消耗提高發(fā)電效率，尤其在冬季。部分負荷運行狀態(tài)下，永磁發(fā)電機的效率要比雙饋發(fā)電機高3%到4%。(部分負荷：是指風力發(fā)電機在未達到額定功率下的運行狀態(tài))converter金風1.5MW風電機組風機技術(shù)彰顯卓越發(fā)電并網(wǎng)能力金風科技所選擇的直驅(qū)永磁風機技術(shù)，葉輪直接驅(qū)動永磁同步發(fā)電機電機（無需借助齒輪箱增速),即直接驅(qū)動＋永磁電機＋全功率變流,以其卓越而又經(jīng)濟的性能及電力并網(wǎng)表現(xiàn)，受到越來越多的市場關(guān)注.來源:WindpowerMonthly,November,2008金風2.5MW風電機組22直驅(qū)風機采用全功率風機變流器,具備實現(xiàn)低電壓穿越的功能,完全金風MW風機風電場有功功率控制情況介紹△P可調(diào)金風風電場能量管理系統(tǒng)P可控1、匯總并網(wǎng)點、集電線路數(shù)據(jù)、風機數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測2、控制停機、限功率運行直接調(diào)度案例：內(nèi)蒙古巴音20萬風電場（網(wǎng)調(diào)）黑龍江白山10萬項目（場內(nèi)控制）川井、四子王旗（網(wǎng)調(diào)）金風MW風機風電場有功功率控制情況介紹△P可調(diào)金風風電場能量23風電場限制有功功率控制錄播

--地點：黑龍江白山風電場

--容量：100MW

--時間：2009年12月8日23：00至12月9日04：30

--限制出力：12MW23：00–0：00

--限制出力：3MW0：00–04：30

風電場限制有功功率控制錄播--地點：黑龍江白山風電場24風電場限制有功功率控制錄播

--地點：內(nèi)蒙古巴音風電場

--容量：200MW

--時間：2009年12月1日20：41至12月5日20：42風電場限制有功功率控制錄播--地點：內(nèi)蒙古巴音風電場25風電場有功功率下降變化率控制錄播

--地點：內(nèi)蒙古巴音風電場

--容量：200MW

--時間：2009年11月5日22：54至23：02

--持續(xù)時間：8分鐘

風電場有功功率下降變化率控制錄播--地點：內(nèi)蒙古巴音26風電場有功功率上升變化率控制錄播

--地點：內(nèi)蒙古巴音風電場

--容量：200MW

--時間：2009年12月1日07：05至07：10

--持續(xù)時間：5分鐘

風電場有功功率上升變化率控制錄播--地點：內(nèi)蒙古巴音27風機無功控制方案可以優(yōu)化風電場運行功率控制系統(tǒng)集中補償設(shè)備遼寧北票風電場風電場容量 50MMWSVC容量 6000kVar機組補償容量 4950kVAr巴音、駝山、億合宮、川井、四子王旗風機無功控制方案可以優(yōu)化風電場運行功率控制系統(tǒng)集中補償設(shè)28金風MW風電場無功功率控制情況錄播金風MW風電場無功功率控制情況錄播29金風MW風電場無功功率控制情況錄播金風MW風電場無功功率控制情況錄播30低電壓穿越定義風機低電壓穿越： 在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或擾動時導致風機并網(wǎng)點一定的平衡或不平衡電壓跌落時，風機需要在規(guī)定的時間內(nèi)保持并網(wǎng)運行，同時根據(jù)電壓跌落深度控制風機暫態(tài)過程中無功電流；在系統(tǒng)電壓正常后風機能夠迅速恢復(fù)有功功率。低電壓穿越定義風機低電壓穿越：31金風MW機組低電壓穿越過程無功功率控制標準金風MW機組低電壓穿越過程無功功率控制標準32金風MW機組低電壓解決方案葉輪轉(zhuǎn)速不變變流器發(fā)電機變壓器電網(wǎng)電壓、電流檢測信號放電電阻系統(tǒng)故障 電壓低電機側(cè)正常發(fā)電網(wǎng)側(cè)控制短路電流恒定電容電壓抬高電阻放電故障解除電壓正常網(wǎng)側(cè)正常發(fā)電機組完成低電壓穿越??！電磁扭矩=機械扭矩電容電壓正常金風MW機組低電壓解決方案葉輪轉(zhuǎn)速不變變流器發(fā)電機變壓器電網(wǎng)33金風1.5MW機組低電壓穿越錄播龍源公司黑龍江省分公司撫遠風電場現(xiàn)場：金風77/1500kW機組時間：2009年5月30日16：28：15（機組就地記錄）風速：6.5m/s上下有功功率：300kW左右電壓跌落類型：三相對稱跌落跌落深度：最低相電壓258V，為額定電壓64.8%持續(xù)時間：電壓低于90%以下持續(xù)時間為19s機組最大無功功率：450kVar機組最大電流（有效值）：700A金風1.5MW機組低電壓穿越錄播34金風1.5MW機組低電壓穿越現(xiàn)場錄播←88%17s←75%8s有功功率連續(xù)→系統(tǒng)三相電壓跌落過程發(fā)出無功功率

→←最低65%金風1.5MW機組低電壓穿越現(xiàn)場錄播←88%1735金風MW機組數(shù)學模型金風MW機組已完成基于PSS/E平臺，DigSiLENT平臺，PSCAD平臺的模型開發(fā)基于國