風(fēng)電控制技術(shù)國內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢風(fēng)電機類型

保定科諾偉業(yè)控制設(shè)備風(fēng)電控制技術(shù)國內(nèi)外概略和開展趨勢第一部分:主流風(fēng)電機組引見第二部分:風(fēng)電技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢第三部分:風(fēng)電控制系統(tǒng)行業(yè)國內(nèi)外現(xiàn)狀第四部分:風(fēng)電控制行業(yè)技術(shù)開展趨勢第五部分:科諾偉業(yè)風(fēng)電控制一體化處理方案、產(chǎn)品運用情況及實驗平臺引見第六部分:幾點思索風(fēng)電控制技術(shù)國內(nèi)外概略和開展趨勢第一部分:主流風(fēng)電機組引見失速型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)定槳距失速型風(fēng)力發(fā)電機組是經(jīng)過風(fēng)輪葉片失速來控制風(fēng)力發(fā)電機組在大風(fēng)時的功率輸出，以及經(jīng)過葉尖擾流器來實現(xiàn)極端情況下的平安停機問題。變槳距失速型〔自動失速型〕風(fēng)力發(fā)電機組在低風(fēng)速時經(jīng)過改動槳距角或堅持一定的槳距角，使其功率輸出添加，而在高風(fēng)速時經(jīng)過改動葉片槳距角來控制功率輸出。雙饋變速恒頻型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)雙饋變速恒頻型風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)輪葉片槳距角可以調(diào)理，同時發(fā)電機可以變速，并輸出恒頻恒壓電能。在低于額定風(fēng)速時，它經(jīng)過改動轉(zhuǎn)速和葉片槳距角使風(fēng)力發(fā)電機組在最正確尖速比下運轉(zhuǎn)，輸出最大的功率，而在高風(fēng)速時經(jīng)過改動葉片槳距角使風(fēng)力發(fā)電機組功率輸出穩(wěn)定在額定功率。直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機組是無齒輪箱的變槳距變速風(fēng)力發(fā)電機組，風(fēng)輪軸直接與低速永磁發(fā)電機銜接。直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機組要采用全功率變流器。直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)混合型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)混合型風(fēng)力發(fā)電機組采用單級齒輪箱和中速永磁發(fā)電機，是直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機組和傳統(tǒng)型風(fēng)力發(fā)電機組的混合?；旌闲惋L(fēng)力發(fā)電機組也要采用全功率變流器。第二部分:風(fēng)電技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢

目前，世界風(fēng)力發(fā)電市場中的單機容量正繼續(xù)增大。在1997年以前MW級風(fēng)力發(fā)電機組的市場份額還不及10%，2001年那么超越一半，2003年到達70.5%，2005年增至81％,2006年高達87.5%〔根據(jù)BTM－2006年世界風(fēng)力發(fā)電市場統(tǒng)計報告〕。隨著單機容量的不斷增大和利用效率提高，世界上主流機型曾經(jīng)從2000年的500～1000kW添加到2021年的2MW～5MW。近年來，近海風(fēng)能資源的開發(fā)進一步加快了大容量風(fēng)力發(fā)電機組的開展，世界上已運轉(zhuǎn)的最大風(fēng)力發(fā)電機組單機容量已到達6MW，8～10MW風(fēng)力發(fā)電機組的概念設(shè)計曾經(jīng)開場。如何降低大功率風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)時對機組本身和電網(wǎng)的沖擊，保證風(fēng)力發(fā)電機組的平安穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，對大型風(fēng)力發(fā)電機組的控制技術(shù)提出了更高的要求。現(xiàn)狀和趨勢1：風(fēng)力發(fā)電機組單機容量繼續(xù)增大由于變槳功率調(diào)理方式具有載荷控制平穩(wěn)、平安和高效等優(yōu)點，近年來在大型風(fēng)力發(fā)電機組上得到廣泛采用。隨著大型風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)輪直徑的添加，每個葉片在實踐運轉(zhuǎn)過程中的受力不平衡性也越來越明顯，為了保證平安順槳，需求研討?yīng)毩⒆儤刂萍夹g(shù)。該項技術(shù)涉及變頻技術(shù)、電機驅(qū)動、準(zhǔn)確控制、機械聯(lián)動、空氣動力學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，是大型風(fēng)力發(fā)電機組控制領(lǐng)域研討的熱點之一。現(xiàn)狀和趨勢2：變槳技術(shù)開展鑒于海上風(fēng)速大，湍流度小，發(fā)電量比陸上風(fēng)電場高20％～40％。另外，對景觀和噪聲的要求可以放寬，風(fēng)力機規(guī)劃有規(guī)那么。所以可靠性高、單機容量大海上風(fēng)力發(fā)電會成為今后風(fēng)能技術(shù)開展的主要驅(qū)動力。但海上風(fēng)電機組所處環(huán)境較復(fù)雜，對風(fēng)電機組控制技術(shù)、運輸、安裝和維護提出了更高的要求。目前，海上風(fēng)力發(fā)電機組主要有Vestas公司的3MW、Siemens公司的3.6MW、GE公司的3.6MW、Repower公司的5MW、華銳的3MW機組。Repower的5MW海上風(fēng)電機組現(xiàn)狀和趨勢3：海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)力發(fā)電與電網(wǎng)互連時有三類廣泛的相應(yīng)問題：1〕并網(wǎng)瞬間的平安問題。包括并網(wǎng)時能否有足夠的容量，以及并網(wǎng)后對電網(wǎng)以及網(wǎng)內(nèi)其他用戶產(chǎn)生什么影響；2〕電網(wǎng)穩(wěn)定性要求，國外曾經(jīng)制定了相關(guān)的規(guī)定來規(guī)范化風(fēng)力發(fā)電的開展，我國曾經(jīng)著手預(yù)備這方面的任務(wù)，相關(guān)研討任務(wù)正在進展；3〕根據(jù)電網(wǎng)與風(fēng)力發(fā)電之間的匹配關(guān)系，進一步規(guī)劃電網(wǎng)，來加快風(fēng)力發(fā)電大規(guī)模運用的進程。現(xiàn)狀和趨勢4：風(fēng)力發(fā)電與電網(wǎng)之間的關(guān)系日益親密無齒輪箱的直驅(qū)方式能有效地減少由于齒輪箱問題而呵斥的機組缺點，可有效提高系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)可靠性和壽命，減少維護本錢，因此得到了市場的青睞。2006年，ENERCON公司消費的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組在德國市場銷售量第一?，F(xiàn)狀和趨勢5：直驅(qū)式、半直驅(qū)式全功率變流技術(shù)運用第三部分:風(fēng)電控制系統(tǒng)行業(yè)國內(nèi)外現(xiàn)狀風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)的開展歷程風(fēng)力發(fā)電技術(shù)定槳距恒速恒頻→變槳距變速恒頻→功率平穩(wěn)控制(有功有限調(diào)度、無功電壓控制、電網(wǎng)缺點穿越)→大規(guī)模風(fēng)電保送和分配控制目的〔1〕最大的風(fēng)能捕獲，提高風(fēng)能采集、利用程度、提高風(fēng)電機組運轉(zhuǎn)效率〔2〕提高機組對電網(wǎng)的順應(yīng)性，對電網(wǎng)更友好國內(nèi)在失速型風(fēng)電機組控制技術(shù)方面曾經(jīng)掌握了其中心技術(shù)，相應(yīng)的產(chǎn)品也曾經(jīng)大批量運用。但在雷擊維護、無功功率補償、極端氣候可靠性等方面的還需求繼續(xù)改良。失速型風(fēng)電機組控制技術(shù)現(xiàn)狀國外在2MW容量以下控制技術(shù)比較成熟，主要有Wintec、GH、AERODYN、Repower、Enercon、Made、ABB、LUST等廠家。國內(nèi)大部分整機制造商目前運用的控制根本上是基于這些國外技術(shù)。國內(nèi)目前主要有科諾偉業(yè)、合肥陽光等少數(shù)廠家在電控系統(tǒng)、變流器、變槳控制的中心技術(shù)上擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，走自主研發(fā)的道路。其他很多相應(yīng)的國內(nèi)廠家都是走引進國外技術(shù)開展道路。

變速恒頻風(fēng)電機組控制技術(shù)現(xiàn)狀海上風(fēng)電機組的控制技術(shù)根本上曾經(jīng)相對成熟，如VESTAS、GH、MITA等廠家的技術(shù)目前都有實踐運用。目前，國內(nèi)電控系統(tǒng)、變流器、變槳控制的廠家對海上3MW、5MW的控制技術(shù)也在加大研發(fā)力度，爭取盡快做出產(chǎn)品樣機。

海上風(fēng)電控制技術(shù)現(xiàn)狀第四部分:風(fēng)電控制行業(yè)技術(shù)開展趨勢把擾動跟蹤控制〔DTC〕引入了槳葉控制中，采用設(shè)計形狀器的方法來估計出作為干擾量輸入的風(fēng)速，采用這類控制方法可以有效的減小葉片的拍打振動、改善槳葉和整機的受力情況，而且可以優(yōu)化輸出功率，有效的降低噪音。開展趨勢1：風(fēng)機柔性控制的根底實際研討與設(shè)計開展趨勢2：功率器件串并聯(lián)技術(shù)功率器件串聯(lián)添加電壓等級、電流，需求進展均壓、均流控制。假設(shè)串聯(lián)器件開、關(guān)時間不一致，最后開通或最先關(guān)斷的器件將接受全部的電壓〔電流〕，這就必然影響到變流器的可靠運轉(zhuǎn)。因此，功率器件串并聯(lián)技術(shù)將是開展的趨勢。風(fēng)電機組在相當(dāng)大的電壓和頻率變化下必需可以堅持穩(wěn)定功率并網(wǎng)。假設(shè)由于電網(wǎng)緣由發(fā)生電壓跌落，風(fēng)電機組必需堅持一段時間內(nèi)的并網(wǎng)(低電壓穿越)在缺點處置完成后，風(fēng)電場必需在規(guī)定的最大時間之內(nèi)盡快恢復(fù)供電風(fēng)電場必需可以不限時地在減少功率輸出條件下運轉(zhuǎn)(限功率運轉(zhuǎn))風(fēng)電場發(fā)電量預(yù)告開展趨勢3：并網(wǎng)對風(fēng)電機組控制要求的技術(shù)開展鑒于風(fēng)力發(fā)電機組的極限載荷和疲勞載荷是影響風(fēng)力發(fā)電機組及部件可靠性和壽命的主要要素之一，國內(nèi)外學(xué)者積極研討風(fēng)力發(fā)電機組的最優(yōu)運轉(zhuǎn)和控制規(guī)律，經(jīng)過采用智能化控制技術(shù)，努力減少和防止風(fēng)力發(fā)電機組運轉(zhuǎn)在極限載荷和疲勞載荷，并逐漸成為風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)的主要開展方向。開展趨勢4：智能化控制技術(shù)臺風(fēng)低溫覆冰沙塵雷電鹽霧高原臺風(fēng)低溫腐蝕雷擊開展趨勢5：風(fēng)電機組在不同的風(fēng)能資源和嚴酷的氣候環(huán)境下的順應(yīng)性技術(shù)第五部分:科諾偉業(yè)風(fēng)電控制一體化處理方案、產(chǎn)品運用情況及實驗平臺引見可以根據(jù)客戶需求提供量身定制的個性化效力科諾偉業(yè)風(fēng)電控制一體化處理方案

多年的現(xiàn)場閱歷和技術(shù)積累，能提供電氣控制完好的處理方案。產(chǎn)品涵蓋變流器、控制系統(tǒng)、變槳距控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等。為多家客戶多種機型進展過配套，如：Repower750、Gamesa600、GH、Zond550、Nordex600、Repower1500、Aerodyn1500、沈陽工大1500。典型運用—失速型風(fēng)電機組控制系統(tǒng)2003年12月科諾600KW控制系統(tǒng)在大連大長山風(fēng)電場勝利并網(wǎng)運轉(zhuǎn)2005年12月科諾750KW控制系統(tǒng)在河北張北風(fēng)電場勝利并網(wǎng)運轉(zhuǎn)典型運用—變速恒頻風(fēng)電機組控制系統(tǒng)2021年4月科諾1.5MW控制系統(tǒng)在海興風(fēng)電場勝利并網(wǎng)運轉(zhuǎn)典型運用—雙饋型風(fēng)電機組變流器2021年10月科諾1.5MW變流器在內(nèi)蒙化德風(fēng)電場勝利并網(wǎng)運轉(zhuǎn)2021年9月科諾1.5MW變流器在張北石人風(fēng)電場勝利并網(wǎng)運轉(zhuǎn)2021年4月科諾1.5MW變流器在吉林白城富有風(fēng)電場勝利并網(wǎng)運轉(zhuǎn)典型運用—變槳控制系統(tǒng)2021年8月科諾1.5MW變槳控制系統(tǒng)在河南三門峽風(fēng)電場勝利并網(wǎng)運轉(zhuǎn)2021年9月科諾1.5MW變槳控制系統(tǒng)在內(nèi)蒙輝騰梁風(fēng)電場勝利并網(wǎng)運轉(zhuǎn)2021年10月科諾1.5MW變槳控制系統(tǒng)在航天五院完成振動測試，經(jīng)過相關(guān)規(guī)范

通訊接口通訊用電纜、光纜或無線用于大型并網(wǎng)風(fēng)電場上百臺風(fēng)電機組的集群監(jiān)控廣泛運用于多個風(fēng)電場典型運用—SCADA系統(tǒng)3.5MW級控制系統(tǒng)及變流器檢測平臺該檢測平臺是由配電系統(tǒng)，變頻器，異步電動機，雙饋發(fā)電機等組成。經(jīng)過變頻器驅(qū)動的異步電動機模擬風(fēng)力機，其輸出軸拖動雙饋發(fā)電機。雙饋發(fā)電機的定子、轉(zhuǎn)子先接待測試雙饋式變流器，再與電網(wǎng)相連。經(jīng)過控制變頻器拖動電動機在不同轉(zhuǎn)速、不同輸出轉(zhuǎn)矩運轉(zhuǎn)模擬發(fā)電機實踐工況。主要用于雙饋式變流器進展全功率測試、出廠檢驗和型式實驗，可驗證變流器功能完好性、邏輯正確性與產(chǎn)品可靠性?？刂葡到y(tǒng)檢測平臺該檢測平臺是由配電系統(tǒng)，數(shù)字信號輸入、輸出系統(tǒng)，模擬信號輸入系統(tǒng)，風(fēng)電機組用傳感器等組成?？梢阅M變速恒頻風(fēng)電機組控制系統(tǒng)實踐任務(wù)情況，將變速恒頻風(fēng)電機組需求檢測各信號量進展模擬輸入，將控制系統(tǒng)執(zhí)行動作進展輸出。本平臺用于變速恒頻風(fēng)電機組控制系統(tǒng)測試與出廠檢驗，可驗證控制系統(tǒng)功能完好性、邏輯正確性與產(chǎn)品可靠性。變槳控制系統(tǒng)測試平臺該檢測平臺是由配電系統(tǒng)，變槳驅(qū)動電機，負載電機，simotion控制器等組成，經(jīng)過變槳