首页专业论文技术应用政策标准解决方案常用资料经验交流教育培训企业技术专家访谈电力期刊
您现在的位置:北极星电力网 > 技术频道 > 常用资料 > 关于风力发电场与电网的关列运行

关于风力发电场与电网的关列运行

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/5/30 18:17:44   

 关键词:  风力发电 电网

style="word-break:break-all;Width:fixed">

风电场是应用现代技术对风能资源进行大规模开发利用的一个创举。目前世界上发达国家的风力发电已投入了商品化生产阶段,有些已成为电力生产中的一个重要组成部分。美国加州的一个风电场总装机容量达134×10kW,是乌市电网总容量的二倍。新疆风能公司达坂城风电场并网风力机总装机容量为2050kW,自198910月正式并网发电到19906月共向电网输送电量370×10kWh,单机平均运行小时数已达4500小时,预计全年可向电网送电470×10kW·h,运行达6000多小时。风电场的经济效益也已引起人们的重视,美国与丹麦合资兴建的风力发电场不仅比水电、核电建设周期短,投资回收快,而且发电成本也与油电、核电不相上下(1987年美国风力发电场的发电成本仅为78美分/kWh)

这些事实无一不向人们说明风电场与电力系统联网运行可以充分利用自然界的可再生能源,为人类提供更多的电力。

下面就风电场及风电场与电网的并网运行情况介绍如下。

一、何谓风电场

风力发电场的英文是“WindmilField"或“WindFafm”,其意思是众多的风力机安装在旷野山坡上,在计算机的统一管理下由几台、几十台甚至几百台或更多的并网运行的风力发电机组群体向电网输送强大的动力。例如新疆水利厅风能公司达坂城风电场地处距乌市35km的达坂城风区,由14台联网运行的风力发电机组经过升压至35kV与乌市主网中的芨柳线连接向电网供电。

关于风电场的主结线

风电场的主结线可以有两种形式,一是一台风力机与一台升压变压器连接,二是多台风力机与一台升压变压器连接,根据风电场的总容量大小及距电网的距离可以分为一级升压或二级升压。

我们新疆达坂城风电场采用六台风力机共用一个变蓝器,为了充分利用风能,风力机之间必须要有一定的间距,因此在确定风场主结线中变压器位置时须注意以下两点:(1)电缆敷设的经济性,(2)各台风力机至变压器之间电缆的阻抗值尽量接近,风电场中变压器为特制箱式变压器放置在露天,变压器与控制箱连为一体,高低压出线均在变压器的侧面并被保护在控制箱的内部,这样防尘防雨,改善了工作环境。

三、关于风电场的监控系统

由于风电场单机容量小,数量多,为了确保各台风力机的安全运行,风电场设置有先进的计算机监控系统,该系统一般由就地监控(LCS)和中央监控(CMCS遥控)两部分组成,就地监控包括如下功能:

(1)运行人员可以从就地控制盘前计算机屏幕上了解到的各台风力机的运行状况,如:该风力机处风速、发电机电压、电流、功率因数、主轴转速、齿轮箱及轴承温度等等。

(2)可以通过控制盘上的键盘,方便地修改风力机的保护定值,如过压保护整定范围,频率保护整定范围,风速极限值的修改等等。

(8)该控制系统能根据自己所检测到的风速、风向情况自动发出开机寻找风向(即自动偏航)或停机的控制命令,同时还能进行自我诊断风力机是否存在故障是否需要停机。该系统还能对电网进行检测,如发现电网电压、频率工作不正常则立即停机,待电网恢复正常后自动起动。

(4)该控制系统具有先进的记录功能,能记录所有发生过的故障或不正常运行状态,并告诉运行人员发生故障的时间。该系统还能进行产量报告,能记录该风力机的月发电量,及累计发电量和运行小时数。

中央控制系统设在控制室内,通过监视器我们可以了解到整个风场各台风力机的运行状况。中央控制系统除主机外,还有一套备用设备,可供主机故障时投入,两台计算机均配有打印机,可随时向人们提供所需的报告。

四、关于风电场与电网的并网过程

由于异步发电机并网方法比同步发电机简单而且并网后不会产生振荡和失步问题,因此目前国内外的风力机基本上均采用异步发电机。风力机单机容量的发展已由以前的1030kW~0目前的150400kW,因此在并网方法上,直接并网法由于要产生较大的冲击电流引起电网电压瞬间下降而不被采用,目前比较先进的并网方法为由双向可控硅控制的软投入法,它使得较大容量的风力机及风电场与电网的并网运行成为可能。其工作原理如下:当由风轮带动的发电机旋转至接近同步转速时(同步转速取决于电网频率和磁极对数),发电机出口空气开关闭合,使发电机经一组双向可控硅与系统连接,双向可控硅的控制角由180。至0逐渐打开,双向可控硅的导通角则由0180。逐渐增大,在电机并网初瞬阶段异步发电机是作为电动机运行,其转差率逐渐趋于零,由于转差及双向可控硅导通角的限制,并网时冲击很小,可以得到一个非常平滑并网过程,随着转速的增加并超过同步转速,电机开始向电网输送有功,风越大,则电机获得的机械功率越多,转差的绝对值越大,发出的电也就越多,在发电机转差率为零时双向可控硅被一组开关短接,从而结束了风力发电机的并网过程,同时也开始了向电网的发电过程。


五、关于风电场的输出特性

风速的随机性是影响风能利用的因素之一,但是随着风电事业的发展,及对风电场运行资料的记录与整理,使得人们对于风速的变化规律有了越来越深刻的了解,因此利用气象资料来预报风电场的大致出力已经不是十分困难的事情。那么随着风速的变化风电场的出力是如何变化的呢?我们说风电场的出力变化也就是每台风力机的输出变化。

风力机叶轮从风中所能获得的最大功率为1/2Vs11其中q为叶轮的最大效率,取值为0593p为空气密度A为扫风面积,由叶片的长度决定V为风速

从上式不难看出在风力机已制成后,风力机叶轮所得的最大功率与风速的8次方成函数关系,除去机械损耗及发电机损耗我们可以近似的认为发电机的输出是风速的函数,但在实际的运行中发电机输出与风速的关系并不是如此简单,它涉及复杂的空气动力学的理论,在一定的风速范围内,我们可以用上述公式来描述风力机的输出变化过程,随着风速的提高输出功率也急剧提高,同时电磁阻力矩也随之增加,二者相互作用从而达到了一个动态平衡过程,由于电磁阻力矩的存在,及其空气动力学的特性,风力机在超过其额定风速后输出变得平滑,而且随风速的增加输出功率略有下降,在额定风速之前风力机输出功率是随风速增加

而增加的。从风速的日变化曲线中,我们可以看出风速是随时间在一定的范围内进行变化的,也就是说风电场的出力在一天之内在一定的范围之内变化,但是系统负荷的变化规律并不由风速的变化来决定,从这个意义上来说,风电场输出的随机变化不利于电网的运行,当风电场容量较大时可以利用风力提水贮能电站来使电网的功率达到平衡(风大时多抽水贮能,风小时利用抽水贮能获得的水的势能多发电)。根据国外的研究资料表明,在风电场容量不超过电网容量5%时,这种风电场输出的随机变化可以由火电厂或水电站的调速装置自动调节来弥补,能保证系统处于平衡状态。

六、关于风电场的无功补偿问题

风电场的无功补偿是值得引起注意的问题,因为异步机发电时需要无功来建立磁场,面且随着有功输出的不断增加,无功也在增加,即当风力发电机的有功输出不是一个恒定值时,其所需无功也不是一个恒定值。

对于风电场容量不大且离主电网电气距离较近的风电场来说,无功补偿问题还显得不十分严重。因为此时可以靠电源的自动励磁调节器来进行自动调节。但是当风电场容量较大或远离电网时,由于风场要吸收较大量的无功且造成线路上的电压损失增加,同时对于电网中主力发电机的经济运行也是十分不利的,因此必须加装无功补偿装置。

风电场的无功补偿位置可分为两种:一是在低压400V侧进行电容器补偿,这样可以减小风力机与变压器之间连接电缆的截面。二是采用高压侧集中补偿,集中补偿便于控制,从补偿的效果来看由于风电场无功是一个变量,因此建议采用无功静止补偿装置,它是一种新型的无功电源,能得到平滑的无功输出特性曲线,通过调节可以使得风电场的无功总输入维持在一个特定的数值上。

七、结束语

风电场与电网的并网运行给风力生产带来了一片生机,但是随着风能技术的不断发展,风电成本的不断下降,风电场的容量将会越来越大,那时我们将会遇到许多新的问题,因此我们一定要认真总结风电场运行的经验,为今后风电事业的发展打下一个坚实的基础


来源:中国电力技术资讯
友情链接
北极星工程招聘网北极星电气招聘网北极星火电招聘网北极星风电招聘网北极星水电招聘网北极星环保招聘网北极星光伏招聘网北极星节能招聘网招标信息分类电子资料百年建筑网PLC编程培训

广告直拨:   媒体合作/投稿:陈女士 13693626116

关于北极星 | 广告服务 | 会员服务 | 媒体报道 | 营销方案 | 成功案例 | 招聘服务 | 加入我们 | 网站地图 | 联系我们 | 排行

京ICP证080169号京ICP备09003304号-2京公网安备11010502034458号电子公告服务专项备案

网络文化经营许可证 [2019] 5229-579号广播电视节目制作经营许可证 (京) 字第13229号出版物经营许可证新出发京批字第直200384号人力资源服务许可证1101052014340号

Copyright © 2022 Bjx.com.cn All Rights Reserved. 北京火山动力网络技术有限公司 版权所有