风能工程学概论论文

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1、浅谈我国风电现状及其并网困难的缓解（河北工业大学电气工程学院，天津，300000）摘要：将风能转化为电能并入电网，电力电子设备必不可少。本文简要介绍了我国风能发电的现状，论述了风电并入电网的闲难和电力屯子技术在风能发电并网过程中的应用。关键词：风力发电，电力电子技术1我国的风能资源简介在21世纪的今天，在常规化石能源短缺和全球生态环境持续恶化的悄况下，世界急需寻找新型能源来替代传统能源。而风能资源因为具有可再生、永不枯竭、无污染、综合社会效益高等特点，是一-种很有发展前景的可用来代替传统能源的绿色能源。我国的风能资源主要分布在东北、华北、西北及沿海地区。据统计，我国陆地风能资源潜在开发

2、最约为23.8亿kW,5〜25m水深线以内近海区域可装机容量约为2亿kW,陆地加上海洋的总的风能资源可开发量为10亿・15亿kW。总体來说，我国是个风能资源较丰富的国家。2我国风能发电现状2.1我国风电发展现状我国风能发电的前景广阔，市场巨人，冃前冇生产风电发电机组的厂家八十多家。根据中国风能协会的统计,2010年我国新增风电机组12904台，装机容量约为19GW,累计装机容量约为44.7GW。若以可开发总量为1000GW来计算，则我国风电发电机组已装机容量仅占可开发总量的4.5%,而风电发电机纽按照发电机的结构分为异步发电机、同步发电机、永磁式发电机等机型。受到发电成木和发电效率的影

3、响，我国的风电机组目前主要采用的是交流异步发电机。2.2我国风电并网存在的困难如何将风电场所发的电能并入电网并且不引起大的影响对于风电行业来说一直是个难题，主要困难表现在以下两个方面：1）风电会给电网注入谐波，造成电力污染。异步发电机的转了转速是根据风力的人小时刻进行调节的，而风速的不可预知性，会导致转子转速的不稳定，从而导致频率突变，进而导致电压的突变。如果将这样的电能不做任何处理直接并入电网会造成人的有功冲击进血破坏电网系统的稳定运行O所以一般要对即将并入电网的风电进行变换后再并入电网。风电风电机组常用的并网运行方式为恒速恒频方式和变速恒频方式。具屮恒速恒频方式对风能的利用率较低，

4、变速恒频方式实现了风能利用率的提高，而要实现变速恒频方式需要增加实现恒频输出的整流逆变的电力电子变换器，若其切换频率恰在产生谐波的范围内，则会造成严重的谐波污染。其危害主要表现为：恶化电网站质、增加装置无功功率的消耗、降低功率因数、使供给负载的波形发生畸变。其屮，如果无功功率的消耗都山电网提供，则会造成功率损耗增加及设备容抗的增大，增加了能源消耗。2）电力系统调峰能力不足，所发风电难以全部送出。风力发电所发出的电能与所在地风能成止比，而我国的电源结构以火电为主，据统计，到2009年底，我国火电装机占全国发电总装机的74%,其中，供热机组又占了20%以上（在风能资源丰富的“三北”地区，这

5、一比例更高）。受到电源结构的限制，我国电力系统调峰能力长期不足，而电网为了接纳风电并保持系统的稳定运行，就要留有接近风电场最大发电出力的调峰盈余用来平衡负荷低谷时风电出力的增加。而在我国北方风电场集屮的区域，供热机组所占火电比例较高，而在冬季，恰好为此地区风电出力最高吋期，而此吋为保证供暖，供热机组又不能减力，在调峰能力不足的情况下，为保持电网系统的稳定，人们往往选择限制风电场的发电出力，造成风电场所发风电不能全额送出，形成资源浪费。据屮国风能协会统计,2011年全国因为限制发电岀力而损失的风电电能约为10（）亿T•乩时。3电力电子技术对风电并网困难的缓解3.1电力电子技术简介电力电子

6、技术以实现高品质和高效率用电作为基木目标。可以分为电力电了器件技术、电力电犷控制技术和电力电子控制技术。其中，电力电子变换电路的功能是将电网的电能转化为负载需要的形式，即实现功率转换，具基本转换电路只有四种类型：整流电路AC-DC,斩波电路DC-DC,逆变电路DC-AC,交流变换电路AC-ACo电力电了控制电路的基本功能是利用计算机技术和口动控制理论來提高系统的性能。其中电力电子变换技术是电力电子技术中最基本和最共性的技术。3.2稳定风电输出电压频率如果想将异步电机所产生的电能并入电网并且不产牛•电压频率的突变，就需要用电力电子技术对其进行上文提到的控制，我国目前主要采用的是变速恒频控

7、制。实现这种控制的方案众多，而双馈发电机方案更有优势，其优点为当风速大小改变吋，吋时调节转子转速，可保证输出电能频率的稳定，提高机组发电效率。主要运用了电力电子技术屮的电力电了变换电路的AC-AC变换电路，其基本功能为把-种交流电能通过调节电压迫流的频率幅值变换为另一种交流电能。AC-AC变换电路的拓扑结构分为交交变频器，交直交变频器和矩阵变换器。而具中的交交变频器是通过品闸管口然环流的方式，变频频率较高，但其吸收较多的无功功率，导致功率因数变