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1、2003年第25卷电气传动自动化Vol.25,No.6第6期第5页ELECTRICDRIVEAUTOMATION2003,25(6):5～11文章编号:1005—7277(2003)06—0005—07大型风电场及风电机组的控制系统徐甫荣(国家电力公司热工研究院自动化所,陕西西安710032)摘要:详细讨论了恒速恒频及变速恒频并网型风力发电机组的控制方法,同时也介绍了大型风电场计算机监控系统。关键词:风力发电;绿色能源;控制系统中图分类号:7M921.41文献标识码:AControlsystemforthelarge-scalewindpowerplantandwi
2、nd-drivengeneratingsetsXUFu-rong(Xi′anThermalPowerResearchInstitute,Xi′an710032,China)Abstract:Thecontrolmethodsofwind-drivengeneratingsetswithconstant-speedconstant-frequencyandvariable-speedconstant-frequencyareintroduced.Inthemeanwhile,thecomputercontrolsystemforthelarge-scalewindpo
3、werplantisalsogiven.Keywords:windgeneratingelectricity;greenenergy;controlsystem1前言在风力发电中,当风力发电机组与电网并网时,要求风电的频率与电网的频率保持一致,即保随着煤炭、石油等能源的逐渐减少,人类越来持频率恒定。恒速恒频即在风力发电过程中,保持越重视可再生能源的利用。风力发电是可再生能风车的转速(即发电机的转速)不变,从而得到恒频源中最廉价、最有希望的能源,而且是一种不污的电能。在风力发电过程中,让风车的转速随风速染环境的“绿色能源”。目前国外数百千瓦级的大而变化,再通过其它控制
4、方式来得到恒频电能的方型风电机组已经商品化,兆瓦级的风力发电机组法,被称之为变速恒频。也即将商品化。全世界风电装机总容量已超过2.2两种类型机组的性能比较1000万千瓦,单位千瓦造价约1000美元,发电成由于风能与风速的三次方成正比,当风速在一本约5美分/千瓦时,已经具有与火力发电相竞争定范围内变化时,如果允许风车做变速运动,则能的能力。达到更好利用风能的目的。风车将风能转换成机我国的风能资源丰富,理论储量约为16亿千械能的效率可用输出功率系数Cp来表示,Cp在某瓦,实际可利用2.5亿千瓦,有巨大的发展潜力。一确定的风轮周速比λ(桨叶尖速度与风速之比)1995年初,
5、国家计委、科委、经贸委联合下发了《中下达到最大值。恒速恒频机组的风车转速保持不国新能源和可再生能源发展纲要(1996～2010)》。变,而风速又经常变化,显然Cp不可能保持最佳1996年3月,国家计委又制定了以国产化带动产值。变速恒频机组的特点是风车和发电机的转速业化的风电发展计划,即有名的“乘风计划”,为我可在很大范围内变化而不影响输出电能的频率。国风力发电技术的国产化指明了方向,也创造了条由于风车的转速可变,可以通过适当的控制,使风件。同时,我国也是利用风能资源进行风力发电、车的周速比处于或接近最佳值,从而最大限度地利风力提水较早的国家,到1996年底,我国小型
6、风力用风能发电。发电机组总量已达15万台,年生产能力约为3万台,均居世界首位。2.3恒速恒频机组的特点目前,在风力发电系统中采用最多的异步发电2风力发电机组的类型机属于恒速恒频发电机组。为了适应大、小风速的2.1恒速恒频与变速恒频要求,一般采用两台不同容量、不同极数的异步发·6·电气传动自动化2003年第6期电机,风速低时用小容量发电机发电,风速高时则异步风电机组也可以在起动时转速低于同步用大容量发电机发电,同时一般通过变桨距系统改转速时不并网,等接近或达到同步转速时再切入电变桨叶的攻角以调整输出功率。但这也只能使异网,这样既可避免冲击电流,也可省掉晶闸管限流步发电
7、机在两个风速下具有较佳的输出系数,而无软启动器。法有效地利用不同风速时的风能。3.2大、小发电机的切换控制2.4变速恒频系统的实现在风电机组运行过程中,因风速的变化而引起可用于风力发电的变速恒频系统有多种,如:发电机的输出功率发生变化时,控制系统应能根据交-直-交变频系统、交流励磁发电机系统、无刷发电机输出功率的变化对大、小发电机进行自动切双馈电机系统、开关磁阻发电机系统、磁场调制发换,从而提高风电机组的效率。具体控制方法为:电机系统、同步异步变速恒频发电机系统等。这种(1)从小发电机向大发电机切换变速恒频系统有的是通过改造发电机本身结构而在小发电机并网发电期间
