風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)組成及其應(yīng)用PPT課件

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)組成應(yīng)用,1,.,國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展概述風(fēng)力發(fā)電的基本原理風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的分類籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組雙饋型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直驅(qū)型同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)電功率預(yù)測風(fēng)電場的并網(wǎng)技術(shù)風(fēng)電場的低電壓穿越能力LVRT儲能裝置的應(yīng)用,提綱,2,.,國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展概述,3,.,我國風(fēng)能資源分布,中國陸地上10m高度層上可開發(fā)的風(fēng)能儲量為2.52億千瓦近?？砷_發(fā)風(fēng)能資源是陸地的3倍多,4,.,5,.,從1996年到2009年，世界累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量的增長率超過20%，平均28%；2007年，世界累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量94112MW，增長26.8%；2007年，世界新增風(fēng)電裝機(jī)容量20073MW，增長32.1%；到2007年，我國風(fēng)電裝機(jī)容量6050MW，超過丹麥，成為世界第5；到2008年，我國風(fēng)電裝機(jī)12170MW，居世界第4；,風(fēng)電的快速發(fā)展,6,.,2006年1月：可再生能源法2007年9月：可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃2009年：新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃,有力的政策支持,7,.,到2011年：風(fēng)電裝機(jī)3500萬千瓦其中陸地3000萬千瓦，海上500萬千瓦新能源在能源結(jié)構(gòu)中比例達(dá)2%（含水電10%）新能源發(fā)電占總裝機(jī)比例5%（含水電25%）新能源產(chǎn)業(yè)增加直接投資9700億帶動社會間接投資2萬億到2020年：風(fēng)電裝機(jī)1.5億千瓦其中陸地1.2億千瓦，海上3000萬千瓦建設(shè)六個陸上千萬千瓦級風(fēng)電基地及其外送聯(lián)網(wǎng)工程新能源在能源結(jié)構(gòu)中比例達(dá)9%（含水電20%）新能源發(fā)電裝機(jī)占總裝機(jī)比例達(dá)15%（含水電35%）新能源產(chǎn)業(yè)增加直接投資45000億帶動社會間接投資9萬億,新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃,8,.,風(fēng)電總裝機(jī)容量快速增長，風(fēng)電比重不斷加大；單個風(fēng)電場裝機(jī)容量不斷增加，已有多個10萬千瓦級風(fēng)電場投運(yùn)，正建千萬千瓦級大型風(fēng)電基地；風(fēng)電場接入系統(tǒng)的電壓等級由低到高(110kV)；風(fēng)電機(jī)組的種類不斷增多，從早期的定速風(fēng)電機(jī)組（1MW以下），到雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電和直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電（1MW以上）,我國風(fēng)電發(fā)展特點(diǎn),9,.,世界風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢,風(fēng)電單機(jī)容量穩(wěn)步上升：以德國為例，03年平均單機(jī)容量超過1.5MW，葉片直徑大于64m的風(fēng)機(jī)占77%；變漿調(diào)節(jié)方式迅速取代失速調(diào)節(jié)方式：德國03年裝機(jī)的風(fēng)電機(jī)組，超過91%采用了變漿調(diào)節(jié)方式；變速恒頻方式迅速取代恒速恒頻方式：通過控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，是風(fēng)機(jī)葉尖速比接近最佳，提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。德國03年裝機(jī)的風(fēng)電機(jī)組，超過90%的風(fēng)機(jī)采用了變速恒頻方式；無齒輪箱的直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組的市場份額迅速擴(kuò)大,10,.,風(fēng)力發(fā)電的基本原理,11,.,12,.,13,.,14,.,15,.,16,.,17,.,18,.,19,.,20,.,21,.,22,.,23,.,我上到風(fēng)機(jī)上了,24,.,25,.,26,.,27,.,28,.,29,.,30,.,31,.,32,.,33,.,34,.,35,.,36,.,37,.,38,.,39,.,40,.,41,.,42,.,43,.,44,.,45,.,46,.,47,.,48,.,49,.,50,.,51,.,52,.,53,.,54,.,55,.,56,.,57,.,58,.,59,.,60,.,61,.,62,.,63,.,64,.,65,.,66,.,67,.,68,.,69,.,70,.,71,.,72,.,73,.,74,.,75,.,76,.,77,.,78,.,79,.,80,.,81,.,82,.,83,.,84,.,85,.,86,.,87,.,88,.,89,.,90,.,91,.,92,.,93,.,94,.,95,.,96,.,97,.,98,.,99,.,100,.,101,.,102,.,103,.,104,.,105,.,106,.,107,.,108,.,109,.,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的分類,按風(fēng)輪槳葉分類：失速型：高風(fēng)速時，因槳葉形狀或因葉尖處的擾流器動作，限制風(fēng)力機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與功率；變槳型：高風(fēng)速時通過調(diào)整槳距角，限制輸出轉(zhuǎn)矩與功率。,110,.,按風(fēng)輪轉(zhuǎn)速分類：定速型：風(fēng)輪保持一定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，風(fēng)能轉(zhuǎn)換率較低，與恒速發(fā)電機(jī)對應(yīng)；變速型：（1）雙速型：可在兩個設(shè)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，改善風(fēng)能轉(zhuǎn)換率，與雙速發(fā)電機(jī)對應(yīng)；（2）連續(xù)變速型：在一段轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可捕捉最大風(fēng)能功率，與變速發(fā)電機(jī)對應(yīng)。,111,.,按傳動機(jī)構(gòu)分類：齒輪箱升速型：用齒輪箱連接低速風(fēng)力機(jī)和高速發(fā)電機(jī)；（減小發(fā)電機(jī)體積重量，降低電氣系統(tǒng)成本）直驅(qū)型：直接連接低速風(fēng)力機(jī)和低速發(fā)電機(jī)。（避免齒輪箱故障）,112,.,按發(fā)電機(jī)分類：異步型：（1）籠型單速異步發(fā)電機(jī)；（2）籠型雙速變極異步發(fā)電機(jī)；（3）繞線式雙饋異步發(fā)電機(jī)；同步型：（1）電勵磁同步發(fā)電機(jī)；（2）永磁同步發(fā)電機(jī)。,113,.,按并網(wǎng)方式分類：并網(wǎng)型：并入電網(wǎng)，可省卻儲能環(huán)節(jié)。離網(wǎng)型：一般需配蓄電池等直流儲能環(huán)節(jié)，可帶交、直流負(fù)載?；蚺c柴油發(fā)電機(jī)、光伏電池并聯(lián)運(yùn)行。,114,.,風(fēng)力機(jī)風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率特性,風(fēng)輪的功率風(fēng)能轉(zhuǎn)換率葉尖速比,TSR:葉尖速比TipSpeedRate:槳距角,115,.,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率(定速vs變速),116,.,籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,定速籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,117,.,定速籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,118,.,三相籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī),119,.,籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),120,.,發(fā)電機(jī)狀態(tài),電動機(jī)狀態(tài),用轉(zhuǎn)差率s可以表示異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)!,籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài),121,.,（1）發(fā)電機(jī)勵磁消耗無功功率，皆取自電網(wǎng)。應(yīng)選用較高功率因數(shù)發(fā)電機(jī)，并在機(jī)端并聯(lián)電容；（2）絕大部分時間處于輕載狀態(tài)，要求在中低負(fù)載區(qū)效率較高，希望發(fā)電機(jī)的效率曲線平坦；（3）風(fēng)速不穩(wěn)，易受沖擊機(jī)械應(yīng)力，希望發(fā)電機(jī)有較軟的機(jī)械特性曲線，max絕對值要大；（4）并網(wǎng)瞬間與電動機(jī)起動相似，存在很大的沖擊電流，應(yīng)在接近同步轉(zhuǎn)速時并網(wǎng)，并加裝軟起動限流裝置；,籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特點(diǎn),122,.,變速籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,123,.,（1）籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行于變速變頻發(fā)電狀態(tài)；（2）運(yùn)行于小轉(zhuǎn)差率范圍，發(fā)電機(jī)機(jī)械特性硬，運(yùn)行效率高；（3）發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓可調(diào)，輕載運(yùn)行效率高；（4）發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)被可控的變流器隔離，系統(tǒng)對電網(wǎng)波動的適應(yīng)性好；（5）變流器與發(fā)電機(jī)功率容量相等，系統(tǒng)成本高。,變速籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn),124,.,雙饋型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,主電路：雙饋異步發(fā)電機(jī)+交直交雙向功率變換器,125,.,國產(chǎn)1MW雙饋型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī),126,.,繞線型轉(zhuǎn)子三相異步發(fā)電機(jī)的一種；定子繞組直接接入交流電網(wǎng)；轉(zhuǎn)子繞組端接線由三只滑環(huán)引出，接至一臺雙向功率變換器；轉(zhuǎn)子繞組通入變頻交流勵磁；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速時也可運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài)；定子繞組端口并網(wǎng)后始終發(fā)出電功率；但轉(zhuǎn)子繞組端口電功率的流向取決于轉(zhuǎn)差率；,雙饋異步發(fā)電機(jī),127,.,國產(chǎn)600kW交直交雙向功率變換器（IGBT+DSP）,128,.,兩套PWM控制型三相開關(guān)橋“背靠背”，中間存在電容支撐的直流母線；在任一時刻，一套三相橋處于脈沖整流狀態(tài)；而另一套處于逆變狀態(tài)；發(fā)電機(jī)側(cè)三相開關(guān)橋采用定子磁場定向矢量控制和空間電壓矢量PWM控制方法；電網(wǎng)側(cè)三相開關(guān)橋采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制和空間電壓矢量PWM控制方法；可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)輸出的有功和無功功率解耦控制。,交直交雙向功率變換器,129,.,引入轉(zhuǎn)子交流勵磁變流器，控制轉(zhuǎn)子電流；轉(zhuǎn)子電流的頻率為轉(zhuǎn)差頻率，跟隨轉(zhuǎn)速變化；通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的相位，控制轉(zhuǎn)子磁場領(lǐng)先于由電網(wǎng)電壓決定的定子磁場，從而在轉(zhuǎn)速高于和低于同步轉(zhuǎn)速時都能保持發(fā)電狀態(tài)；通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的幅值，可控制發(fā)電機(jī)定子輸出的無功功率；轉(zhuǎn)子繞組參與有功和無功功率變換，為轉(zhuǎn)差功率，容量與轉(zhuǎn)差率有關(guān)（約為全功率的S倍）。,雙饋型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原理,130,.,雙饋型異步發(fā)電機(jī)組的效率,131,.,（1）連續(xù)變速運(yùn)行，風(fēng)能轉(zhuǎn)換率高；（2）部分功率變換，變流器成本相對較低；（3）電能質(zhì)量好（輸出功率平滑，功率因數(shù)高）；（4）并網(wǎng)簡單，無沖擊電流；（5）降低槳距控制的動態(tài)響應(yīng)要求；（6）改善作用于風(fēng)輪槳葉上機(jī)械應(yīng)力狀況；（7）雙向變流器結(jié)構(gòu)和控制較復(fù)雜；（8）電刷與滑環(huán)間存在機(jī)械磨損。,雙饋型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn),132,.,直驅(qū)型同步發(fā)電機(jī)組,電勵磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組混合勵磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組,133,.,同步發(fā)電機(jī)用作風(fēng)力發(fā)電機(jī)時，即可直接向交流負(fù)載供電，也可經(jīng)整流器變換為直流電，向直流負(fù)載供電。因此，同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)已成為中小容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的首選機(jī)型。近年來，在大容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品中，同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)也已暫露頭角，有望成為未來的主力機(jī)型。,采用同步發(fā)電機(jī)的必要性,134,.,由齒輪箱引起的風(fēng)電機(jī)組故障率高；齒輪箱的運(yùn)行維護(hù)工作量大，易漏油污染；系統(tǒng)的噪聲大，效率低，壽命短。,去除齒輪箱，直接驅(qū)動的理由：,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)矩大，體積重量明顯增大；全功率整流逆變，變流器成本高。,直驅(qū)帶來的問題：,135,.,直驅(qū)型同步發(fā)電機(jī)組,136,.,直驅(qū)型同步發(fā)電機(jī)組,定子鐵心定子繞組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,137,.,電勵磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組,138,.,通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流，可保持發(fā)電機(jī)的端電壓恒定；定子繞組輸出電壓的頻率隨轉(zhuǎn)速變化；可采用不控整流和PWM逆變，成本較低；轉(zhuǎn)子可采用無刷旋轉(zhuǎn)勵磁；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勵磁消耗電功率；體積大、重量重，效率稍低。,電勵磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn),139,.,永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組的功率變換電路,140,.,永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn),永磁發(fā)電機(jī)具有最高的運(yùn)行效率；永磁發(fā)電機(jī)的勵磁不可調(diào)，導(dǎo)致其感應(yīng)電動勢隨轉(zhuǎn)速和負(fù)載變化。采用可控PWM整流或不控整流后接DC/DC變換，可維持直流母線電壓基本恒定，同時可控制發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩以調(diào)節(jié)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；在電網(wǎng)側(cè)采用PWM逆變器輸出恒定頻率和電壓的三相交流電，對電網(wǎng)波動的適應(yīng)性好；永磁發(fā)電機(jī)和全容量全控變流器成本高；永磁發(fā)電機(jī)存在定位轉(zhuǎn)矩，給機(jī)組起動造成困難。,141,.,混合勵磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組,142,.,混合勵磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn),利用轉(zhuǎn)子的凸極磁阻效應(yīng)，增強(qiáng)永磁發(fā)電機(jī)的調(diào)磁能力；采用部分功率容量的SVG逆變器向發(fā)電機(jī)機(jī)端注入無功電流，以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓；無需全功率容量的脈沖整流或DC-DC變換器，可明顯節(jié)省變流器的容量；SVG逆變器可兼有有源濾波的功能，能夠改善發(fā)電機(jī)中的電流波形，降低發(fā)電機(jī)的諧波損耗和溫升。,143,.,（1）籠型異步發(fā)電機(jī)成本低、可靠性高，在定速和變速全功率變換風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中將繼續(xù)扮演重要角色；（2）雙饋異步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有最高的性價比，特別適合于變速恒頻風(fēng)力發(fā)電。將在未來數(shù)年內(nèi)繼續(xù)稱為風(fēng)電市場上的主流產(chǎn)品；（3）直驅(qū)型同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其變流技術(shù)發(fā)展迅速，利用新技術(shù)有望大幅度減小低速發(fā)電機(jī)的體積和重量。,小結(jié)：,144,.,市場上2MW以上大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,145,.,風(fēng)電功率預(yù)測,必要性：風(fēng)電裝機(jī)容量增大，對電力系統(tǒng)的影響越來越大風(fēng)力發(fā)電具有間歇性和不確定性為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，必須增加旋轉(zhuǎn)備用容量，間接地增加了風(fēng)力發(fā)電的整體運(yùn)營成本通過對大型風(fēng)電場的輸出功率進(jìn)行準(zhǔn)確的短期和中期預(yù)測，可以大幅降低系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量，有效降低風(fēng)力發(fā)電的整體運(yùn)營成本，為電網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度提供依據(jù)，成為風(fēng)電接入電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,146,.,風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測的方法,147,.,物理方法：先預(yù)測風(fēng)機(jī)輪轂高度處的氣象信息如風(fēng)速和風(fēng)向，再利用風(fēng)機(jī)的功率曲線得到風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出功率；需要利用數(shù)值天氣預(yù)報NWP的信息；統(tǒng)計(jì)方法：實(shí)質(zhì)是在系統(tǒng)的輸入（NWP/歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)/實(shí)測數(shù)據(jù)）和風(fēng)機(jī)功率之間建立一種線性映射關(guān)系。常用的有時間序列法ARMA、卡爾曼濾波、灰色預(yù)測法等；學(xué)習(xí)方法：利用人工智能的方法建立輸入和輸出之間的非線性模型，如人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)ANN、小波分析法、支持向量機(jī)法等。發(fā)展趨勢：NWP的利用和多種預(yù)測方法的綜合由ARMA的平穩(wěn)性和可逆性分析確定ANN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由ANN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)次日風(fēng)電功率的滾動預(yù)測,148,.,國內(nèi)外風(fēng)電功率預(yù)測現(xiàn)狀,德國：WPMS：ISET（德國太陽能研究所）開發(fā)，2001，應(yīng)用于四家電網(wǎng)公司Previento：德國奧爾登堡大學(xué)開發(fā)，2002丹麥：Prediktor：Riso開發(fā)，1994年開始運(yùn)行WPPT：丹麥技術(shù)大學(xué)開發(fā)，1994Zephy：丹麥技術(shù)大學(xué)開發(fā)，2003,149,.,國內(nèi)外風(fēng)電功率預(yù)測現(xiàn)狀,西班牙：LocalPred-RegioPred：西班牙可再生能源中心，2001SIPREoLICO：西班牙卡洛斯III大學(xué)開發(fā)，2002美國：eWind：AWSTruewind開發(fā)，1998中科院：采用NWP和ANN，預(yù)測精度15%，應(yīng)用于吉林電網(wǎng),150,.,風(fēng)電功率預(yù)測原理,151,.,風(fēng)電功率預(yù)測原理,訓(xùn)練數(shù)據(jù)：數(shù)值天氣預(yù)報和風(fēng)電場的功率輸出：次日風(fēng)電場的功率（15min為一個時段）,152,.,風(fēng)電功率預(yù)測原理,153,.,風(fēng)電功率預(yù)測原理,一周的功率預(yù)測結(jié)果：預(yù)測精度15%,154,.,風(fēng)電功率預(yù)測的效益分析,以吉林電網(wǎng)為例，最大電力5872MW，峰谷差2060MW；沒有風(fēng)電，旋轉(zhuǎn)備用300MW，平均發(fā)電負(fù)荷率77.8%接入風(fēng)電，沒有風(fēng)電功率預(yù)測，平均發(fā)電負(fù)荷率降為73.9%；有風(fēng)電功率預(yù)測，精度按20%計(jì)算，只需新增旋轉(zhuǎn)備用65MW，平均發(fā)電負(fù)荷率76.9%；按發(fā)電負(fù)荷率每增加1%，煤耗降低1g/kWh計(jì)算，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤12.6萬噸，經(jīng)濟(jì)效益1.27億元，效益顯著；風(fēng)電功率預(yù)測還能顯著提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，提高大型風(fēng)電場接入電網(wǎng)的能力；,155,.,風(fēng)電場的并網(wǎng)技術(shù),風(fēng)電場并網(wǎng)帶來的問題：風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過程對電網(wǎng)的沖擊：直接并網(wǎng)時，56倍額定電流的沖擊電流，與并網(wǎng)時的滑差有關(guān)，造成電網(wǎng)電壓大幅下降。對電能質(zhì)量的影響：風(fēng)力發(fā)電機(jī)在輸出有功功率的同時，從電網(wǎng)吸收無功功率，造成電壓下降；風(fēng)電功率的波動和頻繁啟停，造成電壓波動、電壓閃變和電壓周期性脈動，威脅電壓穩(wěn)定性；對保護(hù)裝置的影響：潮流的雙向性和有限的短路電流對保護(hù)裝置帶來影響；對電網(wǎng)頻率的影響：風(fēng)電功率的波動引起系統(tǒng)頻率變化，其大小取決于風(fēng)電場容量與系統(tǒng)總?cè)萘康谋戎兀L(fēng)電穿越功率極限）；對系統(tǒng)運(yùn)行成本的影響：由于風(fēng)電的間歇性和不確定性，增加了系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量，客觀上在減少了系統(tǒng)的燃料成本的同時，也增加了電力系統(tǒng)的可靠性成本。,156,.,風(fēng)電穿越功率極限：指系統(tǒng)中風(fēng)電場裝機(jī)容量占系統(tǒng)總裝機(jī)容量的比例，它表征了一個給定規(guī)模的電網(wǎng)最大可以承受的風(fēng)電功率。風(fēng)電場短路容量比：定義為風(fēng)電場的額定容量與該風(fēng)電場與電力系統(tǒng)的連接點(diǎn)PCC（PointofCommonCoupling）的短路容量之比。風(fēng)電場短路容量比越小，表明電力系統(tǒng)承受風(fēng)電擾動的能力越強(qiáng)。歐洲經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為3.55%，日本為10%。,衡量風(fēng)電場對電力系統(tǒng)影響的兩個指標(biāo),157,.,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)方式分類及特點(diǎn),直接并網(wǎng)方式：控制簡單，并網(wǎng)時存在較大沖擊電流，電網(wǎng)電壓下降；適用于電網(wǎng)容量大，風(fēng)機(jī)容量較小場合；準(zhǔn)同期并網(wǎng)：機(jī)組造價高，并網(wǎng)時間長，沖擊電流??；適用于電網(wǎng)容量比風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量大不了幾倍的場合；降壓并網(wǎng)：降低沖擊電流幅值，減輕了電網(wǎng)電壓下降幅度，系統(tǒng)成本高；適用于大中型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)；捕捉式準(zhǔn)同步快速并網(wǎng)：幾乎無沖擊電流，對機(jī)組的調(diào)速精度要求不高；適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的準(zhǔn)同步并網(wǎng)操作；軟并網(wǎng)（SoftCut-in）：并網(wǎng)過渡過程平穩(wěn)，不會出現(xiàn)沖擊電流，控制電路略復(fù)雜；風(fēng)力發(fā)電機(jī)普遍采用；,158,.,軟并網(wǎng)過程（異步發(fā)電機(jī)）,異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，接近同步轉(zhuǎn)速(92-99%)時，并網(wǎng)接觸器動作；發(fā)電機(jī)經(jīng)一組雙向晶閘管與電網(wǎng)相連，控制晶閘管的導(dǎo)通角打開的速率，使并網(wǎng)過程中沖擊電流不大于技術(shù)條件的規(guī)定值（額定電流的1.5倍）；并網(wǎng)的暫態(tài)過程結(jié)束，旁路斷路器閉合，將晶閘管短接；,159,.,變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)常用的三種方式空載并網(wǎng)；獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)；孤島并網(wǎng)；,160,.,空載并網(wǎng)方式,并網(wǎng)前，DFIG定子空載；調(diào)節(jié)定子的空載電壓，是它的幅值、頻率和相位與電網(wǎng)電壓完全一致；并網(wǎng)過程中，定子沖擊電流很??；并網(wǎng)后，系統(tǒng)切換到調(diào)速控制；,161,.,孤立負(fù)荷并網(wǎng)方式,并網(wǎng)前，DFIG帶負(fù)荷運(yùn)行；根據(jù)電網(wǎng)信息、定子的電壓電流的信息，控制DFIG的端電壓，當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時實(shí)施并網(wǎng)；特點(diǎn)：并網(wǎng)前定子有電流，需根據(jù)電網(wǎng)和定子兩側(cè)的信息進(jìn)行控制，較復(fù)雜；,162,.,孤島并網(wǎng)方式（1）,勵磁階段：當(dāng)風(fēng)機(jī)達(dá)到一定要求后，K1閉合，直流充電器給交直交變換器的直流側(cè)充電；電機(jī)側(cè)變流器供給轉(zhuǎn)子電流，直到定子電壓上升至額定值，勵磁階段結(jié)束；,163,.,孤島并網(wǎng)方式（2）,孤島運(yùn)行階段：先斷開K1，后啟動網(wǎng)側(cè)變流器，使之開始升壓運(yùn)行；將直流側(cè)升壓到需要的值；此時，能量在兩個變流器和雙饋電機(jī)之間流動，孤島運(yùn)行；,164,.,孤島并網(wǎng)方式（3）,并網(wǎng)階段：由于孤島運(yùn)行階段定子側(cè)電壓的幅值、頻率和相位都與電網(wǎng)電壓相同，此時閉合K2，電機(jī)與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無沖擊并網(wǎng)；,165,.,三種并網(wǎng)方式的比較,空載并網(wǎng)方式：在并網(wǎng)前是由原動機(jī)來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，要求具有足夠的調(diào)速能力；獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式：發(fā)電機(jī)具有一定的能量調(diào)節(jié)作用，可與原動機(jī)配合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，降低了對原動機(jī)調(diào)速能力的要求，但控制復(fù)雜；孤島并網(wǎng)方式：有創(chuàng)意，分三個階段運(yùn)行，可在任何轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)柔性并網(wǎng)；,166,.,風(fēng)電場的低電壓穿越能力（LVRT）,隨著風(fēng)電場裝機(jī)容量越來越大，它們對電力系統(tǒng)的影響也越來越大；為維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，電網(wǎng)公司對風(fēng)電場并網(wǎng)提出了更高的要求。如：低電壓穿越能力（Low-VoltageRideThough,LVRT）無功控制能力輸出功率控制能力等其中，LVRT被認(rèn)為是風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)制造技術(shù)的最大挑戰(zhàn)。LVRT要求越高，造價越高。,167,.,風(fēng)電機(jī)組的LVRT能力：指當(dāng)外部系統(tǒng)發(fā)生故障，風(fēng)電機(jī)組的端電壓降低到一定值的情況下不脫離電網(wǎng)而繼續(xù)維持運(yùn)行，甚至還為系統(tǒng)提供一定的無功功率，幫助系統(tǒng)恢復(fù)電壓的能力。,168,.,德國E.ON公司對風(fēng)電機(jī)組LVRT能力的要求,陰影部分表示風(fēng)電機(jī)組不但不脫離系統(tǒng)，而且還向系統(tǒng)提供一定的無功支持；當(dāng)端電壓跌倒額定電壓的15%時要求風(fēng)電機(jī)組能夠維持運(yùn)行625ms；當(dāng)風(fēng)電機(jī)組端電壓在其額定電壓的90%及以上時，要求風(fēng)電機(jī)組能夠持續(xù)運(yùn)行；,169,.,不同類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以采用不同的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)LVRT功能；對普通定速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，可以采用靜止無功補(bǔ)償裝置SVC，通過無功補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)LVRT功能；對直驅(qū)同步風(fēng)電機(jī)組，可以通過改變轉(zhuǎn)子回路勵磁方式實(shí)現(xiàn)LVRT功能；雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，由于有功和無功功率可以實(shí)現(xiàn)解耦控制，因此可以通過機(jī)組本身實(shí)現(xiàn)LVRT功能；,170,.,雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)分為電機(jī)控制系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)；雙饋電機(jī)運(yùn)行于次同步轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)子吸收有功功率，運(yùn)行于超同步轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)子和定子一樣，發(fā)出有功功率；通過為轉(zhuǎn)子電流提供幅值