第1章：風電場電氣工程概述

1、風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 任課教師：賈振國任課教師：賈振國 長春工程學院能源動力工程學院長春工程學院能源動力工程學院 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述本課程的主要內容本課程的主要內容 一、風電場電氣系統(tǒng)概述一、風電場電氣系統(tǒng)概述 二、風電場電氣部分的構成和主接線方式二、風電場電氣部分的構成和主接線方式三、風電場主要一次設備三、風電場主要一次設備四、風電場一次設備的選擇四、風電場一次設備的選擇 五、風電場電氣二次系統(tǒng)五、風電場電氣二次系統(tǒng) 六、風電場配電裝置六、風電

2、場配電裝置七、風電場中的電力電子設備七、風電場中的電力電子設備 八、風電場電氣運行與維護八、風電場電氣運行與維護 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述主要參考資料主要參考資料 1.1.風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社2.2.風電場電氣工程風電場電氣工程 機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社3.3.風電場電氣系統(tǒng)典型設計風電場電氣系統(tǒng)典型設計 中國電力出版社中國電力出版社 4.4.歐美風電發(fā)展的經驗與啟示歐美風電發(fā)展的經驗與啟示 中國電力出版社中國電力出版社5.5.智能電網技術智能電網技術 中國電力出版社中國電力出版社6.6.發(fā)電廠電

3、氣設備及運行發(fā)電廠電氣設備及運行 中國電力出版社中國電力出版社風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述第一章：風電場電氣系統(tǒng)概述第一章：風電場電氣系統(tǒng)概述 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術1 1、世界風電發(fā)展現狀、世界風電發(fā)展現狀 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術1 1、世界風電發(fā)展現狀、世界風電發(fā)展現狀 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系

4、統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術1 1、世界風電發(fā)展現狀、世界風電發(fā)展現狀 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術1 1、世界風電發(fā)展現狀、世界風電發(fā)展現狀 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術2 2、中國風電發(fā)展現狀、中國風電發(fā)展現狀 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術一、風電發(fā)展現狀及

5、關鍵技術2 2、中國風電發(fā)展現狀、中國風電發(fā)展現狀 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術2 2、中國風電發(fā)展現狀、中國風電發(fā)展現狀 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術3 3、中國風電發(fā)展特點、中國風電發(fā)展特點 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術一、風電發(fā)展現狀及關鍵技術4 4、風電發(fā)展關鍵技術、風電發(fā)展關鍵技術 風電發(fā)展風電發(fā)展關鍵

6、技術關鍵技術風電機組關鍵技術風電機組關鍵技術風電場關鍵技術風電場關鍵技術電網接納風電關鍵技術電網接納風電關鍵技術現代儲能關鍵技術現代儲能關鍵技術預測預報關鍵技術預測預報關鍵技術風電機組關鍵技術風電機組關鍵技術1.變速恒頻技術變速恒頻技術 2.葉片設計技術葉片設計技術 3.功率調節(jié)技術功率調節(jié)技術 4.低電壓穿越技術低電壓穿越技術 風電場關鍵技術風電場關鍵技術1.風能資源評估技術風能資源評估技術 2.風電場集中監(jiān)控技術風電場集中監(jiān)控技術 3.海上風電場基礎結構技術海上風電場基礎結構技術 4.海上風電場電氣設計技術海上風電場電氣設計技術 電網接納風電關鍵技術電網接納風電關鍵技術 1.風電仿真建模技

7、術風電仿真建模技術 2.電力網絡優(yōu)化運行技術電力網絡優(yōu)化運行技術 3.柔性交流輸電技術柔性交流輸電技術 4.高壓直流輸電技術高壓直流輸電技術 現代儲能關鍵技術現代儲能關鍵技術 1.常規(guī)儲能技術的應用常規(guī)儲能技術的應用 2.全釩液流電池儲能技術全釩液流電池儲能技術 3.鈉硫儲能技術鈉硫儲能技術 4.風電儲能聯(lián)合優(yōu)化運行技術風電儲能聯(lián)合優(yōu)化運行技術 風能預測預報技術風能預測預報技術 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述1 1、何謂智能電網？、何謂智能電網？ 智能電網是將先進的智能電網是將先進的傳感測量技術傳感測量技術、信息通信技術信息通信技術、分析決策分

8、析決策技術技術、自動控制技術自動控制技術、能源電力技術能源電力技術及及電網基礎設施電網基礎設施高度集成而形高度集成而形成的新型現代化電網。成的新型現代化電網。 2 2、智能化的體現：、智能化的體現：可觀測可觀測 可控制可控制 實時分析和決策實時分析和決策 自適應和自愈自適應和自愈 1 1、何謂智能電網？、何謂智能電網？ 3 3、智能電網的特征：堅強、自愈、兼容、經濟、集成、優(yōu)化、智能電網的特征：堅強、自愈、兼容、經濟、集成、優(yōu)化4 4、風電與智能電網建設、風電與智能電網建設 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述1 1、風電發(fā)展中的尷尬境遇、風電發(fā)展中

9、的尷尬境遇 成長的煩惱與陣痛：并網難、消納難、棄風嚴重、效益下滑 2 2、對中國風電的幾個思考點、對中國風電的幾個思考點 速度產能過剩加劇，新技術急于應用風險大效益行業(yè)自律缺失、競爭不規(guī)范、誠信度不高政策2011年可再生能源法漏洞顯露機制多方面存在問題，運行機制不暢技術有所提高但仍亟需創(chuàng)新 質量2011年風電事故呈快速增長趨勢脫網脫網事故頻發(fā)的禍首是常規(guī)電力設備環(huán)節(jié)“棄風”2011年出現大規(guī)模經常性限電“棄風”3 3、風光依舊無限好、風光依舊無限好 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述 時間時間: 2008.04.09 早晨早晨 天氣情況天氣情況:

10、刮風，下小雨。刮風，下小雨。 故障位置故障位置: 白城至開發(fā)變白城至開發(fā)變66kV線路線路(19km) ，距離白城變，距離白城變2.4km。 故障類型故障類型: 2相短路相短路 (B-C) 發(fā)生時間發(fā)生時間 05:07:54 保護動作情況保護動作情況: 線路距離保護與過流保護動作線路距離保護與過流保護動作 80ms后三相切除 05:07:55重合成功 80-110ms 后 洮南大通風電場內所有機組跳閘 120-150ms 后 富裕風電場所有風機跳閘 同發(fā)龍源、華能場內所有風電機組跳閘 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng)

11、第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述內蒙古通遼市寶龍山鎮(zhèn)監(jiān)控人員當時發(fā)現監(jiān)控系統(tǒng)報發(fā)電機轉速在內蒙古通遼市寶龍山鎮(zhèn)監(jiān)控人員當時發(fā)現監(jiān)控系統(tǒng)報發(fā)電機轉速在2700轉每轉每分，業(yè)主通知廠家。值班人員立即將集電線路停電，風機在短暫的停機后，分，業(yè)主通知廠家。值班人員立即將集電線路停電，風機在短暫的停機后，葉片又再次轉動，隨著風速的不斷增大，出現火花導致輪轂著火。隨火勢蔓葉片又再次轉動，隨著風速的不斷增大，出現火花導致輪轂著火。隨火勢蔓延，機艙大部分部件都已燒毀。延，機艙大部分部件都已燒毀。風電場電氣系統(tǒng)風電

12、場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述內蒙古錫林郭勒盟風電機組著火內蒙古錫林郭勒盟風電機組著火風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述2010年年8月下旬，甘肅瓜州北大橋地區(qū)連續(xù)大風，造成某在建風場的一個月下旬，甘肅瓜州北大橋地區(qū)連續(xù)大風，造成某在建風場的一個1.5MW機組發(fā)生倒塌事故。機組發(fā)生倒塌事故。 初步分析可能是安裝時螺栓力矩出現問題，大風時初步分析可能是安裝時螺栓力矩出現問題，大風時螺栓承受剪切力，且超過載荷極限發(fā)生斷裂。同時不排除螺栓本身質量存在問螺栓承受剪切力，且超過載荷極限發(fā)生斷裂。同時不排除螺栓本身質量存在問題。

13、題。 所幸，此次事故未造成人員傷亡。所幸，此次事故未造成人員傷亡。風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述2006年年8月月10日日17時時25分，臺風襲擊了我國浙江沿海，正面襲擊蒼南霞關，最分，臺風襲擊了我國浙江沿海，正面襲擊蒼南霞關，最高風力高風力19級。導致浙江蒼南風電場級。導致浙江蒼南風電場28臺風機倒了臺風機倒了20臺，整個風場幾乎報廢。臺，整個風場幾乎報廢。蒼南風電場位于蒼南霞關北約十公里的海拔蒼南風電場位于蒼南霞關北約十公里的海拔700米米-900米的山坡上，處在桑美米的山坡上，處在桑美臺風正面襲擊的路徑上。臺風正面襲擊的路徑上。風電場電氣

14、系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述1 1、電力系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電力網、電力系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電力網 動力部分 發(fā)電機 電力網 受電設備電力系統(tǒng) 動力系統(tǒng) 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述2 2、電力系統(tǒng)的特點、電力系統(tǒng)的特點 3 3、對電力系統(tǒng)的要求、對電力系統(tǒng)的要求 風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述低壓(LV-Low Voltage)： 0.4 kV及以下 中壓(MV-Medium Voltage)： 3kV35 kV 高壓(HV- High Voltage )：

15、 35kV200 kV 超高壓(EHV- Extra High Voltage )： 330 kV750 kV 特高壓(UHV-Ultra High Voltage)： 1000 kV及以上 高壓直流(HVDC- High Voltage Direct Current )： 330 kV750 kV特高壓直流(UHVDC-Ultra High Voltage Direct Current ): 1000 kV及以上4 4、電力系統(tǒng)電壓等級劃分、電力系統(tǒng)電壓等級劃分 云廣云廣800千伏特高壓直流輸電工程千伏特高壓直流輸電工程風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣

16、系統(tǒng)概述5 5、電力系統(tǒng)電壓等級與輸送容量和距離、電力系統(tǒng)電壓等級與輸送容量和距離 電力系統(tǒng)的電壓與輸電容量和輸電距離電力系統(tǒng)的電壓與輸電容量和輸電距離線路電壓線路電壓(kv)(kv)輸送容量輸送容量(MV) (MV) 輸送距離輸送距離(km) (km) 6 0.10.241510 0.22.062035 210205011010505015022010050010030033020080020060050010001500250850風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述1 1、發(fā)電廠電氣一次設備與二次設備、發(fā)電廠電氣一次設備與二次設備 一次設備一次

17、設備：發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關、載流導體、電動機發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關、載流導體、電動機2 2、發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)、發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng) 一次系統(tǒng)一次系統(tǒng)：由一次設備構成的發(fā)、供、配、用電系統(tǒng)由一次設備構成的發(fā)、供、配、用電系統(tǒng)二次系統(tǒng)二次系統(tǒng)： 由二次設備構成的對一次設備和系統(tǒng)進行測量、監(jiān)視、保由二次設備構成的對一次設備和系統(tǒng)進行測量、監(jiān)視、保 護和控制調節(jié)的回路或系統(tǒng)護和控制調節(jié)的回路或系統(tǒng)二次設備二次設備：互感器、測量儀表、繼電保護裝置、其它自動裝置互感器、測量儀表、繼電保護裝置、其它自動裝置3 3、發(fā)電廠電氣本分常用圖形符號、發(fā)電廠電氣本分常用圖形符號 G風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng) 第第1章：風電場電氣系統(tǒng)概述章：風電場電氣系統(tǒng)概述1 1、單機容量小