雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)運行中的幾個熱點問題

劉　力,齊體俊（龍源內(nèi)蒙古風(fēng)力發(fā)電有限公司,呼和浩特　010010）

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雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)運行中的幾個熱點問題

劉力,齊體俊
（龍源內(nèi)蒙古風(fēng)力發(fā)電有限公司,呼和浩特010010）

摘 要：近年來，隨著改革開放政策不斷深入發(fā)展，我國經(jīng)濟得到了長足發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展的同時對于能源需求越來越高。因此對于新能源的開發(fā)將成為今后能源市場競爭的重點，風(fēng)力發(fā)電作為一種天然的無污染能源，其符合當(dāng)前環(huán)保理念的要求。風(fēng)能具有無污染、分布廣、可循環(huán)利用等特點，因此其對于環(huán)境保護(hù)具有非常重要的作用。雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機作為風(fēng)力發(fā)電的重要組成，其在并網(wǎng)運行的過程中存在著很多問題，本文針對一些熱點問題進(jìn)行探討，希望能夠?qū)﹄p饋異步風(fēng)力發(fā)電機的并網(wǎng)運行有更加深入的了解。

關(guān)鍵詞：雙饋異步；風(fēng)力發(fā)電機；并網(wǎng)運行；熱點問題

0　引言

經(jīng)過國人的不斷努力，我國的風(fēng)力電機裝機容量已經(jīng)榮居世界首位，但是在風(fēng)機并網(wǎng)運行過程中缺乏相應(yīng)經(jīng)驗，造成了風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運行出現(xiàn)瓶頸。為了滿足我國對于新能源的需求必須加深對雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)運行控制策略、保護(hù)方案等研究。本文針對雙饋異步風(fēng)電發(fā)電機并網(wǎng)運行過程中存在著的熱點問題進(jìn)行探討，以期增強風(fēng)力機組并網(wǎng)運行能力。

1　風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)簡介

風(fēng)力機作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的必要設(shè)備，市場現(xiàn)存設(shè)備的風(fēng)力機的樣式和設(shè)備種類很多，根據(jù)風(fēng)力機的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)、氣流位置等可以分為兩種結(jié)構(gòu)：垂直軸風(fēng)力機和水平軸風(fēng)力機。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)向和風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的平面互相垂直，水平軸發(fā)電機風(fēng)力機的風(fēng)輪圍繞著一個水平軸旋轉(zhuǎn)。由于水平軸風(fēng)電機葉片相對較小，相同輸出功率下風(fēng)速風(fēng)機比低速風(fēng)力機輕，更加適合于發(fā)電。垂直軸風(fēng)力機可以接收不同方向的風(fēng)發(fā)電，不需要對風(fēng)吹發(fā)電，但垂直軸風(fēng)力機無法自動啟動且效率普遍較低。

2　雙饋異步風(fēng)電發(fā)電機并網(wǎng)運行危害

2.1電網(wǎng)電壓低落與驟升

電網(wǎng)故障一般出現(xiàn)在電力輸出系統(tǒng)之中，其故障的類型一般分為：單相對地短路、三相電壓等幅跌落、兩相對地故障以及相間電壓故障。高壓端堆成故障使得DFIG低端三相電壓呈現(xiàn)出對稱跌落，并且還存在著正序電壓成分。電網(wǎng)電壓跌落會使得電力系統(tǒng)的高壓端某處電壓出現(xiàn)瞬時驟降10%～90%。電網(wǎng)的電壓驟升和驟降會造成電網(wǎng)無功功率過剩，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓升高超出額定值，其均會對DFIG風(fēng)電系統(tǒng)造成極大危害。

2.2三相不平衡問題

三相電網(wǎng)發(fā)生短路會造成DFIG機端產(chǎn)生三相電壓不均衡，分解出正負(fù)序兩種電壓成分。可采用負(fù)序電壓和正序電壓比值作為衡量電網(wǎng)平衡水平，根據(jù)國家電網(wǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)判定指出，電網(wǎng)電壓允許長時間存在著2%的穩(wěn)態(tài)不平衡狀態(tài)。電網(wǎng)電壓不平衡會引起輸入的GSC三相交流電的出現(xiàn)極不平衡狀態(tài)，造成了輸向電網(wǎng)無功率、有功與直流環(huán)節(jié)電壓中存在著二倍電網(wǎng)頻率波動。直流電壓的二倍頻波不僅會引起轉(zhuǎn)子勵磁電流諧波而且還會引起RSC控制的準(zhǔn)確度。

3　雙饋異步風(fēng)電發(fā)電機并網(wǎng)運行策略

3.1空載并網(wǎng)

雙饋異步風(fēng)電發(fā)電機空在并網(wǎng)方式其主要是在發(fā)電機定子側(cè)不帶負(fù)載，直接將電機接入電網(wǎng)，向電網(wǎng)供電處理并且適用于大型風(fēng)電場中。雙饋電機定子的輸出電壓還未被送入到電網(wǎng)之前，向電網(wǎng)供電適合于大型風(fēng)機電廠。雙饋電機定子輸入的電壓未被送入電網(wǎng)時，電機的定子處于和電網(wǎng)斷開狀態(tài)，主要由轉(zhuǎn)子變換器勵磁。直到滿足并網(wǎng)條件，定子的輸入電壓頻率、電網(wǎng)電壓、幅值和相位等均一致，電機的定子與電網(wǎng)連接。空載并網(wǎng)模式的原理比較清晰，控制方式比較簡單，并網(wǎng)過程中對于定子的沖擊力相對較小，電機轉(zhuǎn)子電流保持平穩(wěn)。

3.2負(fù)載并網(wǎng)

負(fù)載并網(wǎng)方式和空載并網(wǎng)方式其本質(zhì)區(qū)別就在于負(fù)載并網(wǎng)方式的雙饋風(fēng)力發(fā)電機定子側(cè)帶了負(fù)載。實驗室采用三相變阻器作為雙饋電機負(fù)載，當(dāng)負(fù)載的兩端電壓滿足并網(wǎng)條件的時候，才能夠被允許并網(wǎng)。負(fù)載并網(wǎng)模式和空載的并網(wǎng)模式一樣，負(fù)載并網(wǎng)可以實現(xiàn)無沖擊電流并網(wǎng)。負(fù)載并網(wǎng)之后，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般具有兩種運行模式：（1）雙饋電機不帶負(fù)載運行；（2）雙饋風(fēng)力電機繼續(xù)帶負(fù)載運行。

3.3變換器控制策略

雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中存在著交流、直流勵磁變換器工作狀態(tài)切換，其切換狀態(tài)主要由DFIG運行區(qū)域決定。若DFIG處于超同步運行工作狀態(tài)，轉(zhuǎn)子不需要通過直流環(huán)節(jié)釋放能量，轉(zhuǎn)子側(cè)變換器進(jìn)行定向矢量控制，將DFIG轉(zhuǎn)子回饋的轉(zhuǎn)差功率整流成為直流電向直流母線電容充電，使得直流環(huán)節(jié)的電壓上升。當(dāng)DFIG處于亞同步運行狀態(tài)時，轉(zhuǎn)子需要從直流環(huán)節(jié)吸收能量，轉(zhuǎn)子側(cè)變換器在磁場定向矢量控制下保持逆變工作狀態(tài)，直流環(huán)節(jié)的電容由于放電會導(dǎo)致兩端的致力于電壓有下降趨勢。電網(wǎng)運行過程中為了確保其運行的穩(wěn)定性，在電網(wǎng)電壓定向矢量控制下側(cè)變換器的工作處于整流狀態(tài)。因此定子磁鏈定向矢量控制可實現(xiàn)對側(cè)變換器和電網(wǎng)電壓定向矢量控制下的網(wǎng)側(cè)變換器的共同作用，兩個變換器工作狀態(tài)隨著DFIG轉(zhuǎn)速的改變而自動切換到適合的運行狀態(tài)。

4　結(jié)束語

隨著電網(wǎng)改革制度不斷深入發(fā)展，對于電力行業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響。雙饋異步風(fēng)電發(fā)電機在并網(wǎng)運行的時候存在著很多問題，本文針對一些熱點問題進(jìn)行分析，提出了雙饋異步風(fēng)電發(fā)電機并網(wǎng)運行策略，希望通過本文的研究能夠為電網(wǎng)并網(wǎng)運行提供有效參考。經(jīng)過本次的研究，筆者認(rèn)為針對風(fēng)機并網(wǎng)運行故障要進(jìn)行細(xì)致分析，然后根據(jù)故障的產(chǎn)生原因以及機理來采取應(yīng)對性措施以此來提升工作效率和并網(wǎng)運行質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔楊,嚴(yán)干貴,李鴻博.聯(lián)網(wǎng)運行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)建模方法綜述[J].東北電力大學(xué)學(xué)報,2012(06):1-9.

[2]鄭景文,劉鵬,李玉超.雙饋式風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)與解列控制及仿真研究[J].電機與控制應(yīng)用,2015(05):51-57.

[3]年珩,程鵬,賀益康.故障電網(wǎng)下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)運行技術(shù)研究綜述[J].中國電機工程學(xué)報,2015(16):4184-4197.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.128