风力发电系统

风力发电系统主讲人：汤阳提出问题贵阳花溪云顶风电场（原创)人类的行动是靠大脑系统控制，那么，你知道风力发电是通过什么控制吗？一、风力发电系统风力发电系统是将风能转换为电能过程中机械、电气及控制设备的组合，包括风力机系统和发电机系统。风力发电系统根据是否并入电网可分为并网型风力发电系统和离网型风力发电系统。(一)并网型风力发电系统并网型风力发电系统是指风电机组与电网相连，向电网输送有功功率，同时吸收或者发出无功功率的风力发电系统，一般包括风电机组、线路、变压器等一、风力发电系统并网型风力发电系统的结构示意图一、风力发电系统在恒速恒频风电系统中，采用的发电机主要是同步发电机和鼠笼型感应发电机，而风力机主要有定桨距失速型风力机和变桨距风力机两种类型。恒速恒频风力发电系统构造简单、便于控制、造价较低、可靠性高、并网容易、维修费用低，故单机容量为600~750kW的风电机组大多采用恒速运行方式。一、风力发电系统第一，风力机转速不能随风速而变，从而降低了对风能的利用率；第二，不能有效控制无功补偿；第三，当风速突变时，巨大的风能变化将通过风力机传递给主轴、齿轮箱和发电机等部件，在这些部件上产生很大的机械应力；第四，为了提高发电过程稳定，常在风力机叶轮上连接轮毂，这虽然提高了转动时的稳定性，但同时也增加了机械负载，使得齿轮箱容易出现故障；第五，输出功率具有较高的波动性，不仅降低了供电的稳定性，也增加设备受损坏程度，并网时可能产生较大的电流冲击。恒速恒频风力发电系统的缺点一、风力发电系统根据调节方式的不同，恒速恒频风电系统可分为以下三种:定桨距失速型风电系统的主要特点是桨叶轮毂固定连接，当风速变化时，桨叶的迎风角度固定不变。当风速达到一定值时必须停机，因此不太适合于大型机组。定桨距失速型风电系统一、风力发电系统恒速恒频风力发电系统中，通常情况需要维持风力机转速的稳定。变桨距调节方式是通过改变叶片迎风面与纵向旋转轴的夹角，从而影响叶片的升力和阻力，限制大风时风机输出功率的增加，保持输出功率恒定。采用变桨距调节方式，风机功率输出曲线平滑。因此比较适合安装于平均风速较低的地区。此外，变桨距风电系统在风速超速时可以逐步变化到无负载的全翼展模式位置，从而避免停机，增加风机发电量。变桨距风电系统一、风力发电系统变桨距主动失速风电系统吸取了定桨距失速和变桨距风电系统的优点。系统中桨叶设计采用失速特性，调节系统采用变桨距调节，从而优化了系统功率的输出。若系统遭受强风达到额定功率后，桨叶节距将主动向失速方向调节，将功率调整在额定值以下，从而限制系统最大功率输出。随着风速的不断变化，桨叶仅需微调即可维持失速状态。变桨距主动失速风电系统一、风力发电系统变速恒频风力发电系统是指在风力发电过程中，发电机的转速随风速变化，而通过某些控制方式来得到和电网频率一致的恒频电能。利用变速恒频发电方式，可以使风轮的转速随风速的变化而变化，使其保持在一个恒定的最佳叶尖速比，使风力机的风能利用系数在额定风速以下的整个运行范围内都处于最大值，从而获取比恒速运行更多的能量。变速恒频风力发电系统一、风力发电系统根据采用的电动机不同，变速恒频风力发电系统一般有以下几种：(1)笼式异步发电机变速恒频风力发电系统笼型异步发电机由于结构简单、成本低、易于维护、适应恶劣环境，因而在风力发电中广泛应用。其定子绕组通过变频器和电网相连，通过控

制器控制在变化的风速下输出恒频交流电。一、风力发电系统(2)双馈发电机变速恒频风力发电系统双馈发电机最大的特点是能够随着风速的变动，改变运转速度，从而在风力发电中具有广泛应用。交流励磁双馈变速恒频风力发电机不仅可以通过控制交流励磁的幅值、相位、频率来实现变速恒频，还可以实现有功、无功功率控制，对电网而言还能起无功补偿的作用。一、风力发电系统交流励磁变速恒频双馈发电机系统有如下优点直驱型变速恒频风力发电系统采用多极发电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，从而免去了齿轮箱这一传统部件，由于其具有很多技术方面的优点，特别是采用永磁发电机技术，其可靠性和效率更高，处于当今国际上领先地位，在今后风电机组发展中将有很大的发展空间。一、风力发电系统(4）混合式变速恒频风力发电系统混合式变速恒频风力发电系统可以看成全直驱风电系统和传统风电系统的一种折中解决方案。直驱式风力发电系统不仅需要低速、大转矩电机，而且还需要全功率变流器，因此为了降低电机设计难度,在实际应用中，往往采用带有低变速比齿轮箱的混合型变速恒频风力发电系统。该系统中发电机是多极的，和直驱设计本质上一样，但它更紧凑，相对来说具有更高的速度和更小的转矩。(5）其他风力发电系统一、风力发电系统(二)离网型风力发电系统离网型风力发电系统也就是不与电网连接而单独运行的风力发电系统。通常，离网型风力发电机组容量较小，均属小型风力发电机组，其发电容量的大小从几百瓦至几十千瓦不等。通过小型风力发电机组将机械能转换为电能，再通过离网控制器对蓄电池充电，经过离网逆变器对负载供电。一、风力发电系统应用的地区主要在农区、牧区、边远地区的边防连队、哨所、海岛驻军、内陆湖泊渔民、地处野外高山的微波站、航标灯、电视差转台站、