风电控制系统情况介绍.ppt

1、国网电力科学研究院 国电南瑞科技股份有限公司 2010年1月10日,风电控制系统进展情况汇报,汇 报 内 容,一、定位及科研项目 二、风电控制系统试验条件 三、双馈变流器进展情况 四、主控、变桨以及其它系统进展情况 五、产业化准备情况,一、定位及科研项目,科研定位：通过开展风电机组运行控制系统、风电场综合控制系统、风功率预报系统、风电场接入电网安全稳定分析与控制系统等关键技术研究和装置开发以及相关试验验证条件的建设，掌握风力发电机接入电网运行与控制的核心技术，解决制约风电接入电网的关键技术难点。,背景：风电机组和风电场控制系统（变流器、主控系统、变桨控制系统、风电场综合监控系统等）依赖国外进口

2、，制约了我国风电完备产业链的形成；支撑电网接入的预测/调度技术薄弱，制约了电网接纳风电的能力。,产业定位：研制变流器、主控系统、变桨系统等风电机组控制系统部件以及风电场监控系统、风电场电压无功控制系统等风电场综合控制系统产品并开展产业推广，同时建设完备的产品检测、市场营销以及工程服务体系,风电控制系统科研与产业定位,一、定位及科研项目,承担的科研项目,一、定位及科研项目,承担的科研项目,汇 报 内 容,一、定位及科研项目 二、风电控制系统试验条件 三、双馈变流器进展情况 四、主控、变桨以及其它系统进展情况 五、产业化准备情况,二、风电控制系统试验条件,双馈风电机组动模试验平台,系统包括45kW

3、拖动和双馈动模机组、80kVA双馈变流器以及配套开发的基于PCC的风能模拟系统，690V（全电压）、45kW，能馈方式。可开展双馈变流器转子侧、电网侧控制技术研究与试验验证,二、风电控制系统试验条件,直驱风电机组动模试验平台,系统包括50kW拖动和直驱动模机组、240kVA直驱变流器以及基于PCC的风能模拟系统组成，690V（全电压）、50kW，能馈方式。可开展直驱变流器机侧（无位置传感器控制）、网侧控制技术研究与试验验证,二、风电控制系统试验条件,1.5MW双馈机组全功率全动态试验平台,系统包括3.4MW拖动变频器（购买VACON模块，自行组柜）、2.5MW拖动电机（ABB供货）、1.5MW

4、双馈发电机（兰州电机厂供货），690V，能馈方式。可开展1.5MW双馈变流器的全功率、全动态的试验测试,二、风电控制系统试验条件,基于DSPACE的风机主控仿真测试系统,利用硬件在环仿真技术，基于dSpace硬件仿真平台开发了一套全数字化的风电系统控制器测试系统，使得控制器在进行真实机组测试之前就能够进行全面的闭环测试，能完成风机主控系统的地面台架试验，并对控制策略进行全面的测试,二、风电控制系统试验条件,变桨对拖试验平台,独立电动对拖系统，可模拟真实情况下的桨叶载荷，检测变桨控制系统，满足目前主流2MW及以下风电机组变桨控制系统全部测试的需求,二、风电控制系统试验条件,风电电力系统仿真软件测

5、试系统,专业的DIgSILENT PowerFactory离线仿真平台，构建风电机组风电场系统，能完成风电机组的并网控制、无功调节、电能质量等电力系统的接入试验测试,二、风电控制系统试验条件,低电压穿越试验环境,模拟多种电网故障，结合风电动模机组，完成各种类型和工况的风电机组的低电压穿越试验验证，并完成低电压穿越装置的原理验证,二、风电控制系统试验条件,1.25MW全电压功率试验环境,多台大功率变压器和开关柜组合，构建全电压功率试验条件（690V，1.25MW），能够完成变流器全电压功率回馈试验，验证变流器出力能力，满足设备研发和变流器装置的负荷试验,二、风电控制系统试验条件,120kW水冷型

6、式试验环境,提供变流器功率试验所需冷却条件,二、风电控制系统试验条件,风电控制技术试验室-在建,方案设计针对电网接入、机组控制方面，包括变流器、主控系统、变桨系统、SCADA、低电压穿越等，结合产品检测，年内投入使用,汇 报 内 容,一、定位及科研项目 二、风电控制系统试验条件 三、双馈变流器进展情况 四、主控、变桨以及其它系统进展情况 五、产业化准备情况,三、双馈变流器进展情况,样机及产品,1.5MW风冷双馈变流器样机,1.5MW水冷双馈变流器产品,三、双馈变流器进展情况,应用,2009年6月仙人岛1.5MW现场运行,2009年9月 明阳电气地面拖动试验,三、双馈变流器进展情况,应用,200

7、9年9月天元电机1.5MW地面拖动试验,2009年10月 天元电机2MW地面拖动试验,三、双馈变流器进展情况,测试项目,引用标准: 风力发电机组 双馈式变流器 第1部分:技术条件 风力发电机组 双馈式变流器 第2部分:试验方法,三、双馈变流器进展情况,性能测试-空载升速,零转速下网侧单元的本地启动和直流建压试验 零转速下机侧单元的同步检测和相序检测 发电机空载升速条件下的测速码盘检测 发电机空载升速条件下机侧单元的机端建压、同步检测和相序检测,三、双馈变流器进展情况,性能测试-并网,“零功率”并网 并网冲击电流不超过双馈发电机定子额定电流的30%,三、双馈变流器进展情况,性能测试-效率,25%

8、以上额定负载工况时，效率 95%,性能测试-功率因数,总功率因数在容性0.95到感性0.95之间连续可调,变流器容量满足无功（容性0.95到感性0.95）要求，可对主控开放无功调节接口,三、双馈变流器进展情况,性能测试-加载,n=10001750r/min功率特性,转速-功率曲线,转速-定子-转子电流曲线,三、双馈变流器进展情况,性能测试-过载,电机侧变流器电流在120%的额定值条件下，持续运行时间应不少于1分钟,三、双馈变流器进展情况,性能测试-温升,5小时，变流器重要部件温度测试，环境温度30度（明阳中山基地，9月中旬）,三、双馈变流器进展情况,性能测试-保护功能,过电流保护测试 直流环节

9、电压保护测试 功率器件过热保护测试 发电机超速故障测试 功率器件故障硬件保护测试 CROWBAR保护测试 通信故障保护测试 缺相保护测试 接地故障保护测试 相序错误保护测试 浪涌过电压保护测试,汇 报 内 容,一、定位及科研项目 二、风电控制系统试验条件 三、双馈变流器进展情况 四、主控、变桨以及其它系统进展情况 五、产业化准备情况,四、主控、变桨以及其它系统进展情况,主控系统,变速恒频风机控制系统,变桨异步风机控制系统,四、主控、变桨以及其它系统进展情况,主控系统,宁夏太阳山风电厂现场挂机试 2009年10月10日零点整至2009年12月1日12:00整运行统计数据,四、主控、变桨以及其它系

10、统进展情况,主控系统,2009-10-03首次并网留念,2009-12-11 安全返程，我断后,2009-12-9 拆除试验系统,2009-10-5 并网1小时了,2009-10-12 领导巡视,22套合同谈判,坚守,检查,安装,四、主控、变桨以及其它系统进展情况,变桨系统,控制箱1主2从,电池箱,三轴独立电动变桨,四、主控、变桨以及其它系统进展情况,变桨系统,浪涌测试 IEC C61000-4-5 电机在080之间以3/s的速度运转,快瞬测试 IEC C61000-4-5 电机在080之间以3/s的速度运转,四、主控、变桨以及其它系统进展情况,变桨系统,低温测试 IEC 60068-2-1

11、电机在080之间以3/s的速度运转 温度：-40（3），持续时间2小时,高温测试 IEC 60068-2-2 电机在080之间以3/s的速度运转 温度：+55（3），持续时间2小时,恒定湿热测试 IEC 60068-2-56 温度+40，湿度95%，持续时间48小时 绝缘耐压正常,四、主控、变桨以及其它系统进展情况,变桨系统,振动冲击测试 IEC61373-1999 Cat.1 Class B 功能性随机测试：5-150Hz，垂向加速度：1m/s2，横向加速度：0.45 m/s2，纵向加速度：0.7 m/s2，10分钟，控制电机在080范围内以10/s的速度往复运行 长寿命测试： 5-150H

12、z，垂向加速度：7.9m/s2，横向加速度：3.5 m/s2，纵向加速度：5.5 m/s2，5小时 冲击测试：垂向加速度：30m/s2，持续时间30ms，横向加速度：30 m/s2, 持续时间30ms，纵向加速度：50 m/s2, 持续时间30ms，18次,四、主控、变桨以及其它系统进展情况,直驱变流器,2009年6月 上海万德1.5MW地面拖动,2009年12月 大庆瑞好风场10号机挂网准备,四、主控、变桨以及其它系统进展情况,风电场综合监控系统,2008年10月 宁夏太阳山风场投入运行,四、主控、变桨以及其它系统进展情况,风电场远程集中监控系统,三峡新能源公司上海集控中心,四、主控、变桨以

13、及其它系统进展情况,风电场电压无功综合控制系统,上海奉贤风电场 世博会展示项目,汇 报 内 容,一、定位及科研项目 二、风电控制系统试验条件 三、双馈变流器进展情况 四、主控、变桨以及其它系统进展情况 五、产业化准备情况,五、产业化准备情况,产品设计,产品定型 型式试验 电磁兼容试验 现场试验 产品系列化 功率等级 适用机型 冷却方式,工艺设计,模块化设计 标准化设计 规范化设计,供应物流,批量定制生产特点 安全的供应链 快速的物流,五、产业化准备情况,生产线规划,集成技术、核心控制技术、整体设计 重要单元组件和模块化部件 试验测试流程,五、产业化准备情况,调试检测,关键部件的入库测试 控制器调试测试 控制柜调试测试 功率柜调试测试 冷却系统调试测试 全功率的调试测试 联合调试测试,设备选择,控制器及板件、机柜结构件等：