风力发电低电压穿越技术难点和应对措施.pdfVIP

风力发电低电压穿越技术难点和应对措施 张 磊 (呼伦贝尔电业局牙克石供电局，内蒙古牙克石021000) [摘要】 近年来风力发电占供电比重增长迅速。在电网出现故障导致电压跌落后，风力机组如果纷纷解列会带来 系统暂态不稳定，并可能造成局部甚至是系统全面瘫痪，故人们开始关注风机并网并相应提出了低电压穿越0。WT)要求。 态特性和应对措施。 【关键词】 风力发电；电压跌落；低电压穿越；定速异步机；同步直驱；双馈风机 【中图分类号】TM614 [文献标识码】^ [文章编号】 1009-5489(2010)27-0191-01 1、LVRT功能简介 电网发生故障(尤其是不对称故障)的过渡过程中，电机电磁 近年来随着能源危机与环境问题的日益突出，世界各国都在 转矩会出现较大的波动，对风机齿轮箱等机械部件构成冲击，影响 大力发展风力发电等可再生能源事业．其相关技术发展很快，从失 风机的运行和寿命。定子电压跌落时，电机输出功率降低，若对捕 速型到变速恒频风电系统，从有齿轮箱到直接驱动型风电系统．我 获功率不控制，必然导致电机转速上升。在风速较高即机械动力 国风电的装机容量也在近几年内获得了快速增长。为提商风能利 转矩较大的情况下，即使故障切除，双馈电机的电磁转矩有所增加， 用效率，降低风电成本，风电机组单机容量大型化是风电技术发展 也难较快抑制电机转速的上升，使双馈电机的转速进一步升高，吸 的大趋势．采用变速变桨距调节技术已经成为MW级以上大型风收的无功功率进一步增大，使得定子端电压下降，进一步阻碍了电 电机组的蕈要特征；在目前的变速恒频风电系统中．使用双馈感应 网电压的恢复，严重时可能导致电网电压无法恢复，致使系统崩溃， 发电机(DFIG)的双馈型风电系统市场份额最大，使用永磁同步发这种情况与电机惯性、额定值以及故障持续时间有关。 电机(PMSG)的直驱型系统发展很快。随着风力发电装机容量的2．2 不断增大，其对电网的影晌已经不能忽略，很多国家制订了新的风 器与电网相接，发电机和电网不存在直接耦合。电网电压的瞬间 电并网规则．对低电压穿越与无功支持等功能进行了规定。 降落会导致输出功率的减小，而发电机的输出功率瞬时不变，显然 LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一功率不匹配将导致DC．1ink(直流母线)电压上升，势必会威胁到电 种特定的运行功能要求。不同国家(和地区)所提出的LVRT要求力电子器件安全。如采取控制措施稳定DC—link电压，必然会导致 不尽相同。在德国北部，风机密度很高，电网经营商E．ONNetz对输出到电网电流增大，过大电流同样会威胁变流器的安全。当变 风电场／风力机组的LVRT要求如下：当电压跌落到15％～45％时，流器直流侧电压在一定范围波动时，电机侧变流器一般都能保持 要求风机一直提供无功支持，并应能保持并嗍至少6251118。而在可控性，在电网电压跌落期问，电机仍可以保持很好的电磁控制。 3、应对措施 电压跌落到900,4以上时风机应～直保持并网运行。2009年4月14 日国家电网发展(2009)327号关于印发国家电网公司风电场计入低电压穿越现在在国内很多场合都在提，上次北京的风能展 电网技术规定(修订版)和国家电网公司风电场接入系统设计内会上也作为专题报告，目前整机厂家和变流器厂家都在倾注大量 容深度规定(修订版)的通知》中。提出了我国关于低电压穿越能精力和财力寻找解决方案。 力的要求。 对于上述三种机型，FSIG属于早期的机型，并且从电压跌落到 2、风电机组实现低电压穿越的难点 恢复的时间内，其鼠笼式转子能承受此短时过电流而不会受损烧 提高风电场、风电机组的低电压穿越能力，必然会导致工程的 毁。在可靠判断出故障后，利用快速变桨来减小输入的机械转矩， 造价增加。且对低电压能力要求越严格，工程造价就越高。电网 限制转速上升，并加装无功补偿装置，实时补偿所需无功即可解决； 电压跌落时，不同类型机组的暂态特性不同。目前市场上风电机 对于PMSG，由于定子经变流器接电网，与电网解耦，因此电网电压 组类型可概括为三类，即直接并网的定速异步电机FSIG、同步直驱的