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PAGE PAGE 1 对风力发电机组低电压穿越技术的探析 　　【摘要】风力发电技术作为一种可再生的新型能源，是世界新能源领域探索的新方向。目前风力发电事业在我国发展相对成熟，其技术性要求得到全面提升，使风电单机容量不断增加，在目前我国发电能源应用比例中，风电资源明显提高，尤其是大规模风力发电机组的应用，对于电网之间的能源互补以及电能调配都有着明显作用。风力发电机组具有变流容量的特点，特别在并网发电的过程中，低电压穿越技术对于变流容量会起到一定的影响，本文对风力发电机组中低电压穿越技术的应用进行初步探究，对发电机低电压穿越能力和发展进行阐述。 　　【关键词】风力发电；低电压穿越；发展现状；风机检测；故障排查 　　随着全球能源结构的调整，世界各国对于新能源的开发和利用正不断进行。在目前，新能源的主要研究方向在于对可再生资源的利用进行充分研究，这一类清洁能源具有分布广泛，高效高能，零排放的特点，尤其像风能资源在我国可再生能源的研究领域具有非常广泛的应用空间。风力发电机组穿越功率随着科技的进步而不断扩大，目前我国风力发电产业已经确定了基本的功率穿越能力的标准范围，双馈式风力感应发电机组的应用，以高效的功率穿越能力和较小的变流器容量，在当前我国风力发电建设中是一项新的技术性突破。由于变流器在恒定发电容量中具有调节控制的特点，因而以此为技术的新型双馈风力发电机成为主流的风力发电机。双馈风力大电机组具有电网波动的抗敏性，这个特点使其在低压功率穿越实验中成为重要课题。 　　一、风力发电机组低电压穿越概念 　　当今风力发电在电力能源生产的比例中不断扩大，风电能源已经成为一种发展成熟的新型环保动力能源。近年来，国家对于风电建设的投入不断加大，风电装机容量不断增加，在以常规能源发电为基础，风力发电为补充的电能作用互补中，风力发电能够对电力供应故障做到有效的补充，但风力发电机组在电网发生故障时，向电网输出的电压频率会对电网系统造成一部分影响。因此在风力发电的过程中，需要注意对低压穿越技术进行规范性研究，对电网功率作用、电网供电频率控制输出、低压电网穿越技术进行进一步探讨，尤其是在LVRT方面进行深刻研究。 　　在目前各国风力发电机组的运行要求中，对低压穿越的条件要求都有自成体系的规定。如美国风力发电技术中对由于电压增值导致的电网故障必须将影响深度降至15%的规范电压恒定区间内，如果在风力发电机并网发电运行过程中，以625ms不切机低压电网穿越，对电网故障可以做到无间断恢复。国内风力发电低压穿越技术的保障恒定值控制在电压增值3S区间段内，当电压额定值域达到90%的电压区间时，风力发电机组能够在并网不断线的基础上持续运行。 　　德国风力发电低压穿越标准是在电压出现增值故障时，风力发电机组必须对电压具有恒定控制力，在电压收缩区间降低到一定标准后，电网停止对电压进行调节，对风力发电机端电压的降低控制幅度在额定电压平均值的10%左右，发电机组也能够稳定运行，并且对电压进行有效控制。一般电压端主控是采用电压调节器对发生故障20S范围内进行单项短路支撑，并且通过功率转换对电压进行补偿，使无功率电压进行实效运行，电压补偿是采用双倍过量补偿。 　　从各国风力发电机组低压穿越电路保护模式中可以看出：1、风力发电站内的所有风力发电机组并网发电过程中电压降压控制在20%的情况下，仍然可以通过发电机组正常并网运行，在625ms不切机进行降压处理；2、风力发电站内出现线路故障3s后，电压主控锁频恢复到额定电压的90%恒定值时，风力发电机组不会出现断网切机现象，目前已经投入到风电生产的发电机组已经对低压穿越能力进行专业化改造，并且具有大规模的应用。 　　二、LVRT技术在风力发电低压穿越中的应用 　　（一）已建成风电场的改造。 　　对于已经建成的风电场，如果不具有LVRT能力，必须适应当前的并网规则要求，对风电场进行改造，目前有几种方案可供选择：在风电场采用动态无功补偿装置，动态提供风电机组暂态过程所消耗的无功，以恢复机端电压；安装可控串补效限制风电场机端输出电流，提高风电场机端电压；利用串联制动电阻在电网故障时提升风电机组端电压，并吸收过剩有功功率，进而提高风电场LVRT能力；安装超导储能装置，提高风电场机端电压。 　　图1是风电双馈感应电路系统。 　　（二）电网侧串联额外的变换器 　　这种技术通过电网侧串联变换器来提高DFIG机组的LVRT能力。这种电网侧串联变换器能够对故障电压进行补偿，保证DFIG定子电压的稳定，相当于一台动态电压恢复器。通过调节DFIG定子磁链并使之保持稳定，从而减小甚至消除定子电压突变引起的一系列暂态电磁现象，如电磁转矩和定、转子电流，以及有功、无功功率的振荡。另外，将DFIG未能及时输出的能量通过直流母线环节输送到电网，防止直流母线电压过高