风电基本原理及大规模风电并网运行问题演示课件

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风力发电ppt较详细PPT课件

市场推广
通过宣传和教育，提高公众对风力发电的认识和接受度，促进市场需求增长。
竞争环境
建立公平的市场竞争机制，打破行业垄断，吸引更多企业参与风力发电项目的投资和建设。
技术瓶颈与解决方案
风能利用率
提高风能利用率，降低风能成本，是当前面临的主要技术瓶颈之一。通过研发更高效的风力发电机组和优化风电场布局，可以提高风
能利用率。
储能技术
发展储能技术，解决风能发电的间歇性问题。例如，利用电池、抽水蓄能、压缩空气储能等技术，实现风电场的有功无功调节和调
峰填谷。
输电技术
加强智能电网建设和特高压输电技术的研究，提高风电并网和远
距离输送的能力，降低损耗。
环境保护与可持续发展
减少对环境的影响
合理规划风电场的位置和规模，避免对生态环境造成破坏。同时，加强风电设备的噪声和视觉污染治理，降低对周边居民的影响。
海上风电发展
海上风电资源丰富，未来将有更多的海上风电项目建成并投入运营。
风力发电与其他可再生能源的结合
太阳能与风能结合
太阳能和风能在时间和地域上具有互补性，结合使用可提高可再生能源的利用效率。
风能与水能结合
风能和水能在动力转换上具有协同效应，结合使用可实现能源的更高效利用。
多种可再生能源的综合利用
风力发电的优势与局限性
优势
风能是一种可再生能源，利用风能发电有助于减少化石燃料的消耗和温室气体排放；风能分布广泛，可利用风能资源丰富；风力发电技术成熟，经济效益逐渐提高。
局限性
风能是一种间歇性能源，受天气和季节影响较大；风力发电机组占地面积较大，对土地资源有一定需求；风力发电在建设、维护和拆除过程中可能对环境产生一定影响。

并网型风力发电机及控制系统 ppt课件

一般故障状态下，故障状态将对风机的安全产生威胁，系统将采取慢速停机的方式将风机自然停止严重故障时的紧急保护，保证机组安全严重故障发生时系统将采取快速停机的方式将风机系统紧急抱死
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5、控制系统技术特点及可靠性措施

双CPU的功能：严重故障时连锁动作的硬件保证工作效率高：双CPU控制，两主站具有相对独立的决策和执行能力，之间通过数据交换进行系统监控。
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直驱式风力发电机组
ppt课件
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并网方式与特点电力电子控制准同步并网，并网瞬间不会产生冲击电流，不会引起电网电压的下降，也不会对发电机定子绕组及其他机械部件造成损害。同步并网不需要复杂的并网装置，并网操作简单，并网过程迅速；缺点是合闸后有冲击电流，电网电压会出现短时间的下降结构简单，可靠性提高，发电机转速低，有利于提供寿命和减少维护缺点：体积大、有退磁、成本高、运输和吊装问题较大
可靠性高：通信故障是严重故障，在发生通信故障后，按照设定各自进行相关停机复位动作，保护系统硬件设备。一定程度上互为备用，防止误动作和过早动作

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光纤通讯：高强电磁环境下的抗干扰距离远（一般50米以上），电磁干扰大，各种大功率开关动作以及变流器等。

自然界干扰：雷电冲击、各种静电放电、磁暴等。失电保护和自动复位通过硬件连锁，保证在突然失电情况下，关键部件有效动作，保障安全安装不间断电源，紧急动作和连续动作配合进行，保证相关部件到达安全位置。
降低了并网冲击电流峰值，减少电网电压大中型异步风力发电机的并下降幅度，系统集成网较高
几乎冲击准同步并网，捕捉式准同风力发电机组的准同步并网对机组的调速精度要步快速并网操作求不高软并网

风力发电技术PPT课件

控制策略实施
实施效果评估
采用最大功率点跟踪和电网电压定向控制策略，确保风力发电机在并网过程中能够稳定运行，并实现对电网的友好接入。
通过实际运行数据对并网效果进行评估，结果显示该并网方案和控制策略能够有效提高风能利用率和电网稳定性。
06
运行维护与故障排除
运行维护管理体系建立
制定运行维护计划
02
风力发电机组成与工作原理
风轮结构与类型
01
02
03
水平轴风轮
风轮旋转轴与地面平行，适用于大型风力发电机，具有高风能利用率和稳定性。
垂直轴风轮
风轮旋转轴与地面垂直，适用于小型风力发电机，具有结构简单、维护方便等优点。
风轮叶片
叶片形状和材料对风能利用率和噪音等性能有重要影响，现代风力发电机多采用复合材料叶片。
运行。
03
风力发电机组设计与选型
设计原则与方法
01
02
03
04
安全性原则
确保风力发电机组在各种恶劣环境下的稳定运行，防止意外
事故发生。
经济性原则
在保障安全性的前提下，追求经济效益最大化，降低度电成
本。
可靠性原则
提高风力发电机组的可利用率和寿命，减少维护成本和停机
时间。
适应性原则
适应不同风资源和环境条件，确保风力发电机组的良好运行
控制系统与辅助设备
控制系统
实现对风力发电机的启动、停机、调速、并网等控制功能，保证
风力发电机的安全稳定运行。
偏航系统
根据风向变化调整风轮迎风角度，提高风能利用率和减少风轮载荷。
刹车系统
在紧急情况下实现风力发电机的快速停机，保证设备安全。

风电发电机并网的方式演示幻灯片

降压并网方式
这种方式是在发电机与系统之间串接电抗器，以减少合闸瞬间冲击电流的幅值与电压下降的幅度。如在各相串接大功率的电阻。由于大功率的电抗和电阻消耗功率，并网后进入稳定运行时，应将其电抗器和电阻切除。
这种并网方式要增加大功率的电阻或电抗器组件，投资随机组容量的增大而增大，经济性较差。它是用于小容量风力发电机组。
异步发电机组并网方式的特点比较
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异步风力发电机直接并网
发电机直接与电网并联（即硬联网）并网要求：风力机的风轮接近同步转
速（即达到99%~100%)时，即可并网。优点：并网容易，控制简单。
准同步并网
在转速接近同步转速的时候，先用电容励磁，建立额定电压，然后对已建立励磁的发电机电压和频率进行调节和校正使其与系统同步。当发电机的电压和频率相位与系统一致的时候，将发电机投入电网运行。采用这种方式并网需要高精度的调速器和整步、同期设备。
4
5
b.恒速恒频同步发电机的运行特点
• 并网过程通常可以使用计算机自动检测。对风
力发电机的调速装置要求较高，成本较贵。
• 并网时能使瞬态电流减至最小，从而让风力发
电机组和电网受到的电流冲击也最小。
• 当风力发电机组功率保持不变时，通过调节励
磁电流，不仅能向电网发出有功功率，而且能向电网发出无功功率，有助于提高电网的供电能力。
转子电流
控制信号
控制系统
电网
空载并网的优点
• 通过对发电机转子交流励磁电流的调节
与控制，就可在变速运行中的任何转速下满足并网条件，实现成功并网，这是这类新型发电方式的优势所在。
• 很好的实现了定子电压的控制，实现简
单，定子的冲击电流很小，转子电流能稳定的过渡，

风力发电 ppt课件

提升风电并网性能
智能电网技术可以提升风电并网性能，解决风电间歇性问题，提高电网稳定性。
促进能源互联网发展
智能电网与风力发电的融合发展可以促进能源互联网的发展，实现能源的互联互通和优化配置。
绿色能源政策对风力发电的推动作用
政策支持力度加大
随着全球对气候变化和环境保护的重视程度不断提高，各国政府纷纷出台绿色能源政策，加大对风力发电的支持力度。
工作原理
性能参数
列出风力发电机组的主要性能参数，如功率、效率、额定风速等，并解释其含义和影响。
详细解释风力发电机组的工作原理，包括风能捕获、能量转换和电能输出等过程。
风力发电控制系统
01
02
03
控制策略
介绍风力发电系统的常用控制策略，如最大功率跟踪控制、恒速恒频控制等。
控制系统组成
阐述风力发电控制系统的基本组成，包括传感器、控制器、执行器等。
提高风能利用率
高效能风电机组能够更好地捕捉风能，提高风能利用率，从而增加发电量。
降低度电成本
高效能风电机组的发电效率更高，可以降低度电成本，使风电更具竞争力。
保证风电稳定性
高可靠性风电机组可以保证风电的稳定性，减少设备故障和维护成本。
智能电网与风力发电的融合发展
实现可再生能源的高效利用
智能电网技术可以实现可再生能源的高效利用，优化能源结构，提高能源利用效率。
海上风力发电
定义
海上风力发电是指利用海洋上的风能资源建设大型风力发电设施。
特点
海上风能资源丰富，风速稳定，发电量大，适合建设大型风电场。
案例
欧洲北海地区是全球最大的海上风力发电区域，其中英国、德国和荷兰等国家在海上风电领域发展迅速。

风电基本原理及大规模风电并网运行问题

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0 0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 v1 v3
功率系数随风轮下游风速V3与风轮上游风速V1之比的变化曲线
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
定桨定速 vs.变桨变速风力机输出功率的比较：
1.风力发电技术的基本原理及其发展
风电有功出力-风速特性曲线
1000
900
兆瓦级风机的出现之前，600和750kW的风机一直是主流，。兆瓦级风机主要用于海上或安装地点稀少的地区，因而兆瓦级风机可以开发利用更多的风资源。
1.风力发电技术的基本原理及其发展
NEG Micon 2MW 风机，浆距调节 (72 米/2MW， 1999年)
Nordex 2.5MW风机,浆距调节(80米 /2MW, 2000年，德国 Grevenbroich ）
1.风力发电技术的基本原理及其发展
Repower 5M 双馈感应电机变速风电机组其叶片直径126米，机舱重量400吨，轮毂高度100-120米。
1.风力发电技术的基本原理及其发展
Repower 5M 双馈变速风电机组
德国：Repower公司额定容量：5MW 变桨距控制变速风机(双馈电机) 叶片直径：126m 机舱重量：400T 轮毂高度：
4
6
15o
8 10 12 14 16
Rtur /V
❖ 要保持最优叶尖速比，需根据风速变化调节风电机组的转速，因此，只有变速运行才能保证风力机捕获的风能最大、效率最高。
❖ 理论上最大功率系数为 16/27≈0.59
1.风力发电技术的基本原理及其发展
1、贝兹理论中的假设

风力发电机并网原理PPT课件

二、华锐风机并网方式简介
• 1. 预充电(S2)：防止高频滤波器件过流。预充电接触器吸和，变频器直流母排充电至970DC左右，网侧变频器工作，母排直流电压经网侧变频器逆变使A点电压渐升为690AC，且电流值为57A。如果没有预充电环节，直接吸和网侧接触器，会使A点瞬间过电流。
• 2. 网侧变频器接触器闭合(S6)。网侧变频器接触器闭合，同时预充电接触器断开，能量从网侧经变频器至直流母排，母排电压为1050DC，网侧变频器提供系统所需无功能量，包括变压器、高频滤波装置等。
三、GE风机并网方式简介
• 1. 预充电：预充电接触器MA吸和，变频器直流母排充电至970DC左右，机侧变频器工作，母排直流电压经机侧变频器逆变对发电机转子加电压。
• 2.风机达到并网转速，同时网侧变频器及5Q2检测电压等条件达到并网条件，网侧接触器合，预充电接触器分。
• 3. 5Q1和5Q2检测5Q3两侧电压、频率等并网条件，如条件达到5Q3合，风机并网
风力发电机并网
一、双馈异步发电机并网方式简介二、华锐风机并网方式简介三、GE风机并网方式简介
一、双馈异步发电机并网方式简介
1.双馈异步发电机发电机的定子直接连接到电网上，转子和变流器相连。当风力驱动发电机旋转时，在变流器的控制下，发电机把机械能转换成电能向电网馈电。
• 实际运行中，如果转子的机械转速nr2与三相交流电流在转子表面产生的旋转磁场的转速nr1(两者方向可以相同或相反) 之和等于电网频率为50Hz的发电机的同步转速ns，即nr1±nr2=ns，此时在发电机气隙中形成的同步旋转磁场就会在发电机定子绕组中感应出频率为50Hz的感应电势。
此时输入转子电流的频率fr1为：

《风力发电系统》课件

风力发电的原理与技术
原理
风力发电的基本原理是利用风力驱动风力发电机组旋转，通过增速机将旋转的机械能转化为电能，最终输出电能。
技术
风力发电机组主要包括风轮、发电机、增速机、塔筒等部分，其中风轮是捕获风能的主要部件，发电机将机械能转化为电能。
风力发电的优势与局限性
优势
可再生、清洁、资源丰富、运行费用低、节能减排等。
应急抢修
在设备发生故障时，迅速组织人员进行抢修，尽快恢复系统正常运行。
04
风力发电系统的环境影响与经济效益
风力发电对环境的影响
减少温室气体排放
风力发电是一种可再生能源，使用风能替代化石燃料，可以显著减少温室气体排放，缓解全球气候变化。
节约水资源
相比传统的水力发电，风力发电不需要消耗水资源，对于水资源匮乏的地区，风能是一个更好的选择。
局限性
风能的不稳定性、地域性限制、建设成本高、影响鸟类和生态环境等。
02
风力发电系统的组成
风力发电机组
风力发电机
将风能转化为机械能的主要设备，包括风轮、发电机和塔筒
等部分。
风轮
捕获风能并将其传递给发电机，通常由两个或更多的叶片组成。
发电机
将风轮传递的机械能转化为电能，主要部件包括定子和转子。
。
大型风电场可以为电网提供稳定的电力输出，是可再生能源
发电的重要组成部分。
分布式风电系统的应用实例
01
小规模、分散式发电
02
分布式风电系统通常由几台到几十台风力发电机组组成，分布在工业园区、住宅区、商业区等区域。
03
这些风电系统旨在满足特定区域内的电力需求，减少对传统能源的依赖，并提高能源利用效率。

风力发电机PPT课件

整流器转子励磁绕组定子三相绕组
励磁调节器
蓄电池组
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图3-18硅整流自励式交流同步发电机电路原理图
第30页/共119页
（4）电容自励式异步发电机
电容自励式异步发电机是在异步发电机定子绕组的输出端接上电
容，以产生超前于电压的容性电流建立磁场，从而建立电压。其电路
示意图如下图所示。
A B
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第35页/共119页
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双馈异步发电机工作原理：
异步发电机中定、转子电流产生的旋转磁场始终是相对静止的，当
发电机转速变化而频率不变时，发电机转子的转速和定、转子电流的频
率关系可表示为：
f1
p n 60
f2
式中
f1——定子电流的频率（Hz），f1=pn1/60，n1 为同步转速；
风力等级与风速的关系： N 0.1 0.824N 1.505
式中 VN——N级风的平均风速(m/s)； N——风的级数。
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4、风能
（1）风能密度，空气在一秒钟内以速度ν流过单位面积产生的动
能。
E 0.5 3
表达式为：
（2）风能，空气在一秒钟时间内以速度ν流过面积为S截面的动能。
SSW S
SSE
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第9页/共119页
2、风速
由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不相同，所以风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。
3、风力
风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象，按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上采用的为蒲福风级，从静风到飓风共分为13个等级。

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德国不莱梅
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? Repower 5M 双馈感应电机变速风电机组其叶片直径126米，机舱重量400吨，轮毂高度100-120米。
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? Repower 5M 双馈变速风电机组
德国：Repower公司额定容量：5MW 变桨距控制变速风机(双馈电机) 叶片直径：126m 机舱重量：400T 轮毂高度：
Nortank1.5MW 风机 (60 米/2×750kW 、64米 /1500/750kW 。(1995 年丹麦西部靠近 Esbjerg 市)
兆瓦级风机的出现之前，600和750kW的风机一直是主流，。兆瓦级风机主要用于海上或安装地点稀少的地区，因而兆瓦级风机可以开发利用更多的风资源。
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风能的计算：
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风电机组主要部件
风轮（桨叶、轮毂）主轴桨距调节机构（电动伺服机构）偏航机构（电动伺服机构）刹车、制动机构风速传感器
发电机并网开关软并网装置变频器控制系统无功补偿设备主变压器转速传感器
需要风电机组控制系统协调控制
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 根据发电机异步机：普通感应电机（鼠笼型和绕线式）、双馈感应电机、同步机：同步电机（永磁或电励磁）
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风电机组的分类方法：
? 根据传动系统
有齿轮箱(半直驱）、直驱（无齿轮箱）
? 根据容量小型（ 10kW 以下）、中型（ 10-100kW 以下）和大型（100kW以上）
1180年，西欧，水平轴风车
人类利用风能的历史已有几千年。
1792： Jealousie 叶片，可
以调节输出功率和转速
16世纪：荷兰风车，通过转动风车的上部来跟踪风向
图片来源：中国-德国技术合作项目
4
“中国风电中心“PowerFactory培训
1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 1973年石油危机后，风力发电发展得到欧美一些国家政府的大力支持，风力发电机逐渐由小型到大中型发展。
? 未得到普遍应用
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风电机组的基本工作原理 ? 首先通过风轮把风能转换为机械能，进而借助于发电机再把机械能转化为电能。由于风轮的转速一般比较低（每分钟几转到数十转），而发电机的转速通常很高（一般每分钟超过1000转），因此需要通过齿轮箱变速。
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 垂直轴风电机组 20世纪初：电气化的发展使风能应用几乎退出历史舞台 20世纪70年代中叶：世界范围内出现石油危机，许多国家政府提供基金来帮助进行风力发电研究，
Darrieus （达里厄）机型(1973)
? 美国Sandia实验室和加拿大国家空气动力实验室大量研究,具有了实用价值
? 强风时无法承受太大的应力且振动大
? 80年代后，有Gerders风力发电机改良的古典三叶片、上风向风力发电机涉及在激烈的竞争中成为商业赢家。
? 90年代，进入到现代风力发电技术。 —600-750KW风力发电机 —兆瓦级风力发电机组
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
Vastas 1.5MW 风机(63 米/1500kW 、68米 /1650/300kW ， 1996 年）。 ELSAM 2MW 测试风机； NEG Micon 1.5MW 风力机
风力发电技术基本原理及大规模风电并网运行问题
1
主要内容
? 1.风力发电技术的基本原理及其发展 ? 2.大规模风电并网的运行问题 ? 3.风电场故障穿越原理及要求； ? 4.风电大规模脱网故障机理；
2
1、风力发电技术的基本原理及其发展
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 早期的风车
历史上第一个确证的风车：阿富汗，公元 644年，直立轴，谷物磨坊
NEG Micon
2MW 风机，浆距调节 (72 米/2MW ，
1999 年 )
Nordex 2.5MW 风机,浆距调节 (80米
/2MW, 2000 年，
德国 Grevenbroich ）
兆瓦级风机的出现之前，600和750kW的风机一直是主流，。兆瓦级风机主要用于海上或安装地点稀少的地区，因而兆瓦级风机可以开发利用更多的风资源。
Bonus 2MW 风机 , 主动失速型 (72米 /2MW, 1998年，德国威廉港）
GE 3.6M W风机
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风电机组的分类方法：
? 根据主轴与地面的相对位置水平轴、垂直轴
? 根据桨叶与轮毂的连接方式定桨（主动失速）、变桨
? 根据风轮转速恒速、变速
单机容量
现代风电机组: 体积越来越大, 容量越来越大。
容量轮毂高度风轮直径
已安装地点
Enercon E-112 6 MW 112 米 114 米
德国埃姆敦、威廉港等地
Repower 5M 5 MW 120 米 126 米
Multibrid M5000 5 MW 102.6 米 116 米
德国Brunsbüttel
陆上：100-120m 海上：90-100m
图片及资料来源：www.Repower.de
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 风电机组的发展
额定容量叶轮直径轮毂高度
过去的20多年里，风电机组的单机容量和尺寸增长了近100倍。随着技术、制造工艺和材料的改善，风电机组的性能也有了很大提高，稳定性和可靠性不断改善，对电网的冲击逐步减弱。
? 桨叶数量单叶片、双叶片、三叶片、多叶片
? 并网方式并网型和离网型
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1.风力发电技术的基本原理及其发展
? 水平轴风电机组的结构 ? 风机主要由四大部分组成：叶轮（含叶片、轮毂等）；机舱（传动系统（主轴、主轴承、齿轮箱和连接轴）、偏航系统、液压与制动系统、电气系统（发电机、控制系统、电容补偿柜等））;塔架；基础等组成。