典型案例 >> 风力发电机动态研究

展望风电,风力发电机动态研究
Electranix公司 丹尼斯•伍德福德 著

作为一种可再生资源,风力发电由于以下原因而备受人们青睐,其一,作为绿色电力,成本相对比 较低;其二,可以较快的投入使用。所以投资者看好拥有数百兆瓦额定功率的大型风力发电场,和调查 数千兆瓦风力发电的能力也就不足为奇了。

考虑建设一个大型风力发电场时,必须考虑它的地理位置,以确保在该区域的正常风速下能产生较 大的发电量,以满足投资回报)但是,这些发电场一般都不在需要大量能源的负荷中心附近。因此,不 太可能传输风场发出的满载功率。

研究的第一步是展示在有足够的可投入并联电容补偿的环境下,风力发电场功率能够满载传输到大 电网。不仅如此,在出现故障的动态条件下,交流输电电压必须能保持在可接受的范围内。如果不行, 必须找到一个解决办法,无论是通过额外的传输还是FACTS解决方案。

最初的动态性能指标可以用一个稳定性研究进行评估。如果研究证明有问题,这时就需要更多的细节性分析去为动态电压控制找到一个最好的解决方法。在仿真中必须包括的细节:
1.风力发电机组的特点,尤其是它的速度控制和保护系统。
2.各种发电机,如感应或同步发电机包含可应用的电力电子产品,比如双绕组感应电动机。
3.交流电压控制策略这项研究必须论证交流电压被保持在适当的范围内,且瞬态过电压得到了妥善协调 ,以保护设备。如果这项研究想要应用于实际工程中,还需要继续开展以下几方面的深入研究:
  (1). 风力发电机和发电机类型
  (2). 额外的输电设施是必须的
  (3).电力电子解决方案(FACTS或者直流传输)
  (4). 风力发电机组保护的影响
  (5). 控制策略和控制

当动态电压控制和风力场的性能变得很重要的时候,现代的电磁仿真工具就变的至关重要了。正在 建设16万瓦特(或者160MW)离岸风电发电场的丹麦能源公司ELTRA选择了使用PSCAD作为仿真工具。

令人关注的是带有双绕组感应发电机的新型风力发电机的性能,以及它如何在固有的系统设置中动态运行。带有电力电子控制系统和保护系统的涡轮机和发电机模型已经被搭建并作为范例集成到PSCAD的安 装文件中。已经进行的研究确认海底电缆的绝缘配合,协调其保护策略,如感应发电机防止自激。进一步来 说,在创建和测试等效模式中仿真模式已成为基础,并可列入稳定的程序中。

待建的丹麦北部的Laeso Syd风力发电场正在进行建模研究,以确定电场传输到ELTRA主干网功率是 采用交流还是直流。