[發(fā)明專利]一種新型雙饋風(fēng)力發(fā)電機組及其運行方式

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210582747.3
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103066622A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王兵;曹貝貞;王鵬;強喜臣;李飛;譚昱霖
• 申請（專利權(quán)）人: 東方電氣集團東方汽輪機有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所 51106
• 代理人: 劉克勤;段雪茵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及清潔能源技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種新型的雙饋風(fēng)力發(fā)電機組及其運行方式的設(shè)計方案。

背景技術(shù)

隨著中國風(fēng)電的迅速發(fā)展，裝機容量的大幅增加，風(fēng)資源較好的地區(qū)已基本開發(fā)完畢，目前的風(fēng)電業(yè)主對開發(fā)弱風(fēng)地區(qū)的要求越來越強烈。對于目前大量運行的雙饋風(fēng)力發(fā)電機組而言，發(fā)電機的運行范圍取決于發(fā)電機開口電壓和雙饋變流器的耐壓和容量，一般都在同步轉(zhuǎn)速±33%之間，例如典型的1.5MW4極風(fēng)機轉(zhuǎn)速范圍一般為1000～2000rpm。在這個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，發(fā)電量和風(fēng)機轉(zhuǎn)速相關(guān)。這就使得風(fēng)速較低的情況下，如果風(fēng)機轉(zhuǎn)速不能達到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，則發(fā)電機不能并網(wǎng)發(fā)電。另外，如圖1所示，從葉片的Cp曲線和雙饋風(fēng)力發(fā)電機的功率曲線可以看出：風(fēng)力發(fā)電機組在風(fēng)機轉(zhuǎn)速略高于1000rpm時，并沒有運行在最佳Cp值點。

在這種趨勢下，雙饋風(fēng)力發(fā)電機組在低風(fēng)速段的發(fā)電量不如直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組的缺點愈發(fā)明顯。但從成本角度考慮，雙饋風(fēng)力發(fā)電機組仍有很大優(yōu)勢，如何將雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的成本優(yōu)勢和直驅(qū)機組的低風(fēng)優(yōu)勢結(jié)合起來，成為風(fēng)電機組下一步的發(fā)展熱點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種新型雙饋風(fēng)力發(fā)電機組及其運行方式，可以提高雙饋機組在低風(fēng)速段的功率曲線、提高低風(fēng)速段的發(fā)電量，同時增強了機組的低穿越能力。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種新型雙饋風(fēng)力發(fā)電機組，包括雙饋變流器、風(fēng)力發(fā)電機和電網(wǎng)，風(fēng)力發(fā)電機的定子回路直接與電網(wǎng)連接，風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子回路通過雙饋變流器與電網(wǎng)連接；所述定子回路上設(shè)置有短路開關(guān)，短路開關(guān)閉合時，定子回路短路、僅轉(zhuǎn)子回路連接進入電網(wǎng)；短路開關(guān)斷開時，定子回路和轉(zhuǎn)子回路均連接進入電網(wǎng)。

一種新型雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的運行方式，所述新型雙饋風(fēng)力發(fā)電機組包括雙饋變流器、風(fēng)力發(fā)電機和電網(wǎng)，風(fēng)力發(fā)電機的定子回路直接與電網(wǎng)連接，風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子回路通過雙饋變流器與電網(wǎng)連接，所述定子回路上設(shè)置有短路開關(guān)；該新型雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的運行方式包括以下兩種具體形式：

鼠籠運行模式：將定子回路與電網(wǎng)的連接斷開，定子回路上短路開關(guān)閉合，轉(zhuǎn)子回路產(chǎn)生的電能通過雙饋變流器轉(zhuǎn)換輸出至電網(wǎng)；

雙饋運行模式：將定子回路與電網(wǎng)的連接恢復(fù)，定子回路上短路開關(guān)斷開，定子回路產(chǎn)生的電能直接輸出至電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子回路產(chǎn)生的電能通過雙饋變流器轉(zhuǎn)換輸出至電網(wǎng)。

所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的兩種運行方式的切換過程由實時風(fēng)速、風(fēng)機的實時轉(zhuǎn)速和實時功率三個控制參數(shù)控制。

所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的兩種運行方式的切換過程由實時風(fēng)速控制時：

設(shè)定v為實時風(fēng)速、v0為風(fēng)力發(fā)電機組鼠籠運行模式的切入風(fēng)速，v1為風(fēng)力發(fā)電機組雙饋運行模式的切入風(fēng)速，v2為風(fēng)力發(fā)電機組從雙饋運行模式到鼠籠運行模式的切入風(fēng)速；

當(dāng)v>v0時，風(fēng)力發(fā)電機組切換到鼠籠運行模式起機運行；在鼠籠運行模式下、當(dāng)v>v1時，風(fēng)力發(fā)電機組切換到雙饋運行模式；

當(dāng)v>v1時，風(fēng)力發(fā)電機組直接以雙饋運行模式起機運行；在雙饋運行模式下、當(dāng)v<v2時，風(fēng)力發(fā)電機組切換到鼠籠運行模式；

其中：風(fēng)機額定風(fēng)速>v1>v2>v0；運行過程中，風(fēng)機的實時轉(zhuǎn)速n和實時功率P小于額定值，作為輔助控制。

所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的兩種運行方式的切換過程由轉(zhuǎn)子實時轉(zhuǎn)速控制時：

設(shè)定n為風(fēng)機的實時轉(zhuǎn)速、n0為風(fēng)機鼠籠運行模式的切入轉(zhuǎn)速，n1為風(fēng)機雙饋運行模式的切入轉(zhuǎn)速，n2為風(fēng)機從雙饋運行模式到鼠籠運行模式的切入轉(zhuǎn)速；

當(dāng)n>n0時，風(fēng)力發(fā)電機組切換到鼠籠運行模式起機運行；在鼠籠運行模式下、當(dāng)n>n1時，風(fēng)力發(fā)電機組切換到雙饋運行模式；

當(dāng)n>n1時，風(fēng)力發(fā)電機組直接以雙饋運行模式起機運行；在雙饋運行模式下、當(dāng)n<n2時，風(fēng)力發(fā)電機組切換到鼠籠運行模式；

其中：風(fēng)力發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速>n1>n2>n0；運行過程中，實時風(fēng)速v和風(fēng)機的實時功率P小于額定值，作為輔助控制。

所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的兩種運行方式的切換過程由實時功率控制時：

設(shè)定P為風(fēng)機的實時功率、P0為風(fēng)機鼠籠運行模式的切入功率，P1為風(fēng)機雙饋運行模式的切入功率，P2為風(fēng)機從雙饋運行模式到鼠籠運行模式的切入功率；

風(fēng)力發(fā)電機組以鼠籠運行模式起機運行，如P<P0則停機；在鼠籠運行模式下、當(dāng)P>P1時，風(fēng)力發(fā)電機組切換到雙饋運行模式；