[實用新型]一種兆瓦級風機調頻系統

有效

• 申請號: 201320182202.3
• 申請日: 2013-04-12
• 公開（公告）號: CN203243057U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 成思琪;鄭平;劉釗;王東;何玲;謝運偉
• 申請（專利權）人: 德陽智科電子有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 吳彥峰

技術領域

本實用新型涉及新能源的電力系統控制技術設備領域，特別是兆瓦級風力發電機組有功功率上網時的電阻法調頻系統。

背景技術

風力發電是當今清潔綠色能源的主要使用方式。但是目前，風電并網會引起電網電能質量下降、諧波污染，大型風電場并網時會引起電網電壓、頻率的不穩定等問題。由于風電的不穩定性，對我國尚不堅強的電網構成沖擊，使風電場利用小時數過低，無法形成規模效應，導致風電項目內部投資回報率低于8％的社會平均水平，缺乏投資吸引力。

風力發電機是以風作為原動力，風的隨機波動性和間歇性決定了風力發電機的輸出特性也是波動和間歇的。風力發電機多為異步發電機，在發出有功功率的同時還要從系統吸收無功功率，其無功需求是隨有功輸出的變化而變化的。當風電場的容量較小時，這些特性對電力系統的影響并不顯著，但隨著風電場容量在系統中所占比例的增加，風電場對系統的影響就會越來越明顯。大規模風場并網對電網的影響可以分為兩類，一是對系統動態行為的影響，包括暫態穩定、電壓穩定及電力諧波的影響等；二是電網調度管理的影響，包括對電網經濟運行方式安排、調峰能力以及對電網事故處理等的影響。

風力發電機的調頻是指當電網頻率偏離額定值時，發電機控制系統控制有功功率的增加（頻率下降時）或減少（頻率升高時），以限制電網頻率變化的特征。

一般風力機的葉片不能做調頻使用，因為風力發電電網頻率頻繁波動，若頻繁使用，葉片強度、疲勞壽命大大受影響。

大容量和大規模、分散式風力發電電網接入的問題日益受到人們和社會公共機構的關注和重視。風力發電機組應該滿足電網公司對其他水、火電等發電要求。目前迫切需要風電并網的解決方案，使電網用戶用好風電，沒有后顧之憂。

實用新型內容

本實用新型的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種兆瓦級風機調頻系統利用現有大部分風力機設計有電阻加熱、除濕系統的技術，提出借用電阻加熱系統，適當改進容量，加上電力電子矩陣固態開關及控制單元，根據運行風力機或電阻法調頻系統所測的動態電網頻率，按電網對風力機接入的頻率調節要求，以△f/△R方式態調節加熱電阻，盡責維護電網的頻率在合理最佳的范圍，達到滿足國家電網公司對風力機的調頻和快速調頻要求。

本實用新型采用的技術方案是這樣的：

一種兆瓦級風機調頻系統，通過上電網點接入風力發電機電力系統，調頻系統采用電阻法調頻，包括控制模塊和執行模塊，其中控制模塊控制執行模塊，執行模塊中具有調頻電阻。

所述調頻電阻是PTC電阻。

所述執行模塊中還具有矩陣固態開關，矩陣固態開關分別與控制模塊和調頻電阻相連；所述調頻系統與其上電網點之間設置有電阻調頻回路斷路器。

所述矩陣固態開關為獨立或非獨立固態開關。

所述矩陣固態開關為變頻器、斬波器或直流調制器。

適用于電阻R容量為風機容量20%-50%的風機，可做風機孤島運行。

所述風機容量范圍為0.1MW-19MW風力機。

風機機型為雙饋風力機、直驅全功率風機、帶齒的全功率風力機、機械調頻風力機、電氣調頻風力機、機電混合調頻分力機或異步風力機。

風機為N葉型水平風機或垂直風機。

系統連接獨立或非獨立控制設備和軟件。

電力系統可有效的等效為一個虛擬的大發電機和一個大的等效電阻，做為電力系統等效發電機一份子的A風力機，和電力系統等效電阻負載一份子的A風力機調頻電阻。

電力系統可人為視為分成二個電源和二個負載。一個電源電力系統等效（大）發電機（不含A風力機）和電力系統等效電阻（不含A風力機調頻電阻）；另一個電源A風力機和A風力機調頻電阻（圖1）。

圖1，電力系統分成兩個電源加兩個電阻負載的模型。

電網50Hz穩態時，電力系統等效（大）發電機原動機械功率Pm等于發出的有功功率Pxd（大發電機轉速穩定在同步轉速）,同時也時時刻刻等于等效電阻負載功率PxR。

A風力機：雙饋型、全功率型（含有齒輪箱或無齒輪箱、發電機為異步鼠籠機、同步變頻機、永磁機等），按電網的調頻規則，參與電網的調頻工作。

根據運行風力機所測的動態電網頻率，按電網對風力機接入的頻率調節要求，以△f/△R方式動態調節加熱電阻。