国网电科院风电控制系统情况介绍.ppt
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国网电力科学研究院国网电力科学研究院国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞科技股份有限公司20102010年年11月月1010日日风电控制系统进展情况汇报风电控制系统进展情况汇报汇汇报报内内容容一、定位及科研项目一、定位及科研项目二、风电控制系统试验条件三、双馈变流器进展情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况五、产业化准备情况一、定位及科研项目一、定位及科研项目nn科研定位:
科研定位:
通过开展风电机组运行控制系统、风电场综合控制系通过开展风电机组运行控制系统、风电场综合控制系统、风功率预报系统、风电场接入电网安全稳定分析与控制系统统、风功率预报系统、风电场接入电网安全稳定分析与控制系统等关键技术研究和装置开发以及相关试验验证条件的建设,掌握等关键技术研究和装置开发以及相关试验验证条件的建设,掌握风力发电机接入电网运行与控制的核心技术,解决制约风电接入风力发电机接入电网运行与控制的核心技术,解决制约风电接入电网的关键技术难点。
电网的关键技术难点。
nn背景:
背景:
风电机组和风电场控制系统(变流器、主控系统、变桨控制系统、风电场综合监控系统等)依赖国外进口,制约了我国风电完备产业链的形成;支撑电网接入的预测/调度技术薄弱,制约了电网接纳风电的能力。
nn产业定位:
产业定位:
研制变流器、主控系统、变桨系统等风电机组控制系研制变流器、主控系统、变桨系统等风电机组控制系统部件以及风电场监控系统、风电场电压无功控制系统等风电场统部件以及风电场监控系统、风电场电压无功控制系统等风电场综合控制系统产品并开展产业推广,同时建设完备的产品检测、综合控制系统产品并开展产业推广,同时建设完备的产品检测、市场营销以及工程服务体系市场营销以及工程服务体系u风电控制系统科研与产业定位项目名称目名称申申报部部门项目目编号号直直驱式式风电机机组自适自适应变流器研制流器研制及全功率及全功率试验平台开平台开发国家科技部国家科技部国家十一五科技支撑国家十一五科技支撑计划划2006BAA01A22风电场控制技控制技术研究和控制系研究和控制系统开开发国家科技部国家科技部国家十一五科技支撑国家十一五科技支撑计划划2008BAA14B04风电机机组低低电压穿越技穿越技术国家科技部国家科技部863计划划2007AA05Z400双双馈式式风电机机组控制系控制系统关关键技技术国家国家电网公司网公司SG0715直直驱式式风电机机组控制系控制系统关关键技技术国家国家电网公司网公司SG0716风电场控制系控制系统关关键技技术研究与研究与装置开装置开发国家国家电网公司网公司SG0827一、定位及科研项目一、定位及科研项目u承担的科研项目一、定位及科研项目一、定位及科研项目u承担的科研项目项目名称目名称申申报部部门项目目编号号MW级风力力发电机机组及及风电场控制系控制系统开开发及及产业化化国家国家电网公司网公司风电控制技控制技术试验室室国家国家电网公司网公司直直驱/双双馈式式变速恒速恒频风电机机组控制系控制系统及及变流器关流器关键技技术研究研究江江苏省科技省科技厅江江苏省科技攻关省科技攻关计划划BE2007080MW级风力力发电机机组及及风电场控制系控制系统开开发及及产业化化江江苏省科技成果省科技成果转化化专项资金金项目目BA2008002并网型并网型风力力发电机机组关关键控制技控制技术研研发南京市十大南京市十大产业链宁经投字【2006】262风电机机组控制关控制关键技技术研究研究南瑞集南瑞集团公司公司NARI-2006-22汇汇报报内内容容一、定位及科研项目二、风电控制系统试验条件二、风电控制系统试验条件三、双馈变流器进展情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况五、产业化准备情况二、风电控制系统试验条件二、风电控制系统试验条件u双馈风电机组动模试验平台系统包括45kW拖动和双馈动模机组、80kVA双馈变流器以及配套开发的基于PCC的风能模拟系统,690V(全电压)、45kW,能馈方式。
可开展双馈变流器转子侧、电网侧控制技术研究与试验验证二、风电控制系统试验条件二、风电控制系统试验条件u直驱风电机组动模试验平台系统包括50kW拖动和直驱动模机组、240kVA直驱变流器以及基于PCC的风能模拟系统组成,690V(全电压)、50kW,能馈方式。
可开展直驱变流器机侧(无位置传感器控制)、网侧控制技术研究与试验验证二、风电控制系统试验条件二、风电控制系统试验条件u1.5MW双馈机组全功率全动态试验平台系统包括3.4MW拖动变频器(购买VACON模块,自行组柜)、2.5MW拖动电机(ABB供货)、1.5MW双馈发电机(兰州电机厂供货),690V,能馈方式。
可开展1.5MW双馈变流器的全功率、全动态的试验测试二、风电控制系统试验条件二、风电控制系统试验条件u基于DSPACE的风机主控仿真测试系统利用硬件在环仿真技术,基于dSpace硬件仿真平台开发了一套全数字化的风电系统控制器测试系统,使得控制器在进行真实机组测试之前就能够进行全面的闭环测试,能完成风机主控系统的地面台架试验,并对控制策略进行全面的测试二、风电控制系统试验条件二、风电控制系统试验条件u变桨对拖试验平台独立电动对拖系统,可模拟真实情况下的桨叶载荷,检测变桨控制系统,满足目前主流2MW及以下风电机组变桨控制系统全部测试的需求二、风电控制系统试验条件二、风电控制系统试验条件u风电电力系统仿真软件测试系统专业的DIgSILENTPowerFactory离线仿真平台,构建风电机组风电场系统,能完成风电机组的并网控制、无功调节、电能质量等电力系统的接入试验测试二、风电控制系统试验条件二、风电控制系统试验条件u低电压穿越试验环境模拟多种电网故障,结合风电动模机组,完成各种类型和工况的风电机组的低电压穿越试验验证,并完成低电压穿越装置的原理验证二、风电控制系统试验条件二、风电控制系统试验条件u1.25MW全电压功率试验环境多台大功率变压器和开关柜组合,构建全电压功率试验条件(690V,1.25MW),能够完成变流器全电压功率回馈试验,验证变流器出力能力,满足设备研发和变流器装置的负荷试验二、风电控制系统试验条件二、风电控制系统试验条件u120kW水冷型式试验环境提供变流器功率试验所需冷却条件二、风电控制系统试验条件二、风电控制系统试验条件u风电控制技术试验室-在建方案设计针对电网接入、机组控制方面,包括变流器、主控系统、变桨系统、SCADA、低电压穿越等,结合产品检测,年内投入使用汇汇报报内内容容一、定位及科研项目二、风电控制系统试验条件三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况五、产业化准备情况三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况u样机及产品1.5MW风冷双馈变流器样机1.5MW水冷双馈变流器产品三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况u应用2009年年6月月仙人岛仙人岛1.5MW现场运行现场运行2009年年9月月明阳电气地面拖动试验明阳电气地面拖动试验三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况u应用2009年9月天元电机1.5MW地面拖动试验2009年10月天元电机2MW地面拖动试验三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况u测试项目引用标准:
风力发电机组双馈式变流器第1部分:
技术条件风力发电机组双馈式变流器第2部分:
试验方法部分试验试验名称型式试验出厂试验拖动试验绝缘功能加载过载能力电能质量特性参数测定电网适应能力试验效率温升功率因数测定直流电流含量测定控制器件性能检验保护系统试验电磁抗扰性电磁发射噪声低温工作试验高温工作试验恒定湿热试验附加试验动态试验试验名称型式试验出厂试验专门试验转矩限值和转矩环转矩脉动三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况u性能测试-空载升速p零转速下网侧单元的本地启动和直流建压试验p零转速下机侧单元的同步检测和相序检测p发电机空载升速条件下的测速码盘检测p发电机空载升速条件下机侧单元的机端建压、同步检测和相序检测定子电压基波分量幅值为710VAC电网电压基波分量幅值为715VAC定子电流转子电流相位相差约1度三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况u性能测试-并网p“零功率”并网p并网冲击电流不超过双馈发电机定子额定电流的30%机端电压电网电压定子电流20A转子电流三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况u性能测试-效率p25%以上额定负载工况时,效率95%风力发电机的输出功率(%)全功率变流器效率2595%5095%7595.5%10096%u性能测试-功率因数p总功率因数在容性0.95到感性0.95之间连续可调变流器容量满足无功(容性0.95到感性0.95)要求,可对主控开放无功调节接口三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况u性能测试-加载pn=10001750r/min功率特性转速-功率曲线转速-定子-转子电流曲线三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况u性能测试-过载p电机侧变流器电流在120%的额定值条件下,持续运行时间应不少于1分钟定子电压电网电压定子电流1390A,135%转子电流513A三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况u性能测试-温升p5小时,变流器重要部件温度测试,环境温度30度(明阳中山基地,9月中旬)三、双馈变流器进展情况三、双馈变流器进展情况u性能测试-保护功能p过电流保护测试p直流环节电压保护测试p功率器件过热保护测试p发电机超速故障测试p功率器件故障硬件保护测试pCROWBAR保护测试p通信故障保护测试p缺相保护测试p接地故障保护测试p相序错误保护测试p浪涌过电压保护测试定子电流电网电压定子电压转子电流汇汇报报内内容容一、定位及科研项目二、风电控制系统试验条件三、双馈变流器进展情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况五、产业化准备情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况u主控系统变速恒频风机控制系统变桨异步风机控制系统四、主控、变桨以及其它系统进展情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况u主控系统编号项目总数量(单位)10月数量(单位)11月数量(单位)1累计正常时间1207h499h696h2累计并网时间824h343h470h3机组可利用率68.3%68.7%67.5%4累计发电量280.54MWh112.67MWh164.98MWh5累计耗电量6.71MWh3.16MWh3.70MWh6监控记录最低环境温度-12-18(其它途径最低气温)7监控记录机舱最低温度-2.8-说明:
表中部分包括2009-12-1的发电累计数据宁夏太阳山风电厂现场挂机试2009年10月10日零点整至2009年12月1日12:
00整运行统计数据四、主控、变桨以及其它系统进展情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况u主控系统2009-10-03首次并网留念2009-12-11安全返程,我断后2009-12-9拆除试验系统2009-10-5并网1小时了2009-10-12领导巡视22套合同谈判坚守检查安装四、主控、变桨以及其它系统进展情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况u变桨系统控制箱控制箱11主主22从从电池箱电池箱三轴独立电动变桨四、主控、变桨以及其它系统进展情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况u变桨系统浪涌测试浪涌测试IECC61000-4-5电机在电机在080之间以之间以3/s的速度运转的速度运转快瞬测试快瞬测试IECC61000-4-5电机在电机在080之间以之间以3/s的速度运转的速度运转四、主控、变桨以及其它系统进展情况四、主控、变桨以及其它系统进展情况u变桨系统低温测试低温测试IEC60068-2-1IEC60068-2-1电机在电机在080080之间以之间以33/s/s的速度运转的速度运转温度:
温度:
-40-40(33),持续时间持续时间22小时小时高高温测试温测试IEC60068-2-2IEC60068-2-2电机在电机在080080之间以之间以33/s/s的
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- 国网电科院风电 控制系统 情况 介绍