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近海风力发电技术论文

2020-09-12

篇一:风力发电毕业论文

风力发电对电网影响的研究

摘 要

风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构,经济环保等方面的优势,也是未来能源电力发展的一个趋势,但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力,还存在一些问题有待解决,本文从风力发电对电力系统的影响入手,总结了风电网并入电网主要面临的一些技术问题,如风力发电场的规模问题,对电能质量的影响,对稳定性的影响,对保护装置的影响等,然后针对这些技术问题,提出了一些解决方案及措施。并介绍了一些新的措施,以建设我国具有自主产权的风电产业。

关键词: 风力发电,电能质量,稳定性,解决方案

目 录

摘要............................................................................................................................1

第一章 风力发电的历史与发展............................................................................4

1.1 风力发电的意义..........................................................................................4

1.2 世界风力发电的发展状况 .........................................................................4

1.3 中国风力发电的发展状况........................................................................5

第二章 风力发电系统..............................................................................................6

2.1 风力发电的原理..........................................................................................6

2.2 恒速恒频发电系统......................................................................................6

2.3 变速恒频发电系统......................................................................................6

2.3.1 不连续变速系统.....................................................................................7

2.3.2 连续变速系统.........................................................................................7

2.3.3 变速恒频发电系统的特点.....................................................................8

2.3.4 变速恒频发电系统的结构.....................................................................8

第三章 功率控制系统..............................................................................................9

3.1 异步发电机..................................................................................................9

3.2 整流装置......................................................................................................9

3.2 1 整流电路的选择策略...............................................................................9

3.2.2 稳压电路的选择策略.............................................................................10

3.2.3 逆变电路的选择策略..............................................................................11

3.3 控制系统.....................................................................................................11

第四章 风力发电对电力系统的影响....................................................................12

4.1 对电能质量的影响....................................................................................12

4.1.1影响..........................................................................................................12

4.1.2 解决措施.................................................................................................12

4.2 对电网稳定性的影响................................................................................13

4.2.1 影响.........................................................................................................13

4.2.2解决措施..................................................................................................13

4.3对保护装置的影响.....................................................................................14

4.3.1影响..........................................................................................................14

4.3.2 解决措施.................................................................................................14

4.4电压稳定性.................................................................................................14

第五章 风电场对策................................................................................................15

5.1无功控制 有功调度...................................................................................15

5.2 低压穿越.....................................................................................................15

5.3风电功率预测技术......................................................................................15

结语...........................................................................................................................17

参考文献 ..................................................................................................................18

附录...........................................................................................................................19

第一章 风力发电的历史与发展

1.1 风力发电的意义

能源是国民经济发展和人类生活必须的重要物质基础。我国能源面临最突出的问题是国内化石类能源供应严重不足。一项关于我国未来能源供需报告曾预测,2020年国内可供应常规能源的量不到2亿吨标准煤,能源缺口将为4亿~5亿吨,需要从国外进口。如果要减轻我国对石油和天然气进口的依赖,必须调整能源结构,大规模开发可再生资源。可再生能源将作为主要的替代能源,而风力发电则是可再生能源发展的的重点,市场广阔、前景光明、将为国民经济发展提供更充足的物质保证。

风力发电是当前既能获得能源,又能减少有害气体排放的最佳途径之一。目前我国的电能结构中75%是煤电,排放污染严重,增加风电等清洁能源比重刻不容缓。在减少室温气体二氧化碳和导致酸雨的二氧化硫等有害气体排放、保护环境、缓解全球气候变暖方面,风电是有效措施之一。风力发电产生的效益除了经济和环境效益以外,还有就业效益和脱贫致富等社会综合效益。

综上所述,发展风力发电意义重大,及减少对石油、煤炭等化石类能源的依赖,减少环境污染;又能创造就业,促进地区经济增长。风力发电是现代社会成熟的、效率最为显著的能源转换技术之一,具有无可比拟的优势。

1.2 世界风力发电的发展状况

随着国际社会能源紧缺压力的不断增大,风力发电得到了高度的重视。近20多年来,风电技术日趋成熟,应用规模越来越大。风力发电在欧洲发展最快,德国的风电发展处于领先地位,在近期德国制定的风电发展长远规划中指出,到2025年风电要实现占电力总容量的25%,到2050年实现占总用量的50%的目标。另外,丹麦的风能发电已经可以满足18%的用电需求,法国也在制定风能发电的长远发展规划。同时,亚洲的风力发电也在保持较快的发展势头。其中,印度政府积极推动风能发展,积极鼓励大型企业进行投资发展风电,并保持实施优惠政策激励风能制造基地,目前印度已经成为世界第五大风电生产国。(附录1、附录2、附录3)

1.3 中国风力发电的发展状况

我国地域幅员辽阔,是世界上风力资源较为丰富的国家之一,全国可开发利用的风能约2.5亿千瓦。有沿海(山东、浙江、福建、广东)和东北至西北(包括内蒙古、新疆、甘肃)两大风带,风的质量很好,为开发风力发电提供了基础环境和条件,因此我国也在大力提倡风力发电。我国从70年代开始进行并网风力发电的尝试。早期,山东,新疆等地引入国外风力发电机组开始我国风电场的运行试验与示范。1997年在国家有关优惠政策和国家计委“成风计划”的推动下,年总装机容量越至10.88万千瓦。总的来说我国风能

并网发电已经走过了30年历程,但是跟国外相比,我国装机容量仍然偏低,并且从设备制造水平来说还未走出“试验”阶段,但是同时也看出我国风电潜力巨大。(附录4)

随着风电技术的日趋完善,已经形成一种富有活力的新兴产业,并向产业化、设备化、大型化、设备实用化、取能高度化、成本低廉化和开发多元化等方向发展。(附录5)

篇二:风力发电专业毕业论文

吉林电子信息职业技术学院

毕业

论文题目:变速恒频风力发电技术研究

学 院:机电技术学院

专 业:发电厂及电力系统 专业

班 级:一 班

学生姓名:侯福旭

学 号:1001100129

指导教师:

2013年 06月

摘 要

风能作为一种可再生的清洁能源, 对我国国民经济的可持续发展具有重义。风力发电的快速发展己有将近20年的历史,其中基于变速恒频技术的交流励磁风力发电机的发电己经成为风力发电的一大重点课题。采用变速恒频技术后可大大提高风能的利用率,改善电力系统的稳定性。

由于转子转速可调、具有独立的有功、无功调节能力,特别适用于风力发电、抽水蓄能电站等场合。常规能源、电力紧缺及供电环境问题日益突出,利用可再生能源如风能,作为未来最重要的清洁替代能源之一,对于缓解能源匮乏具有非同寻常的意义。本文比较了几种风力发电技术的优劣,以及目前流行的几种风力发电机组的控制技术。重点阐述了变速恒频风力发电技术的基本原理,并简单介绍了基于异步电机,同步电机和双馈电机的变速恒频风力发电系统的基本结构和基本的控制方法。

关键词: 风力发电 变速恒频 双馈发电机

Abstract

Wind power as a clean and renewable energy, sustainable development has important meaning to our country national economy.

The rapid development of wind power generation has a history of nearly 20 years, the power generation scheme of AC excitation VSCF wind power generator based on technology has become a key issue for wind power generation. The VSCF technology can greatly improve the utilization of wind energy, improve power system stability.

As the rotor speed adjustable, independent of the active, idle adjustment ability, especially suitable for wind power, pumped storage power station. Conventional energy, electricity supply shortages and environmental issues become increasingly prominent, the use of renewable energy such as wind, as the next most important clean alternative energy, to alleviate the energy shortage has beautifully significance. This paper compares several wind power generation technology is superior, and the control technology of wind turbine of the current popular. The article expounds the basic principle of variable speed constant frequency wind power generation technology, and introduced based on asynchronous motor, basic structure of VSCF wind power generation system with Doubly-fed synchronous motor and control method.

Keywords: wind power of doubly-fed induction generator

目 录

摘 要 .......................................................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................................................... II

第一章 绪论 ............................................................................................................................................. 1

1.1风力发电研究的背景和意义及现状 .......................................................................................... 1

1.2 风力发电系统组成及原理 ......................................................................................................... 2

1.2.1 风力机工作原理 .............................................................................................................. 2

1.2.2 风电系统.......................................................................................................................... 3

1.3 风力发电技术............................................................................................................................. 4

1.3.1 定桨距失速调节型风力发电机组 .................................................................................. 4

1.3.2 变桨距调节型风力发电机组 .......................................................................................... 5

1.3.3 主动失速调节型风力发电机组 ...................................................................................... 5

1.3.4 变速恒频风力发电机组 .................................................................................................. 5

1.4变速恒频风力发电技术 .............................................................................................................. 6

1.4.1 恒速恒频风力发电技术 .................................................................................................. 6

1.4.2 变速恒频风力发电技术 .................................................................................................. 6

第二章 变速恒频风力发电电机及其系统 .......................................................................................... 10

2.1变速恒频风力发电机组的运行原理 ........................................................................................ 10

2.2 笼型异步发电机变速恒频风力发电系统 ............................................................................. 12

2.3 永磁发电机变速恒频风力发电系统 ..................................................................................... 13

2.4 交流励磁双馈型变速恒频发电系统 ....................................................................................... 13

2.5无刷双馈发电机变速恒频风力发电系统 ................................................................................ 14

2.6磁场调制型变速恒频风力发电系统 ........................................................................................ 15

第三章 变速恒频双馈电机风力发电控制策略 .................................................................................. 16

3.1变速恒频双馈电机风力发电控制策略 ................................................................................... 16

3.2 双馈电机存在的主要问题 ...................................................................................................... 16

3.3 双馈电机的控制策略综述 ...................................................................................................... 17

3.3.1 双馈电机标量控制 ........................................................................................................ 17

3.3.2 双馈电机直接转矩控制 ................................................................................................ 18

3.3.3 双馈电机转子磁场定向控制 ........................................................................................ 19

3.4变速恒频双馈电机风力发电功率控制 .................................................................................... 20

3.5双馈电机风电场的无功功率控制技术 .................................................................................... 22

3.6风力发电机组的并网控制技术 ................................................................................................ 22

3.7结论 ........................................................................................................................................... 23

结论 ......................................................................................................................................................... 24

致谢 ......................................................................................................................................................... 25

参考文献 ................................................................................................................................................. 26

第一章 绪论

1.1风力发电研究的背景和意义及现状

风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。清洁、高效成为能源生产和消费的主流,世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。从 20 世纪 90 年代开始,世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气,而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术,而中国是风能资源较丰富的国家,更需要开发利用风电技术。风力发电是解决边远农村供电的重要途径。

目前我国正在进行西部大开发。由于西部地区地广人稀,土地贫瘠,工业基础薄弱,人均用电量小,靠大电网去解决那里的用电问题是不够的,必须同时开发像风力发电这样的分散供电系统,才能较好地满足当地人民生产生活对电力的需求。

风电的优点包括:

(1)利用自然界的可再生能源,干净无污染,无须燃料;

(2)运行成本低,风电机组的设计寿命约为 20-25 年,运行和维护的费用通常相当于机组总成本的 3%-5%;

(3)建设周期短,若不计测风,快者一年左右可建成。

进入 21 世纪,全球可再生能源也在不断发展,而在可再生能源中风能始终保持最快的增长态势,并成为继石油燃料、化工燃料之后的核心能源,目前世界风能发电厂以每年 32%的增长速度在发展,2008 年初,全球风力发电机容量达5000 万 MW。

由此可见,风电正在以超出预期的发展速度不断增长。如今在全球的风能发展中,欧洲风能发电的发展速度很快,预计 15 年之后欧洲人口的一半将会使用风电。欧洲是目前全世界风力发电发展速度最快,同时也是风电装机最多的地区。在欧洲,德国的风电发展处于领先地位。

在近期德国制定的风电发展长远规划中指出到 2025 年风电要实现占电力总用量的 25%,到 2050 年实现占总用量的 50%的目标。其中丹麦风能产业年营业额在 30 亿欧元左右,并网发电机组达 312 万千瓦,风能发电量占全国电力总量的 22%,居全球首位;而在该国的西北部地区,这个比例甚至已经达到 100%。

我国幅员辽阔,陆疆总长达 2 万多公里,还有 18000 多公里的海岸线,边缘海中有岛屿 5000 多个,风能资源丰富。可按风速频率曲线和机组功率曲线,估算国际标准大气状态下该机组的年发电量。我国相当于 6 米/秒以上的地区,在全国范围内仅仅限于较少数几个地带。就内陆而言,大约仅占全国总面积的1/100,主要分布在

篇三:风力发电论文

风力发电原理与应用论文

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中国风力发电情况及并网问题

摘要:风能是近期内具有大规模开发利用价值的可再生能源, 对环境保护和社会可持续发展有重要意义。我国也在国家科技攻关项目、产业化项目中列入。可以预计, 风力发电将会有广阔的发展愿景。在我国,风能的利用已经有几千年的历史, 但用科学的方法研制风力机还是近些年的事。

关键词:风力发电 风电历史 风电趋势 风电并网

中国是世界上利用风能最早的国家之一。用帆式风车提水已有1700多年历史,在农业灌溉和盐池提水中起到过重要作用。50年代,在发展传统风车的同时,开始摸索研制风力发电机组, 没有获得成功, 但积累了宝贵的经验;60年代的重点是发展风力提水机组, 取得良好效果;70年代开始, 在国家有关部门的领导和协调下, 组织全国的力量开始小型风力机的研制, 取得明显进展, 实现了小型机组的国产化, 并在内蒙古等地区得到较广泛的应用。但长期以来一直停留在内蒙古家庭独户利用的水平以及科研性的小规模研制上, 人们对风电的认识也多停留在蒙古包水平的概念上。

风力发电是近期内最具开发利用前景的可再生能源, 也将是21世纪中发展最快的一种可再生能源。其发展的驱动因素在70年代主要是为了减少对外地能源的依赖, 到90年代主要是为了保护地球环境, 减排温室气体, 减少日益枯竭的化石燃料的消耗。随着技术水平的进一步提高, 风力发电将更有竞争力, 其清洁和安全性更符合绿色社会可持续发展的政策。世界上许多国家都通过立法或给予不同的优惠政策、扶持和推进发展风力发电。

中国风力发电起步较晚, 但进展较快。风力发电机组的研制重点分两方面, 一是1KW以下独立运行的小型风力发电机组, 二是100KW以上并网运行的大型风力发电机组。小型风力发电机组从70年代开始, 在农村、牧区、海岛等地对电能的迫切需求的推动下, 一些地区和部门对风力发电机的研究、试点和推广应用给予了重视与支持, 发展迅速。在新疆、内蒙古、吉林、辽宁等省区建立了一些容 第 2 页

量在10KW以下的小型风力发电站, 其后处于停滞状态。进入90年代后期, 中国的风力发电得到了快速的发展, 经过科技攻关, 研制开发, 示范试验, 商品生产和推广使用等阶段, 目前微小型风力发电机组研制已实现全部国产化。在小型风力发电机组推广应用中已取得明显的社会效益, 在世界上有一定的影响。 目前, 中国风力发电应用推广的地区主要是有风无电地区, 如农区、牧区、近海、湖泊养殖、气象台站、海岛驻军、边防哨所等。2000年全国小型风力机组约为248477万台, 年生产量29758台, 居世界首位。除满足国内需要外, 还出口国外。

大型风力发电机组的研制从80年代真正开始,“ 八五” 期间, 国家科委和国家计委分别将大型风力发电机组列人科技攻关项目, 组织国内科研单位对大型风力发电机组的关键技术进行联合攻关, 在此基础上自行研制, 另方面组织国内相关单位引进国外大型风力发电机组, 进行消化吸收, 掌握大型风力机组制造技术, 在此基础上进行组装或合作生产。经过多年的努力, 我国大型风力发电机组的研制有了很大的进步。中国与联邦德国合作于1986年研制出单机容量为20KW的立轴达里厄型风力发电机组。200KW水平轴风力发电机组1997年通过了国家鉴定, 并投入小量生产。组装和合作生产的国外大型风力发电机组的主要部件和配套设备也实现了国产化。1991-1995年期间与丹麦合作生产了单机容量为120KW的风力发电机组, 与德国合作生产了单机容量为250KW的风力发电机组, 自主开发研制了第2代单机容量为55KW及200KW的机组, 但未形成批量生产力。1996年以后,开始制造部件国产化占一定比例的300KW水平轴风力发电机组,1998年制成2台。2000年在引进消化吸收的基础上研制开发出了装机容量为600KW的风力发电机组,取得成功。

我国风力发电行业发展经历了以下的六个阶段:1949-1959年,老式风车应用阶段,;1960-1977年,现代风力机械起步阶段;1978-1983年,科研攻关和示范应用阶段;1984-1990年,技术成熟和实用推广阶段;1990-1997年,调整、巩固阶段;1998年以后,走向稳定发展阶段。

在不到二十年的时间, 中国的风力发电已有了长足的进步, 风电机组技术也日新月异地发展。八十年代有了55千瓦的风电机, 到了八五年则开发出110千瓦, 到了九十年代, 出现250千瓦, 九十年代中期有600千瓦, 现在则有兆瓦级 第 3 页

风机的出现。并且出现了几个超过万千瓦级的现代并网型风电场,目前正在建设的风电场和在做前期工作的风电场已遍及十几个省市。

在我国,风能总储量32.26亿千瓦, 实际可开发利用的风能储量为2.53亿千瓦。我国在政府有关政策的支持下, 风能发电取得了一定发展, 但与欧美国家相比还有较大差距, 最主要的是在风电设备制造方面。我国还没有独立开发的技术, 只能与外国合作设计生产产品, 成本较高, 电力部门没有积极性。现在的风电上网电价比煤电等的电价高。尽管这是保护环境的代价, 但对那些经济发展缓慢、电网较小、电价承受能力差的省份和自治区, 过多发展风电将会造成沉重的负担。另外, 我国风能发电项目建设还有以下几个主要障碍:缺乏大规模的投资者、风能资源的不确定性、前期测风工作不足以及如何促进风电机组的本地化生产等。为了改变这种局面, 应该详细调查我国的风力资源, 选淮风电场和改善风电场管理水平, 以提高风电场的综合容量系数。继续发展技术成熟的小型风力发电机组, 持续快速健康地建设风力发电场, 建立若干个大型以上风力发电场。加快国产化大型风力机的研制进程,加速大型风力发电机组的国产化进程,实现大型风力发电机组的国产化,提高国产机组的可靠性和可维护性。建议在东南沿海经济发达但又缺乏常规能源的地区建立大型风力发电站。强化国产化MW级风力机的产业化。推进中国的风力发电事业, 需要政府激励、政策支持。必需充分认识到建设中国风力发电工程的必要性和可行性。完善风力发电的机构建设, 建立权 第 4 页

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