海上风电建模和直流并网运行控制技术
发布时间:2014-07-29     来源: 北极星风力发电网
本文摘要:   7月3日,在7月3日上海国际海上风电及风电产业链大会海上风电关键技术专场,中国电科新能源研究所总工程师迟永宁发表了题为海上风电建
  另一块是作为非电力系统的人不了解,就是我的发动机的电压是和他的无功是相关的。无功又和这个风电机组本身的风量是有关系的。这两块他通过我们叫矢量控制的原理把的完全分解了。我通过控制一个量完全可以控制我风机发出的功率是多大,比如说发出1兆的电力。另外一个控制另一个量完全控制发出的无功功率是多大。这个东西可以控制发电机的机端的电压。
 
  DDR穿越控制本身也是在风机建模里面比较重要的一个方面。因为DDR穿越这种过程他是电网发生了故障。发生了故障,一般来说电网的电网会从一个正常的值突然间下降到一个非常低的值。当发电机电压降低以后,这个风机的本身特性就会引起一些变化。这时候就需要风机一方面是保护我的设备本身不受到伤害。另一方面我要给电网提供一方面的支持。这一块对于DDR穿越控制的模式需要在建模的过程里实现。当然这一块更多的厂商感兴趣,我们也专门有几个部门做风电机组的建模,包括刚才讲的这些东西。
 
  第二个方面是海上风电场直流组网的技术,因为现在我们国家开发的是离岸距离已经近的20公里、30公里,通过交流来接入。这样一个风电场20万或者30万的规模还不是很大,但是当风电场的规模更大一般,当风电场离岸距离更远以后,他的一些问题就出现了。这时候就依靠交流介入的技术可能就有问题。所以大家可以看到在欧洲的海上风电开发过程里面,包括德国北部的北海、包括英国附近甚至大西洋旁边的海上风电的开发,因为他风电场离岸距离越来越远,比如说离陆地是90公里100公里,他们更多的是采用直流的风机,直流的技术是包括在风电场内用一些直流来组网,组成一个风电场,同时风电场升高到一定电压以后,他的功率怎么样送到岸上去,又涉及到一些送出直流技术。
 
  目前在风电场内有这样几种汇集方式,比如大家常见的风电机组他出口电压是690V,大家都知道他是交流的。通过一个相变把他送到10千伏,或者3万5,然后串并联到一起,汇集了以后在整个风电场把他升压。一般来说,这种交流的汇集在场内一般是交流电通过这种串并联的汇集以后,通过升高变压器把他升高一个电压升级,通过交流,通过一个交流的输入电路送到电网。这个是咱们国家目前来说采用的技术。因为目前这一段的传输距离比较近,只有20到30公里的,所以他不会引起特别大的问题。
 
  但是他的变电站的体积比较大,而且成本也比较高。再有一个,一旦输电线路的长度增加,他会有一些电压的问题,过电压的问题,所以需要无功补偿。这一块都是交流汇集传输的技术。
 
  随着输电的距离越来越远。现在更多的选择是把这个输电线路本身变成一个直流。大家看一块他就是通过一个交流变成直流,这块是直流变成交流,中间这样一个转换把海上风电场先从交流发电的技术变成直流,通过海底电缆送到陆上去,再把直流的变成交流送到电网上。这也是一种选择,刚才我说了,随着他输电距离增加,交流输电会带来一些问题是很难克服的。这样就有必要通过直流来进行传输。但是这种技术仍然存在一些问题,比如说我必须有公平的变压器,他的频率是50赫兹。这样的话体积就做的比较大,需要放到海上平台。这一块对海上建设的要求是比较高的。
 
  现在国外,包括国内都正在做一些交流,我能不能一些直流的风电机组在风电场通过直流的汇集,把他变成一个直流的风电场,然后通过一些DCDC把直流的电压升高再送到陆上来。这个也是比较新的技术。不管是国外还是国内都在做一些研究,我们也有一些科技项目做这方面的分析,但是这一块他的应用前景在近几个年内,或者十年以内不会得到大规模的推广。但是随着可再生能源越来越多,海上风电越来越多,包括直流组网的技术应用会越来越广泛。
 
  下面介绍一下直流组网本身方式分类,比如说直流风电机组他可以是现在的风电机组,比如说风电机组把他交织变流器另一边去掉,中间就剩直流了。直流以后通过一些并联,把这个风电机组到所有的电力汇集起来,通过一个DCDC向岸上输送。但是这样有一个问题,因为每个风电机组本身的DC的电压不是很高,汇集起来以后他这个风电场的电压等级会低一些,所以说他需要一个DCDC升压的变换器他的电压升高才能送回去。而DCDC本身的技术变频是比2倍要大,可能是3,这个技术还不太成熟。
 
  目前还有一种大家在考虑直流风机能不能把他串联起来。学电的人可能都知道,一个电路如果串联的话,他各个电路部件的电压之和,如果我把一些直流的风电机组串联起来以后,这样的话一个直流电压等级就可以做的高一些。这样的话他就可以不通过DCDC,一个风电场直流电压升高以后直接就送到岸上去了。当然他会有一些问题,对于串联型的他有几种不同的技术方案。
 
  比如说对于并联型是这样的,并联型的好处我每台风机的电压都是一样的,这个电压可以通过这个DCDC这一端来控制。所以风电机组本身电压是可以控制的,他工作了以后,比如风大了以后,我的风机处理更高一些,他就可以控制把他工作电流增加,这样比较方便,控制起来也比较容易。不会出现什么各台风机协调的问题。但是他唯一的问题需要最后DCDC升压来实现。
 
  对于串联的风机就有问题的,因为串联端口电压实际上是跟运行有关系的。比如说风大了以后,我需要控制端口电压升高,这时候不同的风机他的风速感受的不一样的,他的运行点可能就不一样。所以他出口电压是不一样的。这时候就会面临着不同的支路的风机最后如果不协调的话,总的电压是不一样。这时候有一个问题,当有的风机运行点跟别的风机偏差比较大的时候,他可能需要限制他的出力,就会去掉一部分风,让他的运行点尽量跟别的风机是一致的。他会有一个风能转化效率的问题,但是这种串联型的好处可以不通过DCDC,直接经过串联技术把他电压增高,这样的话就可以很容易的输送到电网里去。
 
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