[00107011]自适应并网型MW级风电机组变流技术及设备

　　项目的主要内容和提出的依据： 　　主要内容：研制具有自适应并网能力的MW级风电机组变流技术及设备，实现变速恒频风电机组在外部电网电压谐波畸变、电压不平衡及电压跌落、升高等故障下的可靠运行，并对电网提供稳定性支撑的关键技术与工程实现技术。研究风电机组输出功率的可调度运行关键技术，使风电机组准确跟随电网发出的输出功率指令，满足电网对于风电系统的调控要求。依据： 　　风电场大多建在电网的末端，所联电网实际上是一个"弱电网"，而且随着开关非线性特性的电力电子装置广泛应用，电网中存在着各种瞬态、稳态，大值、小值，对称、不对称和谐波畸变等故障，使风电系统运行在一个非常复杂的非理想电网条件之下，势必严重影响风电的运行性能和运行安全，这些在过去风电技术研究中均未曾认真考虑过。因此，开展复杂非理想电网(电压谐波畸变、三相不平衡、电网电压故障跌落等)对风电机组的运行特性和安全运行控制的评估与研究，研制出满足实际电网运行要求的风电系统的安全、合理设计规律及关键装备，是风电技术发展进步的体现，更是我国海岛风电技术发展国情的需要，十分重要。 　　项目主要应用的范围、拟解决的关键、共性技术问题、是否拥有自主知识产权： 　　应用的范围： 　　MW级并网型永磁及双馈风电机组拟解决的关键、共性技术问题： 　　针对电网三相不平衡、存在电压谐波状态进行风电机组运行研究，评估不平衡、谐波电压对风电机组的影响，研究不平衡、谐波电压引起的风电机组输出电流和功率波动，及该类电流、电压波动对变流器控制的影响、各种类型风电机组电流谐波、功率和转矩脉动的影响，并评估此时风电机组的输出电能质量。 　　研究三相电网电压不平衡、谐波条件下，采用无须正、负序电流分解的比例积分-谐振控制器，实现风电机组的安全运行并对电网提供不平衡电压补偿的增强能力运行。包括消除发电机电磁转矩二倍频脉动以减轻对风电机组轴系的机械应力，确保机组运行安全；对电网提供无功补偿以利电压再平衡；研究利用风电系统网侧、转子侧变换器的协调控制方案降低不平衡电网电压对其他并网发电系统的影响，以期充分发挥风电机组对整个风电场稳定运行的积极作用。 　　针对电网对称故障引发的电压跌落、不对称故障引发的电压不平衡，进行风电机组电网故障穿越运行研究。预测、评估这些电网电压变化对风电机组性能的影响、对电力系统的影响，为所需技术对策研究奠定基础。评估时应考虑变流器控制作用，分析由不对称电压引起的直流电压二次谐波脉动及由此引起发电机电流谐波，评估对与风电系统有关的损耗、发热、机械应力及输出电能质量的影响，确立电网故障下风电机组穿越运行的控制目标。 　　研究大值瞬态电压跌落、上升或严重电压不平衡、谐波畸变时，以保护有限容量变换器避免过电流和直流环节过电压以及协助故障电网恢复的快速短接保护(Crowbar)技术，包括：快速短接保护装置优化电路结构；快速短接保护最佳投入和切除时刻选择；快速短接保护工作期间协助故障电网恢复的网侧变换器控制（静止无功补偿工作方式）。 　　拥有自主知识产权： 　　变速恒频双馈异步风力发电机转子电流无延时控制方法，2007年9月7日，申请号：200710070656.0； 　　一种双馈异步风力发电机转子电流无延时控制方法，2007年9月7日，申请号：200710070658.Ｘ； 　　交流励磁双馈异步风力发电机转子电流无延时控制方法，2007年9月7日，专利号：ZL200710070657.5。 　　一种电网不对称故障时风电机组控制基准信号的检测方法，受理号：200810163510.5，公开号：CN101453187A 　　一种风力发电用电压跌落发生器，受理号：200910095371.1，公开号：CN101478244A 　　一种双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法，受理号：200910096508.5，公开号：CN101505131A 　　一种并网三相电压源变换器的不对称直接功率控制方法，受理号：200910097873.8，公开号：CN101534065A 　　一种双馈异步风力发电系统不对称协调直接功率控制方法，受理号：200910097499.1，公开号：CN101521481A 　　主要技术指标及2～3年内预期经济和社会效益： 　　研制MW级风电机组变流装置，并网运行时实现电网不平衡度15%和谐波含量7%下实现最大风能追踪下的输出功率控制，额定输出功率时网侧电流波形失真率(THD)≤3%；具有零电压穿越运行能力，满足弱电网的实际要求。