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《風(fēng)能發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電論文_本科論文.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、風(fēng)能發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電1引言作為可再生能源的風(fēng)力資源以其蘊(yùn)量巨大；可以再生；分布廣泛；沒有污染等優(yōu)勢(shì)而在各國(guó)發(fā)展迅速。雖然風(fēng)能資源還有密度低，不穩(wěn)定，地區(qū)差異大等缺點(diǎn)，但是仍然不能阻擋它快速發(fā)展的強(qiáng)勁勢(shì)頭。大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)網(wǎng)發(fā)電是當(dāng)前世界范圍內(nèi)風(fēng)能利用的主要形式。目前風(fēng)力發(fā)電已成為技術(shù)最成熟、最具商業(yè)化前景的新型發(fā)電方式之一，而且商品化的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已成為新建風(fēng)電場(chǎng)的主力機(jī)型。由于異步發(fā)電機(jī)對(duì)并網(wǎng)要求低，控制和保護(hù)比較簡(jiǎn)單，并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，因此采用異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是國(guó)內(nèi)外商品化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所采取的
2、主要技術(shù)方案。但異步發(fā)電機(jī)直接并入電網(wǎng)時(shí)，其沖擊電流會(huì)達(dá)到其額定電流的6～8倍，甚至10倍以上，該沖擊電流會(huì)對(duì)電網(wǎng)、葉輪以及發(fā)電機(jī)本身造成嚴(yán)重的沖擊，甚至?xí)绊懫渌?lián)網(wǎng)機(jī)組的正常運(yùn)行。另外，并網(wǎng)沖擊電流也會(huì)對(duì)電機(jī)接觸器、主空氣開關(guān)等開關(guān)設(shè)備造成較強(qiáng)的沖擊。因此，限制發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)引起的沖擊電流成為風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組普遍采用軟并網(wǎng)技術(shù)，用于限制異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)的瞬態(tài)沖擊電流。軟并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)用大功率晶閘管進(jìn)行限流，在機(jī)組電動(dòng)啟動(dòng)或并網(wǎng)過(guò)程中控制系統(tǒng)根據(jù)收到命令情況和相應(yīng)傳感器的信號(hào)對(duì)并網(wǎng)過(guò)
3、程進(jìn)行控制，并網(wǎng)結(jié)束后旁路晶閘管支路短接，并網(wǎng)過(guò)程結(jié)束。前人在軟并網(wǎng)這方面作了大量的工作，探討了利用何種并網(wǎng)方式能有效的解決并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流對(duì)發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的影響的問題，研究了利用軟并網(wǎng)來(lái)限制沖擊電流幅值的效果如何以及分析了用晶閘管進(jìn)行軟并網(wǎng)時(shí)晶閘管如何控制等問題。但由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的非線性過(guò)程，另外，軟并網(wǎng)裝置對(duì)晶閘管的要求非常嚴(yán)格，這在技術(shù)上是一個(gè)很大的難題。目前仍待解決的問題是用何種并網(wǎng)方式可既簡(jiǎn)單又方便地把并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流限制在允許的限度內(nèi)，另外，若利用晶閘管進(jìn)行軟并網(wǎng)，怎樣才能
4、做到每只晶閘管的特性完全一致以及在并網(wǎng)過(guò)程中如何控制晶閘管才能更好地達(dá)到限制沖擊電流的目的。本論文針對(duì)上述問題，首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電的一般原理進(jìn)行了解，建立了軟啟動(dòng)數(shù)學(xué)模型、軟并網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型及相應(yīng)的控制系統(tǒng)仿真模型53風(fēng)能發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電，在PSCAD/EMTDC環(huán)境下對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直接并網(wǎng)和軟并網(wǎng)過(guò)程進(jìn)行了仿真模擬實(shí)驗(yàn)，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析和研究。本論文所建立的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直接并網(wǎng)仿真模型和軟并網(wǎng)仿真仿真模型，可直觀的分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直接并網(wǎng)和軟并網(wǎng)過(guò)程并進(jìn)行比較，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析和研究得出通過(guò)利用晶閘管進(jìn)行
5、軟并網(wǎng)可把并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流限制在允許的范圍內(nèi)，確保了發(fā)電機(jī)組和電網(wǎng)的正常運(yùn)行。另外，通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)軟并網(wǎng)裝置中晶閘管控制電路的觸發(fā)規(guī)律與發(fā)電機(jī)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系進(jìn)行仿真和分析，可得出晶閘管控制電路的好壞也直接關(guān)系著沖擊電流的幅值大小。以上這些結(jié)論為限制并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流對(duì)電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的影響提供了一些參考。53風(fēng)能發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電第一章緒論1.1風(fēng)能開發(fā)與風(fēng)力發(fā)電人類利用風(fēng)能已有數(shù)千年歷史，在蒸汽機(jī)發(fā)明以前風(fēng)能曾經(jīng)作為重要的動(dòng)力，用于船舶的航行、提水飲用和灌溉、排水造田、磨面和鋸木等。到了19世紀(jì)末，開始利用風(fēng)力發(fā)
6、電，這在解決農(nóng)村電氣化方面顯示了重要的作用，特別是20世紀(jì)70年代以后利用風(fēng)力發(fā)電更進(jìn)入一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段。1.2風(fēng)力發(fā)電的基本原理1.2.1現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介先前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電時(shí)有時(shí)無(wú)，電壓和頻率不穩(wěn)定，是沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的。一陣狂風(fēng)吹來(lái)，風(fēng)輪越轉(zhuǎn)越快，系統(tǒng)就會(huì)被吹跨。為了解決這些問題，現(xiàn)代風(fēng)機(jī)增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速（600千瓦的風(fēng)機(jī)通常為27轉(zhuǎn)/分）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（通常為1500轉(zhuǎn)/分）。同時(shí)也使得發(fā)電機(jī)易于控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸
7、出。偏航系統(tǒng)可以使風(fēng)輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向。要知道，600千瓦的風(fēng)機(jī)機(jī)艙總重20多噸，使這樣一個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)準(zhǔn)主風(fēng)向也有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度。風(fēng)機(jī)是有許多轉(zhuǎn)動(dòng)部件的。業(yè)已說(shuō)明，機(jī)艙在水平面旋轉(zhuǎn)，隨時(shí)跟風(fēng)。風(fēng)輪沿水平軸旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生動(dòng)力。在變槳矩風(fēng)機(jī)，組成風(fēng)輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn)，以便適應(yīng)不同的風(fēng)況。在停機(jī)時(shí)，葉片尖部要甩出，以便形成阻尼。液壓系統(tǒng)就是用于調(diào)節(jié)葉片槳矩、阻尼、停機(jī)、剎車等狀態(tài)下使用?？刂葡到y(tǒng)是現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的神經(jīng)中樞?，F(xiàn)代風(fēng)機(jī)是無(wú)人值守的。就600千瓦風(fēng)機(jī)而言，一般在4米/秒左右的風(fēng)速自動(dòng)啟動(dòng)
8、，在14米/秒左右發(fā)出額定功率。然后，隨著風(fēng)速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風(fēng)速達(dá)到25米/秒時(shí)自動(dòng)停機(jī)?，F(xiàn)代風(fēng)機(jī)的存活風(fēng)速為60-70米/秒，也就是說(shuō)在這么大的風(fēng)速下風(fēng)機(jī)也不會(huì)被吹壞。要知道，通常所說(shuō)的12級(jí)颶風(fēng)，其風(fēng)速范圍也僅為32.7-36.9米53風(fēng)能發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電/秒。風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)，要在這樣惡劣的條件下，根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向?qū)ο到y(tǒng)加以控制，在穩(wěn)定的電壓和頻率下運(yùn)行，自動(dòng)
