風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)穩(wěn)定性技術(shù)

前言

　　隨著《可再生能源法》以及相關(guān)配套法規(guī)的制定、頒布和實(shí)施，我國(guó)風(fēng)電行業(yè)迎來了發(fā)展的春天。6年來，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量每年都增加100％左右，已經(jīng)提前3年并超額完成了“十一五”規(guī)劃的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)目標(biāo)。2008年我國(guó)新增風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量為6153.7MW，2009年新增風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量為13803.2MW。截止到2009年底，我國(guó)總風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量為25805.3MW，僅次于美國(guó)，居世界第二?！　★L(fēng)能是不可控、間斷、隨機(jī)的，大規(guī)模風(fēng)電并入電網(wǎng)后，必須解決電量消納問題。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)滿發(fā)時(shí)，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)不能完全消納，多余的電力如何處理。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)出力很小、甚至為零時(shí)，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)是否有足夠的備用機(jī)組能保證負(fù)荷用電需要。這里帶來的電力調(diào)度、電力調(diào)峰、電力儲(chǔ)存等問題，是全新的問題?！　★L(fēng)電場(chǎng)多處偏遠(yuǎn)地區(qū)，一般接于電網(wǎng)末端，使系統(tǒng)潮流發(fā)生了改變，影響了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。現(xiàn)有電網(wǎng)在規(guī)劃之初沒有考慮風(fēng)電的接入，接入風(fēng)電后，風(fēng)電場(chǎng)附近的電壓和功率可能超出安全范圍。

內(nèi)容概要

本書提出了提高風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)穩(wěn)定性的方法，它從機(jī)械和電氣兩方面人手，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了深入細(xì)致的研究：機(jī)械方面，重點(diǎn)體現(xiàn)在傳動(dòng)鏈的模型和槳距控制等方面的改進(jìn)；電氣方面，主要介紹了適用于風(fēng)電場(chǎng)的各種控制方法，本書對(duì)恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、槳距控制器和氫能發(fā)生器等進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并且對(duì)超導(dǎo)儲(chǔ)能、電容器儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、靜止同步補(bǔ)償器／蓄電池等儲(chǔ)能裝置在風(fēng)電場(chǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入探討?！　”緯m用于在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員、科研人員、在校學(xué)生，也適用于具有良好的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)的、任何想成為風(fēng)電專家的人。

書籍目錄

譯者序原書序前言第1章 緒論　1.1 可再生能源　1.2 全球風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)　　1.2.1 美國(guó)　　1.2.2 亞洲　　1.2.3 歐洲　　1.2.4 中東和北非地區(qū)　　1.2.5 太平洋地區(qū)　　1.2.6 拉丁美洲和加勒比海地區(qū)　1.3 風(fēng)力機(jī)技術(shù)綜述　1.4 風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)　1.5 本書背景　1.6 本書的研究目標(biāo)和范圍　1.7 本書概要第2章 風(fēng)力機(jī)建?！?.1 風(fēng)能輸出　　2.1.1 理想風(fēng)力機(jī)的功率輸出　　2.1.2 實(shí)際風(fēng)力機(jī)的功率輸出　2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)　2.3 恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)　　2.3.1 恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　　2.3.2 恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)特性　　2.3.3 驅(qū)動(dòng)鏈模型　　2.3.4 不同驅(qū)動(dòng)鏈模型的比較　2.4 變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)　　2.4.1 變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　　2.4.2 變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)特性　　2.4.3 變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)驅(qū)動(dòng)鏈模型的影響　2.5 本章小結(jié)第3章 槳距控制器　3.1 傳統(tǒng)槳距控制器　3.2 基于模糊邏輯槳距控制器的功率和轉(zhuǎn)速控制　　3.2.1 控制器設(shè)計(jì)　　3.2.2 系統(tǒng)模型　　3.2.3 模糊邏輯槳距控制器的仿真結(jié)果　3.3 平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的新型槳距控制器　　3.3.1 控制器功率輸入指令的計(jì)算　　3.3.2 槳距控制器的設(shè)計(jì)　　3.3.3 能量損失和平滑估算　　3.3.4 系統(tǒng)模型　　3.3.5 新型槳距控制器的仿真結(jié)果　3.4 本章小結(jié)第4章 靜止同步補(bǔ)償器　4.1 靜止同步補(bǔ)償器的基本原理　4.2 系統(tǒng)模型　4.3 靜止同步補(bǔ)償器的建模及控制策略　4.4 連接于恒速發(fā)電機(jī)的靜止同步補(bǔ)償器的仿真與分析　　4.4.1 用靜止同步補(bǔ)償器提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的暫態(tài)穩(wěn)定性　　4.4.2 用靜止同步補(bǔ)償器改善風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能質(zhì)量　　4.4.3 在靜止同步補(bǔ)償器補(bǔ)償下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片一軸系的扭振阻尼　4.5 本章小結(jié)第5章 風(fēng)電場(chǎng)中的儲(chǔ)能裝置　5.1 電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能裝置　　5.1.1 儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用　　5.1.2 裝置簡(jiǎn)介　5.2 儲(chǔ)能裝置中電力電子技術(shù)的應(yīng)用　5.3 風(fēng)力發(fā)電用儲(chǔ)能裝置　　5.3.1 靜止同步補(bǔ)償器／電池儲(chǔ)能裝置　　5.3.2 超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置　　5.3.3 飛輪儲(chǔ)能裝置　　5.3.4 電容器儲(chǔ)能裝置　5.4 性價(jià)比分析　5.5 本章小結(jié)第6章 風(fēng)能制氫　6.1 氫能簡(jiǎn)介　6.2 氫氣發(fā)生器的建?！?.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　　6.3.1 模型1(整流器、直流斬波器和電解器)　　6.3.2 模型2(整流器和電解器)　　6.3.3 氫氣產(chǎn)量的計(jì)算方法　6.4 采用風(fēng)能供電的氫氣發(fā)生器的應(yīng)用現(xiàn)狀　6.5 在風(fēng)力機(jī)塔架中的氫氣儲(chǔ)存　　6.5.1 壓力儲(chǔ)氫罐　　6.5.2 塔架　　6.5.3 儲(chǔ)氫塔架　6.6 本章小結(jié)第7章 帶儲(chǔ)能電容器和氫氣發(fā)生器的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行策略　7.工儲(chǔ)能電容器系統(tǒng)的模型和控制策略　　7.1.1 雙電層電容器的模型　　7.1.2 電壓源變流器的建模和控制策略　　7.1.3 Buck／boostDC-DC變換器的建?！?.2 氫氣發(fā)生器的模型　7.3 風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的平滑和端電壓的控制　　7.3.1 系統(tǒng)模型　　7.3.2 輸出功率的參考值　　7.3.3 全系統(tǒng)仿真研究　7.4 電容器儲(chǔ)能提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的瞬態(tài)穩(wěn)定性　　7.4.1 瞬態(tài)分析的系統(tǒng)模型　　7.4.2 瞬態(tài)分析的仿真結(jié)果　7.5 本章小結(jié)第8章 變速永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性的提高　8.1 最大功率點(diǎn)跟蹤　8.2 永磁同步發(fā)電機(jī)的建?！?.3 整流器斗直流環(huán)節(jié)+逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變速永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組　　8.3.1 發(fā)電機(jī)側(cè)整流器的建模與控制策略　　8.3.2 電網(wǎng)側(cè)逆變器的建模與控制策略　　8.3.3 系統(tǒng)模型　　8.3.4 仿真分析　8.4 整流器+直流斬波環(huán)節(jié)+直流環(huán)節(jié)十逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變速永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組　　8.4.1 整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　　8.4.2 直流斬波控制策略　　8.4.3 電網(wǎng)側(cè)逆變器模型與控制策略　　8.4.4 系統(tǒng)模型　　8.4.5 仿真分析　8.5 本章小結(jié)附錄　A.1 式(4-1)的推導(dǎo)　A.2 電解器參數(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　6）本書中的高能電容器系統(tǒng)（ECS）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以明顯地減小并網(wǎng)型恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率擾動(dòng)，同時(shí)ECS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也適合于變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率的最主要問題是如何選定風(fēng)電場(chǎng)的參考功率.一些國(guó)家由輸電公司（TSO）或者電網(wǎng)專家提供風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)協(xié)議，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)協(xié)議根據(jù)電網(wǎng)電壓等級(jí)或者低電壓穿越能力是否易于實(shí)現(xiàn)來制定。由于風(fēng)能具有隨機(jī)性，因此參考功率不易設(shè)定?！　〈送?，對(duì)單個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)置參考功率會(huì)增加控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。因此，強(qiáng)調(diào)基于參考線性功率以平滑風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率。然而，恒定的參考線性功率不是最佳選擇，假若如此，發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)變得非常龐大?！　”緯捎弥笖?shù)移動(dòng)平均模型產(chǎn)生參考線性功率。通過采用這種方法，可以減小發(fā)電機(jī)控制單元的規(guī)模?？刂葡到y(tǒng)的目標(biāo)是通過消耗或者產(chǎn)生有功功率來跟隨參考線性功率的。發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的控制策略為，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）采用正弦脈寬調(diào)制的電壓源變流器和DC-DC斬波變流器。

編輯推薦

　　《風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)穩(wěn)定性技術(shù)》介紹了一種穩(wěn)定風(fēng)電場(chǎng)功率輸出的通用方法，這其中包括了恒速和變速兩種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組構(gòu)成的系統(tǒng)?！讹L(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)穩(wěn)定性技術(shù)》提供了一個(gè)適用于風(fēng)電場(chǎng)建模和控制策略分析的工具，具體提出了一種采用儲(chǔ)能裝置減小風(fēng)電場(chǎng)輸出功率和輸出端電壓波動(dòng)的新方法，同時(shí)討論了該系統(tǒng)瞬態(tài)穩(wěn)定性的提高方法?！讹L(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)穩(wěn)定性技術(shù)》還提供了進(jìn)行系統(tǒng)建模和控制器設(shè)計(jì)的先進(jìn)仿真工具，同時(shí)給出了仿真結(jié)果。　　全球變暖、環(huán)境污染以及化石能源的日益衰竭，都成為了科技進(jìn)步的巨大推動(dòng)力。綠色能源技術(shù)為包含保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展在內(nèi)的綠色科技提供了一個(gè)展示的平臺(tái)。近年來，綠色科技研究熱點(diǎn)集中在能源和電源供應(yīng)兩方面，風(fēng)能是其最重要的研究方面之一。

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