理论教育 风力发电控制技术的演进与发展

风力发电控制技术的演进与发展

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:变速距风力发电机组的控制系统与定桨距风力发电机组的控制系统的根本区别在于,变速距风力发电机组的叶轮转速被允许在相当宽的范围内变化,从而使机组的性能完全处于可控状态,并获得最佳的功率输出。

风力发电控制技术的演进与发展

20世纪80年代中期开始进入风力发电市场的定桨距风力发电机组,主要解决了风力发电机组的并网问题和运行的安全性与可靠性问题。采用了软并网技术、空气动力制动技术、偏航与自动解缆技术,这些都是并网运行的风力发电机组需要解决的最基本的问题。由于功率输出受桨叶自身的性能限制,叶片的桨距角在安装时已经固定,而发电机的转速受到电网频率限制,因此,只要在允许的风速范围内,定桨失速风力发电机组的控制系统在运行过程中对由于风速变化引起输出能量的变化是不进行任何控制的。这就大大简化了控制技术和相应的伺服传动技术,使得定桨距风力发电机组能够在较短时间内实现商业化运行。

20世纪90年代后期,采用转子电流控制器(RCC)进行有限变速的变桨距风力发电机组开始进入风力发电市场。采用变桨距的风力发电机组,起动时可对转速进行控制,并网后可对功率进行控制,使风力发电机组的起动性能和功率输出特性都有显著的改善。风力发电机组的液压系统不再是以制动为目的的执行机构,为实现变距控制,它自身已组成闭环控制系统,采用了电液比例阀或电液伺服阀。这一切都使风力发电机组的控制水平提高到一个新的阶段。

由于变桨距风力发电机组在额定风速以下运行时的效果仍不理想,到了20世纪90年代中期,采用变速恒频技术的各种变桨距风力发电机组开始进入风电场。变速距风力发电机组的控制系统与定桨距风力发电机组的控制系统的根本区别在于,变速距风力发电机组的叶轮转速被允许在相当宽的范围内变化,从而使机组的性能完全处于可控状态,并获得最佳的功率输出。变速距风力发电机组的主要特点是:低于额定风速时,它能最大限度跟踪最佳功率曲线,使风力发电机组具有较高的风能转换效率;高于额定风速时,通过变速与变桨控制增加了传动系统的控制柔性,使功率输出更加稳定,特别是解决了低电压穿越与动态调节功率因数等问题后,达到了高效率、高质量地向电网提供电能的目的。(www.daowen.com)

风力发电机组的控制技术从机组的定桨距恒速运行发展到基于变速恒频技术的变速运行,已经基本实现了风力发电机组从能够向电网提供电力到理想地向电网提供电力的目标。

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