海上风电电网故障优化控制系统设计designoffaultoptimalcontrolsystemforoffshore
现如今随着世界人口的增多,人类对资源的消耗也变得越来越大,人们逐渐感受到资源枯竭所带来的压力。发展可再生能源已经刻不容缓,风力发电现在已经逐渐成为世界各国研究的热点。随着大力推广风力发电,风力发电技术得到迅速的发展,风力发电机的装机容量与日俱增,风力发电在整个电力系统所占的比重也越来越大。越来越多的风电机组并入电网,电网与风电机组互相之间的影响也越来越明显,电网运行规则也随之提高,新的电网运行规则就要求在电网故障发生的时候,风力发电机能够不间断运行。本文对电网故障和风力机组故障诊断方法进行了描述。通过利用Crowbar保护控制,可以使风力发电机在电网故障下依然能够不间断运行。本文仿真研究了在电网故障下带有Crowbar保护控制的交流励磁风力发电机的运行行为,分析了不同旁路电阻阻值对保护效果产生的影响。仿真结果验证了当电网故障发生时,Crowbar保护电路可以很好的对发电机起到保护作用。关键词风力发电;电网故障;电网电压跌落;Crowbar电路
目录
第一章 绪论 1
1.1 选题目的和意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.2.1 世界风电发展现状 1
1.2.2 国内风电发展现状 2
1.3研究设想及方法 3
第二章 海上风电故障 4
2.1电网故障类型 4
2.2电网故障诊断方法 4
2.2.1 专家系统 4
2.2.2人工神经网络 5
2.2.3 优化技术 5
2.2.4 模糊集理论 5
2.2.5多代理系统 6
2.2.6 贝叶斯网络 6
2.3 风力发电系统故障诊断技术 6
2.3.1发电机故障 6
2.3.2风力系统变频器故障 7
2.3.3 变流器故障 7
2.3.4轴承故障 8
2.4 本章小结 9
第三章 海上风电Crowbar保护电路设计 10
3.1 Crowbar的保护原理 10
3.2Crowbar的结构比较与优化 10
3.2.1被动式Crowbar的保护原理 10
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目录
第一章 绪论 1
1.1 选题目的和意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.2.1 世界风电发展现状 1
1.2.2 国内风电发展现状 2
1.3研究设想及方法 3
第二章 海上风电故障 4
2.1电网故障类型 4
2.2电网故障诊断方法 4
2.2.1 专家系统 4
2.2.2人工神经网络 5
2.2.3 优化技术 5
2.2.4 模糊集理论 5
2.2.5多代理系统 6
2.2.6 贝叶斯网络 6
2.3 风力发电系统故障诊断技术 6
2.3.1发电机故障 6
2.3.2风力系统变频器故障 7
2.3.3 变流器故障 7
2.3.4轴承故障 8
2.4 本章小结 9
第三章 海上风电Crowbar保护电路设计 10
3.1 Crowbar的保护原理 10
3.2Crowbar的结构比较与优化 10
3.2.1被动式Crowbar的保护原理 10
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.2.2 主动式Crowbar的保护原理 12
3.2.3 新型旁路系统保护电路 14
3.3 Crowbar保护电路的设计 15
3.4本章小结 15
第四章 Crowbar控制系统的设计与仿真 16
4.1 当电网电压跌落时,风力发电机系统的Crowbar保护 16
4.1.1当电网电压跌落时,发电机的Crowbar保护 16
4.1.2三相对称短路故障时发电机Crowbar保护控制原理 17
4.2电压跌落时网侧变换器的控制 19
4.3仿真研究 19
4.4 本章小结 25
结论 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 选题目的和意义
人类社会的发展离不开能源,但是近几年随着地球人口的急剧增多,发展中国家经济的不断扩张,人类对能源的需求越来越大,但是煤炭、石油等不可再生资源是有限的,随着人类的大量消耗,化石燃料已经面临枯竭。因此清洁能源的发展已经成为我们国家发展的重中之重,而风能是清洁的可再生能源而且是取之不尽用之不竭的。在所有可再生能源的发展中,风力发电技术是目前发展的较为完备的技术,风力发电同时也是现在非常具有发展前景的项目。发展风电对于改善能源结构、保护生态环境和实现经济的可持续发展等方面有着极其重要的意义。大力发展风力发电已经成为世界上大多数国家的共识。我国的风力资源极其丰富,总量达到20亿千瓦。仅海上可以利用与开发的风能储量就达到7.5亿千瓦,从以上数据可以表明我国的风电产业发展的前景是十分光明的。
近年来,随着海上风电技术的迅速发展,海上风电场的的数目和装机容量的不断增加。随着越来越多的风力发电机组接入电网运行,电网对并网运行的发电机组要求也越来越高。从电力系统稳定运行的角度出发,系统要求发电机组发生故障是仍能不脱网运行并在故障解决后尽快恢复机端电压,维持系统稳定运行。所以对风电电网故障的优化设计的研究就显得较为重要。
1.2 国内外发展现状
1.2.1 世界风电发展现状
风力发电的发展最早是从上个世纪开始的,那时候欧洲就有几个国家开始研究风电。世界上第一个发电站就建立在丹麦,但是后来很长的一段时间,由于风电技术过于复杂,而且其成本非常高,所以风力发电的发展基本上处于停滞状态。一直到2008年,风力发电才有了新的发展。为了应对全球气候变暖和能源危机,世界风电发展迅速,全世界风力发电机的装机容量每年都在以20%到30%的速度迅速的增长。世界上风电装机容量最多的是欧洲,大约占了全球的54.6%,其次就是北美大概占了全世界的22.8%。尽管现在风电发展中还存在许多难以解决的问题,但是与其它化石能源相比,其经济优势十分明显且不会对环境造成危害,所以今后风力发电必将得到更加迅速的发张。
从全世界来看,欧洲的海上风电项目最多且发展的比较成熟。像欧洲的英国、丹麦等一些国家是世界上海上风电发展大国,尤其是丹麦,它是世界上最早的开始对海上风能进行研究和最早大规模的发展海上风电的,因此它的海上风力发电技术在世界上也是始终领先于其他国家的。截至2010年,丹麦就已经在海上建立九个海上风风电场,占了全世界海上风电场的三分之一。英国的海上风力资源相当的丰富,海上风电的发展前景非常的好,英国政府鼓励发展新能源,所以英国被认为是海上风电发展的最好市场。其它的欧洲国家的海上风电的发展也十分迅速。随着化石能源的逐渐枯竭,可再生能源的迅速发展,其它国家也已经开始重视对海上风电的开发,海上风电正在迅猛发展。
1.2.2 国内风电发展现状
我国国土辽阔,风电资源十分的丰富。我国人口众多,但人均资源却较少,发展可再生能源已经成为大势所趋。从长远来看,风电对于我国的经济发展以及对能源结构的调整起着至关重要的作用。我国风电发展起步较晚,直至20世纪中后期,我国才在东北等地建立几座小型的风力发电场,但随后停滞了一段时间。在国家“十二五”规划期间,国家政策逐渐向新能源倾斜,对新能源的发展给出多项有利措施,随着风力发电技术不断提升和成本逐步下降,我国的风力发电也逐渐火热发展起来。截止到2015年上半年底,全国风电新增并网容量916万千瓦,全国风电总计并网容量10553万千瓦,同比增长27.6%。我们国家的目标就是把风电发展成我国的第二大主电源。
我国的海岸线长达18000公里,海域面积十分广阔,海上风力资源十分丰富。我国对海上风电的开发相对较晚,08年我们国家才建成第一座大型的海上风电场,到10年我们国家的第一个海上风电项目开始进行并网发电并且开始向电网供电。开发海上风电已经成为我们国家社会发展的一项重要内容,我们国家已经出台一些相关政策鼓励大家对海上风力资源的开发,海上风电正在迅速的发展,我国沿海的各省市都已经开始规划自己的海上风电发展。估计再过几年,我们国家就有可能成为世界上海上风电大国。
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