风电控制技术
一、风电控制技术
风电精确预测和运行调控技术发展。
容量10兆瓦风机的完全商业化，路上风电成本降至0.4元/千瓦.时以下，海上风电成本可下降到0.6元/千瓦.时以下，预计到2050年前后，单机容量20兆瓦的风机可以用于远还风电场的开发利用，海上风电成本降至0.5元/千瓦.时以下
太阳能发电技术
太阳能发电主要有光伏发电和光热发电
光伏发电
1、最新技术进展
自1954年第一块光伏电池问世以来，光伏发电技术取得了长足发展，至今已经历了三个发展阶段。20世纪五六十年代，实验室阶段。20世纪九十年代-21世纪，迅猛发展阶段。
截止2014年度，中国最大的光伏电站发电装机容量达到20万千瓦，共有三座，2015年法国将建成30万千瓦光伏电站，成为世界装机规模最大的光伏电站。目前，光伏发电主要有硅基、薄膜和聚光太阳能发电三种形式。硅基太阳能发电较为成熟，最高能量转化效率可以达到20％左右。薄膜太阳能电池，其能量转化效率从2009年的3％快速提高到2013年的16.2％
左右，被《科学》杂志评为2013年十大科学突破之一。聚光太阳能发电，在500倍聚光条件下可将转化效率提高到40％以上。
发展方向和前景
光伏板
1材料创新提高光电转化效率。
硅基光伏材料，理论光伏能量转化率可以达到38％。薄膜太阳能电池最高效率达到15％以上系统效率达到8％以上使用寿命超过15年，与硅基太阳能电池板相比，薄膜电池成本优势明显，随着光电转化效率提高，未来有望取代硅基太阳能电池。
2制造和安装趋向薄片化、简易化
3、发展太阳能追踪技术，提高利用效率
4、2020年前后，全球光伏发电平均成本将由2010年的2元/千瓦时，下降到0.9元/千瓦.时随着全球农院互联网发展，太阳能将成为最重要的能源来源。预计2050年前后，集中式和分布式光伏发电成本可分别降低到0.24元/千瓦.时和0.27元/千瓦.时将低于目前传统化石能源发电成本。
5、光热发电
光热发电技术主要包括槽式，塔式，纸性菲涅尔式和碳式四种主流技术类型，
西班牙是全球太阳能光热发电装机容量最多的国家，欧洲的向西班牙意大利，法国。德国等8个国家计划开展，沙漠太阳能计划，在北非的撒哈拉沙漠联合投资4000亿欧元，用40年时间建成1亿千瓦的超级太阳能光热电厂，建成后满足欧洲15％的电力需求。发展方向及前景
1光热发电技术向大容量，高参数发展。
2014年2月投运的美国伊万帕太阳能光热电站，是全球最大的光热电站，总容量达到39.2万千瓦，
光热电站安装储热装置，发电出力更加平稳，
光热电站发展空气冷却技术
前沿技术展望
1在提高转化效率方面，主要有研制新型材料，改进电池构造，光伏光热联合三种技术路径
钙钛矿作为新型材料，应用于太阳能薄膜电池，可以大幅提高太阳能转化效率
未来有望达到50％
2太阳能电池多PN结构造技术，可以更加充分地利用太阳能光谱，提高转化效率
德国和法国联合研发的四个PN结太阳能电池专户效率高达44％
3太阳能光伏光热联合优化运行技术，显著提升利用
效率。美国斯坦福大学研究成果显示，光伏光热联合运行的综合效率可达到46％，中国甘肃已经建成太阳能光伏-光热-储热联合运行供暖示范工程，
一在降低成本方面，主要依靠改进和节省材料
1用碘化铜无机材料替代钙钛矿电池中的有机聚合物材料
2 二维电池节省光伏材料。
二、最新技术发展
在海洋能中，潮汐能开发利用最早，最成熟，有一百多年的研究历史，1966年建成的法国朗斯潮汐电站，是全球第一个商业化运行的潮汐电站，工24台机组，装机容量24万千瓦，韩国始华湖电站是世界最大的潮汐发电站，发电装机容量25.4万千瓦，年发电量超过5亿千瓦.时。
波浪能，海流能都是利用海水水平流动的机械能发电，2002年中国第一座潮流能实验电站在浙江省舟山市岱山县建成，装机容量600千瓦，
温差能利用已有近百年历史，但最近四十年才取得实质性进展，1979年，美国在夏威夷附近海域建成世界第一座具有实用意义的温差能发电装置，确定功率50千瓦
盐差能利用研究历史较短
分布式电源技术
分布式电源是指位于用户侧，就近接入低电压等级电网的发电设施或能量综合利用的多联供设施。包括风能、太阳能等清洁能源分布式发电。以及余热余压余气发电和小型天然气冷热电多联供灯。其本质是就近开发，并网。消纳的小容量发电机组
未来分布式电源发展将以开发负荷中心附近的太阳能，风能，小水电能等清洁能源为主。
风电在线监测系统介绍
风电在线监测系统介绍 来源：亚泰光电伴随着风能的快速发展和风电机组的广泛安装使用，风电机组的运行故障问题日益突出。风电机组的安全、稳定、无故障运转不仅可以提供稳定的电力供应，也可以大幅降低风电的成本，是整个产业链健康发展的关键环节。 据资料显示，20年间欧美风电行业中机组容量为1MW的风力发电机组，其总投资的65％～90％都消耗在运行、维护上，非计划停机又用去了其中的75％。国际工程保险协会在年报中介绍，支付给丹麦风电业的理赔费用的40％是由于机械故障，主要是齿轮箱和轴承的故障。而中国的风电设备的维护损耗更是惊人，甚至有一大批的风力发电机的正常累计工作时间都不超过l000小时。 由于风电机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，使得风电机组故障频发。近年来，国内外风力发电机故障率最高的部件当数齿轮箱。我国的风场齿轮箱损坏率高达40～50％，极个别品牌机组齿轮箱更换率几乎达到100％。国外在对风力发电机各主要部件的故障统计中，齿轮箱的故障率也是居高不下，据西班牙纳瓦拉水电能源集团公司最近几年对风电机组主要部件的故障统计：由齿轮箱、发电机、叶片引起的故障是风电机组故障的主要原因，其中齿轮箱的故障发生率在逐年增高，故障百分比已超过60％，是机组中故障发生率最高的部件。我国已建成的风电场的风力机有相当部分是上世纪90年代中期由国外购进的，这些机组寿命为15、20年，保修期一般为2年，随着机组运行对间的加长，目前这些机组陆续出现了故障，（包括风轮叶片、电机、增速齿轮，及控制系统等等）导致机组停止运行，严重影响发电量，造成经济损失。而且，风电机组的费用非常高昂，在国内，中小型风电机的投入成本在一万元/每千瓦左右，或更高。在风能资源特别丰富地区的大型机组，初期建设投入成本一般在八千元/每千瓦左右，维护费列入电价中，使得风电的价格居高不下，而使风电成本比火电成本高出2/3，所以风电虽无污染，能再生是十分理想的清洁而又可持续发展的能源，却未普遍应用。 风电机组的主要部件造价昂贵而且更换非常困难，如果合理采用状态监测和故障预警的技术，通过实时状态检测和智能故障预警技术可以有效地发现事故隐患并实现快速准确的系统维护,保障机组安全运行，做到防范于未然，必能大大地降低风机的故障率，有效地减少维修费用，必能提高风电的竞争能力，推动风能行业的跨越式发展。 风电总投资的65%以上都消耗在运行维护上，其中齿轮箱维护约占一半以上。采用在
风电控制技术
一、风电控制技术 风电精确预测和运行调控技术发展。 容量10兆瓦风机的完全商业化，路上风电成本降至0.4元/千瓦.时以下，海上风电成本可下降到0.6元/千瓦.时以下，预计到2050年前后，单机容量20兆瓦的风机可以用于远还风电场的开发利用，海上风电成本降至0.5元/千瓦.时以下 太阳能发电技术 太阳能发电主要有光伏发电和光热发电 光伏发电 1、最新技术进展 自1954年第一块光伏电池问世以来，光伏发电技术取得了长足发展，至今已经历了三个发展阶段。20世纪五六十年代，实验室阶段。20世纪九十年代-21世纪，迅猛发展阶段。 截止2014年度，中国最大的光伏电站发电装机容量达到20万千瓦，共有三座，2015年法国将建成30万千瓦光伏电站，成为世界装机规模最大的光伏电站。目前，光伏发电主要有硅基、薄膜和聚光太阳能发电三种形式。硅基太阳能发电较为成熟，最高能量转化效率可以达到20％左右。薄膜太阳能电池，其能量转化效率从2009年的3％快速提高到2013年的16.2％
左右，被《科学》杂志评为2013年十大科学突破之一。聚光太阳能发电，在500倍聚光条件下可将转化效率提高到40％以上。 发展方向和前景 光伏板 1材料创新提高光电转化效率。 硅基光伏材料，理论光伏能量转化率可以达到38％。薄膜太阳能电池最高效率达到15％以上系统效率达到8％以上使用寿命超过15年，与硅基太阳能电池板相比，薄膜电池成本优势明显，随着光电转化效率提高，未来有望取代硅基太阳能电池。 2制造和安装趋向薄片化、简易化 3、发展太阳能追踪技术，提高利用效率 4、2020年前后，全球光伏发电平均成本将由2010年的2元/千瓦时，下降到0.9元/千瓦.时随着全球农院互联网发展，太阳能将成为最重要的能源来源。预计2050年前后，集中式和分布式光伏发电成本可分别降低到0.24元/千瓦.时和0.27元/千瓦.时将低于目前传统化石能源发电成本。 5、光热发电 光热发电技术主要包括槽式，塔式，纸性菲涅尔式和碳式四种主流技术类型，
风电机组状态检修的研究
风电机组状态检修的研究 摘要：本文介绍风电机组的组成和典型故障，阐述风电机组状态检修方法的内容、构成等，重点分析其数据收集系统和运行状态评估方法。 关键词：风电机组；状态检修；状态评估 1引言 随着世界经济的快速发展，能源紧缺和环境污染问题日益突显，我国在改革 开发初期就提出了可持续发展战略，其中一项最重要的措施就是要大力开发和利 用可再生能源，风能是一种清洁型的可再生能源，其分布范围广，可利用数量多，是目前应用技术最成熟的新能源种类。我国也出台了一系列政策鼓励风力发电的 开发和建设，目前的装机总量已超过百兆千瓦，并仍处于一个快速增长的阶段。 与此同时，风力发电站的安全稳定运行以及风能的有效利用成为目前关注的焦点，也是风能利用的挑战。近年来，随着我国风电站的建设发展，风电机组的各种故 障也层出不穷，其造成的停机时间严重降低了风电机组的效率，增加维护成本， 如果不能够进行有效的检修和控制，可能会造成严重的安全事故，危及从业人员 的生命安全。状态检修技术是目前应用比较广泛的先进的检修技术，能够明显降 低风电机组的故障概率，减少停机时间，降低维护成本。 2风电机组简介 2.1风电机组的组成 风电机组是将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的系统，其主要结 构有叶轮、传动系统、发电机、控制系统、偏航系统、塔架等，其中传送系统的 主要部件有主轴、齿轮箱、轴承、联轴器等，主要用于传递机械能，是风电机组 的主要机械部件，也是容易发生机械故障的部位；控制系统主要由传感器和控制 柜组成，对风电机组起到监测保护和运行控制的作用。 2.2风电机组的典型故障 风电机组的故障主要分为机械故障、电气故障和液压故障三种，而机械故障 中齿轮箱故障是比较常见的故障，电气故障中发电机和变频器等的故障也是风电 机组比较多发的故障种类。齿轮箱故障主要是由油温变化和气流变化引起的齿轮 点蚀、齿轮胶合、齿轮疲劳磨损、轮齿折断等；发电机故障主要有发电机振动过大、噪声过大、温度过高、轴承过热等，主要由定子绕组短路、转子绕组故障和 偏心振动等原因引起的，而轴承故障为主要故障原因；变频器故障主要有短路、 过电流、过载、过电压、过温、接地等故障。 3风电机组的状态检修 3.1风电机组状态检修的内容 风电机组的状态检修首先需要通过控制系统收集风电机组各组成部分的数据 参数，如风电机组的当前运行功率和风速、传送系统中齿轮箱的油温和轴承的温度、以及风电机组目前的运行状态等，以此掌握风电机组的各种参数，为状态检 修的决策提供原始依据。 其次由远程实时监测系统对经常发生故障的部位进行在线监测，了解风电机 组的常见故障种类，并进行分类统计汇总，分析常见故障的机理然后采用科学的 诊断方法对故障进行诊断分析。此外，风电机组的故障预测是实时状态检修的关 键技术，根据实时监测获取的各项数据参数，建立对应的预测模型，通过专业的 软件对比分析数据与实测数据，实现对故障的预测。 最后通过对风电机组的各种参数进行监测、收集、整理、分析、诊断、预测
风电场风电机组优化有功功率控制的研究
2017年度申报专业技术职务任职资格 评审答辩论文 题目：风电场风电机组优化有功功率控制的研究 作者姓名：李亮 单位：中核汇能有限公司 申报职称：高级工程师 专业：电气 二Ο一七年六月十二日
摘要 随着风电装机容量的与日俱增，实现大规模的风电并网是风电发展的必然趋势。然而，由于风能是一种波动性、随机性和间歇性极强的清洁能源，导致风电并网调度异于常规能源。基于此，本文将针对风电场层的有功功率分配开展工作，主要工作概括如下： (1)对风电机组和风电场展开研究，分析风力发电机组运行特性、风力发电机组控制策略、风电场的控制策略。 (2)提出了一种简单有效的风电场有功功率分配算法，可以合理利用各机组的有功容量，优化风电场内有功调度分配指令，减少机组控制系统动作次数，平滑风电机组出力波动。 (3)优化风机控制算法后，通过现场实际采集数据将所提方法与现有方法进行了比较，验证了所提方法的合理性。 关键词：风电机组、风电场、有功功率控制、AGC
Abstract With increasing wind power capacity, to achieve large-scale wind power is an inevitable trend of wind power development. However, since the wind is a volatile, random and intermittent strong clean energy, resulting in wind power dispatch is different from conventional energy sources. And the wind farm is an organic combination for a large number of wind turbines, wind farms under active intelligent distribution layer hair is also included in the grid scheduling section. Based on this, the active allocation and scheduling for grid scheduling side active layer wind farm work, the main work is summarized as follows: (1)Wind turbines and wind farms to expand research, in-depth analysis of the operating characteristics of wind turbines, wind turbine control strategy, control strategies of wind farms. (2)This paper proposes a simple and effective wind power active power allocation algorithm, can reasonable use each unit capacity, according to the optimization of wind farms in active dispatching command, decrease The Times of turbine control system action smooth wind power output fluctuation unit. (3)After optimization of the fan control algorithm, through the practical field data collected will be presented method are compared with those of the existing method, the rationality of the proposed method was verified. Keywords:wind turbine, wind farm, active power control
风电机组控制安全系统安全运行的技术要求(正式)
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 风电机组控制安全系统安全运行的技术要求(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-5841-15 风电机组控制安全系统安全运行的 技术要求(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 控制与安全与系统是风力发电机组安全运行的大脑指挥中心，控制系统的安全运行就是保证了机组安全运行，通常风力发电机组运行所涉及的内容相当广泛就运行工况而言，包括起动、停机、功率调解、变速控制和事故处理等方面的内容。 风力发电机组在启停过程中，机组各部件将受到剧烈的机械应力的变化，而对安全运行起决定因素是风速变化引起的转速的变化。所以转速的控制是机组安全运行的关键。风力发电机组组的运行是一项复杂的操作，涉及的问题很多，如风速的变化、转速的变化、温度的变化、振动等都是直接威胁风力发电机组的安全运行。
一控制系统安全运行的必备条件 1、风力发电机组开关出线侧相序必须与并网电网相序一致，电压标称值相等，三相电压平衡。 2、风力发电机组安全链系统硬件运行正常。 3、调向系统处于正常状态，风速仪和风向标处于正常运行的状态。 4、制动和控制系统液压装置的油压、油温和油位在规定范围内。 5、齿轮箱油位和油温在正常范围。 6、各项保护装置均在正常位置，且保护值均与批准设定的值相符。
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略
第五章全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略 5.1 全功率变流器风电机组的工作原理 (1) 5.1.1全功率变流器风电机组传动链形式 (1) 5.1.2同步发电机 (1) 5.1.3永磁同步风力发电机结构及特点 (3) 5.1.4电励磁同步风力发电机结构及特点 (5) 5.2 全功率变流器风电机组变流器 (5) 5.2.1 电机侧变流器控制策略 (6) 5.2.1 电网侧变流器控制策略 (7) 5.1 全功率变流器风电机组的工作原理 5.1.1全功率变流器风电机组传动链形式 随着现代风电机组的额定功率呈现上升趋势，风轮桨叶长度逐渐增加而转速降低。例如：额定功率为5MW的风电机组桨叶长度超过60米，转子额定转速为10rpm左右。当发电机为两对极时，为了使5MW风力发电机通过交流方式直接与额定频率为50Hz的电网相连，机械齿轮箱变速比应为150。齿轮箱变速比的增加，给兆瓦级风电机组变速箱的设计和制造提出了挑战。风电机组功率及变速箱变速比增大时，其尺寸、重量及摩擦磨损也在增加。作为另外一种选择，风力发电机可以采用全功率变流器以AC/DC/AC的方式与电网相连。 全功率变流器是一种由直流环节连接两组电力电子变换器组成的背靠背变频系统。这两个变频器分别为电网侧变换器和发电机侧变换器。发电机侧变换器接受感应发电机产生的有功功率，并将功率通过直流环节送往电网侧变换器。发电机侧变换器也用来通过感应发电机的定子端对感应发电机励磁。电网侧变换器接受通过直流环节输送来的有功功率，并将其送到电网，即它平衡了直流环节两侧的电压。根据所选的控制策略，电网侧变换器也用来控制功率因数或支持电网电压。 5.1.2同步发电机 发电系统使用的同步发电机绝大部分是三相同步发电机。同步发电机主要包括定子和转子两部分。定子是同步发电机产生感应电动势的部件，由定子铁芯、三相电枢绕组和起支撑及固定作用的机座组成。转子的作用是产生一个强磁场，并且可以由励磁绕组进行调节，主要包括转子铁心、励磁绕组、滑环等。同步发电机的励磁系统一般分为两类，一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁系统，另一类是用整流装置将交流变成直流后供给励磁的整流励磁系统。发电机容量大时，一般采用整流励磁系统。同步发电机是一种转子转速与电枢电动势频率之间保持严格不变关系的交流电机。 同步发电机的转子基木上是一个大的电磁铁。磁极有凸极和隐极两种结构。凸极转子结构和加工比较简单，制造成本低。中小容量电机一般采用凸极以降低成本；对大容量、高转速原动机，高速旋转的发电机转子将承受很大的离心力，采用隐极可以更好地固定励磁绕组。 同步发电机转子结构示意图 当转子励磁绕组中流过直流电流时，产生磁极磁场或称为励磁磁场。原动机拖动转子旋
风力发电控制技术
风力发电及其控制技术 摘要: 风力发电是将风能转换成电能，风能推动叶轮旋转，叶轮带动转动轴和增速机，增速机带动发电机，发电机通过输电电缆将电能输送地面控制系统和负荷。风力发电技术是一项多学科的，可持续发展的，绿色环保的综合技术。风力发电系统中的控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术，这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的切入（电网）和切出（电网）、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是海岛或边远地区甚至海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的可靠性提出了很高的要求 一、风电控制系统简述 风电控制系统包括现场风力发电机组控制单元、高速环型冗余光纤以太网、远程上位机操作员站等部分。现场风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心，实现机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能；每台风力发电机组配有就地HMI人机接口以实现就地操作、调试和维护机组；高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路，将机组的实时数据送至上位机界面；上位机操作员站是风电厂的运行监视核心，并具备完善的机组状态监视、参数报警，实时/历史数据的记录显示等功能，操作员在控制室内实现对风场所有机组的运行监视及操作。风力发电机组控制单元（WPCU）是每台风机的控制核心，分散布置在机组的塔筒和机舱内。由于风电机组现场运行环境恶劣，对控制系统的可靠性要求非常高，而风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计，应具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力。 风电控制系统的现场控制站包括：塔座主控制器机柜、机舱控制站机柜、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。 风力发电的基本原理 风能具有一定的动能，通过风轮机将风能转化为机械能，拖动发电机发电。 风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋 转，再通过增速器将旋转的速度提高来促 使发电机发电的。依据目前的风车技术， 大约3m/s的微风速度便可以开始发电。风 力发电的原理说起来非常简单，最简单的 风力发电机可由叶片和发电机两部分构成 如图1-1所示。空气流动的动能作用在叶 轮上，将动能转换成机械能，从而推动片 叶旋转，如果将叶轮的转轴与发电机的转
风力发电控制系统
贝加莱风力发电控制系统 2009-05-18 09:24 1、蓬勃发展的风电技术 风力发电正在中国蓬勃发展，即使在金融危机的大形势下，风力发电行业仍然不断的加大投资。在2008年，风力发电仍然保持着30%以上的强劲增长势头，包括Vestas、Gemsa、GE、国内的金风科技、华锐、运达工程等其订单交付已经到2011年后。 国内的风力发电控制技术起步较晚，目前的控制系统均是由欧洲专用控制方案提供商提供的专用系统，价格高昂且交货周期较长。开发自主知识产权的控制系统必须要提上日程，一方面，由于缺乏差异化而使得未来竞争中的透明度过高，而造成陷入激烈的价格竞争，另一方面，寻找合适的平台开发自主的风电控制系统将使得制造商在未来激烈竞争中获得先手。 然而，风电控制系统必须满足风电行业特殊的需求和苛刻的指标要求，这一切都对风力发电的控制系统平台提出了要求，而B&R的控制系统，在软硬件上均提供了适应于风力发电行业需求的设计，在本文我们将介绍因何这些控制器能够满足风力发电的苛刻要求。 2、风力发电对控制系统的需求 2.1高级语言编程能力 由于功率控制涉及到风速变化、最佳叶尖速比的获取、机组输出功率、相位和功率因素，发电机组的转速等诸多因素的影响，因此，它包含了复杂的控制算法设计需求，而这些，对于控制器的高级语言编程能力有较高的要求，而B&R PCC产品提供了高级语言编程能力，不仅仅是这些，还包括了以下一些关键技术： 2.1.1复杂控制算法设计能力 传统的机器控制多为顺序逻辑控制，而随着传感器技术、数字技术和通信技术的发展，复杂控制将越来越多的应用于机器，而机器控制本身即是融合了逻辑、运动、传感器、高速计数、安全、液压等一系列复杂控制的应用，PCC的设计者们很早就注意到这个发展方向而设计了PCC 产品来满足这一未来的需求。 为了满足这种需求，PCC设计为基于Automation Runtime的实时操作系统（OS）上，支持高级语言编程，对于风力发电而言，变桨、主控逻辑、功率控制单元等的算法非常复杂，这需要一个强大的控制器来实现对其高效的程序设计，并且，代码安全必须事先考虑，以维护在研发领域的投资安全。 2.1.2功能块调用 PCC支持PLCopen Motion、PLCopen Safety和PLCopenHydraulic库
风电综合信息化系统解决方案
风电综合信息化系统解决方案 1 项目概述 伴随我国国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对电力的依赖程度越来越高，同时电力生产也越来越受到资源和环境的制约。为了实现可持续发展战略，提高电能使用效率已成为我国能源战略的一项重要内容。由于我国资源的严峻形势，发展可持续资源是长久之计，风能是一种有巨大发展潜力的无污染可再生能源。发展可再生能源是最理想的能源，可以不受能源短缺的影响，但也受自然条件的影响，如需要有水力、风力、太阳能资源，而且最主要的是投资和维护费用高、效率低，所以发出的电成本高。现在许多国家都在积极寻找提高利用可再生能源效率的方法，相信随着地球资源的短缺，可再生能源将发挥越来越大的作用。 为了加强对各个风电场的管理，使风电集团能够直观、动态、综合地掌握下属各风电场生产一线的情况，杜绝风电机组运行和生产经营数据的错报、迟报、漏报，同时便于进行数据统计、分析以及提供技术支持，力控科技为许继许昌风电科技有限公司在总部建设一套风电场生产数据采集、监测、储存、分析、展现系统，以便风电集团能及时获取风电场生产及风电机组运行状态的信息，为集中监测、故障分析、技术支持、经营决策等提供及时、准确的数据基础。 2 系统整体拓扑结构介绍 2.1 集团调度中心系统建设 2.1.1 调度中心系统平台 调度中心信息化平台由实时服务器、历史服务器、关系数据库服务器、报警服务器、GIS地理信息系统服务器、WEB服务器以及各种辅助系统组成。 1) 实时服务器 实时数据服务器主要为系统提供实时数据管理支撑，主要负责处理、存储、管理电站采集传送来的实时数据，并为网络中的其它服务器和工作站提供实时数据。实时数据存放在
风力发电机组控制系统
风力发电机组控制系统
风力发电机组控制系统功能研究 风力发电机组控制系统简介 风力发电机组由多个部分组成，而控制系统贯穿到每个部分，其相当于风电系统的神经。因此控制系统的质量直接关系到风力发电机组的工作状态、发电量的多少以及设备的安全性。 自热风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的并网和退出电网、输入功率的限制、风轮的主动对封以及运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是边远地区或是海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程控制，这就对风力发电机组的控制系统的自动化程度和可靠性提出了很高的要求。与一般的工业控制过程不同，风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。他不仅要监视电网、风况和机组运行参，对机组进行控制。而且还要根据风速和风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率。 控制系统的组成 风力发电机由多个部分组成，而控制系统贯穿到每个部分，相当于风电系统的神经。因此控制系统的好坏直接关系到风力发电机的工作状态、发电量的多少以及设备的安全。目前风力发电亟待研究解决的的两个问题：发电效率和发电质量都和风电控制系统密切相关。对此国内外学者进行了大量的研究，取得了一定进展，随着现代控制技术和电力电子技术的发展，为风电控制系统的研究提供了技术基础。 风力发电控制系统的基本目标分为三个层次：这就是保证风力发电机组安全可靠运行，获取最大能量，提供良好的电力质量。 控制系统组成主要包括各种传感器、变距系统、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、监控单元。具体控制内容有：信号的数据采集、处理，变桨控制、转速控制、自动最
风电机组检测与控制课程设计报告
风电机组检测与控制课程设计指导书 河北工业大学 风能与动力工程系
一、设计目的 风电机组齿轮箱是双馈型风力发电机组的重要组成部分，是机组中的能量传递机构。齿轮箱的可靠性直接影响了风力发电机组的正常运行。随着国内政策对清洁能源大力支持，特别是对风能发电应用技术的开发，风电机组的单机容量越来越大，因此齿轮箱的稳定性、故障分析和可靠性研究成为了风力发电领域的一个重要环节。而在风电机组运行过程中，对齿轮箱进行在线监测和定期维护至关重要。 根据所学知识，通过文献检索，针对齿轮箱进行在线状态监测和维护相关内容进行设计。 二、设计内容 1、齿轮箱常见故障及原因分析； 2、齿轮箱在线状态监测； 3、齿轮箱维护。 三、时间安排 2015年1月19日交纸质版 四、要求 1、字数要求：5000字左右； 2、报告格式参考“课程设计格式要求”； 3、2-3名同学一组。
风电机组检测与控制 课程设计报告 设计题目：关于风电机组齿轮箱的研究姓名： 时间：2015年1月10日
目录 1系统概论 (1) 2 齿轮箱常见故障及原因分析 (4) 2.1 断齿 (4) 2.2 点蚀 (4) 2.3 齿面胶合 (4) 2.4.齿根疲劳裂纹 (5) 2.5 齿面接触疲劳 (5) 2.6 轴承损坏 (5) 2.7 断轴 (6) 3、齿轮箱在线状态监测 (7) 4 风力发电机组齿轮箱的维护 (9) 4 结束语 (11)
1 系统概述 1．1 齿轮箱的发展概况 面对当前不可再生能源短缺的境况，许多国家都致力于发展清洁能源，主要有风能、太阳能等，但规模最大的是风力发电。随着风力发电技术的日趋成熟，市场的逐步扩大，风力发电已成为增长最快的可再生能源之一，并具备了与常规能源竞争的能力。而风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组中最重要的部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。风机增速齿轮箱作为风力发电机组的配套产品，是风力发电机组中一个重要的机械传动部件，它的功能是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，使其得到相应的转速进行发电，它的研究和开发是风电技术的核心，并正向高效、高可靠性及大功率方向发展。在风力发电机组出现的故障中齿轮箱的损坏率在机组部件中最高的由于风力发电机的组装在风电场，齿轮箱受变载荷、强阵风的冲击，环境温度变化较大，齿轮箱故障所占比重较大。随着风力机组的不断升级，风力发电机容量的增大，齿轮箱故障所带来的损失越来越大发生故障是不可避免的若出现故障，对发电机组带来的影响很大，维修也非常困难。所以齿轮箱故障诊断的研究是非常必要的。目前，主要有三种风力发电机，一种依靠齿轮箱增速的双馈异步风力发电机，一种是永磁直驱风力发电机组，第三种是半直驱风力发电机，第一种的生产技术较为成熟，而 1且在风电场中是主流机型，使用较多的机型。双馈感应发电机所加装的电力电子变流器的功率占风力机组的 30，虽然没有了齿轮箱，风力机的故障发生率以及维护成本都大幅下降，但为了将直驱风力发电机组联接电网，要给它加装一个全功率的电力电子变流器，而变流器的价格非常高，增加了发电成本。鉴于以上两个原因风电机组齿轮箱故障研究有重要现实意义。 1.2风力发电机组齿轮箱的介绍 1.2.1风力发电机组齿轮箱的结构及作用 齿轮箱风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。根据机组的总体布置要求，有时将与风轮轮毂直接相连的传动轴（俗称大轴）与齿轮箱合为一体，也有将大轴与齿轮箱分别布置，其间利用涨紧套装置或联轴节连接的结构。为了增加机组的制动能力，常常在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置，配合叶尖制动（定浆距风轮）或变浆距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动如图 2-1 为齿轮箱剖面结构，图 2-2 为风机齿轮箱的内部结构. 图2-3为齿轮箱外部结构。
风电机组控制系统
风电机组控制系统 摘要：风电机组控制系统作为风电机组的重要组成部分，我们有必要对其进行详细的研究论述。本文主要介绍风电机组控制系统的组成结构和风电机组在运行时不同区域的基本控制策略，以及不同厂家在风电机组主要系统的实现上对软硬件采用情况。 关键词：风电机组 控制系统 构成 一、风电机组控制系统的组成结构 从实现功能的角度可以将控制系统分为：主控系统、变流控制系统、变桨距控制系统、偏航控制系统、液压控制系统及安全链保护。这些控制系统通常采用分布式控制系统，主控制器只有一个，且位于地面的塔筒柜里，而从控制器有好几个，这些从控制器之间是通过光纤、工业以太网、profibus 、CANbus 等进行通信的。为了能够更直观更清晰地了解控制系统的总体结构，以下将展示其结构图，具体如图1： 主控制器运行监控机组起停远程通信故障监测及保护动作电网、风况检测 人机界面 输入用户命令、变更参数 显示系统运行状态、统计 数据和故障 变桨距控制柜 桨距角调整 转速控制功率控制系统安全链系统紧急停机保护 偏航控制系统自动调向控制解缆控制液压站控制刹车机构压力控制机械刹车控制变流控制柜 交流励磁控制 并网控制 图1 控制系统的总体结构图 二、风电机组在运行时不同区域的基本控制策略 根据风速情况以及风力机功率特性，变速恒频风力发电机组的运行可以划分成很多区域，分别为：待机区、启动并网区、最大风能追踪区、转速限制区、功率限制区、切出保护区。 （1）待机区：控制系统的带电工作，保证所有执行机构和信号均处于正常状态。 （2）启动并网区：当风速达到切入风速时，风电机组起动，通过变桨距机
构调节桨距角使风力机升速，达到并网转速时，执行并网程序，使发电机组顺利切入电网，并带上初负荷。待发电机出口三相电压的电网电压满足同期条件时，接触器合闸，发电机并入电网。 （3）最大风能追踪区：风力发电机组运行在额定风速以下时，发电机输出功率未达到额定功率，此时控制目标为保持最佳叶尖速比，快速稳定的电机变速控制，尽可能将风能转化为输出的电能，实现风能最大捕获。 （4）转速恒定区：这一区域内发电机转速达到最大值，并保持恒定，风速逐步增大，机组功率因为发电机扭矩的增大而增加。而这个阶段，为了保护机组的安全运行，不再进行最大风能追踪，该区域的转速限制主要是通过调节发电机的电磁转矩实现的，功率曲线也较前一阶段平滑。 （5）功率恒定区：如果风速继续增大，发电机和变流器将达到其功率额定值，此时，只能减小风轮吸收的能量才能保障机组的安全，于是加入变桨距控制，增大桨距角，继续减小风能利用系数Cp，以维持机组的输出功率稳定在额定值。 （6）切出保护区：当风速继续增大，超过切出风速时，从保护机组的角度出发要将风力机叶片调至顺桨状态，风力发电机组切出电网，实现安全停机。 三、不同厂家在风电机组主要系统的实现上对软硬件采用情况 （1）关于主控系统 主控制器是电控系统的核心，要完成对机组运行参数和状态的检测和监控，同时要建立良好的人机交互界面和远程通讯的功能。 在主控系统的硬件上，几乎所有的厂家都选择PLC作为主控制器PLC系统因为构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长，也能进行连续过程的PID回路控制，并能与上位机构成复杂的控制系统，实现生产过程的综合自动化；使用方便，编程简单，开发周期短，现场调试容易；能适应风电场恶劣的运行环境，可靠性强，所以完全适用于风电领域。 （2）关于变桨系统 变桨距是指风电机组安装在轮毂上的叶片借助控制技术和动力系统改变桨距角的大小从而改变叶片气动特性，使桨叶和整机的受力情况大为改善。 作为变桨系统，主要有两大技术路线，如下： 1.电动变桨方式：几乎所有的国内风机制造商以及GE、Enercon、Suzlon、Siemens都是采用该种变桨方式，驱动电机有直流电机和交流电机之分，传动方式有齿轮齿圈传动和齿形皮带传动（仅有金风一家）之分。 2.液压变桨方式：以Vestas和Gamesa两大国际风机巨头为代表。 两种变桨方式各有优缺点，两种系统在基本功能方面几乎是一致的，而在细节方面各有利弊，目前在电动型应用领域更为广泛。 （3）关于变流系统
风力发电机组控制技术学习心得体会_心得体会
风力发电机组控制技术学习心得体会 本文是关于心得体会的风力发电机组控制技术学习心得体会，感谢您的阅读！ 风力发电机组控制技术学习心得体会 在风力发电系统中，控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术。这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的切入和切出、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是海岛或边远地区甚至海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的可靠性提出了很高的要求。 要研究一套可靠的风电控制系统，首先要了解风力机工作的基本原理，包括风力机的能量转换过程、空气动力特性、简化叶素动量理论和涡流理论等。掌握以上知识，才能知道在何种情况下应进行何种控制以及对哪些参数进行控制才能达到相应效果。 在对风力机的控制策略进行归纳后得出风力机的控制要素主要有以下几部分：转速、偏航、停机、发电机。其中转速控制分为定桨距控制和变桨距控制，变桨距控制又可分为恒速恒频和变速恒频控制。定桨距控制的策略是在风速过大时采取失速控制以防转速过大，变桨距控制则相对灵活主要通过调节桨距角和转速使风力机的运行符合要求。 目前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，对于风力机的变速恒频运行，除需要了解风力机的原理之外，还需掌握风电机组控制系统的特性。这种特性主要是风力机的功率因数与叶尖速比和桨距角的关系。对于某一固定的桨距角，存在唯一的最佳速比使得功率因数最大。而对于任意的叶尖速比，桨距角为0度时功率因数相对最大，桨距角增大，功率因数明显减小。根据这种特性，变速恒频控制的策略就是在额定功率前都将桨距角置于最小的位置，一般3度左右，这时调节发电机的转速n，使得叶尖速比始终对应最佳功率因数点。当风速超过额定风速时，则增大桨距角使风力机的功率稳定在允许范围之内。 可以说，这种控制策略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最终目标。而依据这种策略研发风电机组的控制系统
风电机组控制及保护性能监督导则
风电机组控制及保护性能监督导则 1 概述 本导则规定了风力发电机组功率曲线验证、并网要求、变桨紧急电源、保护性能技术监督的技术要求。 2 适用范围 本导则适用于上风向、管式塔风力发电机组。 3 术语和定义 3.1 低电压穿越low voltage ride through 当电力系统事故或扰动引起并网点电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，风电机组/ 风电场能够保证不脱网连续运行。 3.2 风电场并网点point of connection of wind farm 风电场升压站高压侧母线或节点。 3.3 失电保护grid failure protection 风力发电机组由于电网断电、箱变故障等原因突然与电网脱离后，机组使用紧急电源等使气动刹车动作，叶轮转速降低，刹车制动， 将机组恢复至停机状态。 4 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，
仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 18451.2-2012 风力发电机组 功率特性测试 GB/T 风电场接入电力系统技 NB/T 31018-2011 风力发电机组变桨控制系统技术规范 5 监督范围 风电机组控制及保护性能监督应包括以下项目： a) 功率曲线验证及叶片完好性； b) 并网性能要求，包括低电压穿越、有功、无功控制； c) 变桨系统动力源（变桨蓄电池及蓄能器）； d) 机组控制系统及保护性能：包括主控系统、SCADA 及机组内部通信、变桨系统、变频系统以 及急停、扭缆、振动保护、超速、高温、失电保护、烟雾报警、紧急照明等。 6 监督内容及要求
风力发电机的几种功率调节方式
风力发电机的几种功率调节方式 作者：佚名发布时间：2009-5-5 随着计算机技术与先进的控制技术应用到风电领域，并网运行的风力发电控制技术得到了较快发展，控制方式从基本单一的定桨距失速控制向变桨距和变速恒频控制方向发展，甚至向智能型控制发展。作为风力资源较为丰富的国家之一，我国加快了风电技术领域的自主开发与研究，兆瓦级变速恒频的风力发电机组国产化已列入国家“863”科技攻关顶目。本文针对当前并网型风力发电机组的几种功率凋节控制技术进行了介绍。 l 定桨距失速调节型风力发电机组 定桨距是指桨叶与轮载的连接是固定的，桨距角固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。失速型是指桨叶翼型本身所具有的失速特性，当风速高于额定风速69，气流的攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流，效率降低，来限制发电机的功率输出。为了提高风电机组在低风速时的效率，通常采用双速发电机（即大/小发电机）。在低风速段运行的，采用小电机使桨叶具有较高的气动效率，提高发电机的运行效率。失速调节型的优点是失速调节简单可靠，当风速变化引起的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不作任何控制，使控制系统大为减化。 2 变桨距调节型风力发电机组 变桨距是指安装在轮载上的叶片通过控制改变其桨距角的大小。其调节方法为：当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到45”，当转速达到一定时，再调节到0“，直到风力机达到额定转速并网发电；在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在0°位置不变，不作任何调节；当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率。随着风电控制技术的发展，当输出功率小于额定功率状态时，变桨距风力发电机组采用OptitiP技术，即根据风速的大 风力发电机的几种功率调节方式 作者：佚名发布时间：2009-5-5 调整发电机转差率，使其尽量运行在最佳叶尖速比，优化输出功率。变桨距调节的优点是桨叶受力较小，桨叶做的较为轻巧。桨距角可以随风速的大小而进行自动调节，因而能够尽可能多的吸收风能转化为电能，同时在高风速段保持功率平稳输出。缺点是结构比较复杂，故障率相对较高。 3 主动失速调节型风力发电机组 将定桨距失速调节型与变桨距调节型两种风力发电机组相结合，充分吸取了被动失速和桨距调节的优点，桨叶采用失速特性，调节系统采用变桨距调节。在低风速肘，将桨叶节距调节到可获取最大功率位置，桨距角调整优化机组功率的输出；当风力机发出的功率超过额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整在额定值以下，限制机组最大功率输出，随着风速的不断变化，桨叶仅需要微调维持失速状态。制动刹车时，调节桨叶相当于气动刹车，很大程度上减少了机械刹车对传动系统的冲击。主动失速调节型的优点是其言了定奖距失速型的特点，并在此基础上进行变桨距调节，提高了机同频率后并入电网。机组在叶片设计上采用了变桨距结构。其调节方法是：在起动阶段，通过调节变桨距系统控制发电机转速，将发电机转速保持在同步转速附近，寻找最佳并网时机然后平稳并网；在额定风速以下时，主要调节发电机反力转矩使转速跟随风速变化，保持最佳叶尖速比以获得最大风能；在额定风速以上时，采用变速与桨叶节距双重调节，
风力发电系统电气控制设计风电-毕设论文
毕业论文 风力发电系统电气控制设计 摘要 风力发电系统电气控制技术是风力发电在控制领域的关键技术。风力发电机组控制系统工作的安全可靠性已成为风力发电系统能否发挥作用，甚至成为风电场长期安全可靠运行的重大问题。在实际应用过程中，尤其是一般风力发电机组控制与检测系统中,控制系统满足用户提出的功能上的要求是不困难的。往往不是控制系统功能而是它的可靠性直接影响风力发电机组的声誉。有的风力发电机组控制系统的功能很强,但由于工作不可靠,经常出故障,而出现故障后对一般用户来说维修又十分困难，于是这样一套控制系统可能发挥不了它应有的作用。因此对于一个风力发电机组控制系统的设计和使用者来说,系统的安全可靠性必须认真加以考虑,必须引起足够的重视。 我们的目的是希望通过控制系统的设计，采取必要的手段使我们的系统在规定的时间内不出故障或少出故障，并且在出故障之后能够以最快的速度修复系统,使之恢复正常工作。 关键词：风力发电的基本原理；风力发电机的基础理论；风力发电控制系统；风轮机的气动特性；变桨距控制系统。
1绪论 1.1国内外风力发电的现状与发展趋势 风能属于可再生能源，具有取之不尽、用之不竭、无污染的特点。人类面临的能源、环境两大紧迫问题使风能的利用日益受到重视。我国的风能资源丰富，可利用的潜能很大，大力发展风、水电是我国长期的能源政策。而其中风电是可再生能源中最具发展潜力和商业开发价值的能源方式。从20世纪80年代问世的现代并网风力发电机组，只经过30多年的发展，世界上已有近50个国家开发建设了风电场(是前期总数的3倍)，2002年底，风电场总装机容量约31128兆瓦(是前期总数的300倍)。 2005年以来，全球风电累计装机容量年平均增长率为27.3%，新增装机容量年平均增长率为36.1%，保持着世界增长最快能源的地位。2010年全球装机容量达196630MW，新装机容量37642MW，比去年同期增长23.6%。 目前，德国、西班牙和意大利三国的风电机组的装机容量约占到欧洲总量的65%。近年来，在欧洲大力发展风电产业的国家还有法国、英国、葡萄牙、丹麦、荷兰、奥地利、瑞典、爱尔兰。欧洲之外，发展风电的主要国家有美国、中国、印度、加拿大和日本。迄今为止，世界上已有82个国家在积极开发和应用风能资源。 海上风力资源条件优于陆地，将风电场从陆地向近海发展在欧洲已经成为一种新的趋势。有人把风电的发展规划为3步曲，陆上风电技术（当前技术）一近海风电技术（正研发技术）一海上风电技术（未来发展方向）。 2010年北美的装机容量有显著下降，美国年度装机容量首度不及中国；多数西欧国家风能发展处于饱和阶段，但风能产业在东欧国家得到显著发展；非洲风能发展主要集中在北非。 随着海上风电的迅速发展，单机容量为3 -6MW的风电机组已经开始进行商业化运行。美国7MW风电机组已经研制成功，正在研制10MW机组；英国10MW机组也正在进行设计，挪威正在研制14MW的机组，欧盟正在考虑研制20MW的风电机组，全球各主要风电机组制造厂家都在为未来更大规模的海上风电场建设做前期开发。 1.1.1世界上风力发电的现状 近年来，世界风电发展持续升温，速度加快。现主要以德国、西班牙、丹麦和美国的一些公司为代表，大规模地促进了风电产业化和风机设备制造业的发展。经过四、五年时间的整合，国际上风机制造业大约有十几家比较好的大企业。2003年底，全世界风电是3800万千瓦左右，而2003年一年就增加了400多万千瓦，仅德国到2003年底的装机容量就有1600万千瓦，其次是西班牙、美国、丹麦等国。国外风电的发展趋势，一是发展速度加快，二是风机机组从小型化向大型化发展,海上风电厂是下一步发展的主流。