中科院电工所新能源发电技术研究组承担的国家十一五科技支撑计划课题“双馈式变速恒频风电机组控制系统及变流器的研制”取得重要进展,研制成功1.5MW双馈式变速恒频风电机组控制系统,并于2008年6月13日在河北海兴风电场国产1.5MW风电机组上并网成功,发电运行。该课题的成功,标志着我国MW级风电机组控制技术取得重大突破,1.5MW变速恒频控制系统产品样机通过了实际机组的检验,为后续国产控制系统的产业化奠定了基础,有助于推动MW级风电机组的国产化进程。
从国际风电技术发展的趋势来看,单机容量越来越大,陆地风电机组主力机型单机容量在1.5MW以上,近海风电机组的主力机型单机容量多为2.5MW以上,双馈式变速恒频风电机组是目前国际风电市场的主流机型。控制系统及变流器作为MW级双馈式风电机组核心部件,目前还未实现国产化,已经成为制约我国MW级风电机组产业化发展的瓶颈,严重影响了我国风电产业化发展的进程。
中科院电工所新能源发电技术研究组承担了国家十一五科技支撑计划课题“双馈式变速恒频风电机组控制系统及变流器的研制”,该课题研究时间从2006年12月开始到2009年11月结束。课题研究1.5MW双馈式变速恒频风电机组控制系统及变流器产业化关键技术,重点研究了1.5MW双馈风电机组的变速运行控制、3叶片独立电动变桨距技术和阵风运行控制技术。1.5MW双馈控制器以西门子S7-300PLC为控制核心,采用模块化设计,结构紧凑,扩展能力强。控制器配备强大的PROFIBUS现场总线接口和以太网接口,具有高速稳定的远距离通信能力,抗干扰能力强。该控制器按主机架+扩展机架的方式进行布置,所有的执行机构控制都经继电器进行了隔离,一方面保证了各数字输出的驱动能力,另一方面对外部强电回路进行了隔离,保证了整个系统的安全、可靠。
图:实际运行期间的风速-功率曲线。
风电机组从2008年6月13日完成并网,6月20日进入连续运行考核。机组启动并网平稳,脱网过程正确,在额定转速以下实行变速控制、额定转速以上实行变桨恒功率控制。经过实际发电运行考核验证,1.5MW风电控制器的各项控制功能符合整机运行控制要求。
1.5MW变速恒频控制系统产品的研制成功,不仅打破国外风电企业长期的技术封锁、高额的产品价格、长途运输费用、售后服务等环节的垄断,而且将提升我国自主研发创新能力,培养了一批具有实践经验的专业人才,缩短和世界先进水平的差距,进一步促进提高我国风电机组控制系统的设计能力和制造水平,对整个风电机组的国产化和产业化具有重要意义。
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