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風機選型與安裝

車間降溫_高壓變頻器在鶴崗礦務局熱電廠引風機上的應用工業(yè)自動


高壓變頻器在鶴崗礦務局熱電廠引風機上的應用
    

一.概況
  鶴崗礦務局熱電廠位于中國的北方煤城――黑龍江鶴崗市,隸屬于礦務局系統,共四機六爐,包括兩臺50MW發(fā)電機組和兩臺25MW發(fā)電機組,四臺75噸鍋爐和兩臺220噸鍋爐。其中五號和六號爐為220噸鍋爐,目前正增建七號爐(220噸鍋爐)。
  冬季除了正常向東北電網供電外,還要負責鶴崗大部分地區(qū)的供熱。長期以來我電廠220噸爐的送、引風機電機一直采用工頻運行的方式,依靠送、引風機的擋板來調整風量,維持鍋爐負壓,風機擋板的開度一般在40%左右,這樣大量的能量就浪費在風機的擋板上,造成該電廠的廠用電率高居不下。
  夏季時,一般只運行一臺220噸鍋爐,就可以滿足負荷的要求。冬季為了供熱的需要,一般兩臺220噸鍋爐都要運行。6號爐和5號爐鍋爐給水系統采用母管制,鍋爐給水泵的配置為1用1備。當兩爐同時運行時,一臺工頻給水泵的給水量及給水壓力恰好滿足。在一臺鍋爐運行的時候,啟用一臺給水泵,但是給水泵的出口壓力為15MP,而現場實際需要的給水壓力僅為12.5MP,這樣給水泵的出口壓力過高,需要調整。由于給水泵是由定速電機拖動的,因此只能通過爐側閥門來控制給水流量和壓力,不但經濟效益差,而且由于爐前給水壓力過高,對給水管道的安全運行還造成一定的隱患。
  為了徹底解決上述題目,我廠決定對6號爐的四臺引送風機(兩臺引風機,兩臺送風機)及一臺給水泵進行技術改造,通過對電機調速來實現上述風機和給水泵的變速運行,對風量、給水流量及壓力進行公道調節(jié),以達到改善工藝和節(jié)能的目的。 


         二.調速方式的選擇
  目前,大功率高壓異步電動機的主要調速方式有以下幾種:串級調速、液力偶合器調速及變頻調速等。
  串級調速――優(yōu)點是可以回收轉差功率,所以調速效率比較高,但存在的題目也很多:它不適合于鼠籠型異步電機,必須更換電機;不能實現軟起動,啟動過程非常復雜;啟動電流大;調速范圍有限;響應慢,不易實現閉環(huán)控制;功率因數和效率低,并隨轉速的調低急劇下降;很難實現同PLC、DCS等控制系統的配合,對進步裝置的整體自動化程度和實現優(yōu)化控制無益;同時因控制裝置比較復雜、諧波污染大對電網有較大干擾;進一步限制了它的使用,屬落后技術。
  液力偶合器調速――屬低效調速方式,調速范圍有限,高速丟轉約5%-10%,低速轉差損耗大,最高可達額定功率的15%,因效率與速度成正比,低速時效率極低,精度低、線性度差、響應慢,啟動電流大,裝置大,必須加裝在設備與電機之間,不適合改造;無法軟啟動,偶合器故障時,無法切換運行,維護復雜、用度大,不能滿足進步裝置整體自動化水平的需要。
  高壓變頻器調速――由于應用了先進的電力電子技術、計算機控制技術、現代通訊技術和高壓電氣、電機拖動等綜合性領域的學科技術,因此具有其它調速方式無法相比的優(yōu)點:
  ①變頻器采用液晶顯示數字界面,調整觸摸式面板,可隨時顯示電壓電流、頻率、電機轉速,可非常直觀地顯示電機在任何時間的實時狀態(tài)。
  ②精確的頻率分辨率和高的調速精度,完全可以滿足各種生產工藝工況的要求。
  ③高壓變頻用具有國際通用的外部接口,可以同可編程控制器(PLC)和工控機等各種儀表相連,并可與原設備控制回路相連接,構成部分閉環(huán)系統,如與原DCS系統實現數據交換和連鎖控制等。
 、芫哂芯偷睾彤惖夭倏v功能,另可通過互聯網實現遠程監(jiān)控功能。
 、菥哂须娏﹄娮颖Wo和產業(yè)電氣保護功能,保證變頻器和電機在正常運行和故障時的安全可靠。
 、揠姍C可實現軟啟動、軟制動;啟動電流小,小于電機的額定電流;電機啟動時間可連續(xù)可調,減少了對電網影響。
 、邷p少配件的損耗,延長設備使用壽命,進步勞動生產效率。
  綜合上述調速方式,我電廠選擇了當前最為先進的調速形式――高壓變頻調速,通過對眾多高壓變頻器廠家綜合考評,決定選用北京利德華福電氣技術有限公司生產的單元串聯多電平結構的高壓變頻器,該變頻用具有如下優(yōu)點:
 、僭趪鴥雀邏鹤冾l器廠家中業(yè)績最多,系統運行穩(wěn)定;
 、谌形慕缑骘@示,適合國內用戶;
  ③針對國內用戶量身定做,盡量考慮國內電網的綜合因素,在其可靠性,安全性方面有其獨到的技術上風;
 、軆戎肞LC,易于改變控制邏輯關系,適應多變的現場需要。


         三.系統配置方案
  根據實際情況,四臺鍋爐風機變頻器及一臺給水泵變頻器的現場主回路均采用手動一拖一的方案,如右圖:
  此結構是手動旁路的典型方案,原理是由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成(其中QF為原高壓開關柜內的斷路器)。要求QS2和QS3不能同時閉合,在機械上實現互鎖。變頻運行時,QS1和QS2閉合,QS3斷開;工頻運行時,QS3閉合,QS1和QS2斷開。在檢驗變頻器時,有明顯斷電點,能夠保證人身安全,同時也可手動使負載投進工頻電網運行等。


四.高壓變頻器改造實施情況
根據現場實際設備,選擇變頻器的型號如下:


        


              上述五臺高壓變頻器于2005年8月19日運抵現場,至10月1日,全部安裝調試完畢,并投進運行,累計工期為一個月。
  用于鍋爐風機調速的變頻器安裝于零米處,在鍋爐主控間配備一臺上位機,同時對四臺風機變頻器進行監(jiān)控。另外對原有高壓開關柜控制回路進行改造,從變頻器控制柜取一對常開節(jié)點串進高壓開關柜的分閘回路,該節(jié)點定義為“合閘答應”,閉合有效。當變頻器送控制電自檢正常后,該節(jié)點閉合,可以通過原有的合閘回路給變頻器送高壓電。另從變頻器控制柜取一對常開節(jié)點并進高壓開關柜分閘回路,該節(jié)點定義為“緊急分斷”,閉合有效,當變頻器運行中出現重故障時,變頻器將自動停機,同時該節(jié)點閉合,高壓開關跳閘,斷開變頻器主回路高壓電源,對變頻器進行及時有效的保護。給水泵變頻器的高壓開關柜除了上述改造外,在變頻器運行前還將原有的電機差動保護回路斷開,假如電機需要轉進工頻運行,則該保護投進。
  鍋爐給水泵變頻器安裝于給水泵旁,將上位機監(jiān)控系統安裝于給水泵操縱間內,對高壓開關柜同樣進行類似的改造,以滿足變頻器投運的要求。


         五.運行情況及節(jié)能分析
  四臺鍋爐風機變頻器從投運以來一直正常運行,由于6號鍋爐不是采用DCS控制方式,爐控操縱盤上安裝空間有限,因此變頻器沒有使用硬連線方式進行遠程的控制,而是通過安裝一臺專用的監(jiān)控上位機對變頻器進行啟動、停止及設定頻率等相應操縱。由于上位機無法安裝于司爐工正前方,在操縱及時性上難以保證,因此當前四臺鍋爐風機變頻器運時仍需要擋風板配合,即:根據鍋爐負荷情況,通過上位機將變頻器調整到較低的運行頻率(一般在40赫茲左右),擋風板開度在80%左右,當鍋爐風量需要微調時,通過擋風板進行及時調整,保證風量調節(jié)的及時性。
  給水泵變頻器投運以來運行一直都很正常,在6號爐或7號爐單獨運行時,給水泵采用變頻器調速控制,將爐側給水閥門全部打開。進進冬季供熱后,6號爐和7號爐同時運行時,單臺給水泵需要滿負荷運行才能滿足負荷要求,因此需要將變頻器退出運行,電機轉進工頻運行。待用戶7號爐投進運行時(在建,220噸鍋爐),則可以實現兩臺給水泵同時運行,一臺工頻運行,另一臺變頻運行,變頻給水泵將起到補充給水的作用,通過變速電機來調整鍋爐給水量及給水壓力。
  變頻器投進運行以來,節(jié)能效果明顯,風機節(jié)能數據如下:


        
注:以上按每年365天計算,按現在6號爐每年累計共運行10個月計算運行系數為:10/12=0.833 , 每年可節(jié)約電費為:158×0.833=131 萬元


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收錄時間:2011年03月26日 00:15:33 來源:未知 作者:

    向井下局部地點進行通風的方法。按通風動力形式的不同,可分為局部通風機通風、礦井全風壓通風和引射器通風,其中以局部通風機通風最為常用。 

    一、局部通風機通風。局部通風機的常用通風方式有壓入式、抽出式、壓抽混合式。 

    壓入式通風:局部通風機及其附屬裝置安裝在距離掘進巷道口l0m以外的進風側,將新鮮風流經風筒輸送到掘進工作面,污風沿掘進巷道排出。 

    抽出式通風:局部通風機安裝在距離掘進巷道口10m以外的回風側。新鮮風流沿巷道流入,污風通過風筒由局部通風機抽出。 

    混合式通風:混合式通風是壓入式和抽出式兩種通風方式的聯合運用,其中壓入式向工作面供新鮮風流,抽出式從工作面抽出污風,其布置方式取決于掘進工作面空氣中污染物的空間分布和掘進、裝載機的位置。 

    二、礦井全風壓通風。全風壓通風是利用礦井主要通風機的風壓,借助導風設施把新鮮空氣引入掘進工作面。其通風量取決于可利用的風壓和風路風阻。 

    三、引射器通風。利用引射器產生的通風負壓,負壓風機降溫方案,通過風筒導風的通風方法稱為引射器通風。引射器通風一般都采用壓入式。



中源變頻器在鍋爐風機節(jié)能改造中的應用
     一、摘要:  
    目前在我國各行各業(yè)的各類機械與電氣設備中與風機水泵配套的電機約占全國電機裝機量的60%,耗用電能約占全國發(fā)電總量的三分之一。特別值得一提的是,大多數風機、水泵在使用過程中都存在大馬拉小車的現象,加之因生產、工藝等方面的變化,需要經常調節(jié)氣體和液體的流量、壓力、溫度等;目前,很多單位仍然采用落后的調節(jié)檔風板或閥門開啟度的方式來調節(jié)氣體或液體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式,并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體、液體流量調節(jié)的要求。這種落后的調節(jié)方式,不僅浪費了寶貴的能源,而且調節(jié)精度差,很難滿足現代化產業(yè)生產及服務等方面的要求,負面效應十分嚴重。 
  
  變頻調速器的出現為交流調速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術的不斷完善、發(fā)展。變頻調速性能日趨完美,已被廣泛應用于不同領域的交流調速。為企業(yè)帶來了可觀的經濟效益,推動了產業(yè)生產的自動化進程。 


           變頻調速用于交流異步電機調速,其性能遠遠超過以往任何交、直流調速方式。而且結構簡單,調速范圍寬、調速精度高、安裝調試使用方便、保護功能完善、運行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果明顯,已經成為交流電機調速的最新潮流。 


         二、關鍵字:變頻器  變頻調速器  風機


         三、變頻節(jié)能原理: 
  
  1. 風機運行曲線 


               


             采用變頻器對風機進行控制,屬于減少空氣動力的節(jié)電方法,它和一般常用的調節(jié)風門控制風量的方法比較, 具有明顯的節(jié)電效果。
由圖可以說明其節(jié)電原理:
  
  圖中,曲線(1)為風機在恒定轉速n1下的風壓一風量(H?Q)特性,曲線(2) 為管網風阻特性(風門全開)。曲線(4) 為變頻運行特性(風門全開)
  
  假設風機工作在A點效率最高,此時風壓為H2,風量為Q1,軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比,在圖中可用面積AH2OQ1表示。假如生產工藝要求,風量需要從Q1減至Q2,這時用調節(jié)風門的方法相當于增加管網阻力,使管網阻力特性變到曲線(3),系統由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出,風壓反而增加,軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然,軸功率下降不大。假如采用變頻器調速控制方式,風機轉速由n1降到 n2,根據風機參數的比例定律,畫出在轉速n2風量(Q?H)特性,如曲線(4)所示。可見在滿足同樣風量Q2的情況下,風壓H3大幅度降低,功率N3隨著明顯減少,用面積CH3OQ2表示。節(jié)省的功率△N=(H1-H3)×Q2,用面積BH1H3C表示。顯然,節(jié)能的經濟效果是十分明顯的。


           2.風機在不同頻率下的節(jié)能率 


           風機是傳送氣體的機械設備,水泵是傳送液體的機械設備,二者都是將電動機的軸功率轉變?yōu)榱黧w的機械能的一種機械,二者的工作原理基本相同。 
  
  從流體力學原理得知,風機風量及水泵水流量與電機轉速功率相關:風機水泵的風量(流量)與風機水泵(電機)的轉速成正比,風機的風壓、水泵的揚程與風機水泵(電機)的轉速的平方成正比,風機水泵的軸功率即是風量與風壓、流量與揚程的乘積,故風機水泵的軸功率與風機水泵(電機)的轉速的二次方成正比(即風機水泵的軸功率與供電頻率的二次方成正比): 


              
 
    根據上述原理可知改變風機水泵的轉速就可改變風機水泵的功率。 


           例如:將供電頻率由50Hz降為45Hz,則P45/P50=453/503=0.729,即P45=0.729P50
將供電頻率由50 Hz降為40Hz,則P40/P50=403/503=0.512,即P40=0.512P50


         四、鍋爐風機的變頻節(jié)能改造: 


           鍋爐的變頻節(jié)能改造通常是指對鍋爐風機、水泵等附機的變頻節(jié)能改造。 


           鍋爐風機、水泵在設計時是按最大工況來考慮的,在實際使用中有很多時間風機都需要根據實際工況進行調節(jié),傳統的做法是用開關風門、閥門的方式進行調節(jié),這種調節(jié)方式增大了供風、供水系統的節(jié)流損失,在啟動時還會有啟動沖擊電流,且對系統本身的調節(jié)也是階段性的,調節(jié)速度緩慢,減少損失的能力很有限,也使整個系統工作在波動狀態(tài);而通過在鍋爐風機、水泵上加裝變頻調速器(裝置)則可一勞永逸的解決好這些題目,可使系統工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定,并可通過變頻節(jié)能收回投資。鍋爐的變頻改造方案一例如下:


           目前鍋爐風機的裝機概況:2×75KW,1×55KW。 


    ,負壓風機廠家直供;           


        


             所有風機水泵均采用一對一(即一臺變頻器配一臺電機)的配置方式,保存原工頻系統且與變頻系統互為備用,一般情況下的調節(jié)方式均為開環(huán)調節(jié)。 


         五、投資與節(jié)能: 
  
  變頻節(jié)能系統(裝置)在各類調速系統中使用時其節(jié)能效果對于單臺設備可做到20-55%,在風機水泵這類設備的一般應用的節(jié)能效果均勻也可做到20-50%,在未受到其它因素的影響的情況下一般可取均勻值,這些節(jié)能效果均勻值是由實際應用中得到,權威性數據可由市場上公然出售的資料(書)查到;通過這些數據再進行一些簡單的投資回收率的計算可知:變頻節(jié)能系統(裝置)的投資回收期一般為6-15個月(這是經驗值也是權威數據)。


        



風機控制系統發(fā)展現狀及展看
    
風機控制系統發(fā)展現狀及展看
作者:東方電氣自控公司 陳建國
我國風電行業(yè)目前的形勢

2005年以來,我國風電裝機以年均100%的速度快速發(fā)展,到2008年底,我國風電總裝機容量達到了1215萬千瓦,占世界風電總裝機容量的10%左右,這是一個相當驚人的增長。目前,從裝機容量來看,我國已成為亞洲第一、世界第四、風電裝機容量超千萬千瓦的風電大國。排在前三位的依次是美國、德國和西班牙,其裝機容量分別為2517萬、2390萬和1675萬千瓦。

需求的快速增長也帶動了我國風電設備制造業(yè)的快速發(fā)展。2004年,車間房頂通風設備,我國風機整機制造企業(yè)僅6家,目前明確進進風機整機制造的企業(yè)已超過70家,另外還有一些公司正在開展進進風機整機制造的前期預備工作,呈現出“你未唱罷我登場,百家風企競風騷”這樣一個喜憂參半的格式。喜的是經過這些年的發(fā)展,內資和合資企業(yè)的生產規(guī)模不斷擴大、技術能力不斷增強、市場占有率上升很快。2004年,內(合)資企業(yè)和外資企業(yè)占當年風電新增裝機的比例分別為25%和75%,而到2008年這一比例正好顛倒了過來,內(合)資企業(yè)已經在風電市場上占據盡對主導地位。至于這些整機制造廠家?guī)拥牧悴考a企業(yè)究竟有多少,更是一個無法正確統計的數字。這些風機整機制造企業(yè)及零部件企業(yè)的發(fā)展壯大,有力地促進了我國風電制造業(yè)技術水平和生產規(guī)模的進步。憂的是這70余家風機企業(yè)的技術水平、生產規(guī)模、服務能力參差不齊,真正形成規(guī)模、比較有競爭能力的還只有寥寥幾家,大多數企業(yè)對于未來面臨的巨大風險都估計不足,這是我國目前風電設備制造業(yè)存在的一個突出題目。

從未來的發(fā)展形勢來看,風電產業(yè)至少將有十多年的黃金發(fā)展期。從世界范圍來看,美國、德國等產業(yè)發(fā)達國家為解決能源短缺和環(huán)境污染題目,都將大規(guī)模發(fā)展風力發(fā)電作為主要解決方案。在我國,情況也是如此。2008年底,1215萬千瓦的風電裝機容量占我國電力總裝機容量的比例還僅為1.5%,預計到2020年這一比例將達到10%左右,即到2020年風電裝機容量將達到1.4億千瓦這樣的水平,這是十分可觀的數字。這表明,從宏觀形勢來看,風電行業(yè)大發(fā)展的高潮確實已經到來。

風機控制系統的發(fā)展現狀

風機的控制系統是風機的重要組成部分,它承擔著風機監(jiān)控、自動調節(jié)、實現最大風能捕捉以及保證良好的電網兼容性等重要任務,它主要由監(jiān)控系統、主控系統、變槳控制系統以及變頻系統(變頻器)幾部分組成。各部分的主要功能如下:

監(jiān)控系統(SCADA):監(jiān)控系統實現對全風場風機狀況的監(jiān)視與啟、停操縱,它包括大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網絡。

主控系統:主控系統是風機控制系統的主體,它實現自動啟動、自動調向、自動調速、自動并網、自動解列、故障自動停機、自動電纜解繞及自動記錄與監(jiān)控等重要控制、保護功能。它對外的三個主要接口系統就是監(jiān)控系統、變槳控制系統以及變頻系統(變頻器),它與監(jiān)控系統接口完成風機實時數據及統計數據的交換,與變槳控制系統接口完成對葉片的控制,實現最大風能捕捉以及恒速運行,與變頻系統(變頻器)接口實現對有功功率以及無功功率的自動調節(jié)。

變槳控制系統:與主控系統配合,通過對葉片節(jié)距角的控制,實現最大風能捕捉以及恒速運行,進步了風力發(fā)電機組的運行靈活性。目前來看,變槳控制系統的葉片驅動有液壓和電氣兩種方式,電氣驅動方式中又有采用交流電機和直流電機兩種不同方案。究竟采用何種方式主要取決于制造廠家多年來形成的技術路線及傳統。

變頻系統(變頻)器:與主控制系統接口,和發(fā)電機、電網連接,直接承擔著保證供電品質、進步功率因素,滿足電網兼容性標準等重要作用。

從我國目前的情況來看,風機控制系統的上述各個組成部分的自主配套規(guī)模還相當不如人意,到目前為止對國外品牌的依靠仍然較大,還是風電設備制造業(yè)中最薄弱的環(huán)節(jié)。而風機其它部件,包括葉片、齒輪箱、發(fā)電機、軸承等核心部件已基本實現國產化配套(盡管質量水平及運行狀況還不能令人滿足),之所以如此,原因主要有:

(1)我國在這一技術領域的起步較晚,尤其是對兆瓦級以上大功率機組變速恒頻控制技術的研究,更是最近幾年的事情,這比風機技術先進國家要落后二十年時間。前已述及,我國風電制造產業(yè)是從2005年開始的最近四年才得到快速發(fā)展的,國內主要風機制造廠家為了快速搶占市場,都致力于擴大生產規(guī)模,無力對控制系統這樣的技術含量較高的產品進行自主開發(fā),因此多直接從MITA、Windtec等國外公司采購產品或引進技術。

(2)就風機控制系統本身的要求來看,確有它的特殊性和復雜性。從硬件來講,風機控制系統隨風機一起安裝在接近自然的環(huán)境中,工作有較大振動、大范圍的溫度變化、強電磁干擾這樣的復雜條件下,因此其硬件要求比一般系統要高得多。從軟件來講,風機要實現完全的自動控制,必須有一套與之相適應的完善的控制軟件。主控系統、變槳系統和變頻器需要協同工作才能實現在較低風速下的最大風能捕捉、在中等風速下的定轉速以及在較大風速下的恒頻、恒功運行,這需要在這幾大部件中有一套先進、復雜的控制算法。國內企業(yè)要完全自主把握確實需要一定時間。

(3)風機控制系統是與風機特性高度結合的系統,包括主控、變槳和變頻器在內的控制軟件不僅算法復雜,而且其各項參數的設定與風機本身聯系緊密,風機控制系統的任務不僅僅是實現對風機的高度自動化監(jiān)控以及向電網供電,而且還必須通過合適的控制實現風能捕捉的最大化和載荷的最小化,一般的自動化企業(yè)即使能研制出樣機,也很難得到驗證,推廣就更加困難。而中小規(guī)模的風機制造商又無力進行這樣的開發(fā)。

即便如此,國內企業(yè)通過這幾年的努力,已經在控制系統主要部件的開發(fā)上取得了積極進展,已基本形成了自主的技術開發(fā)能力,所欠缺的主要是產品的大規(guī)模投運業(yè)績以及技術和經驗積累。比如,作為風機控制系統中技術含量最高的主控系統和變頻器,國內企業(yè)在自主開發(fā)上已取得重要進展。東方自控經過幾年的努力,已成功開發(fā)出DWS5000風機控制系統,并已完成各種測試及風機運行驗證,實現了規(guī);a,基本形成了自主開發(fā)能力。科諾偉業(yè)也研制出了兆瓦級機組的控制系統。在變頻器方面,東方自控、合肥陽光、清能華福、科諾偉業(yè)等一批企業(yè)也異軍突起,開發(fā)出了大功率雙饋及直驅機型的變頻器,產品已有小批量在風場投運,呈獻出可喜的發(fā)展勢頭。

隨著國內企業(yè)所開發(fā)風機容量越來越大,風機控制技術必須不斷發(fā)展才能滿足這一要求,如葉片的驅動和控制技術、如更大容量的變頻器開發(fā),都是必須不斷解決的新的課題,這里不進行具體闡述。當前,由于風力發(fā)電機組在我國電網中所占比例越來越大,風力發(fā)電方式的電網兼容性較差的題目也逐漸暴露出來,同時用戶對不同風場、不同型號風機之間的聯網要求也越來越高,這也對風機控制系統提出了新的任務。

(1)采用同一和開放的協議以實現不同風場、不同廠家和型號的風機之間的方便互聯。目前,風機投資用戶和電網調度中心對廣布于不同地域的風場之間的聯網要求越來越迫切,固然各個風機制造廠家都提供了一定的手段實現風機互連,但是由于采用的方案不同,不同廠家的風機進行互聯時還是會有很多題目存在,實施起來難度較大。因此,實現不同風機之間的方便互聯是一個亟待解決的重要課題。

(2)需要進一步進步低電壓穿越運行能力(LVRT)。風力發(fā)電機組,尤其是雙饋型風機,抵抗電網電壓跌落的能力本身較差。當發(fā)生電網電壓跌落時,從前的做法是讓風機從電網切出。當風機在電網中所占比例較小時,這種做法對電網的影響還可以忽略不計。但是,隨著在網運行風機的數目越來越大,尤其是在風力發(fā)電集中的地區(qū),如國家規(guī)劃建設的六個千萬千瓦風電基地,這種做法會對電網造成嚴重影響,甚至可能進一步擴大事故。歐洲很多國家,如德國、西班牙、丹麥等國家,早就出臺了相關標準,要求在這種情況下風性能保持在網運行以支撐電網。風機具有的這種能力稱為低電壓穿越運行能力(LVRT),有的國家甚至要求當電網電壓跌落至零時還能保持在網運行。我國也于今年8月由國家電網公司出臺了《風電場接進電網技術規(guī)定》,其中規(guī)定了我國自己的低電壓穿越技術要求,明確要求風電機組在并網點電壓跌落至20%額定電壓時能夠保持并網運行625ms、當跌落發(fā)生3s內能夠恢復到額定電壓的90%時,風電機組保持并網運行的低電壓穿越運行要求。應該說,這還只是一個初步的、相對較低的運行要求。在今后可能還會出臺更為嚴格的上網限制措施。這些要求的實現,主要靠控制系統中變頻器算法及結構的改善,當然和主控和變槳系統也有密切聯系。

(3)實現在功率預估條件下的風電場有功及無功功率自動控制。目前,風電機組都是運行在不調節(jié)的方式,也就是說,有多少風、發(fā)多少電,這在風電所占比例較小的情況下也沒有多大題目。但是,隨著風電上網電量的大幅度增加,在用電低谷段往往是風機出力最大的時段,造成電網調峰異常困難,電網頻率、電壓均易出現較大波動。當前,電網對這一題目已相當重視,要求開展建設風電場功率猜測系統和風電出力自動控制系統,實現在功率猜測基礎上的有功功率和無功功率控制能力。事際上,這個系統的建設不是一件輕易的事情,涉及到很多方面的技術題目。但是,無論如何說,序幕已經拉開。

發(fā)展展看

從上面的敘述中可以看出,控制系統作為風電機組中最關鍵的核心零部件,目前還是國內風電設備制造業(yè)中最薄弱的環(huán)節(jié),也是國內目前唯一沒有實現批量國產化的部件,其主要原因在第二部分中已經分析過。但是,我們也看到,以東方自控為代表的國內一些企業(yè),已經在包括變頻器在內的控制系統的自主研發(fā)方面邁出了重要的步伐,取得了很多成果。因此,預計再經過兩到三年時間,將可實現風機控制系統的全面國產化配套,并具備如海上風機等更大型風電機組控制系統的自主研發(fā)能力,這樣,風機國產化的最后一個瓶頸也將被突破。同時,借此一角,也呼吁國內的風機用戶樹立對國產控制系統的使用信心,支持國產化事業(yè)的發(fā)展。同時,國內企業(yè)在服務支持及備件供給方面究竟有較大的上風,從長遠來看,一定會給風電企業(yè)帶來良好的回報。

作者簡介:
陳建國 (1970-)男,四川廣元人,1992年畢業(yè)于浙江大學,同年至東方汽輪機廠工作,先后從事蒸汽輪機及燃氣輪機控制系統的開發(fā)與調試。目前擔任東方電氣自控公司副總經理,負責風機控制系統的國產化開發(fā)工作。(end)

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收錄時間:2011年01月25日 17:09:35 來源:東方電氣自控公司 陳建國 作者:


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