大型风力发电机组发出的电能课件.ppt

1、 一、背一、背 景景 风力发电是目前可再生风力发电是目前可再生能源中技术发展最快、最成能源中技术发展最快、最成熟、最具大规模开发和商业熟、最具大规模开发和商业化前景的发电方式，同时风化前景的发电方式，同时风能取之不尽用之不竭，是一能取之不尽用之不竭，是一种清洁的、可再生的绿色能种清洁的、可再生的绿色能源，对于调整能源结构、减源，对于调整能源结构、减轻环境污染、实现可持续发轻环境污染、实现可持续发展等有着重要的推动作用。展等有着重要的推动作用。我国幅员辽阔，海岸线长，风力资源可谓极其丰富，我国幅员辽阔，海岸线长，风力资源可谓极其丰富，国内国内10 m10 m高度层的风能资源总储量达到了高度层的风

2、能资源总储量达到了32322626亿亿kWkW，实，实际可开发利用的达际可开发利用的达2 25353亿亿kWkW。1986 1986年年4 4月，中国第一个风电场在山东荣成并网发电。月，中国第一个风电场在山东荣成并网发电。20062006年我国共有年我国共有9191个风电场，安装有风力机组个风电场，安装有风力机组33113311台，累台，累计装机容量计装机容量260260万万kWkW。而至。而至20072007年底，我国已建成年底，我国已建成158158个风个风电场，累计装机电场，累计装机64696469台，装机容量已达到了台，装机容量已达到了605605万万kWkW。目。目前，国内风电装机容

3、量已超过前，国内风电装机容量已超过700700万万kWkW。目前已有目前已有100100多个国家和地区开始发展风电，主要市多个国家和地区开始发展风电，主要市场集中在欧洲、亚洲和北美洲。我国海上有丰富的风能资场集中在欧洲、亚洲和北美洲。我国海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，可利用的风能资源超过源和广阔平坦的区域，可利用的风能资源超过7.57.5亿千瓦，亿千瓦，而且距离电力负荷中心很近，使得近海风力发电技术成为而且距离电力负荷中心很近，使得近海风力发电技术成为近来研究和应用的热点。海上风力发电场将成为未来风能近来研究和应用的热点。海上风力发电场将成为未来风能应用和发展的重点，海上风力发电也是近

4、年来国际风力发应用和发展的重点，海上风力发电也是近年来国际风力发电产业发展的新领域。代表了当今风电技术的最高水平，电产业发展的新领域。代表了当今风电技术的最高水平，开发前景光明，备受各国关注。海上风电发展最快的英国开发前景光明，备受各国关注。海上风电发展最快的英国20102010年海上风电装机突破年海上风电装机突破100100万千瓦。而我国海上风电装万千瓦。而我国海上风电装机容量在机容量在20102010年世界海上风电装机年世界海上风电装机350350万千瓦中只占万千瓦中只占4%4%左左右。右。二、风电发电系统概述二、风电发电系统概述图1 风能发电系统组成 风能发电系统主要由风风能发电系统主要

5、由风轮、传动机构、发电机、塔轮、传动机构、发电机、塔筒、迎风和限速等机构组成。筒、迎风和限速等机构组成。发电原理是利用风力推动叶发电原理是利用风力推动叶轮旋转，通过传动机构，带轮旋转，通过传动机构，带动发电机的转轴转动，将机动发电机的转轴转动，将机械能转变成电能。械能转变成电能。大型风力发电机组发出的电能，可直接并到电网上，大型风力发电机组发出的电能，可直接并到电网上，向电网馈电；小型风力发电机一般将风力发电机组发出的向电网馈电；小型风力发电机一般将风力发电机组发出的电能，用蓄电池储存起来，需要时再提供给负载。风能发电能，用蓄电池储存起来，需要时再提供给负载。风能发电机组由计算机系统自动控制，

6、国内发电机组设计寿命一电机组由计算机系统自动控制，国内发电机组设计寿命一般在般在25253030年左右。年左右。目前，我国海上风电场升高电压通常采用二级升压方目前，我国海上风电场升高电压通常采用二级升压方式（少数采用三级），即风电机输出电压式（少数采用三级），即风电机输出电压690V690V经箱变升压经箱变升压至至35kV35kV后，分别通过后，分别通过35kV35kV海底电缆汇流至海底电缆汇流至110kV110kV或或220kV220kV升升压站，最终通过压站，最终通过110kV110kV或或220kV220kV线路接入电网。线路接入电网。一般来说，如果风电场较小（一般来说，如果风电场较小（

7、100MW100MW以内）且离岸较以内）且离岸较近（不超过近（不超过15km15km），可选用），可选用35kV35kV海底光电复合缆直接把电海底光电复合缆直接把电能传送到岸上升压站。若海上风电场容量较大且离陆地较能传送到岸上升压站。若海上风电场容量较大且离陆地较远，考虑到远，考虑到35kV35kV电缆传输容量、电压降、功率因数等问题，电缆传输容量、电压降、功率因数等问题，大多采用设立海上升压站的方式，岸上升压站可根据实际大多采用设立海上升压站的方式，岸上升压站可根据实际情况确定是否设立。情况确定是否设立。海底电缆的电压等级可根据各国各地区不同的电网形海底电缆的电压等级可根据各国各地区不同的电

8、网形式进行选择，如欧洲国家选用式进行选择，如欧洲国家选用20kV20kV或或30kV30kV中压海底电缆汇中压海底电缆汇集风场电能至岸上或海上升压站，我国主要采用集风场电能至岸上或海上升压站，我国主要采用35kV35kV海底海底电缆。图电缆。图2 2为三种不同的输送方式。为三种不同的输送方式。三、风电电缆三、风电电缆风电电缆的种类：风电电缆的种类：l连接机舱和塔架部位的连接机舱和塔架部位的耐扭曲电缆；耐扭曲电缆；l设备、仪器、仪表用屏设备、仪器、仪表用屏蔽型控制电缆；蔽型控制电缆；l数据连接线；数据连接线；l中低压输电电缆。中低压输电电缆。风电电缆的选择原则：风电电缆的选择原则：由于风机塔筒存

9、在扭动及轴向位移，因此塔筒电缆需要由于风机塔筒存在扭动及轴向位移，因此塔筒电缆需要选择抗扭动、延展性好的耐扭曲电缆。选择抗扭动、延展性好的耐扭曲电缆。风电场集电线路的电缆选择普通的电力电缆即可满足要风电场集电线路的电缆选择普通的电力电缆即可满足要求。选择电缆时，但要充分考虑到项目所在地的自然气候求。选择电缆时，但要充分考虑到项目所在地的自然气候条件、地形、地域特点。条件、地形、地域特点。风电电缆的标准情况风电电缆的标准情况l 国外风机领军企业的标准：国外风机领军企业的标准：GamesaGamesa公司：动力电缆公司：动力电缆IEC 60502IEC 60502标准标准&UNE20460.5&U

10、NE20460.5技术要求，电缆型号有：技术要求，电缆型号有：DN-FDN-F（耐扭转）、（耐扭转）、DN-KDN-K（固定敷设）（固定敷设）美国美国GEGE公司：公司：DIN VDE 0245,0250&DIN VDE 0282DIN VDE 0245,0250&DIN VDE 0282，电缆型号有：，电缆型号有：HO7EN-HO7EN-F,H0BN4-FF,H0BN4-F；与；与UL44UL44、UL62UL62标准，型号：标准，型号：RHHRHH、RHWRHW、RHW-2RHW-2VestasVestas公司：标准：公司：标准：002-1770 VO2 EN-0002-1770002-1

11、770 VO2 EN-0002-1770 ERP NO.901782rev.01 ERP NO.901782rev.01 ERP NO.901784rev.02 ERP NO.901784rev.02SuzlonSuzlon公司：动力电缆公司：动力电缆IEC 60502IEC 60502标准等标准等SiemensSiemens公司：公司：PS557916PS557916、IEC 60245IEC 60245标准标准&HD22.1&HD22.1等等l 国内标准：国内标准：国家电线电缆质量监督检验中心技术规范国家电线电缆质量监督检验中心技术规范TICW/012009 TICW/012009 额定电

12、压额定电压1.8/3kV1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆及以下风力发电用耐扭曲软电缆技术规范技术规范TICW/012009TICW/012009对耐扭曲软电缆的主要要求对耐扭曲软电缆的主要要求l 风电电缆特性：风电电缆特性：电缆弯曲半径的要求：电缆的最小弯曲半径为电缆直径电缆弯曲半径的要求：电缆的最小弯曲半径为电缆直径的的6 6倍；倍；对电缆能适应的环境温度要求。对电缆能适应的环境温度要求。l 风电电缆结构：风电电缆结构：导体：应采用导体：应采用GB/T 3956 GB/T 3956 中规定的第中规定的第5 5种铜或镀锡铜导种铜或镀锡铜导体；体；2020时的直流电阻应符合时的直流电阻

13、应符合GB/T 3956GB/T 3956中第中第5 5种铜导体种铜导体的规定要求。的规定要求。绝缘、护套：规定了绝缘及护套的材料，主要为耐寒、绝缘、护套：规定了绝缘及护套的材料，主要为耐寒、弯曲性能好地弹性体或橡胶类材料。弯曲性能好地弹性体或橡胶类材料。绝缘混合料绝缘混合料代号代号导体最高温度导体最高温度正常运行时正常运行时短路时（最长持续短路时（最长持续5s）7070乙丙橡皮或其相当绝缘材料乙丙橡皮或其相当绝缘材料IE4IE4701409090乙丙橡皮或其他相当绝缘材料乙丙橡皮或其他相当绝缘材料EPREPR9090250250硅橡胶橡皮或其相当绝缘混合料硅橡胶橡皮或其相当绝缘混合料G G9

14、090250250护套混合料护套混合料代号代号正常运行时导体最高温度正常运行时导体最高温度氯丁橡皮或其他相当的合成弹性体氯丁橡皮或其他相当的合成弹性体SE4SE470热塑弹性体热塑弹性体TPV-7TPV-7、TPV-90TPV-907070、9090氯磺化橡皮或其他相当的合成弹性体氯磺化橡皮或其他相当的合成弹性体SHSH9090硅橡胶橡皮或其相当混合物硅橡胶橡皮或其相当混合物G G9090聚氨酯弹性体聚氨酯弹性体TPUTPU9090绝缘材料护套材料1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆典型结构绕包带填充弹性体或橡胶材料护套符合GB/T3956第5种铜导体弹性体或橡胶材料绝缘l 风力电缆特殊

15、性能试验风力电缆特殊性能试验 风力发电机用电缆扭转风力发电机用电缆扭转试验方法试验方法a.a.常温下扭转试验；常温下扭转试验；b.b.低温下的扭转试验；低温下的扭转试验；c.c.高温下的扭转试验。高温下的扭转试验。电缆紫外线光老化试验电缆紫外线光老化试验 耐湿性试验耐湿性试验l风电电缆的发展趋势风电电缆的发展趋势风电机组的发展趋势风电机组的发展趋势a.a.机组功率不断增大机组功率不断增大；b.b.地域分布更广；地域分布更广；c.c.对安全可靠性要求对安全可靠性要求更高。更高。为适应风电机组的发展，风电电缆的技术发展方向为适应风电机组的发展，风电电缆的技术发展方向a.a.采用传统采用传统690V

16、690V发电，势必增加输电电缆的数量和采取更发电，势必增加输电电缆的数量和采取更大直径的电缆大直径的电缆对耐扭曲电缆的负重和抗扭能力力提出对耐扭曲电缆的负重和抗扭能力力提出更高的要求。更高的要求。b.b.放弃传统放弃传统690kV690kV发电，而采取发电，而采取3.3kV3.3kV中压发电；或箱变置中压发电；或箱变置于机舱，采用于机舱，采用35kV35kV输电输电对耐扭曲电缆的电压等级提出对耐扭曲电缆的电压等级提出更高要求。更高要求。c.c.地域由西北、东北转向高原、沙漠、海洋等，地域由西北、东北转向高原、沙漠、海洋等，对耐扭对耐扭曲电缆的环境适应性提出了更广泛的要求。曲电缆的环境适应性提出

17、了更广泛的要求。d.d.对安全可靠性的需求对安全可靠性的需求对耐扭曲电缆的寿命评估提出了对耐扭曲电缆的寿命评估提出了要求。要求。l总结思考总结思考目前风电电缆市场极为不规范，产品良莠不齐，缺少规目前风电电缆市场极为不规范，产品良莠不齐，缺少规范性的标准，从范性的标准，从20102010年市场抽样数据反映，年市场抽样数据反映，70%70%以上的风以上的风电电缆不合格。国家电线电缆质量监督检验中心正在起草电电缆不合格。国家电线电缆质量监督检验中心正在起草1.8/3kV1.8/3kV风电电缆的国家标准，期待该标准颁布执行后对风电电缆的国家标准，期待该标准颁布执行后对风电电缆市场起到良好的规范作用。风电电缆市场起到良好的规范作用。针对不同的环境要求，需要对风电电缆性能、检验规则针对不同的环境要求，需要对风电电缆性能、检验规则进行细分。进行细分。对中压风电电缆的标准制定应提上日程。对中压风电电缆的标准制定应提上日程。应对风电电缆的寿命评定做出要求，制定相对应的检测应对风电电缆的寿命评定做出要求，制定相对应的检测手段。手段。