全功率风电变流器节能技术应用案例

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全功率风电变流器节能技术应用案例禾望电气全功率永磁风力发电变流器用于风力发电系统中，与永磁同步发电机配套使用。

目录

一、背景

禾望电气全功率永磁风力发电变流器用于风力发电系统中，与永磁同步发电机配套使用。风电机组需要根据风速的变化来调整风机的工作状态，当风速不满足发电要求时风机进入待机状态，目前全功率风电变流器采用延时待机工作模式。在延时待机工作模式下为保护网侧断路器，延长使用寿命，网侧断路器不分闸。滤波电容直接挂在电网上，一台变流器产生450KVar左右的无功，为使上网无功功率为0，需要将变流器网侧功率模块开启，一直处于调制状态，调制状态下功率模块、电感、水冷机会产生有功功耗，场用电上升，增加运营成本，影响业主的效益。为减少风机待机耗电量，禾望提出节能待机工作模式，降低待机时耗电量的同时提高主断路器使用寿命，提高风电场发电收益。

二、应用案例

1.项目概述

广东观音山风电场位于广东省惠州市惠东县，现场使用机组为湘电风能2MW全功率永磁发电机组，变流器为禾望2MW水冷全功率变流器，共25台。

本次技改在原变流器稳定运行的基础上，对网侧电容滤波回路进行了技改。硬件上增加电容投切功能，软件上更新优化了控制逻辑，使得风机在小风待机时的耗电更少，断路器动作次数降低，由原来每年动作千余次下降至百来次左右，提高了断路器的机械寿命，由原5年左右更换延长至20年。提高机组的效率和可利用率，降低故障率和维护费用。

2.主要效益

现场变流器于2019年6月开始技改，9月完成，共12台风机。通过分析A线9台机组变流器运行数据，对比同期该线路实际购电数据，得出如下节电情况。

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无论是理论计算还是实际测量，节电效果均非常明显，为用户大幅减少了耗电量，降低购电所带来的高额费用。同时经过改造后机组并网运行良好，运行期间经历大风满载工况，变流器运行稳定，各项数据均满足设计要求。

三、技术要点

全功率机组在风小待机时，为了延长变流器网侧断路器的使用寿命，网侧断路器不分闸，变流器滤波电容直接挂在电网上，一台全功率2MW变流器产生450KVar左右的无功，为了使得变流器上网无功功率为0，就需要将变流器网侧功率模块开启，一直处于调制状态。为了减少待机时候的电量损耗，可以通过增加网侧滤波电容投切接触器来实现。

改造方案

1、硬件上在电容滤波回路前增加电容投切接触器。改造后在待机的情况下，断路器不分闸，断开投切接触器将电容切出，同时变流器网侧不再开启。

2、同时为了避免造成再次合闸时冲击过大，在电容上需要加装放电电阻，脱开电网时为电容放电；

3、控制上对软件进行升级，加入电容投切相关功能，优化控制逻辑。

改造效果

1、改造后的整机系统，在小风待机的情况下单台每小时可以为用户节约17KW·h，为用户带来较大的收益。

2、采用电容投切后，网侧主断路器也无需脱开，可以有效减少主断路器的动作次数，延长断路器使用寿命，切除的电容组使用寿命也会延长，从而有效降低维护和备件成本。

3、减少备件成本

4、良好的可维护性能

3MW全功率陆上风电机组两种待机模式对比分析

3MW全功率陆上风电机组两种模式对比-陆上风机（20年生命周期内）

在20年的风机寿命周期内，一台3MW全功率陆上风电机组，采用节能待机模式可以为业主增加27.5万的综合收益。

四、应用前景

禾望电气从变流器全生命周期的角度，进行智慧化的设计，提出节能待机的概念。节能待机在机组待机的时候保持主断路器闭合，同时切除交流滤波电容，有效减少主断路器的动作次数，机组的待机损耗也会大幅度降低。从全生命周期来看，节能待机会为业主带来丰厚的发电收益，另外还能节省断路器的维护及更换费用。

全功率节能待机方案发扬了禾望电气变流器的高性能、高可靠性设计，执行严格的产品标准，根据客户的需求专门制定方案，满足客户需求，取得了良好的经济效益。