全功率風電變流器節能技術應用案例

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全功率風電變流器節能技術應用案例禾望電氣全功率永磁風力發電變流器用於風力發電系統中，與永磁同步發電機配套使用。

目錄

一、背景

禾望電氣全功率永磁風力發電變流器用於風力發電系統中，與永磁同步發電機配套使用。風電機組需要根據風速的變化來調整風機的工作狀態，當風速不滿足發電要求時風機進入待機狀態，目前全功率風電變流器採用延時待機工作模式。在延時待機工作模式下為保護網側斷路器，延長使用壽命，網側斷路器不分閘。濾波電容直接掛在電網上，一台變流器產生450KVar左右的無功，為使上網無功功率為0，需要將變流器網側功率模塊開啟，一直處於調製狀態，調製狀態下功率模塊、電感、水冷機會產生有功功耗，場用電上升，增加運營成本，影響業主的效益。為減少風機待機耗電量，禾望提出節能待機工作模式，降低待機時耗電量的同時提高主斷路器使用壽命，提高風電場發電收益。

二、應用案例

1.項目概述

廣東觀音山風電場位於廣東省惠州市惠東縣，現場使用機組為湘電風能2MW全功率永磁發電機組，變流器為禾望2MW水冷全功率變流器，共25台。

本次技改在原變流器穩定運行的基礎上，對網側電容濾波迴路進行了技改。硬件上增加電容投切功能，軟件上更新優化了控制邏輯，使得風機在小風待機時的耗電更少，斷路器動作次數降低，由原來每年動作千餘次下降至百來次左右，提高了斷路器的機械壽命，由原5年左右更換延長至20年。提高機組的效率和可利用率，降低故障率和維護費用。

2.主要效益

現場變流器於2019年6月開始技改，9月完成，共12颱風機。通過分析A線9台機組變流器運行數據，對比同期該線路實際購電數據，得出如下節電情況。

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無論是理論計算還是實際測量，節電效果均非常明顯，為用戶大幅減少了耗電量，降低購電所帶來的高額費用。同時經過改造後機組併網運行良好，運行期間經歷大風滿載工況，變流器運行穩定，各項數據均滿足設計要求。

三、技術要點

全功率機組在風小待機時，為了延長變流器網側斷路器的使用壽命，網側斷路器不分閘，變流器濾波電容直接掛在電網上，一台全功率2MW變流器產生450KVar左右的無功，為了使得變流器上網無功功率為0，就需要將變流器網側功率模塊開啟，一直處於調製狀態。為了減少待機時候的電量損耗，可以通過增加網側濾波電容投切接觸器來實現。

改造方案

1、硬件上在電容濾波迴路前增加電容投切接觸器。改造後在待機的情況下，斷路器不分閘，斷開投切接觸器將電容切出，同時變流器網側不再開啟。

2、同時為了避免造成再次合閘時衝擊過大，在電容上需要加裝放電電阻，脫開電網時為電容放電；

3、控制上對軟件進行升級，加入電容投切相關功能，優化控制邏輯。

改造效果

1、改造後的整機系統，在小風待機的情況下單台每小時可以為用戶節約17KW·h，為用戶帶來較大的收益。

2、採用電容投切後，網側主斷路器也無需脫開，可以有效減少主斷路器的動作次數，延長斷路器使用壽命，切除的電容組使用壽命也會延長，從而有效降低維護和備件成本。

3、減少備件成本

4、良好的可維護性能

3MW全功率陸上風電機組兩種待機模式對比分析

3MW全功率陸上風電機組兩種模式對比-陸上風機（20年生命周期內）

在20年的風機壽命周期內，一台3MW全功率陸上風電機組，採用節能待機模式可以為業主增加27.5萬的綜合收益。

四、應用前景

禾望電氣從變流器全生命周期的角度，進行智慧化的設計，提出節能待機的概念。節能待機在機組待機的時候保持主斷路器閉合，同時切除交流濾波電容，有效減少主斷路器的動作次數，機組的待機損耗也會大幅度降低。從全生命周期來看，節能待機會為業主帶來豐厚的發電收益，另外還能節省斷路器的維護及更換費用。

全功率節能待機方案發揚了禾望電氣變流器的高性能、高可靠性設計，執行嚴格的產品標準，根據客戶的需求專門制定方案，滿足客戶需求，取得了良好的經濟效益。