基于风力发电中发电系统的研究与设计

　　摘要风力发电是一种新型发电技术，与火力发电相比风力发电具有无污染的特点。在保护环境的观念日益深入人心的背景下风力发电的作用越来越重要。在风力发电过程中专业的电气设计是不可或缺的，科学合理的电气设计是保证风力发电正常运行的重要措施。本文将重点分析风力发电系统各个部分的设计。
　　【关键词】风能 风力发电 电气设计
　　风能是一种可再生能源，随着能源形势的日益紧张以及可持续发展的不断加快，风能的利用逐渐被人们所重视。风力发电就是一个典型例子。当前风力发电已经作为一种新兴技术被广泛应用。
　　风力发电中科学合理的电气设计非常重要。电气设计直接影响着供电系统的稳定性，因而需要我们予以高度重视。风力发电中的电气设计具体而言指的是：确定并网方式、电气主接线设计、监控系统的选择以及确定电能设计量。下面就来重点论述这几个方面。
　　1 电气主接线设计
　　电气主接线设计是电气设计的重点，电气主接线设计是否合理直接影响着整体效果。通常情况下在电气主接线设计过程中必须要着重考虑以下方面的问题。
　　升压方式的选择问题。在实际电气设计过程中电气主接线采取的是分级升压方式。电气主接线有一级升压和二级升压两种方式。一级风压主要指的是风力发电机通过风机箱式升压变直接升至接入系统电压。二级升压指的是风力发电机通过风机箱式升压变升压。这两种方式相比，一变多机式运行可靠，但是灵活性却不如一机一变式。
　　通常情况下选择高一级的电网压并网要优于第一级，但是在设计过程中针对35kv的风电场还需要从技术和经济这两个方面综合考虑才能确定方式。
　　2 确定并网方式
　　风电场并网是电气设计的关键环节，在风电场并网的时候设计人员必须要充分考虑用户数量、风电场容量以及与中心变电站的距离。为了保证系统的稳定，设计人员必须要结合风电实际情况从10kv、35kv以及110kv中选择合适的网络接入。在并网的过程中一般要遵循就近并网的原则。在实际并网过程中设计人员要重点考虑以下几个因素：
　　一是风电场总装机容量。一般情况下不同的电压接入风机容量是对应着不同类型的网络的。10kv对应的是2到5MW，而110kv对应的就是100MW以上的。我们在选择过程中需要根据实际的装机容量来确定。二是要考虑与上级变电站的最大允许距离。电气设计对最大允许距离是有着专门要求的，如果不能满足要求就需要专门建设变电站。对于最大允许距离的确定，通常是按照“最大允许距离=网络参数/风机额定容量”这一公式来进行计算的。三是要充分考虑额定电压的影响。一般情况下风机升压变压器以及传输线路内产生的最大电压是不能超过线路额定电压的10%的，这是需要我们注意的一点。
　　3 电能计量的确定
　　在风能发电过程中电能计量的确定以及风电效益的计算是最为关键的问题，在电气设计过程中必须要加强对电能计量的研究。
　　通常情况下的电能计量的确定需要充分考虑两方面的问题。一是二次降压问题。风电场变电站场地过大，二次线路过长时极易产生负载过重、降压超标的现象。毫无疑问，这是非常不利于风电场的正常发挥的，因而需要加大二次回路线径，从而减轻二次负载，最终保证电力系统的正常运行。二是变比问题。一般情况下计量电磁式电流互感器（CT）的变比二次负载电流是不能小于30%的，一旦小于这个标准就会导致计量失准。在今后设计过程中应该专门建立CT，要选用计量专用独立CT。
　　4 监控系统的设计
　　4.1 概述
　　风电场远方监控系统主要对分布在不同地区风电场的风力发电机组和场内变电站的设备运行情况及生产运行数据进行实时采集和监控，使监控中心能够及时准确地了解各风电场的生产运行状况。远程监控系统使您可以通过网络连接（电话线或宽带），在PC机上执行和中央监控系统相同的功能，而无需安装任何额外的软件。
　　通过监控系统，可以在监控室查看到各风机的详细参数，如电能，风速，风向，气温，风机压力，风机温度和转速等 。还可以查看到历史趋势图，实时趋势图，报警信息，升压站运行状况及报表信息。还可以对风电场的风电机组进行远程控制，如远程开机，停机，偏航，复位等。
　　4.2 监控系统原理
　　如图1所示，中央监控系统一般采用双闭环的网络结构。每个闭环网络支持20台到50台的风电机组。可根据现场安装环境，配置多个闭环网络。
　　每台风电机组配置一台工业级交换机。
　　在服务器机柜中，每个闭环网络也需要配置一台工业级交换机，其型号和每台风电机组配置的交换机相同。
　　作为一种新的发电方式，当前风力发电已经得到了广泛应用。加强对风力发电技术的研究也变得越来越重要。风力发电过程中发电系统的设计是风能发电建设的核心。在风力发电电气系统设计中电气主接线设计是关键，并网方式的选择也直接关系到发电效果，电能计量意义重大，电力人员要根据自身实际情况严格按照规范来确定计量。监控系统的选择也是重要事项。总的来说就是要加强这几个方面的研究，努力提升设计水平。
　　
　　参考文献
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　　作者单位
　　广东明阳风电产业集团有限公司广东省中山市528437