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陆上风机偏航储能备用电源解决方案

- 改造方案背景 -

 

为了应对可能出现的电网异常断电问题,同时,由于桨叶加长,需要考虑偏航时的冲击问题。

 

基于提升项目的运行可靠性的前提,并且提高风电机组的性能,增加经济收益,因此提出了为项目现场配置备用电源的需求。为提升项目的运行可靠性能,避免在台风过境条件下,外围电网线路断电而导致风电机组偏航系统无法正常运行的情况下,提供备用电力保障偏航系统运行,提升机组抗灾能力。

 

 

在台风情况下偏航系统依然能够保证机组对风。通过控制偏航,实现叶片攻角处于0deg附近,从而保证台风下机组受载最小,塔底极限载荷降低,提升机组台风安全性。需要考虑增加偏航系统的后备电源。

 
 
- 技术方案 -
 
以单机1.5MW为例,备用电源的容量根据风力发电机组偏航系统需求确定。
 
风机控制系统电源取自风机690V侧,负载主要包括控制系统以及偏航系统、变桨系统、油泵、水泵、风扇灯负载。偏航系统包含4台5.5kW交流电机,偏航系统控制风机的偏航角度变化速率为0.396° /s。因此,从0°-180°的整个偏航周期控制所需时间为7.6min。
 
 
根据上述系统的参数需求以及功能分析,考虑采用磷酸铁锂电池、三相逆变器和可控断路器组成后背供电系统,由三相逆变器自动控制切入/出以及充放电功能。
 
 
当储能系统出现故障时,储能系统会将旁路开关合闸,并断开检修开关,从而使储能系统脱离电网,便于检修。
 
拓扑结构图
 
- 工作模式 -
 
• 启动旁路模式
 
当系统处于启动状态时,Q1,Q2,KM1 处于合闸状态为负载正常供电,而断路器 Q3 处于断开状态,储能系统根据自身状态,完成系统启动,启动后,合上Q3开关,并断开旁路开关 KM1。
 
• 正常热备模式
 
当电网电压在正常范围内波动时,储能逆变器处于热备状态与电网保持连接热备,开关KM1 断开,Q1和Q2以及断路器 Q3 都处于闭合状态。
 
• 逆变工作模式
 
当电网电压波动超出正常范围时,开关 KM1 断开,Q1和Q2 处于闭合状态,Q3 断开让负载与电网隔离,此时储能逆变器向负载供电。
 
• 热备电池管理模式
 
当电网电压在正常范围内波动时,Q3 闭合为负载供电,同时储能逆变器处于充电状态,给电池充满电从而保证下一次电网电压波动时供能,开关 KM1 断开,Q1和Q2 以 Q3 都处于闭合状态。
 
• 故障旁路模式
 
当控制器检测到系统出现故障时,快速合上 KM1 开关,由电网为负载供电,同时 PCS自动断开与电网连接。断开开关Q1 和 Q2 进行系统检修。