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MW级风力发电用变流器现状及发展趋势
二 风电变流器及产业概况
• 风电变流器属于风力发电机组大型核心部件之一, 也是目前风电制造行业国产化水平较低的部件之 一;
• 国内变流器市场一直以来被ABB 等几家外资巨头 垄断;
• 近年来国内企业在风电变流器研发及产业化方面 进行了巨大投入,并且有了长足的进步!
二 风电变流器及产业概况
风电机组类型:
二 风电变流器及产业概况
电流型+电压型的风机变流器
优点: 1)主变流器采用电流型拓扑且以方波调制以减低损耗 2)次变流器采用电压型拓扑且以低容量实现有源滤波 3)较快的动态影响和稳定性
缺点: 1)变流器结构复杂; 2)控制复杂
二 风电变流器及产业概况
矩阵型风机变流器
优点:无中间储能环节,效率高; 功率管的热应力相对ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ低(与电网频率相关) 开关损耗减少(半数的功率器件处于自然换流);du/du低
二 风电变流器及产业概况
二 风电变流器及产业概况
二 风电变流器及产业概况
2009-2014 年中国每年风电变流器供需缺口
二 风电变流器及产业概况
2009-2014 年中国每年全功率风电变流器供需缺口
二 风电变流器及产业概况
2009-2014 年中国每年双馈型风电变流器供需缺口
二 风电变流器及产业概况
缺点:采用双向功率器件,且数量较多; 输入输出耦合,FRT性能差
二 风电变流器及产业概况
关于直驱机组——发展趋势
尽管初始成本高出 5%-10%,因为大幅 降低了运营成本并 省去了齿轮箱更换 成本,直驱风机对 于海上风电市场具 有成本优势
预期:1)到2020年70%以上的海上风电市场将由直驱风机组成(包括混合型); 2)未来1-2年3MW机型的成本可下降3-5%; 2)直驱风机在陆上风电市场的份额也会增加; 3)直驱机组将在2020年占到总新装机量的20%(目前占14%)。
一 国内外风力发电状况
2009年我国累计风电装机排名前12家企业市场份额
一 国内外风力发电状况
2004~2009国内风电机组价格走势
一 国内外风力发电状况
2009年我国新增装机中不同容量机组分布
一 国内外风力发电状况
2005~2009我国各年新增装机平均功率
一 国内外风力发电状况
海上风电场概况
中国电工技术学会电力电子学会第十二届学术年会 (哈尔滨 2010.8)
MW级风力发电用变流器现状及发展趋势
合肥工业大学
张兴
报告提纲
• 国内外风力发电状况 • 风电变流器及产业概况 • 超大功率风电变流器方案 • 关于LVRT(FRT) • 结语
一 国内外风力发电状况
2001~2009全球风机总装机容量(单位:MW)
一 国内外风力发电状况
2009全球新增装机容量各国份额
2009 年中国新增风电装机容量为:13.8GW, 跃居全球第一!
一 国内外风力发电状况
2009年全球风机生产十强企业名单
我国华锐、金风、东汽三家企业 进入2009年全球风机生产十强!
一 国内外风力发电状况
2009年我国新增风电装机排名前10家企业市场份额(MW)
全功率电压型风机变流器拓扑
二 风电变流器及产业概况
全功率电流型风机变流器拓扑
优点:1)适合于高压大容量系统(功率器件串联相对容易);2)由于阀侧电压近似正 弦,无需du/dt滤波器;3)良好的短路保护能力和LVRT特性 缺点:1)功率器件及供货问题;3)储能电感体积大、增加了损耗;2)系统的动态响 应和振荡问题
• 2009年全球海上风电新增装机容量 达454MW,增长速度达到30%
• 目前全球在建的最大海上风电场: 丹麦北部海岸的Horns Rev II 海 上风电场,其装机容量为209MW
• 目前,上海东海大桥102MW海上风 电场的34台3MW风电机组全部并网 成功。
• 2010年我国首轮海上风电场项目 特许权招标将在今年9月开始投标 包括两个300MW的近海风电场和 两个200MW的滩涂风电场项目
ACS800-67LC 液冷型适用于 3MW 机组的双馈风电变流器
ACS800-77LC液冷型适用于5MW 以下机组的全功率风电变流器
配备有最新的软件和硬件, 以支持各个地区的电网法规。 如E.ON、R.E.E 和FERC Order 661
二 风电变流器及产业概况
ABB 风机变流器
二 风电变流器及产业概况
2009年全球风机装机总容量为:159.213GW, 年增长率为31.7%,是十年来增长最快的!
一 国内外风力发电状况
2001~2009全球风机新装机容量(单位:MW)
2009全球风机新装机容量为38.3GW 比十年前增长10倍!
一 国内外风力发电状况
2009全球风机累计装机容量排名
中国超过德国累计装机容量跃居全球第二!
• 风机变流器系列: • 双馈变流器 (ProWind):
0.5— 5MW/690V • 低压全功率变流器 (MV3000):
二 风电变流器及产业概况
二 风电变流器及产业概况
国外主流风机变流器生产商
其中:CONVERTEAM、ABB、EMERSON等占有国内前几位的市场份额
二 风电变流器及产业概况
ABB 风机变流器
• 一类是应用于双馈发电系统的ACS800-67系列( 0.85 MW至3.8 MW) • 一类应用于永磁同步电机且无齿轮箱的ACS800-77系列( 0.8 MW至6 MW) 特点: • 采用直接转矩控制(DTC) • 三相半桥模块化设计 • 全封闭紧凑型设计
ABB 风机变流器
二 风电变流器及产业概况
科孚德机电 (Converteam) 变流器
• 科孚德机电 (Converteam) 前身是法国知名企 业阿尔斯通 (Alstom) 机电部,于2005年成为 独立的公司
• Converteam 中国区总部科孚德机电(上海)有 限公司位于上海市莘庄工业园区内,从2005 年发展到现在已有110 余名员工,并拥有2000 余平米的生产基地
低速型:全功率(发电机体积最大!)
高速型:双馈、全功率(发电机体积最小!)
永磁发电机与齿轮箱的集成——紧凑、高效 中速型:全功率(发电机体积中等!)
二 风电变流器及产业概况
双馈电压型风机变流器拓扑
iL2 ig vg
iL1 vc
SVPWM SVPWM
Vdc
ir n is vs
二 风电变流器及产业概况