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  海上风电及其变流器 目录CONTENTS海上风电概述 海上风电发电系统 海上风电全功率变流器类型与对比分析 hopeDrive 8000中压5/6/7MW海上风电变流器 四千年前巴比伦国王Hammurabi用风力灌溉美索不达米亚 1958年,丹麦人成功实现了风力发电交流并网运行 1980s,失速型风机成为大功率并网型风力发电主流 2000s,采用电力电子部分功率和全功率变换装置的风力发电系统取代失速型风机风力发电的发展历史失速型风力发电系统 风电是能源应用的理智选择II 321,750 盹co 排放SMW 凤机。 Hopewind..... ..... 7...

  海上风电及其变流器 目录CONTENTS海上风电概述 海上风电发电系统 海上风电全功率变流器类型与对比分析 hopeDrive 8000中压5/6/7MW海上风电变流器 四千年前巴比伦国王Hammurabi用风力灌溉美索不达米亚 1958年,丹麦人成功实现了风力发电交流并网运行 1980s,失速型风机成为大功率并网型风力发电主流 2000s,采用电力电子部分功率和全功率变换装置的风力发电系统取代失速型风机风力发电的发展历史失速型风力发电系统 风电是能源应用的理智选择II 321,750 盹co 排放SMW 凤机。 Hopewind..... ..... 7 8(?5 13,648 亩 工 1 森林 d 川 年我国水电装机容量将达到3.5亿千瓦,开发利用率将超过50% 光伏发电的真实成本比火电高出二倍 风电成本比煤电成本略高,考虑到污染治理等成本,是当前唯一有经济价值的可大规模开发的新能源可再生能源发展中国上网电价陆上风电海上风电 世界风电每年装机容量50~60GW 我国已经成为世界风电装机总量第一 我国累计风电装机达到115GW,占中国电网总装机容量8%,仅次于火电(67%)和水电(22%)世界风电格局 海上风电一般分为潮间带风电和中-深海风电 我国当前已建成海上风电多为潮间带海上风电海上风电定义 潮间带风电资源分布于长江口以北的江苏、山东,风速平均在6~7m/s 中-深海风电资源分布在浙江、福建和广东沿海,平均风速在8m/s以上海上风电分布与成本 截止至2014年底,我国海上风电共装机657.88MW 风机制造商华锐风电、上海电气各占1/4份额 主要为安装于潮间带4MW以下机型,4MW以上大容量机型还处于试验阶段 从2014年起,出台了大量海上风电支持政策 《全国海上风电开发建设方案(2014-2016)》,涉及44个海上风电项目,共计逾10GW装机容量 《中国制造2025》中明确提出重点支持5MW及以上功率海上风电 近海风电电价为0.85/kWh;潮间带风电电价0.75/kWh我国海上风电现状 优势 近海大陆架漫长,5-50m水深潜在可开发资源500GW 相比于我国陆上风电,靠近经济发达地区 风速较高,风速稳定,可利用率高,不占用土地 挑战 技术 单机5MW及以上风电机组的设计、施工和供应链 GW级风场电网稳定性运行 海上风电长距离传输 成本 海上风电机组成本8,000~10,000元,而陆上机组约4,000元 由于电价低,中标项目开工率低,基本上处于示范工程阶段我国海上风电的优势与挑战 随着潮间带及近海资源的瓜分殆尽,中国风电不可避免的走向深海 未来三年内,西门子4.0MW机型可能占有最大市场份额,达到1.3GW 对于近海和深海,5MW及以上的更大单机容量的机组将成为主流 对于5MW及以上的机组,直驱方案几乎是唯一选择 未来几年,海上风电建设可能呈现“抢占资源、近海开工、远海观望”的态势 海上风电将重点关注维护成本 海上风电的维护成本远远高于陆上风电,风机的可用性是盈利的关键 西门子风电业务2014年花费2.72亿欧元用于风电检测、维修和更换,导致业务亏损1500万欧元我国海上风电发展趋势 目录CONTENTS海上风电概述 海上风电发电系统 海上风电全功率变流器类型与对比分析 hopeDrive 8000中压5/6/7MW海上风电变流器 当前的陆上风电主流机型为1.5MW 2.5MW,海上风电主流机型为3.5 6MW 2006年已经有公司着手10MW以上风力机的设计和研制,15MW机组也已开始概念设计 2 3MW单机容量的机组仍将长期存在风电技术的发展Siemens SWT-7.0-154 7MW 直驱机组 海上风电的基础随着水深的增加,基础的成本大幅度增加 由于我国有大面积的浅海大陆架,所以安装方式一般为重力型、单桩和多桩 海上风电的基础成本达到30%或者更高,所以一般近海风电单机5MW以上才有成本优势海上机组基础25m 30m 40m 60m60m 100m+ 100m+ 100m+ 风机机组 交流发电机与电力电子变流器将风能转化为中压交流电能(一般为35kV) 海上升压平台 连接多个风电机组,将交流中压转换为HVAC或者HVDC 陆上变电站 连接多个升压平台,并入陆上电网海上风电系统构成电能收集 电能传输 发电风电机组海上升压平台陆上变电站 单支路星形连接 简单、成本低 单点故障可能导致整条支路中断 双支路星形连接 简单、成本低 单点故障可能导致一半支路中断 单边环形连接 具有冗余线路 成本高,整条支路电缆按全功率设计 双边环形连接 成本略高于星形连接,整条支路电缆按全功率设计海上升压平台电能收集(a) 单 支路星形 连接(b) 双支路星形 连接(c) 单边环形 连接(d) 双边环形连接 适用于中小容量近距离海上风电电能传输 需要在两端增加无功补偿装置 VSC based HVDC 适用于中大容量远距离海上风电电能传输 基于MMC的多电平模块化拓扑成为主流 LCC based HVDC 适用于大容量远距离海上风电电能传输 无功功率不可控 对于我国的近海风电场,HVAC在未来很长一段时间内仍然是最经济可行的输电方式海上风电传输 HVDC or HVAC?我国海上风电传输距离与容量 现代化的风力发电,已不只是一台风力机和一台发电机的简单组合,而是一个高度集成了空气动力学、机械学、电机学、电力电子学、微电子学、计算机科学以及电力系统分析、继电保护技术、先进控制技术和数据通讯等各方面知识为一体的复杂的机电能量转换系统。现代风力发电系统的构成 风电机组拓扑结构及分类II 机械能输入机械传动系统发电机类型转子类型定子类型与电网连接方式。 Hopewind转子电励磁 转子永磁体励磁统线式定子全功率电力电子变换器鼠笼式转子 || 绕线式转子、无刷双馈绕线式定于全功率电力电子变换器部分功 率 电力电子变换器 各种大功率风力发电技术方案 华锐SL6000 6MW 湘电XE/DD115,5MW Siemens D7,6/7MW Siemens G4,3.6MW/4MW 远景,4MW 海装,5MW 北车,6MW 目录CONTENTS海上风电概述 海上风电发电系统 海上风电全功率变流器类型与对比分析 hopeDrive 8000中压5/6/7MW海上风电变流器 大功率海上风电全功率变流器类型(4MW以上) 低压两电平全功率变流器 中压级联型全功率变流器 中压三电平IGBT全功率变流器 中压三电平IGCT全功率变流器大功率海上风电全功率变流器类型 单机最大功率一般不超过3MW 一般采用2-5台并联的方式扩容 一般适用于变压器和变流器安装于机舱的风电机组 并联有三种形式 直接并联 变压器690V侧拆分绕组 电机定子拆分双绕组低压690V海上风电变流器ABCabcgVabc1 nVabcabc2 nV 优点: 可以绕组冗余,模块冗余 du/dt小,对电机有好处 成本有明显优势 向更大功率延展有优势,电压可以上升到6kV、10kV 缺点: 不适合低频应用,兴发游戏平台直流母线压力非常大 功率密度低 需要箱变分成多绕组 如果采用风冷,体积大防护等级低 如果采用水冷,需要用去离子水隔离中压3kV级联型海上风电变流器模块模块模块 模块 模块模块模块 模块模块模块模块模块模块模块模块 模块 模块模块模块 模块模块模块模块模块 功率密度较低 单机最大功率2.5MW,更大功率需要多机并联 优点: 电压高,工程方便(电缆少) 冷却简单,普通水冷 缺点: 价格昂贵 du/dt高中压变流器方案 三电平模块IGBT 优点: 无需并联可以达到10MVA 电压高,工程方便(电缆少) 功率密度高 强大过流能力,器件数量少,可靠性高 缺点: 价格较高 du/dt较高 冷却复杂,需要去离子水冷却禾望IGCT三电平3kV变流器方案 三电平方案可靠性高 器件数量远远小于其它方案 IGCT具有强大的过流能力 IGCT三电平方案功率密度最高,适用于海上风电塔筒安装或者机舱内安装四种变流器方案对比6MW变流器方案对比 四种方案的系统成本相差不大(相对于三电平IGCT方案-11%~+16%) 如果采用690V低压方案,变流器和箱变应该安装于机舱,这带来了维护的难度 3kV中压变流器可安装于塔筒底部,便于维护 3kV级联方案不能用于直驱型风电机组 从可靠性/可用性/可维护性/系统成本/效率综合考虑,三电平IGCT方案可能是风电变流器的最佳选择四种技术方案6MW系统成本对比6MW系统成本对比(万元)3kV/IGBT 3kV/IGCT三电平 三电平箱变 60 60 60 70电机 600 620 620 620电缆 155 50 50 50变流器 300 680 500 350总计 1,115 1,410 1,230 1,090方案 690V两电平 3kV级联 目录CONTENTS海上风电概述 海上风电发电系统 海上风电全功率变流器类型与对比分析 hopeDrive 8000中压5/6/7MW海上风电变流器 为全功率中压海上风电设计的3kV,5/6/7MW风电变流器 采用中压IGCT器件,NPC三电平拓扑 内循环水冷,IP54防护 设计寿命25年 柜体达到C4防烟雾等级 高功率密度 可安装于5-7m直径塔筒内部 也可安装于6.1m(W) x 2.9m(D) x 2.8m(H)箱式电控房内hopeDrive 8000系列变流器 系列变流器内部布局II Em -- -EF --- - - 。 Hopewind 中压海上风电变流器5/6/7MW拓扑机侧滤波/开关 机侧变流器直流母线/斩波网侧变流器网侧滤波器 网侧开关 桥臂模块化结构,便于产品的快速维护 冗余设计,确保海上风电的高可靠性要求 控制电源系统冗余设计 水冷系统双泵冗余设计 IGCT/DIODE充分电压/电流应力降额和热降额 可选的控制器在线冗余功能hopeDrive 8000 IGCT三电平5/6/7MW风电变流器特点 采用优化的消谐算法和滤波器,网侧电流谐波满足IEEE 519-1992 满足所有低压穿越/高压穿越/零压穿越标准 快速响应无功需求,吸收或者发出无功以支持电网 可耐受网侧负序电压不平衡度8% 弱电网下可稳定工作hopeDrive 8000 网侧变流器控制性能网侧A A 相电流( 5A/ 格) 可适应各种发电机 感应发电机 同步发电机(高速、中速和低速) 大过载能力,1min@115%,10s@125% 可四象限运行(发电/电动),满足风机调试需求 快速转矩动态响应,满足风机系统抑制机械谐振需求hopeDrive 8000 机侧变流器控制性能 海上风电场/机组实时监控系统,可以做到故障预报警,故障诊断等功能,提高海上风电机组的运维效率人性化监控功能 禾望电气主要产品 传动产品:风电专用变频器,通用变频器,工程型变频器,定制化变频器 光伏逆变器禾望简介MW级风电变频器装机12,000台支撑中国电网1%以上 业绩增长图0.51.32.23.03.1 3.5 4.3 7.07年 2008年 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年公司业绩销售收入:亿元¥公司业绩 研发199人R&D 38.3%Services 11.5%售后服务60人Manufacture26.9% %生产140人总人数:519Total Staff:519研发 R&D市场 Market服务 Services生产 Manufacture其他 Others公司概况 公司概况深圳总部及研发基地:8000m 规划中的苏州基地:34000m深圳制造基地:23000m。 Hopewind 风 禾 尽 起 志 望 千 里 H O P E W I T H T H E W I N DTHANK YOU谢 谢

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