三、并网型风电系统的结构

 

　　

1、CSCF 风电系统 

　　该系统目前还在

MW 级以下的风电机组采用，常用异步或同步两种发电机。优点是结

构简单、成本低、过载能力强、运行可靠性高；并网控制系统比较简单；同步发电机既能输出
有功功率，还能提供无功功率和电压支撑能力，输出的电能质量高，因此，同步发电机取
代异步发电机是风电系统的技术趋势。缺点：当风速迅速增大时，风能将通过桨叶传输给主
轴、齿轮箱和发电机等部件，产生机械应力，引起这些部件的疲劳损坏；风电系统直接与电
网相耦合，风电特性会直接对电网产生影响，若风速急剧变化，可能会引发电能质量问题
若采用异步发电机，需要无功电源的支持，还需动态无功补偿，并网时冲击电流较大；若
采用同步发电机，由于风速随机变化，作用在转子上的转矩很不稳定，使得并网时其调速
性能很难达到期望的精度，特别是当重载情况下并网，若不进行有效控制，会发生严重的
无功振荡和失步问题。因此，

CSCF 系统很少采用同步发电机。 

　　

2、VSCF 风电系统 

　　优点：根据风速的变化，风力机以不同的转速旋转，减少了对风力机等机械装置的机
械应力；通过对最佳转速的跟踪，在可发电的较大风速范围内均可获得最佳功率输出；风
力机能够对变化的风速起到一定的缓冲，使输出功率的波动变化减小；通过对风电机组有
功和无功输出功率进行解耦控制，并采用一定的控制策略，可以分别单独控制风电机组有
功、无功的输出，具备电压的控制能力；实现了发电机转速与电网频率的解耦，降低了风电
系统与电网之间的相互影响，并网冲击电流小；若采用双馈异步发电机，则变频器容量仅
约为发电机容量的

30%，降低了变换器的损耗、造价和体积；若采用同步发电机，可省去齿

轮箱，提高效率和可靠性。

 

　　缺点：整体结构复杂、成本高、技术难度大；需配备变频器，控制回路多，控制复杂，
维护难；若采用同步发电机，则转速较低，极对数较多，且需配备全功率变频器，成本较
高，损耗大；若采用双馈异步发电机，要求变频器具有低电压穿越等并网运行能力，控制
复杂，投入大。

 

　　

 

　　四、几种常用的并网方式

 

　　

1、直接并网方式 

　　此法要求在并网时发电机的相序与电网的相序相同，当异步发电机转速接近同步转速
的

90%-100%时即可自动并入电网。自动并网的信号由测速装置给出，空气开关自动合闸完

成并网。

 

　　

2、准同期并网方式 

　　此法在转速接近同步速时，先通过电容进行励磁建立额定电压，然后对发电机的电压
和频率进行调节和校正，使其与系统同步。当发电机与电网两者电压的幅值、频率、相位一致
时，将发电机投入电网并网运行。

 

　　

3、降压并网方式 

　　此法在发电机与电网之间串联电阻、电抗器或者自耦变压器，以降低并网时的冲击电流
和电网电压下降的幅度。在发电机稳定运行时，需将接入的电阻等元件迅速从电路中切除，
以免消耗功率。

 

　　

4、捕捉式准同步快速并网方式 

　　它是将常规的整步并网方式改为在频率变化中捕捉同步点的方法进行准同步快速并网。
这种方法可不丢失同期机，并网工作准确、快速可靠，既能实现几乎无冲击准同步并网，对
机组的调速精度要求不高，又能很好地解决并网冲击与造价的矛盾。非常适合于风力发电机