电气前沿技术读书报告

同济大学电子与信息工程学院

读书报告

课程名称：电气工程发展前沿

专业：电气工程

学号：

姓名：

前言

非常有幸在研究生一年级第一学期学习了电气工程发展前沿这门课。电气工程发展前沿这门课程介绍了电气工程各个领域的前沿研究方向，使我了解到电气工程相关领域的技术发展现状和前沿技术，使我对电气工程的理解达到了一个新的层次，为毕业后从事电气工程及相关领域的设计制造、运行维护和科学研究工作打下了认识基础。

前沿技术是指高技术领域中具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术，是未来高技术更新换代和新兴产业发展的重要基础，是国家高技术创新能力的综合体现。

选择前沿技术的主要原则：

一是代表世界高技术前沿的发展方向。

二是对国家未来新兴产业的形成和发展具有引领作用。

三是有利于产业技术的更新换代，实现跨越发展。

四是具备较好的人才队伍和研究开发基础。

部分内容如下：

牟龙华老师：分布式发电与微网关键技术、面向智能电网的区域集成保护

张逸成老师：大功率DC/DC变换器的关键技术及问题

林济铿老师：智能电网

金立军老师：电气绝缘与故障检测

李锐华老师: 新能源转换及应用新技术

朱琴跃老师: 高速列车

康劲松老师：电动汽车电驱动系统现状与发展

向大为老师：变流器在线监测与故障诊断技术

等。

在此，感谢所有讲课的15位老师的辛勤付出。

本次结课论文的要求是选取各位老师所讲的一个方面来谈谈体会，所以我决定谈谈我对我国电力系统以及分布式发电与微网的思考。

对电力系统的思考

一、关于电力系统发展现状

改革开放以来，我国电力行业发展迅猛，电源结构不断调整，火电优化水平提高，水电、核电开发力度加大，电网建设不断加强，电力环保成绩显著，电力装备技术不断提高，多项技术已经达到国际先进水平。进入21世纪，电力需求更加旺盛，发展潜力巨大，电力建设任务仍十分艰巨，电力系统的主要发展趋势是开发新能源，开发节能环保的新产品，降低设备的功耗，加快研究更高一级的电压输电技术，推广柔性输电技术，加快电网建设，优化资源配置，继续推进城乡电网建设与改造，形成可靠的配电网络。鉴于此，我对我国电力系统的发展认识概括为扩容、节能、环保。

二、关于电力系统容量的扩大

首先，我觉得我国电力系统容量扩大的需求从侧面反映了我国经济的快速发展和

人民生活水平的不断提高，这是让人值得兴奋的事。电力系统容量的不断增大不仅是因为我国生产力不断发展导致的能源需求增大，也反映了我国能源需求与实际分布的不对称。鉴于此，我觉得我国电力系统的发展应该着力于在一定程度上抑制电力系统向过“巨”发展，因为过于庞大的电力系统要相当高技术的维护和保障措施才能保证其较低的故障率，若其一旦故障会造成大面积停电，影响很大。需求增大而系统不能过大，则要求尽量结合当地的能源结构实现电力的自给自足。其次，建立小范围区域内的电力能源调动平衡。再次，建立全国性的主干能源线路以备大范围停电。

三、关于电力系统的节能

随着人类文明的不断进步，能源的消耗水平日益升高。尤其考虑到化石能源的不可再生性，在能源领域的节能倡导呼声越来越高。考虑到我国电力能源中，煤电的比例占到7成多，我国的电力系统节能更是负担重大，这关系到我国能源的安全和国民生活的稳定。电力系统的节能主要体现在电厂的厂用电率和输电时的线损率。这两项的优化主要体现在生产和输入电力的设备生产工艺以及结构原理设计。

四、关于电力系统的环保

在环境日益恶化的今天，环保一词无处不在。能源领域作为人类生产生活的基础领域，注重环保尤其重要。虽然电力作为能源家族中较为环保的存在，其在生产阶段对环保的要求同样不可丢弃。由于电力需求日益增大，导致电力生产对环境的影响逐步增大，甚至达到决定性水平。鉴于此，我国的电力生产要注重增大更加清洁的风电、水电、核电以及太阳能发电等的比重并加大新的清洁能源的开发。

五、结论

随着我国对电量需求的不断增大，我觉得我国电力系统将向着大网设计微网运行、更新设备完善设计以及提高技术环保节能的大方向发展。在我国一代代电力人的不懈努力下，我国电力系统的前景将无限光明。

对分布式发电与微网的思考

分布式发电系统是利用多种分散的能源进行发电的系统，如风能等可再生能源发电系统以及CCHP，分布式发电系统具有可利用丰富的清洁和可再生能源的优点，但一些可再生能源具有间歇性和随机性。分布式电源接入常规电网并网运行，易满足负荷需求，有助于可再生能源高效和规模化利用。目前分布式电网面临着不可调度，功率波动等问题。分布式发电技术是充分开发和利用可再生能源的理想发生，它具有投资小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点，可以对未来大电网提供有力补充和有效支撑，是未来电力系统的重要发展趋势之一。

智能配电网就是以配电网高级自动化技术为基础，通过应用和融合先进的测量和传感技术、控制技术、计算机和网络技术、信息与通信等技术，利用智能化的开关设备、配电终端设备，在坚强电网架构和双向通信网络的物理支持以及各种集成高级应用功能的可视化软件支持下，允许可再生能源和分布式发电单元的大量接入和微网运行，鼓励各类不同电力用户积极参与电网互动，以实现配电网在正常运行状态下完善的监测、保护、控制、优化和非正常运行状态下的自愈控制，最终为电力用户提供安全、可靠、优质、经济、环保的电力供应和其它附加服务。

传统的电力系统是一个刚性系统，柔性及可组性较差。智能电网可实现对电网的全景信息的获取和控制；与传统电网相比，智能电网将进一步优化各级电网控制。目前用户停电95％以上是由配电网的原因引起的，智能配电系统所具有的自愈

功能将使事故发生时用户遭受的停电风险降至最低。

智能配电系统的双向性（双路通信、双向表计）将促进电网公司和客户之间的互动沟通，有利于促进电力需求侧管理，使客户享受更多的电价优惠，从而进一步提升电力服务水平。有利于提供更加优质的电能（定制电力）、用户分布式新能源大量接入以及各种新型电气设备的应用。

智能配电网可实现配电网优化运行，提供更加可靠的电能，推动新能源革命，促进环保和可持续发展。

现代“微网”的概念于2001年美国Lasseter教授提出。是由负荷和微电源（分布式电源）及储能装置共同组成的有机系统。微电源主要通过电力电子技术实现能量转换和控制。

微网的形式和种类多种多样，能够整合多种形式的分布式电源，将微电源、电网和用电设备有机地整合，实现多种能量形式集中管控。

微网对配电网来说是“柔性负荷”或“可控负荷”

众多的微网接入后对配电网及电网的影响不可忽视。

微网可实现优化负荷特性，对智能用电的控制，同时微网是智能配电网的有力支撑，通过优化组合电源的运行方式减轻配电网的负担，利用网内通信条件引导用户参与优化过程。

微网的运行方式可分为孤岛运行与并网运行两种运行模式，运行方式转变是平滑、可控的，通过PCC点的开关进行。可以互为备用。微网的主要控制设备有分布式发电控制器、可控负荷控制器、中央能量管理系统、继电保护装置。控制策略主要有并网PQ控制、孤岛U/f下垂控制、可控负荷控制策略、虚拟同步发电机技术。

智能配电信息系统在智能电网中起到重要作用，是配电系统各部件实现相互联系的重要保障，是实现兼容、自愈、互动和优化的技术基础。

内容涵盖信息整合、设备管理、用户需求管理、业务流程管理、运行调度管理及信息安全等。

智能配电网的发展目标是实现电网自愈，以下问题需要集中研究、迫切解决：

①分布式与可再生能源的无缝接入与微网运行；

②提高供电可靠性和电能质量；

③降低扰动对电网的影响和停电对用户的影响；

④增强用户的互动作用，鼓励用户参与电网调峰，进行需求侧管理；

⑤降低运行和维护费用；

⑥为用户提供更多的用电选择和附加服务。

随着能源的发展，社会的进步，科技和信息化水平的不断提高以及全球资源与环境问题的日益突出，能源的开发利用面临着新的挑战。当今世界正在进行一场以新能源大规模开发利用为显著标志的能源产业革命。与长期广泛使用，技术上较为成熟的常规能源（如煤、石油、天然气、水能等）相比，新能源是指在科学技术基础上开发利用的非常规能源，包括风能、太阳能、海洋能、地热能、生物质能、氢能、核聚变能。从世界来看，一次化石能源是有限的，从长久来看，新能源将是未来人类的主要能源来源，新能源发电是指把新能源转换为电能的过程。