我国电力事业的发展

平移的动子
平面形直线电机 平移的磁场
轴向平移的磁场 圆筒形直线电机 轴向平移的动子
油田直驱抽油用圆筒形直线永磁同步电 动机样机
定子有效 长度 0.864m
动子有效 长度3m
定子外径： 130mm
样机整体
电机的动子
几种家用电机
• 我国长时期处于电力短缺的状况，增加电源建设以满足电 力供给成为当务之急。因此，形成了电网作为电源的配套 工程，被动地跟着电源和负荷的发展而发展，未能通过电 网的发展主动地引导电源的建设，结果导致我国南北向跨 大区大容量输电网络规模过小，输电能力不足。 • 特高压输电线路的建设有其优越性
– – – – – 提高输送容量 增大送电距离 节约输电走廊 降低线路损耗 改善电网结构
华北
蒙西 400 200 蒙西煤电1 蒙西煤电5 晋北 300 250
480 480 北京西 北京东 150 唐山 沿海电源
300
本溪
120 天津 300
西北
格尔木
西藏
石家庄 沿海核电 晋北煤电 240 晋中煤电 250 300 280 白银 晋中 340 300 榆林 青岛 济南 470 215 257 宁夏煤电1 260 西宁北 德令哈 280 豫北 120 474 靖边 330 西宁 晋东南煤电 晋东南 榆横 300 彬长 100 150 220 羊曲 40 360 400 延安 平凉 230 278 沿海核电 兰州东 徐州 230 羊曲 晋东南煤电 晋东南煤电 300 连云港 210 天水 拉西瓦 189 140 渭南 180 官亭 141 230 渭南东 徐州煤电 362 100 宝鸡 乾县 270 班多 茨哈峡 270 盐城 160 西安南 滁州 450 200 140 驻马店 170 泰州 400 安康 130 南阳 陕南 70 × 无锡150 170 淮南煤电 283 安康煤电 南京 上海北 400 328 300 164 上海西 100 绵阳 440 万县 430 400 成都 120 164 武汉 荆门 杭北 雅安 西藏水电 芜湖 川西水电 260 160 沿海核电 150 240 460 银川东
3.2新能源技术的发展
• 国内以煤炭为主的能源结构对大气环境的威胁日益严重， 目前我国二氧化硫和二氧化碳排放量已经分别居世界第一 位和第二位，而二氧化硫排放量的90%、烟尘和二氧化碳 排放量的70%都来自于燃煤。 • 在哥本哈根气候大会上，我国政府承诺在2020年时要达到 单位GDP碳排放强度降低40%-45%，给我们提出了很高的要 求。 • 新能源技术
电动汽车驱动电机—
开关磁阻电动机(SRM)
• 电动机结构简单、成本低、 适用于高速运行 • 驱动电路简单可靠 • 各相独立工作，容错性好 • 高起动转矩，低起动电流 • 适用于频繁起停及正反向 转换运行 • 转子无绕组，损耗小，效 缺点：磁路非线性、转矩波动大 率高
电动汽车驱动电机—
开关磁阻电动机(SRM)
– 风能 – 太阳能 – ……
• 风能发电好处：风能是最清洁、无污染的可再生资源，蕴 藏量大，分布广泛，永不枯竭，没有污染，运行成本低 • 缺点：效率低，造价贵，维护不方便，受地域和气候限制。
太阳能发电的优点：太阳能发电被称为是理想的发电方式， 只要有阳光，太阳能电池板上就能产生电流，直接把光能 转换成电能没有传动部件，没有噪声，不经过任何中间步 骤，所以发电过程中不会产生任何污染或者废弃物。 缺点：成本高
我国电力事业的发展---智能电网
电气工程学院
学院及专业介绍
• 电气工程学院可追溯到山东大学1946年设立的电机工程系和山东工学院1949 年成立的电机工程系，邵洪泮、候博渊胡颂尧等知名学者曾在此执教，培养 了史大桢、刘振亚、薛禹胜等一大批高级专门人才，为国家发展做出了重大 贡献。 实验室条件
– 电网智能化调度与控制实验室（教育部在建重点实验室） – 电力系统动态模拟与仿真实验室（山东省重点实验室） – 电气工程学院实验中心
•
•
研究生专业方向： – 电力系统及其自动化 – 高电压与绝缘技术 – 电机与电器 – 电工理论与新技术 – 电力电子
讨论的问题
• 一、智能电网 • 二、新型电机
我们研究什么？
发电 输电 变 电 配电 用电
发电厂
输电网
变电站
配电网
电力用户
电力系统是一个由发电、 输电、变电、配电、用电等设备和相 应的辅助系统组成的统一系统。
我国在新能源使用方面的规划
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太阳能：撒哈拉沙漠计划建造世界最大太阳能电厂
风能：2025年风电将占据全球电力的8.6%，风电机 组累计安装量将逾100万MW
水力发电：三峡电站总装机容量2250万千瓦，是 世界上装机容量最大的水电站。
二、电机与电器
• 电动车用驱动电机 • 抽油机 • 几种家用电机
呼盟1 俄罗斯 满洲里180
呼盟5 60
国华 呼盟2 20
海拉尔 120
俄罗斯
呼盟8
3、2020年特高压电网规划
蒙古
30 呼盟3
120
中俄背靠背
鄂温克 50 鄂温克
呼盟4
30 200 伊敏西 呼盟7 伊敏
新左旗
呼盟6
至冯屯 宝清
东北
哈尔滨 260 吉林 240 铁岭
450 宝清
玛纳斯 140 乌北变 奎屯变 皇宫变 伊宁变 90 170 220 100 140 西山变
美国技术预测机构的研究报告认为，今后30年能源发展趋势是：
• • • • 2010 年，能源利用的 10% 将出自替代能源，如地热、水电、 太阳能或风能； 2017 年，燃料电池将被广泛使用； 2020 年，裂变核能将占发电量的一半，氢能将应用于能源系 统； 2026 年，聚变核能将用于商业性电力生产。
电机定子
电机外转子
双定子永磁电机
油田直驱圆筒形直线永磁同步电动 机
通常用的油田抽油系统
缺点：
抽油杆磨损 效率低
地面占用面地大
可靠性低
新型直驱抽油 系统
• 封闭式结构 • 系统结构简 单 • 高效率运行 • 高可靠性 • 高位置精度
从旋转电机到直线电机
旋转磁场 旋转的转子
旋转电机
电动汽车驱动电机—
感应电动机(IM) • 感应电动机转子上不需电刷，结构简单，
价格低，其电机生产技术及控制技术很 成熟，是目前应用很广泛的电动机；特 别在欧美国家应用更为广泛。 • 缺点：运行效率、功率因数等相对较低
电动汽车驱动电机—
永磁同步电动机(PMSM)
• 效率较高, 电机体积较小、重量较轻、功率 密度大，具有运行性能良好； • 其缺点是电机本体价格较高，磁体有退磁 可能； • 广泛应用于日本等国家
东郊变 奇台变 150 80 180 180 准东煤电二
准东煤电一 390 哈密煤电一 344 安西 280 嘉酒 350 380 酒泉 金昌 200 永登 锡盟煤电I 锡盟煤电II 哈密变 哈密开关站 100 锡盟 锡盟煤电III
霍林河
450
400 220 阜新 260
库尔勒变 360
吐鲁番变
350 哈密煤电二 350 敦煌 蒙西煤电4 蒙西煤电2 蒙西煤电3 蒙西煤电6 陕北煤电1、2 宁夏煤电2 100 陕北
我国电网现状图
东北华北双回联网 东北: 34GW 华北华中联网 华北: 101GW 西北: 29GW
三峡～华东 直流 7200MW
华中: 87GW 华东: 111GW
灵宝背靠背 360MW
三广直流 3000MW
南方: ห้องสมุดไป่ตู้3GW
一、智能电网
• 1.智能电网的提出 • 2.智能电网的意义 • 3.智能电网中某几种技术的分析
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川西水电 雅龙江梯级
150 乐山
330
重庆
360 恩施
地下电站 270 450 长沙
280 400 南昌
金华 沿海核电 200 280 200 温州
川西水电 金沙江I期 金沙江II期
华中 南方
200
360 260 赣州
华东
410 泉州
福州 沿海核电
湘南
170
台 湾
图例 500千伏交流 750千伏交流 1000千伏交流 ±500千伏直流 ±660千伏直流 ±800千伏直流
2.建设智能电网的意义
• 提高线路输送能力和电网安全稳定水平，具有强大的资源 优化配置能力和有效抵御各类严重故障及外力破坏的能力 • 能够适应各类电源与用户便捷接入、推出的需要，实现电 源、电网和用户资源的协调运行 • 能够精确高效集成、共享与利用各类信息，实现电网运行 状态及设备的实时监控好电网优化调度 • 能够满足用户对电力供应开放性和互动性的要求，全面提 高用电服务质量
3.智能电网技术研究
• • • • • • • • • 特高压输电技术 广域测量技术 柔性交流输电 调度自动化 新能源 电动汽车应用 智能电网调度技术支持系统 用电信息采集系统 ……
东北
西北
华北
西藏 煤电基地 水电基地 南方 负荷中心 台湾 华中 华东
我国能源资源分布图
3.1特高压输电技术发展
1.智能电网的提出
• 随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高 以及全球资源和环境的日夜突出，电网发展面临新课题和 新挑战。发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已 成为国际电力工业应对未来挑战的共同选择。不同国家的 国情不同、电网发展阶段、资源分布不同，发展智能电网 的方向和重点也不同。 • 国网公司以奉献清洁能源、促进经济发展、服务社会和谐 为基本使命，在认真分析世界电网发展的新趋势和中国国 情基础上，紧密结合中国能源供应的新形势和用电服务的 新需求，提出了立足自主创新，以统一规划、统一标准、 统一建设为原则，建设以特高压电网为骨干网架，各级电 网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的统一的 坚强智能电网的发展目标。
电动汽车驱动电机—
直流电动机(DCM)
• 较早开发的电动汽车上多采用直流牵引电 动机。 • 直流电动机的容量范围大，其制造技术和 控制技术都较成熟，驱动系统也较简单， 价格便宜。 • 直流电机在结构上有电刷、换向器等易磨 损件，因此存在维修保养困难、寿命较短、 使用环境要求高、结构复杂、效率低、质 量大以及体积大、耗材多等缺点。