新能源综述 (终稿2)

专题报告

题目新能源发电及并网技术

专业电气工程

年级研2013级

小组成员

指导教师戴朝华 daichaohua@

电气工程学院

随着能源的全球性危机的加剧和对环境保护及经济可持续发展的重视，新能源和可再生能源的开发利用成为大多数发达国家和部分发展中国家21世纪能源发展战略的基本选择。新能源包括太阳能、风能、海洋能、燃料电池、地热能、生物质能等，目前发电是新能源的主要利用方式，其中太阳能、风能等发电技术已经进入实用阶段，因此本小组论文第一章对9种常见的新能源的发展情况、工作原理及应用情况作了基本介绍；第二章对利用比较广泛的新能源包括太阳能、风能，展开详细的拓展介绍，以明确其运行机制、系统基本构成、以及推导了其基本数学模型；第三章，结合电力电子技术发展现状、电力电子器件以及控制技术的发展，新能源转换为电能并送入电网，最终成为可以被调度的分布式发电站是证明可实现的，本章重点阐述了新能源转换为直流后，通过逆变并网技术输送到电网的相关技术方案；第四章，在第三章的基础上，鉴于新能源具有分布式电源的随机性、波动性、不可预测性等特点，其大量接入势必会给电力系统带来一定不利影响，讨论了分布式发电接入技术，最大限度应用其所带来的价值；第五章，从负载馈能角度，考虑将部分再生电能利用起来回送到电网，可以节省部分电能，起到节能降耗的效果，因此本章针对城市轨道交通车辆，在讨论传统馈能方案上，介绍了几种逆变回馈装置及回馈方案。

第一章新能源发电技术概述 (1)

1.1太阳能发电 (1)

1.2风能发电 (2)

1.3海洋能发电 (3)

1.4燃料电池 (4)

1.5地热能发电 (5)

1.6生物质能发电 (6)

1.7磁流体发电 (7)

1.8核能发电 (7)

1.9新能源储能技术 (8)

本章小结 (9)

参考文献 (10)

第二章光伏发电和风电 (10)

2.1太阳能光伏发电的原理 (10)

2.1.1太阳能光伏发电的运行方式 (11)

2.1.2太阳能光伏发电系统的组成 (11)

2.1.3太阳能光伏发电系统的特点及应用 (17)

2.2风电技术 (18)

2.2.1变速恒频风力发电技术 (18)

2.2.2变速恒频风力发电机组的运行原理 (19)

本章小结 (21)

参考文献 (21)

第三章新能源逆变器并网技术综述 (22)

3.1电力电子技术发展现状 (22)

3.2电力电子技术在新能源中的作用 (25)

3.2.1风能发电系统 (25)

3.2.2燃料电池发电系统 (25)

3.2.3太阳能发电系统 (26)

3.3单相逆变器输出控制的研究现状 (26)

3.3.1逆变器的模拟控制与数字控制 (26)

3.3.2逆变器的输出控制策略 (28)

3.4逆变器的并联控制策略 (31)

3.4.1有线均流控制策略 (31)

3.4.2无线下垂控制 (32)

本章小结 (33)

参考文献 (33)

第四章分布式电源的配电网潮流的无功优化 (34)

4.1分布式电源 (35)

4.1.1研究背景 (35)

4.1.2分布式发电并网对电力系统的影响 (35)

4.1.3无功功率对分布式发电并网的影响 (36)

4.1.4分布式发电无功潮流优化的必要性 (37)

4.2分布式发电接入电网的基本要求 (38)

4.3分布式发电的无功优化控制 (40)

本章小结 (45)

参考文献 (45)

第五章轨道交通电能回馈 (46)

5.1.电能回馈概述 (46)

5.2.轨道交通再生制动电能回馈 (47)

5.3.城市轨道交通车辆传统再生制动能量吸收利用的方式 (48)

5.3.1消耗型吸收装置 (48)

5.3.2储能型吸收装置 (49)

5.4.城市轨道交通城市轨道交通车辆 (51)

5.4.1逆变回馈型装置 (51)

5.4.2逆变型再生制动能量回馈系统的配置方案 (53)

5.4.3再生制动能量回馈系统的工作原理 (55)

本章小结 (56)

参考文献 (56)

第一章新能源发电技术概述

—张德伟（13031013）目前国内外太阳能、风能、海洋能、燃料电池、地热能、生物质能等新能源发电技术的发展趋势，简要分析国内各新能源种类的分布，开发与运用前景，发展与影响因素，更好发展所需要的措施。

随着能源的全球性危机的加剧和对环境保护及经济可持续发展的重视，新能源和可再生能源的开发利用成为大多数发达国家和部分发展中国家21世纪能源发展战略的基本选择。新能源包括太阳能、风能、海洋能、燃料电池、地热能、生物质能等，目前发电是新能源的主要利用方式，其中太阳能、风能等发电技术已经进入实用阶段。本章就新能源发电技术的现状、趋势、面临的问题及在我国的应用前景等做一些简单介绍。

1.1太阳能发电

太阳能是地球永恒的能源，我国陆地面积每年接收的太阳辐射得热量在3.3×103～8.4×106kJ/(m2·a)之间，相当于2.4×104亿t标准煤的发热量，属太阳能资源丰富的国家。全国总面积2/3以上的地区年日照时数大于2000h，日照得热量在5×106kJ/(m2·a)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的年太阳辐射得热量和日照时数均较高，属太阳能资源丰富地区;除四川盆地、贵州等地太阳能资源稍差外，东部、南部及东北等地区均为太阳能资源较丰富和中等地区。

太阳能发电可分为太阳能光发电(又称为光伏)和太阳能热发电两大类。太阳能光发电是利用半导体NP结的光电效应，把太阳光能直接转换成电能，其主要设备是太阳能电池。光电式硅太阳能电池是当前应用最广泛和成熟的光电转换器件，其制造成本逐步下降。新一代“薄膜”太阳能电池，采用的原材料不仅少而且价格低，并逐步走向了产业化。

太阳能并网光伏发电系统一般由光伏阵列模块、逆变器和控制器三部分组成。逆变器将光伏电池所产生的电能逆变成正弦电流并入电网中；控制器控制光伏电池最大功率点跟踪、控制逆变器并网的功率和电流的波形，从而使向电网转送的功率与光伏阵列模块所发的最大电能功率相平衡。控制器一般基于单片机或数字信号处理芯片。