可再生能源发电技术

ConfidencialContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution可再生能源发电技术(电气工程)新能源检测与控制研究中心电力电子研究所黄亮ConfidencialContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution教材Confidencial能源及分类•一次能源：–指各种以原始形态存在于自然界而没有经过加工转换的能源，包括煤炭、石油、天然气，以及水能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能。•二次能源：–直接或间接由一次能源转换转化加工而生产的其他形式的能源，如电能、煤气、汽油、柴油、焦炭、酒精、沼气等。•除少数情况下一次能源能够以原始形态直接使用外，更多情况是根据不同目的对一次能源进行加工，转换成便于使用的二次能源。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution3Confidencial一次能源分类•可再生能源：–自然界中可以不断得到补充或能在较短周期内再产生，取之不尽、用之不竭的能源。–常规能源：水能–新能源：风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能。•不可再生能源：–随着人类的利用而逐渐减少的能源，如煤炭、石油、天然气、核能。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution4Confidencial全球能源消费统计•数据来源---BPStatisticalReviewofWorldEnergy2013（BP官网）•BP公司在每年6月份定期发布新一年的年鉴报告，是能源经济学领域内最广受推崇且最具权威性的出版物之一，也是了解当今世界能源消费动态的第一手资料。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution5Confidencial•世界经济的三大能源支柱：煤炭、石油天然气•能源预测：石油在未来40年枯竭，天然气在60年枯竭，煤炭100年枯竭。化石能源的探明储量与储采比ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution6种类世界储量中国储量中国储量比储采比石油1708亿t21亿t1.2%11.1/42年天然气185.02万亿m32.46万亿m31.3%32.3/60.4年煤8260.01亿t1145亿t13.9%41/122年数据来源---BP世界能源统计2009ConfidencialRenewableEnergyContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution7WindEnergy/PowerSolarEnergy/PowerBiomassEnergy/PowerHydropowerConfidencialRenewableEnergyContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution8GeothermalEnergyOceanEnergy苏格兰海底潮汐发电设备（自路透社）ConfidencialHydrogenEnergyContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution9Confidencial课程安排1.风力发电技术（重点）2.太阳能发电技术（重点）3.水力发电技术（介绍）4.沼气发电技术（介绍）5.地热能发电技术（介绍）6.海洋能发电技术（介绍）7.氢能发电技术（介绍）8.储能技术（重点）9.逆变并网技术（重点）10.智能电网（介绍）ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution10ConfidencialContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution11Confidencial教学安排（改革）•本门课程旨在发展学生的设计技能和自信心。•本门课程以工程项目设计为主，围绕工程实际问题设置学习研究专题。1.分组：–初步以10个课题为10个研究方向，自由组成研究小组。可以跨班，但要注意要便于组员交流。–研究课题相同的小组会形成组内合作、组间竞争的局面，这将充分调动学生投入学习的积极性，而且，也有利于小组之间的相互比较、借鉴和学习，取得更好的学习效果。也有利于教师采用统一的标准对各组进行评价。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution12Confidencial研究方向1：风力发电技术•最多8人/组①风轮叶型设计方法和叶型优化设计准则的研究；②笼型异步风力发电机建模研究（包含电路与控制建模）；③双馈异步风力发电机建模研究（包含电路与控制建模）；④永磁同步风力发电机建模研究（包含电路与控制建模）；⑤直驱风力发电机建模研究（包含电路与控制建模）；⑥风力机组系统设计与建模仿真研究；⑦小型/家用风力发电机系统设计与建模仿真研究；⑧风力发电机系统控制与优化运行研究；•报告最终必须要有完整的系统级模型。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution13Confidencial研究方向2：太阳能发电技术•最多5人/组①论述光伏电池发电原理、分类；对光伏电池组件建立matlab模型；分析光伏电池输出特性一般影响因素；②寻找光伏发电系统容量设计一般原则、方法及步骤，包含阵列系统设计、安装结构设计、电气设计、监控系统设计；③以武汉市洪山区气象信息为依据，设计自动化5号实验楼发电系统，并建立matlab系统模型，设计最佳光伏矩阵结构；建立阳光照射模型；④基于buck型电路的MPPT控制策略研究，建立matlab控制仿真模型；⑤DC/DC输入纹波对光伏电池的影响研究，并进行matlab仿真结果分析；•报告最终必须要有完整的系统级模型。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution14Confidencial研究方向3：水力发电技术•最多4人/组，重点在于小型水力发电技术，乡村、家庭用；①水能发电原理、发展现状、市场规模调研；②小型水轮机原理与构造；③水轮发电机分类（永磁同步发电机、电容励磁异步发电机）、选型（小型）与建模。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution15Confidencial研究方向4：生物能发电技术•最多4人/组，沼气发电为主①沼气发电原理、发展现状、市场规模调研；②燃气发动机发展现状及选型；③沼气发电机分类（永磁同步发电机、电容励磁异步发电机）、选型（小型）与建模。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution16Confidencial研究方向5：地热能发电技术•最多4人/组①地热发电原理、发展现状、市场规模调研；②汽轮机发展现状及选型；③地热发电机分类、选型（小型）与建模。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution17Confidencial研究方向6：海洋能发电技术•最多5人/组，可分为大型与乡村小型两种①论述潮汐能、波浪能、温差能、海流能、盐差能发电原理，选取一种适合海边小镇、乡村、家用的发电技术。论述该项技术发展现状、市场规模调研；②发电机选型及建模。③基于matlab软件建立发电系统模型。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution18Confidencial研究方向7：氢能发电技术•最多5人/组，以质子交换膜燃料电池为主①PEMFC工作原理，基于matlab软件建立燃料电池模型及电池堆模型（输入输出电路模型，非机理模型，不要机理建模，也不要神经网络建模），研究燃料电池输出特性；②根据V-A特性研究燃料电池输出与电流纹波关系，找出最佳调节波动范围或者是一般性原则；③建立水循环模型，找出水泵控制量与温度的关系；④建立空气、氢气供给模型，找出风机控制量、氢气流量与发电量的关系；⑤建立5kw系统级燃料电池模型。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution19Confidencial研究方向8：储能技术•最多5人/组①储能方式国内外发展现状（不同应用场合储能方式的对比分析）；最新最热门的储能技术是什么？②抽水储能技术研究；③铅酸蓄电池储能技术研究（包含电池建模、电池特性研究、电池SOC的估算及充放电管理）④锂电池储能技术研究（包含电池建模、电池特性研究、电池SOC的估算及充放电管理）⑤帆电池储能技术研究（包含电池建模、电池特性研究、电池SOC的估算及充放电管理）ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution20Confidencial研究方向9：逆变并网技术•最多7人/组①逆变器拓扑结构分析与类别（单相、三相三线制、三相四线制）、并网保护技术（频率保护（0.01）、频率降载保护、与电压保护（1%）、漏电流保护）安规；②锁相技术；③孤岛侦测技术；④Harmonics测试与抑制技术；⑤实、虚功控制技术；⑥直流注入侦测与保护技术；⑦低电压穿越技术；ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution21Confidencial研究方向10：智能电网•最多5人/组，智能电网与小型分布式电源，涉及到远程控制部分可选用labVIEW软件开发。①微网协调控制技术：微网技术将分布式电源、储能装置、电力电子设备及终端用户有效整合。②智能电表：不仅可以测量用电量，它还是电网上的传感器，可以协助检测波动和停电、储存和关联信息；③智能输电技术；④智能配电技术。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution22Confidencial选题准则•未来从事的行业：–电厂、电源设备、电机设备、过程控制•自己感兴趣的内容。•正在从事的研究工作。ContentsofdiagrambelongstoHuangLiangCopyrightreservedbyHL,Nodistribution23Confidencial教学安排（改革）2.分工–老师会给出每个课题的研究方向，每个小组对相关问题进行初步讨论并进行任务分工。3.文献检索–学生独立地进行资料检索、文献收集和整理，在此基础上对所分工的问题进行初步分析，制定出自己的研究性学习计划。注意一定归纳注明参考文献。4.小组讨论–每组学生集中讨论，每位学生重点阐述自己对问题的探究结果，以获得同