發電技術研究論文范文

導語：如何才能寫好一篇發電技術研究論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

人口是影響能耗的重要因素，全球人口的增加將造成能耗增加，導致大氣層中二氧化碳濃度上升，使氣溫上升，全球變暖。

在發電領域減少二氧化碳產生的途徑包括：提高發電效率減少燃耗；采用原子能發電；使用再生(天然)能源。每單位發電量二氧化碳的產生，以礦物燃料發電最高，特別是燒煤電廠。再生能源發電雖然設施的建造會產生二氧化碳，但發電本身不會產生二氧化碳。因此，增加使用再生能源發電和有效使用礦物燃料，是抑制產生二氧化碳的有效方法。

再生能源發電技術可分為水力發電；風力發電；太陽能發電(太陽─熱發電和光伏發電)；海洋發電(海洋-熱能轉換、潮汐、洋流、海波)；地熱發電。

水力發電

水力發電是目前發電技術中每單位發電量產生二氧化碳最低的。它不會產生破壞環境的物質；在徑流式水電站的情況下，也不需要水庫，對保護環境最為有利。在水庫型和抽水儲能型電站情況下，必須考慮水庫建造對環境的影響。

風力發電

歐洲和美洲在風力渦輪的發展上處于領先地位，隨著在美國公用事業管理政策條例(PURPA)的制定和加州減免賦稅，它們的實際應用迅速取得進展。三菱重工(MHI)已在美國加州安裝了660臺275千瓦級的風力渦輪。實際應用的這些渦輪機，其輸出功率范圍從100千瓦到600千瓦，而兆瓦級的風力渦輪目前正處于中試階段。在日本，迄今輸出功率最高為300-400千瓦，但MHI開發的500千瓦級的渦輪在1996年10月已成功運轉。

太陽-熱發電

太陽能發電技術可分為太陽-熱發電和光伏發電。在前一種情況下，通過搜集的太陽熱能，用水或低沸點流體直接或間接產生的蒸汽驅動汽輪發電機；在后一種情況下，通過p-型和n-型半導體的組合，將陽光直接轉換為電。太陽-熱發電又分為直接和間接(二元循環)型發電系統。在前一種情況下，使用一臺冷凝器，通過直接產生的蒸汽驅動汽輪機；而在后一種情況下，是在主系統使用一種沸點高于水的熔鹽或液態鈉，通過熱交換加熱輔助系統內的工作流體-水或低沸點流體產生蒸汽。雖然前一種系統簡單，但熱效率低于后者，難以在高溫下取得蒸汽，需要輔助燃料點火。

在日本已建成輸出功率1000千瓦的中試裝置，應用了塔型和曲線-直線型冷凝器，用熱水蓄熱設施予以補充。美國在1982年開始對10兆瓦級的發電機進行研究，隨后建成了實際應用輸出功率超過30兆瓦的裝置。

再生能源發電尚有一些問題需研究解決：

(1)由于日光能量密度低(在白天，最高每平方米1千瓦)，要放置太陽熱能收集器需要巨大的空間。

(2)太陽輻射的強度變化大，因發電取決于時間和天氣，所以不能實現穩定發電。

(3)由于難以通過熱積累把蒸汽的溫度提高到一個高水平，所以不能實現高效率的蘭金循環(總效率10%～15%)。

為減少成本，實現電力的穩定供應和提高效率，要解決的問題(1)必須改善拋物面反向鏡型和定日鏡塔型系統的熱收集效率；(2)必須應用一補充鍋爐或蓄熱系統；(3)需使用一個二元循環提高溫度，并通過應用低沸點混合液體改善蘭金循環。

光伏發電

應用光伏發電所產生的二氧化碳量僅次于水力發電技術，也不會產生污染環境的物質，是一種理想的干凈發電技術。為發電提供能量的日光是無限的。假定在白天太陽輻射的最高強度是每平方米1千瓦，發電效率為10%，整個地面上每年可能的發電量為1.4億億度，大約相當于全世界能耗量的100倍。這意味著如果把太陽電池放置于不到全球陸地面積的1/100，或其沙漠面積的1/20，所發電量就足以滿足全世界能量的需求。

這種再生能源每單位面積的輸出功率密度低，所需要的面積大約為燒煤電站的20倍。在美國和印度，沙漠面積巨大，目前正在進行的計劃是建造188兆瓦(美國)或50兆瓦(印度)的光伏發電廠。由于世界上有許多地區適用于大規模光伏發電，作為新日照計劃的一部分，發展一種全球性的干凈能源系統，即世界能源網(WENET)正在進行中，該計劃的目的是，在這些地區實現中央光伏發電，用所發出的電使水分解產生氫，氫既可用做能源，又可用做蓄能和輸能介質。從保護全球環境和能量生產角度看，實現這一計劃很重要。

地熱發電

可供發電的地熱資源可粗分為蒸汽、蒸汽和熱水二相流、熱水。地熱蒸汽可不加處理直接引入汽輪機；而二相流被分為熱水和蒸汽，熱水通過閃蒸器變為蒸汽，引入汽輪機的低壓側。在熱水情況下，可采用上述的二元系統(通過使用主系統一側的熱水使輔助側的低沸點液體蒸發，并通過低沸點液體驅動渦輪)。

自從1966和1967年9.5兆瓦、11兆瓦的電站(由日本三菱重工安裝)分別投入運行以來，目前在日本正在運行的裝置有18臺，約生產530兆瓦的電。以間歇泉電站的容量最高，為151兆瓦。美國目前正在運行的間歇泉電站，功率在100萬千瓦以上。

日本三菱重工的技術得到高度評價，它通過單級或雙級閃蒸系統，將熱水變為蒸汽并將蒸汽引入渦輪的中壓或低壓段，這樣，雙相流熱資源就得到了有效應用。

這種雙級閃蒸系統于1977年投入商用，目前用在60多臺發電裝置。

從有效使用小規模地熱資源觀點看，預計未來會發展小型(便攜式)發熱發電裝置。

洋能發電

篇2

關鍵詞：功率放大器匹配增益

數字電視地面廣播技術采用數字壓縮技術，在同樣清晰度和音質情況下，用戶可以接收的節目數量提高4～6倍。同一信道中，可同時傳輸附加數據和其他信息，且抗干擾能力強，覆蓋區域內近場和遠場的接收效果幾乎相同，因此，數字電視受到了廣泛的關注。

歐美一些國家對數字電視技術的研究較為深入，已研制出了性能完善的數字電視信號發射機。我國數字電視技術的研究起步相對較晚，還處在實驗階段。為降低成本，數字電視發射機的國產化是我國廣播電視行業發展的必然趨勢。

功率放大器是數字電視發射機中的重要組成部分。通常情況下，數字電視發射機中的信號經COFDM方式調制后輸出中頻模擬信號，通過上變頻送入放大部分。該調制方式包括IFFT（8M）和IFFT（2M）兩種模式，分別由6817和1705個載波組成。每個載波之間的頻率間隔非常近，所以交調信號很容易落在頻帶內，引起交調失真。數字電視的發射機較傳統類型，在線性度、穩定性等方面有著更高的要求。對發射機中的功率放大器要求必須工作在較高的線性狀態下，增益穩定。

發射系統的放大部分分為激勵和主放大電路。其中激勵部分為寬帶功率放大器，為確保地面數字電視傳輸的正常穩定，需要具有良好的穩定性和可靠性，其工作頻段在470MHz～860MHz，工作狀態為AB類；要求增益大于10dB，交調抑制小于－35dB，噪聲功率密度大于130dBc／Hz。本文采用最新的LDMOSFET器件，及平衡放大電路結構?熏設計數字電視發射機中的驅動級功率放大器，經過優化和調試，滿足系統要求。

圖2輸入匹配網絡拓撲圖

1功率放大器設計

1．1功率放大器的放大芯片選型

本文采用摩托羅拉LDMOSFET器件MRF373作為功放的放大芯片。該芯片在線性、增益和輸出能力上相對于BJT器件有較大的提升，使發射機的可靠性和可維護性大大提高。與傳統的分米波雙極型功放管相比，LDMOSFET具有以下顯著優點：

·可以在高駐波比（VSWR＝10：1）情況下工作；

·增益高（典型值13dB）；

·飽和曲線平滑，有利于模擬和數字電視射頻信號放大；

·可以承受大的過驅動功率，特別適用于DVB－T中COFDM調制的多載波信號；

·偏置電路簡單，無需復雜的帶正溫度補償的有源低阻抗偏置電路。

圖3輸出匹配網絡拓撲圖

LDMOS制造工藝結合了BPT和砷化鎵工藝。與標準MOS工藝不同的是，在器件封裝上，LDMOS沒有采用BeO氧化鈹隔離層，而是直接硬接在襯底上，導熱性能得到改善，提高了器件的耐高溫性，大大延長了器件壽命。由于LDMOS管的負溫效應，其漏電流在受熱時自動均流，而不會象雙極型管的正溫度效應在收集極電流局部形成熱點，從而管子不易損壞。所以LDMOS管大大加強了負載失配和過激勵的承受能力。同樣由于LDMOS管的自動均流作用，其輸入－輸出特性曲線在1dB壓縮點（大信號運用的飽和區段）下彎較緩，所以動態范圍變寬，有利于模擬和數字電視射頻信號放大。LDMOS在小信號放大時近似線性，幾乎沒有交調失真，很大程度簡化了校正電路。MOS器件的直流柵極電流幾乎為零，偏置電路簡單，無需復雜的帶正溫度補償的有源低阻抗偏置電路。

1．2電路結構選擇及比較

小信號S參數可以用于甲類放大器的設計，也就是要求信號的放大基本限制在晶體管的線性區域。然而，涉及到大功率放大器時，由于放大器工作在非線性區，所以小信號通常近似無效。此時必須求得晶體管的大信號S參數或阻抗，以得到合理的設計效果。

一般說來，甲類工作狀態失真系數最小，具有良好的線性度。但是在大功率應用情況下，由于甲類工作狀態的效率低（50％）而不適用。采用甲乙類推挽放大器的電路形式，可以得到與甲類放大器相近的線性指標。

推挽電路形式由兩個獨立且無任何內部連接的單管放大器構成，通過兩個巴倫進行功率的矢量分配與合成。由于巴倫本身具有變阻的特點，因此大大降低了變阻比帶來的阻抗匹配的困難，且巴倫對于偶次諧波具有很好的抑制作用。但是由于巴倫兩邊間隔過小，兩路相互影響較大，所以應用巴倫結構的放大器穩定性較差，且該電路的輸入和輸出駐波比較差。

本文采用平衡放大器的形式，結構如圖1所示。其工作原理與巴倫結構的電路相似，但是由于3dB電橋的應用，使得兩路射頻信號之間隔離較好，有利于兩個端口的匹配。相對于單管放大器結構，其優點如表1。

表1平衡放大器與單管放大器特性比較

特性平衡放大器單管放大器

輸入輸出反射好較差

噪聲特性較好較差

長期穩定性好較差

元件離散性對放大電路影響

較小較大

1．3匹配網絡設計

由于MRF373沒有提供內匹配，所以要在放大電路中構建匹配網絡。數字電視反射系統中的放大電路工作在470MHz～860MHz，需要在寬頻帶范圍內實現阻抗匹配。寬帶放大器匹配電路設計的基本思想是：在放大器的輸入輸出及級間都采用電抗匹配網絡進行多級阻抗變換。該網絡只起匹配作用，不額外損耗功率，可以保證最大的傳輸系數，對器件特性起均衡作用，并可以滿足系統所需要的帶寬要求。

使用器件的IV曲線或者通過輸出功率、工作電壓等參數可以確定負載RL。為使輸出功率最大，用RL表示器件的內部漏極負載，以此作為輸出匹配電路的目標。如果一個網絡對一個復阻抗有最佳匹配，則網絡的輸出阻抗等于負載阻抗的復數共軛值。現在的負載阻抗是純實數RL，所以最佳輸出匹配電路反映到器件漏極負載的阻抗是RL的復數共軛值，即：

RL＝（VDD－VDS（sat））2／2P

其中VDD是工作電壓，VDS（sat）是拐點電壓，P是輸出功率。

根據上式可以算出，MRF373的RL大約為6Ω。

本文中的放大電路采用分離元件和分布參數元件混合使用的方法。由于電感比電容有更高的熱損耗，所以在此類電路中通常避免使用電感，而使用高阻抗的傳輸線代替。混合類型的匹配網絡通常包括幾段串連的傳輸線以及間隔配置的并聯電容。該放大器的輸入匹配部分采用了四節連阻抗變換，輸出匹配采用五節連阻抗變換的混合電路形式。輸入、輸出匹配網絡拓撲圖如圖2、圖3所示。

2電路優化與仿真結果

由于數字電視發射系統要求放大電路必須工作在線性放大狀態，可以用小信號S參數法分析。借助器件廠商提供的小信號S參數文件，可以用ADS對整個電路進行小信號S參數仿真，得到小信號增益、端口匹配、隔離及穩定因子K。表2為MRF373在（Vce＝26V、Ic＝500mA）下的S參數。

用ADS進行電路仿真并不能達到設計要求，需在此基礎上進行電路優化。當只有小信號S參數作為模型來設計功率放大器時，電路優化的步驟一般為：首先盡可能以RL（相對最大輸出功率的負載電阻）匹配為目標，優化和確定輸出匹配電路元件值；然后再優化輸入匹配電路的元件值，改善增益和輸入匹配電路。需要注意的是：在優化前，必須得到盡可能完整的輸出電路模型，然后在工作頻率下對其優化，達到與RL的最佳匹配。圖4為放大電路的仿真結果，圖5為電路最終優化結果。

篇3

促進學科建設

目前，“中心”已擁有5萬元以上測試儀器30多臺，各類研究平臺12座，可資利用的教學和研究儀器設備約1500萬元。中心的建設推動了能源學科科學研究的發展：近3年來“中心”骨干成員承擔了省部級以上科研課題14個（其中國家級項目6個），國際合作項目2個；承擔市廳級項目11個，企業委托開發課題14個.獲批研究經費總額超過1000萬元。發表了學術研究論文110多篇，其中被權威期刊和被SCI/EI收錄論文近40篇；出版專著（教材）4部；申報獲批授權技術專利30多項.轉讓技術成果5項；作為主要完成單位和完成者獲福建省科技進步獎二等獎1個、三等獎1個；廈門市科技進步獎二等獎1個、三等獎1個。

“中心”的建設對學校的教學工作也起到了良好的促進作用。依托“中心”這一科技創新平臺，新增設了10門專業課程的實驗：通過“中心”建設.集大熱能與動力工程專業與省內近50家企業建立了緊密的產學研合作關系，構建了滿足專業人才培養需要的實踐教學基地，并承擔了省級教改項目“熱能工程卓越工程師培養”的試點工作。2011年.依托本平臺取得的教學成果《“熱能工程”創新型人才培養體系的構建與實踐》被評為集美大學第六屆教學成果一等獎。

另外，中心的建設對促進學術交流方面也起了積極作用。“中心”分別于2008年5月、2008年8月和201O年11月承辦了三次全國性大型學術會議.“中心”的研究骨干還多次參加國內外學術交流并被邀請擔任本學科國內和國際頂級學術會議的會場主席.包括美國機械工程師學會動力工程分會2011年學術年會（ASMEPower2011）分會場主席、國際制冷大會分會場主席、中國工程熱物理學會全國學術年會分會場主席等，有力地提升了集美大學在國內和國際的知名度。

推動產業進程

“中心”自成立以來就一直致力于清潔燃燒理論與技術、低溫余熱利用與工業過程節能、新能源開發與利用及與循環經濟相關的能源綜合利用技術研究，為福建省的高效節能及可再生能源利用技術的產業化進程做出了一系列積極貢獻。

近年來.“中心”在冰蓄冷空調及低溫送風技術、烘干系統的優化集成節能技術、旋風除塵技術、太陽能蝶形反射聚光光伏發電技術、余能（熱）回收利用技術、降低燃燒福建無煙煤鍋爐的飛灰含碳量技術、燃燒無煙煤鏈條爐的節能改造技術、先進的垃圾焚燒爐技術、燃油荷電霧化清潔燃燒技術、可再生能源與低品位熱能海水淡化技術等方面均取得了較大突破，已開發了10多項科技成果，為省內近50家企業提供了節能減排技術服務，服務行業涉及電力、建材、化工、冶金、紡織印染等諸多領域。例如，與廈門同力節能科技有限公司簽訂了《立體多層次蝶型反射聚光光伏發電技術》技術轉讓協議，該項技術直接經濟效益在年1000萬元以上；與鎮江市電站輔機廠有限公司共同進行了《低溫工業煙氣余熱資源化利用成套技術開發》，通過回收余熱，可為企業節省大量燃料從而產生可觀的經濟效益，每年可節能折價人民幣5000～；以上：與廈門銀鷺重工有限公司共同進行了《20t/h級高效燃燒福建無煙煤的CFB鍋爐技術開發》，每年通過煤的高效燃燒和資源綜合利用可增收500萬元以上。近年來.“中心”通過技術轉讓、技術服務、推廣新技術等形式進行了成果推廣，累積每年為企業產生經濟效益近3500萬元。

服務經濟發展

篇4

關鍵詞：微網；控制策略；現狀

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

Analyses the micro network control research status

DUAN Xiao-rui，LI Jin，ZENG Zhao-wei

（College of Electrical Engineering， Guizhou University， Guiyang Guizhou，550025）

Abstract： In recent years， Distributed Generation obtained more and more attention and application， and by the small capacity of distributed power network research. This paper first introduces the concept of micro network and micro network control strategy， and then summarizes and analyzes the current research status of micro network.

Key words： Micro network；The control strategy；The status quo

引言

隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，近年來用電負荷正急劇增長。與此同時，能源危機與環境保護的壓力正逐漸加大，化石燃料的迅速消耗和燃燒應用中產生的污染問題也已嚴重影響到了人們的正常生活。因此，綠色清潔的新能源以及可再生能源的應用得到了越來越多的重視。分布式發電將分散存在的清潔能源轉化為電能，使分布式能源得到最有效的利用，因此分布式發電技術為清潔能源的推廣應用提供了有力的技術支撐[1]。分布式發電技術不斷發展，將分布式發電供能系統以微網的形式運行，與大電網互為支撐，是發揮分布式發電供能系統能效的最有效方式。

微網概念

微網是一種可將各種小型分布式電源組合起來為當地負荷提供電能的低壓電網。它具有聯網和孤島兩種運行模式，能提高負荷側的供電可靠性。微網中的分布式電源常采用電力電子接口連接到微網，這增加了分布式電源接口控制的靈活性，但是減少了系統的慣性。微網缺少慣性和運行模式的多樣性增加了系統在維持能量平衡及頻率穩定等方面的控制難度。微網既可以通過配電網與大型電力網并聯運行，形成一個大型電網與小型電網的聯合運行系統，也可以獨立地為當地負荷提供電力需求。該靈活運行模式大大提高了負荷側的供電可靠性。同時，微網通過單點接入電網，可以減少大量小功率分布式電源接入電網后對傳統電網的影響。

微網控制策略

微網在實際運行中需要解決的關鍵問題之一就是控制問題。當微網中的負荷或網絡結構發生變化時，如何通過對微網中各種微電源進行有效的協調控制，以保證微網在不同運行模式下都能夠滿足負荷的電能質量要求，是微網能否可靠運行的關鍵[2]。

目前的微網控制方案，按整體控制策略可分為對等控制、主從控制。主從控制一般是指底層微電源的控制是一種主從控制結構：以一個微電源作為主單元，其控制器作為主控制器，其余微電源的控制器作為從控制器。從控制器必須服從主控制器，其之間的通信聯系是強聯系，一旦通信失敗，微網將無法正常工作。主從控制策略主要用于孤島運行時的微網。對等控制就是微網中每個微電源地位相等，不存在起主要支撐作用的主控制單元。對等控制策略基于下垂控制法，分別將頻率和有功功率、電壓和無功功率關聯起來，通過一定的控制算法，模擬傳統電網中的有功、頻率特性曲線和無功、電壓曲線，實現電壓、頻率的自動調節而無須借助于通信。

下垂控制、恒壓恒頻控制和恒功率控制是目前常見三種的微電源接口逆變器控制方法。下垂控制方法就是使接口逆變器模仿傳統電力系統的下垂特性，通過有功和無功來調節微電源輸出的頻率和電迅。該控制方法是基于本地測量的有功和無功值對逆變器進行控制，各微電源之間不需要通信，因此一般用于對等控制策略中[3]。恒壓恒頻控制通過直接給定電壓和頻率的參考值，設計控制器來調節接口逆變器的輸出電壓和頻率，主要用于孤島運行模式，給微網提供頻率和電壓的支撐[4]。主從控制策略中主微電源的控制一般釆用此控制方法。通常PQ控制用于并網運行狀態。設計控制器在并網運行時使逆變器按照給定的有功和無功參考值輸出功率，微電源一般不參與電壓、頻率的調節，主要由大電網提供支撐[5]。當處于孤島運行狀態時，微網必須中有維持電壓和頻率的微電源。

研究現狀

微電網是目前國內外學者的研究熱點，其靈活的運行方式、高質量的供電服務以及綠色高效的經濟性能，使其具有良好的發展前景。我國對微網的研究尚處于起步階段，在國家科技部“863計劃先進能源技術領域2007年度專題課題”中已經包括了微網技術，目前中國科學院電工研究所、清華大學、天津大學等單位相繼開始了對微網的研究。

文獻[6]通過對微網實驗系統微網主從控制模式和對等控制模式進行比較，得到結論：主從控制微網系統可以實現電壓和頻率的無差控制，但對主控單元有很強的依賴性，主控單元的選擇至關重要； 若微網中存在燃機等輸出穩定且易于控制的DG時，應優選其作為主控單元，而光伏風力等間歇性DG作為從控單元； 若微網中不含有可控DG，則選擇儲能裝置為主控單元，但儲能裝置容量將限制其長時間孤島運行。對等控制微網具有冗余性，但沒有考慮系統電壓與頻率的恢復問題，屬于有差控制，魯棒性差，并且在控制和應用上尚存在若干關鍵技術問題亟待攻克，目前僅限于實驗研究階段。

文獻[7]研究了下垂控制和混合控制的微源控制方法，并建立了微網系統仿真模型， 針對計劃孤網和非計劃孤網中的下垂控制和混合控制進行了仿真分析。仿真結果驗證了2種控制方式對維持微網孤網穩定的有效性，并且任何控制方式下，微網再并網時均需對微源出力進行重新調整，才能平滑過渡至并網穩定運行模式。

文獻[8]分析了微網中多個分布式電源采用 P-f 和 Q-V 下垂控制時，微網的頻率穩定性。根據微網內分布式電源的輸出特性和負荷需求特性，設計了一種分布式電源層對等控制與主從控制相結合的微網控制策略，并分析了采用此控制方案后微網在不同運行情況下的暫態特性。

文獻[9]主要研究了微電源接口逆變器的控制方法，通過建立下垂控制小信號模型，仔細分析了電壓頻率、電壓幅值下垂參數和低通濾波器的截止頻率三個參數對于系統穩定性的影響。將微電源等效為直流源或經整流后的直流源，在坐標系中建立了三相逆變器的數學模型；在分析微電源逆變器控制方法和原理的基礎上，設計了基于下垂特性的雙環反饋控制器、PQ控制器。

文獻[10]只考慮并網后電網向微網注入功率時，對含有一個DG的微網并網過程仿真，研究了并網過程中頻率和電壓波動變化，著重分析了在并網前開關兩側電壓相對相位超前和落后的兩種不同情況，提出了微網并網的最佳控制策略：并網時開關兩側的電壓差必須很小，理想狀態為零；電網頻率必須稍高于微網頻率；并網時刻電網電壓必須超前于微網電壓。

文獻[11]詳細分析了PQ控制和V/f控制的原理和方法，對相應的控制器進行設計，并在此基礎上建立起微網的模型。通過不同運行方式仿真驗證了該模型的運行特性，從而證明了控制策略的有效性和正確性。

文獻[12]分析了傳統的下垂控制策略在微電網系統中應用所存在的缺陷，并提出采用倒下垂控制與下垂控制相結合的綜合控制策略。該策略在改善微電網的穩定性，最大限度地限制過流情況發生等方面都具有顯著特點，而且能實現微電網在網絡結構或狀態轉換過程的無縫切換，同時也為不同響應時間的儲能裝置選擇合適的控制策略提供了可能。

由以上的分析可知，目前我國針對微網控制的研究主要集中在下垂控制、恒壓恒頻控制和恒功率控制三種控制方式，在假定條件下通過對其控制原理和方法的分析進行控制器設計，進而搭建模型進行仿真，從而驗證控制策略的有效性。

總結

面對能源危機的挑戰，加強綠色能源的利用，既符合國家的能源政策，又可以緩解現階段能源供求緊張的關系。智能微網的出現，可以較好地解決整個電網控制的復雜性。雖然目前微網的實用化還存在著各種各樣的困難，但微網在降低能耗以及補充電網不足方面的優點會促進專家學者的研究，微網的巨大潛力會凸現出來。

參考文獻

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[10]楊艷天， 張有兵， 翁國慶.微網并網控制策略的研究[J].機電工程，2010，27（2）：14-20.

[11]董鵬.微網的控制與保護策略研究[D][碩士論文].華北電力大學，2009（3）.

篇5

關鍵詞：微電網 現狀 前景

【分類號】：F426.61

我國在微電網方面的研究，目前主要區分了微電網與分布式電源間的關系，明確了微電網現階段研究中的關鍵問題，并對微電網的控制策略、優化與穩定運行等展開了初步研究與仿真試驗，另外，根據微電網的典型特征和運行特性給出了建立國內微電網標準體系的建議等。

一、微電網提出的背景

近年來，為適應快速發展的經濟需要，電力部門以及發電企業逐年加大發電側的投入，建設內容主要集中在火電、水電等大型發電廠上。因此，能源供需與環境的矛盾日益突顯。同時國家電網也啟動了智能電網和特高壓的建設，電網規模不斷擴大，現已逐步發展成集中發電、遠距離輸電的超大互聯網絡系統。但隨著遠距離輸電的不斷增大、使得受端電網對外來電力的依賴程度不斷提高，電網運行的穩定性和安全性趨于下降，而且難于滿足多樣化供電需求。

分布式發電技術具有低污染、高能源利用率等優點，但其控制困難、單機接入成本高，大量接入可能會對電網造成沖擊，影響電能質量和系統的安全穩定等特點也極大地影響了分布式電源的應用。大電網往往采取限制、隔離的方式來調度分布式電源，以期減小其對大電網的沖擊，并對分布式電源的入網標準做了規定，當電力系統發生故障時，往往都在第一時間將分布式電源退出運行，大大限制了分布式發電技術的充分發揮。

為協調大電網與分布式電源（DG）的矛盾，充分挖掘DG的價值和效益，在本世紀初，學者們提出了一個解決方法，即將DG及負荷一起作為公共配網的一個單一可控的子系統――微電網，以充分挖掘分布式發電的價值和效益。

二、微電網的主要特點和優勢

微電網是相對傳統大電網的一個概念。從微觀看，微電網可以看成是小型的電力系統，它具備完整的發輸配電功能，可以實現局部的功率平衡與能量優化，它與帶有負荷的分布式發電系統的本質區別在于同時具有并網和獨立運行能力。從宏觀看，微電網又可以認為是配電網中的一個“虛擬”的電源或負荷，相對于外部大電網表現為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全等的要求。

通過微電網的結構和定義可知，微電網技術是新型電力電子技術和分布式發電、可再生能源發電技術和儲能技術的有機結合。具有以下主要特點：

（1）微網提供了一個有效集成應用DG的方式，繼承擁有了所有單獨DG系統所具有的優點。

（2）微網作為一個獨立的整體模塊，不會對大電網產生不利影響，不需要對大電網的運行策略進行修改。

（3）微網可以以靈活的方式將DG接人或斷開，即DG具有“即插即用”的能力。

（4）多個DG聯網的微網增加了系統容量，并有相應的儲能系統，使系統慣性增大，減弱電壓波動和電壓閃變現象，改善電能質量。

（5）微網在上級網絡發生故障時可以孤立運行繼續保障供電，提高供電可靠性。

三、微電網的核心技術

從微電網整體來看，目前微電網的關鍵技術主要包括：新能源的接入、電力設施、控制技術、儲能技術、并離網與運行控制等技術。

1. 并網技術方面。微電網有孤島運行與并網運行兩種方式。相對于孤島模式，并網運行時微電源可以始終運行在最大功率點處，電源逆變器輸出電能必須滿足電網電壓幅值、頻率和相位一致。微電源并網發電既能最大限度合理地利用新能源，又能解決用戶不斷增長的用電需求。微電網與大電網并網之后，二者之間相互影響。微電網技術能夠解決傳統分布式電源的分散接入、單獨并網所帶來的整體不受控問題，有利于提升電網可控性。有利于在孤島運行與并網運行之間平滑切換。并網逆變器在并網運行時起到了關鍵作用，保證了電力系統的穩定運行。并網穩定運行與控制成為微電網的核心甚至影響著了微電網的發展，將更加利于中國未來電力系統發展和超高壓電網的建設需求。

2. 儲能技術方面。儲能是實現微電網可靠運行的重要手段。儲能技術到目前為止國內的研究已經取得了重大突破。目前，從技術成熟度來看，鉛酸蓄電池是目前最佳選擇。

3. 優化調度方面。微電網是一個多對象、多目標的聯合體。從需求側方面，基于實際風光資源和微電網運行成本數據，采用模糊評價函數并以河北承德風力發展基地全年發電量數據為算例得出結論：在滿足負荷需求和分布式電源出力限制的前提下，可提高了全網經濟性和安全性。

四、微電網目前面臨的主要問題

1. 技術相對不成熟

目前微電網項目尚處于試驗示范階段，僅在極個別示范區、海島有所應用，從規劃設計、設備選型到投產運行等各方面均面臨著諸多問題。很多微電網設備是新研制產品，不能滿足實際需求，缺乏現場經驗。微電網監控與能量管理系統目前尚處于研發階段，功能不完善，無法滿足運行管理要求。

2. 國家政策不完善

微電網的建設離不開國家政策的支持，雖然政策環境支持微電網并網，但對電網企業的合理補償存在較大欠缺，電網企業利益無法得到保證。關于微電網建設、運營模式，政府相關政策尚不清晰。

3. 標準規范不完善

目前，分布式電源已有相應的國際標準，國內標準正在制定及完善中，但對于微電網接入、規劃設計、建設運行和設備制造等環節缺乏相應的國家層面的技術標準、管理規范。

4. 投資及運維成本高

為滿足微電網孤網運行要求，實現自身電力電量平衡，要求配置的儲能裝置容量占總容量的80%以上，但目前儲能系統建設投資成本較高。微電網監控平臺及能量管理系統目前尚處于開發試運行階段，投資成本高。微電網運行維護需培訓專門的微網運行維護人員，承擔微網所有設備的運行維護責任，尤其對于偏遠地區或孤立海島的微電網，相較一般電網運維成本高。

五、微電網發展前景

1. 保證微電網的經濟運行

經濟性問題是當前發展微電網需要解決的首要問題。微電網的建設勢必將會引起人們對微電網的成本及收益的思考。有研究表明，微電網后期發電成本會以每年6%至10%的趨勢下降。所以前期應主要通過財政補助來實現微電網成本回收。

2. 新型電動汽車與微電網結合

電動汽車在接入微電網時具有兩方面作用：首先，充電時可作為是負載；其次，也可作為電源對微電網進行供電。

電動汽車不僅減少了微電網投資費用，而且提高了供電的可靠性。

3. 積極加大新能源微電網的建設

新能源微電網代表了未來能源發展趨勢，是能源生產和消費革命的重要措施，是推進能源發展及經營管理方式變革的重要載體，是“互聯網+”在能源領域的創新性應用，對推進節能減排和實現能源可持續發展具有重要意義。同時，新能源微電網是電網配售側向社會主體放開的一種具體方式，符合電力體制改革的方向，可為新能源創造巨大發展空間。風、光、天然氣等各類分布式能源多能互補，具備較高新能源電力接入比例，可通過能量存儲和優化配置實現本地能源生產與用能負荷基本平衡，可根據需要與公共電網靈活互動且相對獨立運行的智慧型能源綜合利用局域網。

六、結語

微電網作為一項新技術，在目前處于探索階段，但是在經濟方面存在著巨大的發展潛力。雖然微電網的建設存在著前期投資較大、居民接受情況等一系列問題，但微電網發展的趨勢是不變的，尤其是微電網在節能減排、提高用電效率等方面存在著的巨大優勢。

參考文獻：

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篇6

關鍵詞：海上風電場，輕型直流輸電技術，低電壓穿越

Abstract: VSC-HVDC technology solve the problem that the wind farm connecting with grid through AC system need a lot of reactive power compensation. But a new topic whether the VSC-HVDC can meet the requirements of wind farms connecting with grid.攙 farms connecting with grid need to meet the requirements that Low voltage ride through capability. As an example the double-fed machine, this paper studies the low voltage ride through capability of wind farm connecting with grid through HVDC.Based on the analysis of mathematical models of double-fed wind turbine and HVDC system, this article studies the control strategy, through inner and outer PID control strategy to achieve the offshore wind farm connecting with grid.梔最梔 simulation analysis, inside and outside the loop PID control strategy can meet the requirements in case of Low voltage ride through capability.

Keywords: offshore wind farm, HVDC Light technology, low voltage ride through

前言

雙饋電機（DFIG）的變速恒頻風力發電技術具有提高發電效率、風力機捕獲功率損耗低，改善電能質量等優點，有著廣泛的發展前景。輕型直流輸電技術（VSC-HVDC）不僅解決了多臺DFIG與電網的連接問題，而且不影響交流并網時的雙饋電機控制策略，因此在不改變交流并網雙饋電機控制策略的條件下就可以實現最大風能捕獲。由多臺DFIG風力發電機組成的風電場通過VSC-HVDC實現并網的物理模型如圖1所示 [1~3] 。

1 數學模型推導

1.1雙饋風力發電機組數學模型

雙饋風力發電機等效電路如圖2所示，本文中雙饋風電機組各參數定義如下：下標s代表定子量，下標r代表轉子量，下標m為互感量，v為電壓量，i為電流量，代表磁鏈，R為電阻量，L為電感量，需要特別指出的量有為同步角頻率，轉差角頻率，轉子電角頻率， 極對數。對于電感有及，其中為定子漏電感，為轉子漏電感。

1.2輕型直流輸電系統數學模型

電壓源變換器的簡化模型圖，由于本文中VSC-HVDC系統中兩端采用相同的結構，現以一端為例對VSC進行說明。圖中Pf、Qf為系統注入VSC的有功功率和無功功率，Pv、Qv為VSC吸收的有功功率和無功功率，R、L為等效的電阻和電抗，Uf、Uv分別代表母線電壓基波分量、換流器輸出電壓基波分量，為Uf和Uv之間的相角差。

對VSC穩態模型進行分析過程中采用的了以下三個普遍的基本假設。

（1）VSC母線的三相交流電壓是對稱平衡的正弦波；

（2）VSC本身的運行是完全對稱平衡的：

（3）以VSC的額定容量為基準值時，換流電抗器的標幺值約為0.1-0.2。

假設系統處于穩態情況下，系統三相對稱運行，因此可以認為沒有零序分量。又假設交流側A相初始角為0°，根據矢量分析的方法，假設交流系統電壓基波向量在d軸上 [4~5]，即：

上述兩式有具體的物理含義，假設交流系統為無限大系統，可以認定交流側電壓為恒定值，可以看出無功穩態值只與降落于q軸的電流相關，且成正比關系；至于有功穩態值從（3-16）式中可以很明確的看到包含兩部分，其中一部分降落于變壓器、電抗器及換流器損耗上，而另一部分則是注入直流系統的有功分量，如果忽略損耗時，可以認為：

2仿真分析

2.1仿真系統參數的設置

在實際的風電場中，雙饋風力發電機出口電壓采用690V，直流側電壓為1200V，單臺風電機組的容量為1~5MW。但是通過數臺風力發電機建立整個海上風電場的模型難度較大，系統過于復雜化，另外基于同種機型的風電場輸出有功、無功可以簡單的相加。所以，在本文的仿真研究中，采用了用一臺60MW的風力發電機等效代替整個風電場，風機出口電壓為13.8kV，變流器直流母線電壓為24kV。

VSC-HVDC傳輸容量為75MW，直流輸電線路為100km長的電纜輸電線路，直流母線電壓為115kV，直流側電容為500uF，輕型輸電系統中整流側變壓器變比為13.8kV/62.5kV，逆變側變壓器變比為62.5kV/115kV。風速的仿真考慮了基本風，隨機風，陣風和漸變風的各種組合，整個系統的搭建在PSCAD中完成，仿真過程為5s。在0.5s時風力發電機由轉速控制切換到轉矩控制，在仿真時，未連接到輕型直流輸電系統時，風電場通過本地負載直接平衡，在1s時風機連接到輕型直流輸電系統之中。

低電壓穿越能力是風電場并網研究的一個重要技術指標。在本小節中，將對電網電壓跌落時，海上風電場VSC-HVDC并網系統運行情況進行仿真。在本小節中，對于電網電壓分別跌落30%、85%兩種情況進行分析。為電網電壓跌落30%波形，在2s時，電網電壓開始跌落，持續時間0.2s。

網側電壓波形跌落30%時直流線路兩端母線電壓波形，當電網電壓跌落30%時，直流母線電壓發生較小幅度的振蕩，經過短時調整，當電網電壓恢復時，直流母線電壓快速的重新趨于穩定，體現了系統的快速反應能力。其中藍線代表風電場側直流電壓波形，綠線為電網側直流電壓波形。

網側電壓波形跌落30%時VSC-HVDC的功率流向波形，其中藍線代表整流側功率波形，綠線為逆變側功率波形。從整流側來看，當電網電壓跌落時，整流側輸出有功發生較小的變化，基本未受影響，輸出無功經過較小幅度的振蕩后也迅速趨于了穩定，可以看出當電網電壓發生短時跌落時，風電場受到了較小的影響，輸出有功無功變化不大；從逆變側來看，有功、無功變化較為明顯，當電網電壓恢復時，經過短時調整，逆變側輸出有功、無功能夠迅速的趨于穩定，體現了良好的系統穩定性。

電網電壓跌落85%時電網電壓波形，在2s時，電網電壓開始跌落，持續時間0.2s。從電網電壓波形中可以看出電網電壓跌落時，電網電壓有上升的趨勢，體現了輕型直流輸電系統在電網電壓降低時，對電網電壓有一定的支持作用。電網電壓恢復后經過大概0.2s時電網電壓恢復正常。

網側電壓波形跌落85%時直流線路兩端母線電壓波形，其中藍線代表風電場側直流電壓波形，綠線為電網側直流電壓波形。當電網電壓跌落85%時，直流母線電壓發生較大幅度的振蕩，當電網電壓恢復時，經過一定時間調整直流母線電壓逐漸趨于穩定。在電網電壓恢復后，輕型直流輸電系統的良好的動態響應能力保證了海上風電場經輕型直流輸電并網系統重新正常工作。

為網側電壓波形跌落85%時VSC-HVDC的功率流向波形，其中藍線代表整流側功率波形，綠線為逆變側功率波形。當電網電壓跌落85%時，整流側與逆變側變流器有功功率均發生了較大幅度的振蕩，經過了2s時有功功率逐漸趨于穩定。整流側變流器無功功率相對于逆變側無功功率變化幅度較小，逆變側無功功率變化幅度較大，當電網電壓恢復時，無功功率波形較為迅速的恢復了穩定。從仿真波形可以看出當電網電壓跌落85%時，輕型直流輸電系統功率波形受到了較大的沖擊，但是當電網電壓恢復時，輕型直流輸電系統能夠快速的恢復原有的工作狀態，體現了較好的低電壓穿越能力。

通過對海上風電場輕型直流輸電并網系統電壓跌落進行仿真分析可以看出：當電網電壓跌落幅值較大時，輕型直流輸電系統受到了較大的沖擊，尤其逆變側與變流器之間的功率流動發生了較大的變化，但是從波形分析來看，當電網電壓恢復時，輕型直流輸電系統能夠快速的進行調節，體現了系統的快速反應能力和基本的短時低電壓工作能力。

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篇7

關鍵詞：新興產業；創新發展；問題與對策

本文是江西省教育廳科學技術研究項目《新余市新興產業創新發展問題與對策研究》GJJ151310研究成果。

進入21世紀，科學技術發展迅猛，新興產業在一個國家、一個地區科技創新、產業轉型升級中發揮了重要作用。新余市重視新興產業的發展，目前已基本形成了以新鋼公司為核心的鋼鐵產業、以賽維LDK公司為核心的新能源產業、以江鋰公司為核心的新材料產業等三大產業。新余不斷加快經濟轉型發展步伐，提高了產業核心競爭力和可持續發展能力，實現“一鋼獨大”到“由剛變柔，多業并舉”的轉變。

一、新余市新興產業創新發展現狀

作為江西省地級市，新余高度重視新能源、新材料等新興戰略產業的發展，并把其作為優化經濟結構的主攻方向，舉全市之力支持推動新興產業的發展，形成了新興產業發展的思路即向科技要空間要資源，向創新要質量要效益，向發展方式轉變要核心競爭力的發展思路。先后出臺了支持新興產業發展等系列文件，為戰略性新興產業的發展提供了制度保障。通過剛性與柔性引進、引資與引智等相結合，努力推動科技人才向戰略性新興產業聚集。注重科研平臺建設，目前全市擁有國家級研發平臺5個、省級6個、市級24個，科技創新項目取得重大突破，初步形成了一個支柱的多元化發展模式。

為了支持企業創新，政府制定出臺了相關獎勵政策，支持高端研發機構建設，最高補助50萬元；開展技術創新，最高補助50萬元；開展產學研合作，最高獎勵10萬元；開展科技成果轉化，最高補助20萬元。同時大力實施科技創新“543211”工程和人才引進培養“十百千萬”工程，努力推動科技人才向戰略性新興產業聚集。目前該市共聘請政府顧問26人，引進博士53名、碩士189名其中院士13名。

為了提高企業的競爭力，組織開展職工職業技能大賽、技能比武、勞動競賽等，引導全市職工在競賽中提升各項技能。最近幾年，新余市每年組織30多萬人次職工參加各類技能競賽，涌現出首席技師、金牌員工1000多人，為企業發展提供了動力。新余市兩企業申報的年處理提鍾廢渣12萬噸項目和年產高敏電動空調壓縮機60萬臺項目，獲國家發改委批復列入國家資源型城市吸納就業、資源綜合利用、發展接續替代產業和多元化產業體系支持范圍，有望獲得國家中央預算投資計劃1237萬元。江西贛鋒鋰業成為中國深加工鋰產品行業的龍頭企業，是全球最大的金屬鋰生產供應商。以上這些是新余市創新驅動引領經濟轉型升級成為發展“正能量”的成果。

二、新余市新興產業在創新驅動發展中遇到的問題

為了落實科學發展觀和實現轉變經濟發展方式，新余市新興產業在取得成績的同時，也存在一些不可忽視的問題。一是科技型中小企業少，創新驅動發展動力不足。二是產品科技含最不高，大多數產品還不具備企業核心競爭力；三是企業缺乏創新能力，高科技人才比較欠缺；四是鋼鐵、新能源、新材料三大支柱產業受到沖擊，企業效益下滑。

戰略性新興產業的發展離不開傳統產業。我們必須認識到發展新興產業并不是與傳統產業相脫離，傳統產業基礎薄弱也影響到新興產業的發展和壯大。作為中國制造業企業 500 強企業――新余鋼鐵集團有限公司，因當前鋼鐵行業和市場形勢比較嚴峻，企業生產經營也面臨困難。鋼鐵工業作為一個原材料的生產和加工部門，是戰略性新興產業及國防先進武器、核電建設所需的核心、關鍵、難以替代的材料，處于工業產業鏈的中間位置。鋼鐵行業遇到的問題勢必影響新興產業發展。

三、新興產業創新發展舉措

（一）政府大力扶持

推動新興產業創新發展，需要政府大力扶持。一是政府要優化投資和融資環境。對于進行技術改造和研發新產品的企業，在貸款時就可以適當的優惠利率，鼓勵企業創新。二是注意政策的延續性。政府要制定支持新興產業的政策，要做到政策有延續性，不能發生變化，否則，企業的發展將難以為繼。三是建立獎勵機制，調動企業參與創新的積極性。四是培育創新載體。高新區是戰略性新興產業發展搖籃，要以高新區為載體培育戰略性新興產業。江西新余高新技術產業園區于2001年11月掛牌成立。2010年11月29日，新余高新技術產業園區升級為國家高新技術產業開發區。園區現有各類企業300余家，其中光伏產業發展較為迅猛，已經形成以硅料提純、硅錠鑄造、硅片切割、電池組件封裝、系統設計集成、光伏產品研發應用為一體的完整光伏產業鏈條。高新區要在企業中開展大范圍的調查摸底，找到困擾企業發展的“共性”癥結，有的放矢予以精準定向破解。可采取“政府出資購買、市場化運營、專業機構服務”的新思路，通過統一招標聘請相關專業機構，為園區企業提供免費的專業服務。

（二）重視培養人才

人才是培育和發展新興產業的決定性力量，是制約新興產業發展的關鍵因素。企業發展的關鍵靠人才，動力在于人才。企業擁有人才，就擁有競爭優勢。企業界要與學校和科研基地聯手培養知識型、應用型人才，資助大學合作科研，從而為企業培養更多的人才，開發更多的科研成果，滿足地方經濟社會發展需要。要從自身實際出發，從高校、人才市場等渠道引進高、精、尖的創新型人才，突破制約企業發展瓶頸。同時，要留住人才，做到“感情留人、事業留人和待遇留人”，搶占新興產業發展制高點和主動權。

企業要與高等院校開展合作，破解人才難題。作為“新余現象”民辦高職院校而言，培養更多的懂技術、懂管理，能為新余新興產業發展提供智力支持是擺在學校面前的一大任務。新余職業院校在為企業提供人才支持方面做出了貢獻。如2009年，針對新余打造新能源科技城，江西工程學院增設光伏發電技術及應用等新專業。該校為了開拓學生視野，鼓勵學生參加各類競賽并獲獎。為此，一方面，企業要與學校主動開展校企合作、工學結合、產教融合；另一方面，學校要向企業推薦所需人才，輸送畢業生到本地工業園區企業就業。

（三）產學研相結合

企業的研究開發，需要新的理論、原理和創意。企業與高校開展科學研究的過程，可以把科研成果運用到企業生產中，以最快的速度實現科研成果的轉化。企業的發展，需要高科技人才。學校與企業可以聯合進行技術攻關，開展各類課題研究，提高創新能力。如針對電子商務企業發展現狀，江西工程學院與新余電子商務企業聯合攻關課題。通過課題研究，從而拓寬電子商務人才培養的渠道，提高專業的教學質量，提升學生的就業能力，共同破解人才供需矛盾，為新余市電子商務企業發展提供了人才支撐。該校與江西劍安消防公司聯合攻關課題《消防系統的智能化研究、小型轎車自動滅火裝置的研究》，為企業發展提供科研支撐。2013年6月，江西省萬家屋頂光伏發電示范工程開始啟動，該校安排專業技術團隊與江西泰明公司合作，為江西省11戶符合條件的居民屋頂安裝了戶用光伏發電示范工程，以此項目為紐帶，為企業提供技術支持與服務，使企業在獲得需要的人才的同時獲得了先進的科技成果，得到了實惠。企業要從自身特色和優勢出發，與大專院校聯合組建技術研發平臺和產業技術創新戰略聯盟，促進創新資源融合。

此外，要解決新余市新興產業創新發展問題，要以市場化為導向，更加注重發揮市場需求對創新的激勵和拉動作用，進一步完善技術要素參與收益分配的機制和考核激勵機制，營造一種只有創新才能獲得更好更快發展的市場環境。

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