新能源发电技术报告

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1、新能源报告上学期，选修了本实验室的特色课程“新能源发电技术”，本课程一共6讲，分别介绍了风力发电与光伏发电的一些基本概念、研究热点还有一些具体的研究内容。听完以后觉得受益匪浅，即扩大了知识面又为自己的研究开拓了一些新的思路。本报告总共分为两个部分：风电部分与光伏部分，下面分别予以介绍。风力发电部分一、风力发电概述风能是一种蕴藏丰富、分布广泛、清洁而可再生的能源，也是最重要的替代能源之一。近年来，中国风电呈现快速增长趋势，自2004年以来，中国风电装机容量连续第5年实现100%增长，2009年新增装机增长率达124.3%，累计装机增长率达114.8%。据估计，到20

2、20年中国有望实现1亿或1.2亿kW的风电装机容量。因此中国的风电市场可谓潜力巨大。国内发展现状中国风力发电装机容量正飞速增长着。2000至2009年的10年间，风能累计装机容量的平均增长率达72.8％。自2005年起，总装机容量增长率更是超过了100%。2009年我国除台湾省外其他地区共新增风电装机10,129台，装机容量达1,380万kW，超过美国成为全球当年新增装机容量最多的国家。基本概念风能：空气运动产生的动能称为“风能”。风能密度：单位时间内通过单位截面积的风能。风速与风级：风速就是空气在单位时间内移动的距离。根据不同的风速分为不同风级。风频：风频指风向

3、的频率，即在一定时间内某风向出现的次数占各风向出现总次数的百分比。风力机：将风能转换为机械能的动力机械，可以用作发电也可以动力输出，当作为发电解释时可以是离网、并网型通用。风电机组：由风力机与发电机组成，多指并网型。 风电机组简介将风能转换为电能的动力机械，由叶片、轮、传动系统、控制系统、发电机、测风系统、偏航系统等组成。风力机可分为水平轴风力机和垂直轴风力机两大类，但由于垂直轴风力机施工难度较高等问题，制约着它的普及，目前风电场中所用到的风机大多是水平轴风力机。根据发电机（同步、异步、双馈）、风力机功率调节技术（定桨距失速、变桨距、主动失速）以及风力发电机控制方

4、式（恒速恒频、变速恒频）的不同类型，风力发电机的系统组成也有所不同。其中典型的风力发电机系统包括以下4种：(1)基于普通异步发电机的恒速风电机组(2)基于异步发电机的最优滑差风电机组(3)基于双馈感应发电机的变速、变桨距控制风电机组(4)基于同步发电机的变速、变桨距控制风电机组二、风力发电电压稳定性分析基本概念电压稳定性是指在给定的初始运行状态下，电力系统遭受扰动后系统中所有母线维持稳态电压的能力，它依赖于负荷需求与系统向负荷供电之间保持／恢复平衡的能力。电压稳定可以分为小干扰电压稳定和大干扰电压稳定。电压稳定性分析方法电压稳定性的分析方法可分为静态分析法和动态分

5、析法两种。静态分析方法即主要是把电压稳定看作是一个潮流是否存在可行解的问题，也就是要列出电力系统的潮流方程。动态分析方法即考虑到电力系统是具有强非线性的动态系统，从系统的微分方程入手进行研究的方法。静态分析方法主要有最大功率法、灵敏度法。动态分析方法主要有小扰动法等。研究有关风电系统电压稳定性问题，既要与常规的电力系统电压稳定性相联系，也要与之相区别。这也是一直讨论的热点问题。它的问题在于两方面，风能的一次能源不确定性以及双馈异步发电机的特殊性。因此在建模、仿真的研究中出现了很多争议，因为有时仅仅会因为系统建模的不同而导致最后的结果相差悬殊。研究有关风电系统电压稳

6、定性问题需要经过系统建模、分析方法、失稳机理、控制措施这四个步骤，前面已经提到，根据风电系统模型以及分析方法（动、静态）的不同，可能会出现差异甚至得不到想要的结果。本实验室在研究风电系统电压稳定性问题上取得了很大的突破，即引入了一种非线性动力系统稳定性的研究方法——分岔理论，并已有很大的进展。风电系统电压稳定性分岔研究分岔理论是对非线性动态系统进行结构稳定性分析的有力工具，主要研究系统随参数改变而引起的解的结构和稳定性的变化过程。分岔理论是一个抽象的数学理论，但有些条件下分岔理论能够很好的解释电力系统中电压失稳的现象，并已得到广泛的应用。分岔分类静态分岔：研究静态

7、方程的平衡点的数目及稳定性随参数变动而发生的突然改变（如鞍结分岔)。动态分岔：研究动力系统平衡点附近的轨线的拓扑结构随参数变动而发生的突然改变（如HOPF分岔）。其中若发生了动分岔，则说明系统结构出现了失稳。分岔分析当系统中的雅克比矩阵的特征值在原点时，此时为静分岔；当系统中的雅克比矩阵特征值为一对实部为零的共轭复根时，此时为动分岔。目前，在风电系统电压稳定性分析中，静分岔的研究已经取得了一定的成果，但是对动分岔的研究仍处于理论探讨阶段。风电系统中的混沌现象基本概念目前，对混沌还没有一个明确的定义。一个普遍的说法是确定性系统中貌似随机的不规则运动。混沌现象实际上是

8、一种非线性