郭家虎学术报告-未来的电力能源系统.ppt

可再生能源发电技术 电力电子 电力变换器是可再生能源发电必须应用的 光伏发电 电气控制系统调整风机的变化风速并保持系统发出固定频率的电和电网相连。 三种连接形式 可再生能源发电技术 新型电力变换器的使用 无变压器的电力变换器 基于新器件（如SIC）的变换器 多电平逆变器 A、较好的电能质量 B、更低的噪声 C、更低的漏电流。 可再生能源发电技术 风力发电 输电系统 可再生能源发电技术 电机 定子绕组直接接到电网上，而其转子连接上可变电阻，加补偿电容。 可再生能源发电技术 电机 双馈感应发电机（DFIG） 可再生能源发电技术 电机 鼠笼式感应发电机 可再生能源发电技术 电机 永磁同步发电机 * * 安徽理工大学电气与信息工程学院 未来的电力能源系统 郭家虎 能源的四次革命： 煤炭：18世纪 石油：19世纪 核能：20世纪 可再生能源：21世纪 世界上的可再生能源 基于智能电网的电力系统框架 具有挑战的领域 控制技术的挑战 可再生能源中的技术问题 其它技术 世界上的可再生能源 水力发电 2007年，水电占有全部能源的16%， 2010年，我国水电总装机容量突破2亿千瓦大关 光伏发电 光伏发电以每年30%的速度增长，预计2020年世界光伏发电的发电量占总发电量的1％ 。 风力发电： 2009年，风能已经占世界能源的1%， 2011年风力发电预计可达200GW 潮汐发电 生物质能发电 低温余热发电 小水电（小于10MW） 小水电发展中国家具有非常重要的潜力 世界上的可再生能源 拉丁美洲： 具有最高的可再生能源比例，达到全部电力的58%，其中主要是水力发电。 欧盟： 2010年目标是在2020年可再生能源达到全部能源的20%，世界领先的德国计划到2050年100%使用可再生能源。 美国： 即要将可再生能源的比例提高到20%。 中国： 2010年可再生能源达到总装机容量的10%。 世界上的可再生能源 光伏发电 发展状况： 光伏发电在发达国家的发展非常快，德国和西班牙装机容量最大，其中德国占整个欧洲安装容量的85%，超过了1500MW。目前世界上正在规划建设的大型光伏发电站有西班牙Olmedella的60MW，德国Waldpolenz的40MW，韩国的Sinan-Gu的25MW，美国Nellis空军基地的14.2MW。 发展方向： 更高效率的电力变换装置 最大功率跟踪算法 太阳能面板和电力变换器集成 更先进的孤岛检测算法 世界上的可再生能源 风力发电 发展状况： 德国和西班牙是世界整个风电利用的领先者，2007年的装机容量分别为20622MW和11615MW。预计，到2020年，整个欧洲的装机容量将占所有电力供应的16%。美国风力发电的应用在2008年为20000MW，据估计美国的风力发电将以每年107770亿千瓦增长，三倍于当前全国的电力供应。 发展方向： 单台风机容量的提升 小型风机系统的增加 仿效传统的油、气发电的电网行为的风电场的建设。 基于模块化结构和大功率电力变换装置 高可靠性的控制策略。专业的风电人才的培养。 基于智能电网的未来电力系统结构 基于智能电网的未来电力系统结构 可再生能源不能代替原有的电力能源 包含多种发电形式 由电力能量流和信息流两个同心圆组成 电力能量流的管理依赖于电力变换器（PEBBs） 信息流的管理依赖于现代通信技术 基于智能电网的未来电力系统结构 电力电子： 处理能量流，电力变换技术能够使得智能电网中的不同角色之间有一种柔性的相互作用，如电力生产者与消费者、电能储存装置，以及负荷之间。 电网的三种运行模式 单独运行模式 微电网运行模式 集群运行模式 基于智能电网的未来电力系统结构 电网中的几种角色 电能生产者 主要由可再生能源组成，数量巨大 电能消费者 需要规范自己的用电方式，以有利于电网的稳定，或者提供间接储能。 储能系统 在具有高穿透率的可再生能源电网的运行中具有至关重要的作用 输电系统 柔性输电方式 基于智能电网的未来电力系统结构 FEBBs（Power Electronic Building Blocks） 可再生能源的高穿透率需要能量转换系统并且要他们协调运行 PEBBs具有能量双向流动的能力，满足大功率电力密度，高可靠性和柔性运行的要求 MEBBs（Mechanical