发电技术研究论文范文

导语：如何才能写好一篇发电技术研究论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

人口是影响能耗的重要因素，全球人口的增加将造成能耗增加，导致大气层中二氧化碳浓度上升，使气温上升，全球变暖。

在发电领域减少二氧化碳产生的途径包括：提高发电效率减少燃耗；采用原子能发电；使用再生(天然)能源。每单位发电量二氧化碳的产生，以矿物燃料发电最高，特别是烧煤电厂。再生能源发电虽然设施的建造会产生二氧化碳，但发电本身不会产生二氧化碳。因此，增加使用再生能源发电和有效使用矿物燃料，是抑制产生二氧化碳的有效方法。

再生能源发电技术可分为水力发电；风力发电；太阳能发电(太阳─热发电和光伏发电)；海洋发电(海洋-热能转换、潮汐、洋流、海波)；地热发电。

水力发电

水力发电是目前发电技术中每单位发电量产生二氧化碳最低的。它不会产生破坏环境的物质；在径流式水电站的情况下，也不需要水库，对保护环境最为有利。在水库型和抽水储能型电站情况下，必须考虑水库建造对环境的影响。

风力发电

欧洲和美洲在风力涡轮的发展上处于领先地位，随着在美国公用事业管理政策条例(PURPA)的制定和加州减免赋税，它们的实际应用迅速取得进展。三菱重工(MHI)已在美国加州安装了660台275千瓦级的风力涡轮。实际应用的这些涡轮机，其输出功率范围从100千瓦到600千瓦，而兆瓦级的风力涡轮目前正处于中试阶段。在日本，迄今输出功率最高为300-400千瓦，但MHI开发的500千瓦级的涡轮在1996年10月已成功运转。

太阳-热发电

太阳能发电技术可分为太阳-热发电和光伏发电。在前一种情况下，通过搜集的太阳热能，用水或低沸点流体直接或间接产生的蒸汽驱动汽轮发电机；在后一种情况下，通过p-型和n-型半导体的组合，将阳光直接转换为电。太阳-热发电又分为直接和间接(二元循环)型发电系统。在前一种情况下，使用一台冷凝器，通过直接产生的蒸汽驱动汽轮机；而在后一种情况下，是在主系统使用一种沸点高于水的熔盐或液态钠，通过热交换加热辅助系统内的工作流体-水或低沸点流体产生蒸汽。虽然前一种系统简单，但热效率低于后者，难以在高温下取得蒸汽，需要辅助燃料点火。

在日本已建成输出功率1000千瓦的中试装置，应用了塔型和曲线-直线型冷凝器，用热水蓄热设施予以补充。美国在1982年开始对10兆瓦级的发电机进行研究，随后建成了实际应用输出功率超过30兆瓦的装置。

再生能源发电尚有一些问题需研究解决：

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

(2)太阳辐射的强度变化大，因发电取决于时间和天气，所以不能实现稳定发电。

(3)由于难以通过热积累把蒸汽的温度提高到一个高水平，所以不能实现高效率的兰金循环(总效率10%～15%)。

为减少成本，实现电力的稳定供应和提高效率，要解决的问题(1)必须改善抛物面反向镜型和定日镜塔型系统的热收集效率；(2)必须应用一补充锅炉或蓄热系统；(3)需使用一个二元循环提高温度，并通过应用低沸点混合液体改善兰金循环。

光伏发电

应用光伏发电所产生的二氧化碳量仅次于水力发电技术，也不会产生污染环境的物质，是一种理想的干净发电技术。为发电提供能量的日光是无限的。假定在白天太阳辐射的最高强度是每平方米1千瓦，发电效率为10%，整个地面上每年可能的发电量为1.4亿亿度，大约相当于全世界能耗量的100倍。这意味着如果把太阳电池放置于不到全球陆地面积的1/100，或其沙漠面积的1/20，所发电量就足以满足全世界能量的需求。

这种再生能源每单位面积的输出功率密度低，所需要的面积大约为烧煤电站的20倍。在美国和印度，沙漠面积巨大，目前正在进行的计划是建造188兆瓦(美国)或50兆瓦(印度)的光伏发电厂。由于世界上有许多地区适用于大规模光伏发电，作为新日照计划的一部分，发展一种全球性的干净能源系统，即世界能源网(WENET)正在进行中，该计划的目的是，在这些地区实现中央光伏发电，用所发出的电使水分解产生氢，氢既可用做能源，又可用做蓄能和输能介质。从保护全球环境和能量生产角度看，实现这一计划很重要。

地热发电

可供发电的地热资源可粗分为蒸汽、蒸汽和热水二相流、热水。地热蒸汽可不加处理直接引入汽轮机；而二相流被分为热水和蒸汽，热水通过闪蒸器变为蒸汽，引入汽轮机的低压侧。在热水情况下，可采用上述的二元系统(通过使用主系统一侧的热水使辅助侧的低沸点液体蒸发，并通过低沸点液体驱动涡轮)。

自从1966和1967年9.5兆瓦、11兆瓦的电站(由日本三菱重工安装)分别投入运行以来，目前在日本正在运行的装置有18台，约生产530兆瓦的电。以间歇泉电站的容量最高，为151兆瓦。美国目前正在运行的间歇泉电站，功率在100万千瓦以上。

日本三菱重工的技术得到高度评价，它通过单级或双级闪蒸系统，将热水变为蒸汽并将蒸汽引入涡轮的中压或低压段，这样，双相流热资源就得到了有效应用。

这种双级闪蒸系统于1977年投入商用，目前用在60多台发电装置。

从有效使用小规模地热资源观点看，预计未来会发展小型(便携式)发热发电装置。

洋能发电

篇2

关键词：功率放大器匹配增益

数字电视地面广播技术采用数字压缩技术，在同样清晰度和音质情况下，用户可以接收的节目数量提高4～6倍。同一信道中，可同时传输附加数据和其他信息，且抗干扰能力强，覆盖区域内近场和远场的接收效果几乎相同，因此，数字电视受到了广泛的关注。

欧美一些国家对数字电视技术的研究较为深入，已研制出了性能完善的数字电视信号发射机。我国数字电视技术的研究起步相对较晚，还处在实验阶段。为降低成本，数字电视发射机的国产化是我国广播电视行业发展的必然趋势。

功率放大器是数字电视发射机中的重要组成部分。通常情况下，数字电视发射机中的信号经COFDM方式调制后输出中频模拟信号，通过上变频送入放大部分。该调制方式包括IFFT（8M）和IFFT（2M）两种模式，分别由6817和1705个载波组成。每个载波之间的频率间隔非常近，所以交调信号很容易落在频带内，引起交调失真。数字电视的发射机较传统类型，在线性度、稳定性等方面有着更高的要求。对发射机中的功率放大器要求必须工作在较高的线性状态下，增益稳定。

发射系统的放大部分分为激励和主放大电路。其中激励部分为宽带功率放大器，为确保地面数字电视传输的正常稳定，需要具有良好的稳定性和可靠性，其工作频段在470MHz～860MHz，工作状态为AB类；要求增益大于10dB，交调抑制小于－35dB，噪声功率密度大于130dBc／Hz。本文采用最新的LDMOSFET器件，及平衡放大电路结构?熏设计数字电视发射机中的驱动级功率放大器，经过优化和调试，满足系统要求。

图2输入匹配网络拓扑图

1功率放大器设计

1．1功率放大器的放大芯片选型

本文采用摩托罗拉LDMOSFET器件MRF373作为功放的放大芯片。该芯片在线性、增益和输出能力上相对于BJT器件有较大的提升，使发射机的可靠性和可维护性大大提高。与传统的分米波双极型功放管相比，LDMOSFET具有以下显著优点：

·可以在高驻波比（VSWR＝10：1）情况下工作；

·增益高（典型值13dB）；

·饱和曲线平滑，有利于模拟和数字电视射频信号放大；

·可以承受大的过驱动功率，特别适用于DVB－T中COFDM调制的多载波信号；

·偏置电路简单，无需复杂的带正温度补偿的有源低阻抗偏置电路。

图3输出匹配网络拓扑图

LDMOS制造工艺结合了BPT和砷化镓工艺。与标准MOS工艺不同的是，在器件封装上，LDMOS没有采用BeO氧化铍隔离层，而是直接硬接在衬底上，导热性能得到改善，提高了器件的耐高温性，大大延长了器件寿命。由于LDMOS管的负温效应，其漏电流在受热时自动均流，而不会象双极型管的正温度效应在收集极电流局部形成热点，从而管子不易损坏。所以LDMOS管大大加强了负载失配和过激励的承受能力。同样由于LDMOS管的自动均流作用，其输入－输出特性曲线在1dB压缩点（大信号运用的饱和区段）下弯较缓，所以动态范围变宽，有利于模拟和数字电视射频信号放大。LDMOS在小信号放大时近似线性，几乎没有交调失真，很大程度简化了校正电路。MOS器件的直流栅极电流几乎为零，偏置电路简单，无需复杂的带正温度补偿的有源低阻抗偏置电路。

1．2电路结构选择及比较

小信号S参数可以用于甲类放大器的设计，也就是要求信号的放大基本限制在晶体管的线性区域。然而，涉及到大功率放大器时，由于放大器工作在非线性区，所以小信号通常近似无效。此时必须求得晶体管的大信号S参数或阻抗，以得到合理的设计效果。

一般说来，甲类工作状态失真系数最小，具有良好的线性度。但是在大功率应用情况下，由于甲类工作状态的效率低（50％）而不适用。采用甲乙类推挽放大器的电路形式，可以得到与甲类放大器相近的线性指标。

推挽电路形式由两个独立且无任何内部连接的单管放大器构成，通过两个巴伦进行功率的矢量分配与合成。由于巴伦本身具有变阻的特点，因此大大降低了变阻比带来的阻抗匹配的困难，且巴伦对于偶次谐波具有很好的抑制作用。但是由于巴伦两边间隔过小，两路相互影响较大，所以应用巴伦结构的放大器稳定性较差，且该电路的输入和输出驻波比较差。

本文采用平衡放大器的形式，结构如图1所示。其工作原理与巴伦结构的电路相似，但是由于3dB电桥的应用，使得两路射频信号之间隔离较好，有利于两个端口的匹配。相对于单管放大器结构，其优点如表1。

表1平衡放大器与单管放大器特性比较

特性平衡放大器单管放大器

输入输出反射好较差

噪声特性较好较差

长期稳定性好较差

元件离散性对放大电路影响

较小较大

1．3匹配网络设计

由于MRF373没有提供内匹配，所以要在放大电路中构建匹配网络。数字电视反射系统中的放大电路工作在470MHz～860MHz，需要在宽频带范围内实现阻抗匹配。宽带放大器匹配电路设计的基本思想是：在放大器的输入输出及级间都采用电抗匹配网络进行多级阻抗变换。该网络只起匹配作用，不额外损耗功率，可以保证最大的传输系数，对器件特性起均衡作用，并可以满足系统所需要的带宽要求。

使用器件的IV曲线或者通过输出功率、工作电压等参数可以确定负载RL。为使输出功率最大，用RL表示器件的内部漏极负载，以此作为输出匹配电路的目标。如果一个网络对一个复阻抗有最佳匹配，则网络的输出阻抗等于负载阻抗的复数共轭值。现在的负载阻抗是纯实数RL，所以最佳输出匹配电路反映到器件漏极负载的阻抗是RL的复数共轭值，即：

RL＝（VDD－VDS（sat））2／2P

其中VDD是工作电压，VDS（sat）是拐点电压，P是输出功率。

根据上式可以算出，MRF373的RL大约为6Ω。

本文中的放大电路采用分离元件和分布参数元件混合使用的方法。由于电感比电容有更高的热损耗，所以在此类电路中通常避免使用电感，而使用高阻抗的传输线代替。混合类型的匹配网络通常包括几段串连的传输线以及间隔配置的并联电容。该放大器的输入匹配部分采用了四节连阻抗变换，输出匹配采用五节连阻抗变换的混合电路形式。输入、输出匹配网络拓扑图如图2、图3所示。

2电路优化与仿真结果

由于数字电视发射系统要求放大电路必须工作在线性放大状态，可以用小信号S参数法分析。借助器件厂商提供的小信号S参数文件，可以用ADS对整个电路进行小信号S参数仿真，得到小信号增益、端口匹配、隔离及稳定因子K。表2为MRF373在（Vce＝26V、Ic＝500mA）下的S参数。

用ADS进行电路仿真并不能达到设计要求，需在此基础上进行电路优化。当只有小信号S参数作为模型来设计功率放大器时，电路优化的步骤一般为：首先尽可能以RL（相对最大输出功率的负载电阻）匹配为目标，优化和确定输出匹配电路元件值；然后再优化输入匹配电路的元件值，改善增益和输入匹配电路。需要注意的是：在优化前，必须得到尽可能完整的输出电路模型，然后在工作频率下对其优化，达到与RL的最佳匹配。图4为放大电路的仿真结果，图5为电路最终优化结果。

篇3

促进学科建设

目前，“中心”已拥有5万元以上测试仪器30多台，各类研究平台12座，可资利用的教学和研究仪器设备约1500万元。中心的建设推动了能源学科科学研究的发展：近3年来“中心”骨干成员承担了省部级以上科研课题14个（其中国家级项目6个），国际合作项目2个；承担市厅级项目11个，企业委托开发课题14个.获批研究经费总额超过1000万元。发表了学术研究论文110多篇，其中被权威期刊和被SCI/EI收录论文近40篇；出版专著（教材）4部；申报获批授权技术专利30多项.转让技术成果5项；作为主要完成单位和完成者获福建省科技进步奖二等奖1个、三等奖1个；厦门市科技进步奖二等奖1个、三等奖1个。

“中心”的建设对学校的教学工作也起到了良好的促进作用。依托“中心”这一科技创新平台，新增设了10门专业课程的实验：通过“中心”建设.集大热能与动力工程专业与省内近50家企业建立了紧密的产学研合作关系，构建了满足专业人才培养需要的实践教学基地，并承担了省级教改项目“热能工程卓越工程师培养”的试点工作。2011年.依托本平台取得的教学成果《“热能工程”创新型人才培养体系的构建与实践》被评为集美大学第六届教学成果一等奖。

另外，中心的建设对促进学术交流方面也起了积极作用。“中心”分别于2008年5月、2008年8月和201O年11月承办了三次全国性大型学术会议.“中心”的研究骨干还多次参加国内外学术交流并被邀请担任本学科国内和国际顶级学术会议的会场主席.包括美国机械工程师学会动力工程分会2011年学术年会（ASMEPower2011）分会场主席、国际制冷大会分会场主席、中国工程热物理学会全国学术年会分会场主席等，有力地提升了集美大学在国内和国际的知名度。

推动产业进程

“中心”自成立以来就一直致力于清洁燃烧理论与技术、低温余热利用与工业过程节能、新能源开发与利用及与循环经济相关的能源综合利用技术研究，为福建省的高效节能及可再生能源利用技术的产业化进程做出了一系列积极贡献。

近年来.“中心”在冰蓄冷空调及低温送风技术、烘干系统的优化集成节能技术、旋风除尘技术、太阳能蝶形反射聚光光伏发电技术、余能（热）回收利用技术、降低燃烧福建无烟煤锅炉的飞灰含碳量技术、燃烧无烟煤链条炉的节能改造技术、先进的垃圾焚烧炉技术、燃油荷电雾化清洁燃烧技术、可再生能源与低品位热能海水淡化技术等方面均取得了较大突破，已开发了10多项科技成果，为省内近50家企业提供了节能减排技术服务，服务行业涉及电力、建材、化工、冶金、纺织印染等诸多领域。例如，与厦门同力节能科技有限公司签订了《立体多层次蝶型反射聚光光伏发电技术》技术转让协议，该项技术直接经济效益在年1000万元以上；与镇江市电站辅机厂有限公司共同进行了《低温工业烟气余热资源化利用成套技术开发》，通过回收余热，可为企业节省大量燃料从而产生可观的经济效益，每年可节能折价人民币5000～；以上：与厦门银鹭重工有限公司共同进行了《20t/h级高效燃烧福建无烟煤的CFB锅炉技术开发》，每年通过煤的高效燃烧和资源综合利用可增收500万元以上。近年来.“中心”通过技术转让、技术服务、推广新技术等形式进行了成果推广，累积每年为企业产生经济效益近3500万元。

服务经济发展

篇4

关键词：微网；控制策略；现状

中图分类号：TM77 文献标识码：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

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，近年来用电负荷正急剧增长。与此同时，能源危机与环境保护的压力正逐渐加大，化石燃料的迅速消耗和燃烧应用中产生的污染问题也已严重影响到了人们的正常生活。因此，绿色清洁的新能源以及可再生能源的应用得到了越来越多的重视。分布式发电将分散存在的清洁能源转化为电能，使分布式能源得到最有效的利用，因此分布式发电技术为清洁能源的推广应用提供了有力的技术支撑[1]。分布式发电技术不断发展，将分布式发电供能系统以微网的形式运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统能效的最有效方式。

微网概念

微网是一种可将各种小型分布式电源组合起来为当地负荷提供电能的低压电网。它具有联网和孤岛两种运行模式，能提高负荷侧的供电可靠性。微网中的分布式电源常采用电力电子接口连接到微网，这增加了分布式电源接口控制的灵活性，但是减少了系统的惯性。微网缺少惯性和运行模式的多样性增加了系统在维持能量平衡及频率稳定等方面的控制难度。微网既可以通过配电网与大型电力网并联运行，形成一个大型电网与小型电网的联合运行系统，也可以独立地为当地负荷提供电力需求。该灵活运行模式大大提高了负荷侧的供电可靠性。同时，微网通过单点接入电网，可以减少大量小功率分布式电源接入电网后对传统电网的影响。

微网控制策略

微网在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题。当微网中的负荷或网络结构发生变化时，如何通过对微网中各种微电源进行有效的协调控制，以保证微网在不同运行模式下都能够满足负荷的电能质量要求，是微网能否可靠运行的关键[2]。

目前的微网控制方案，按整体控制策略可分为对等控制、主从控制。主从控制一般是指底层微电源的控制是一种主从控制结构：以一个微电源作为主单元，其控制器作为主控制器，其余微电源的控制器作为从控制器。从控制器必须服从主控制器，其之间的通信联系是强联系，一旦通信失败，微网将无法正常工作。主从控制策略主要用于孤岛运行时的微网。对等控制就是微网中每个微电源地位相等，不存在起主要支撑作用的主控制单元。对等控制策略基于下垂控制法，分别将频率和有功功率、电压和无功功率关联起来，通过一定的控制算法，模拟传统电网中的有功、频率特性曲线和无功、电压曲线，实现电压、频率的自动调节而无须借助于通信。

下垂控制、恒压恒频控制和恒功率控制是目前常见三种的微电源接口逆变器控制方法。下垂控制方法就是使接口逆变器模仿传统电力系统的下垂特性，通过有功和无功来调节微电源输出的频率和电迅。该控制方法是基于本地测量的有功和无功值对逆变器进行控制，各微电源之间不需要通信，因此一般用于对等控制策略中[3]。恒压恒频控制通过直接给定电压和频率的参考值，设计控制器来调节接口逆变器的输出电压和频率，主要用于孤岛运行模式，给微网提供频率和电压的支撑[4]。主从控制策略中主微电源的控制一般釆用此控制方法。通常PQ控制用于并网运行状态。设计控制器在并网运行时使逆变器按照给定的有功和无功参考值输出功率，微电源一般不参与电压、频率的调节，主要由大电网提供支撑[5]。当处于孤岛运行状态时，微网必须中有维持电压和频率的微电源。

研究现状

微电网是目前国内外学者的研究热点，其灵活的运行方式、高质量的供电服务以及绿色高效的经济性能，使其具有良好的发展前景。我国对微网的研究尚处于起步阶段，在国家科技部“863计划先进能源技术领域2007年度专题课题”中已经包括了微网技术，目前中国科学院电工研究所、清华大学、天津大学等单位相继开始了对微网的研究。

文献[6]通过对微网实验系统微网主从控制模式和对等控制模式进行比较，得到结论：主从控制微网系统可以实现电压和频率的无差控制，但对主控单元有很强的依赖性，主控单元的选择至关重要； 若微网中存在燃机等输出稳定且易于控制的DG时，应优选其作为主控单元，而光伏风力等间歇性DG作为从控单元； 若微网中不含有可控DG，则选择储能装置为主控单元，但储能装置容量将限制其长时间孤岛运行。对等控制微网具有冗余性，但没有考虑系统电压与频率的恢复问题，属于有差控制，鲁棒性差，并且在控制和应用上尚存在若干关键技术问题亟待攻克，目前仅限于实验研究阶段。

文献[7]研究了下垂控制和混合控制的微源控制方法，并建立了微网系统仿真模型， 针对计划孤网和非计划孤网中的下垂控制和混合控制进行了仿真分析。仿真结果验证了2种控制方式对维持微网孤网稳定的有效性，并且任何控制方式下，微网再并网时均需对微源出力进行重新调整，才能平滑过渡至并网稳定运行模式。

文献[8]分析了微网中多个分布式电源采用 P-f 和 Q-V 下垂控制时，微网的频率稳定性。根据微网内分布式电源的输出特性和负荷需求特性，设计了一种分布式电源层对等控制与主从控制相结合的微网控制策略，并分析了采用此控制方案后微网在不同运行情况下的暂态特性。

文献[9]主要研究了微电源接口逆变器的控制方法，通过建立下垂控制小信号模型，仔细分析了电压频率、电压幅值下垂参数和低通滤波器的截止频率三个参数对于系统稳定性的影响。将微电源等效为直流源或经整流后的直流源，在坐标系中建立了三相逆变器的数学模型；在分析微电源逆变器控制方法和原理的基础上，设计了基于下垂特性的双环反馈控制器、PQ控制器。

文献[10]只考虑并网后电网向微网注入功率时，对含有一个DG的微网并网过程仿真，研究了并网过程中频率和电压波动变化，着重分析了在并网前开关两侧电压相对相位超前和落后的两种不同情况，提出了微网并网的最佳控制策略：并网时开关两侧的电压差必须很小，理想状态为零；电网频率必须稍高于微网频率；并网时刻电网电压必须超前于微网电压。

文献[11]详细分析了PQ控制和V/f控制的原理和方法，对相应的控制器进行设计，并在此基础上建立起微网的模型。通过不同运行方式仿真验证了该模型的运行特性，从而证明了控制策略的有效性和正确性。

文献[12]分析了传统的下垂控制策略在微电网系统中应用所存在的缺陷，并提出采用倒下垂控制与下垂控制相结合的综合控制策略。该策略在改善微电网的稳定性，最大限度地限制过流情况发生等方面都具有显著特点，而且能实现微电网在网络结构或状态转换过程的无缝切换，同时也为不同响应时间的储能装置选择合适的控制策略提供了可能。

由以上的分析可知，目前我国针对微网控制的研究主要集中在下垂控制、恒压恒频控制和恒功率控制三种控制方式，在假定条件下通过对其控制原理和方法的分析进行控制器设计，进而搭建模型进行仿真，从而验证控制策略的有效性。

总结

面对能源危机的挑战，加强绿色能源的利用，既符合国家的能源政策，又可以缓解现阶段能源供求紧张的关系。智能微网的出现，可以较好地解决整个电网控制的复杂性。虽然目前微网的实用化还存在着各种各样的困难，但微网在降低能耗以及补充电网不足方面的优点会促进专家学者的研究，微网的巨大潜力会凸现出来。

参考文献

[1]丁明，王敏.分布式发电技术[J].电力自动化设备.2004， 24（7）： 31-36

[2]鲁宗相，王彩霞，闵勇.微电网研究综述[J].电力自动化设备.2007，31（19）： 100-107.

[3]黄胜利，张伟国，等.电力电子技术在微网中的应用[J].电气应用.2008，27（9）：55-58

[4]赵宏伟，吴涛涛.基于分布式电源的微网技术[J].电力系统及其自动化学报.2008，20（1）： 126-128

[5]鲁鸿毅，应鑫龙，等.微型电网联网和孤岛运行控制方式初探[J].电力系统保护与控制， 2009， 37（11）： 28-31

[6]王成山，杨占刚，王守相，车延博.微网实验系统结构特征及控制模式分析[J].电力系统自动化，2010，34（1）：99-105.

[7]欧阳翚，牛铭.基于不同控制策略的微网仿真[J].电网与清洁能源，2011， 27（3）：19-24.

[8]肖朝霞.微网控制及运行特性分析[D][博士论文].天津大学，2008（7）.

[9]赵巍.微网综合控制技术研究[D][硕士论文].南京理工大学，2013（4）

[10]杨艳天， 张有兵， 翁国庆.微网并网控制策略的研究[J].机电工程，2010，27（2）：14-20.

[11]董鹏.微网的控制与保护策略研究[D][硕士论文].华北电力大学，2009（3）.

篇5

关键词：微电网 现状 前景

【分类号】：F426.61

我国在微电网方面的研究，目前主要区分了微电网与分布式电源间的关系，明确了微电网现阶段研究中的关键问题，并对微电网的控制策略、优化与稳定运行等展开了初步研究与仿真试验，另外，根据微电网的典型特征和运行特性给出了建立国内微电网标准体系的建议等。

一、微电网提出的背景

近年来，为适应快速发展的经济需要，电力部门以及发电企业逐年加大发电侧的投入，建设内容主要集中在火电、水电等大型发电厂上。因此，能源供需与环境的矛盾日益突显。同时国家电网也启动了智能电网和特高压的建设，电网规模不断扩大，现已逐步发展成集中发电、远距离输电的超大互联网络系统。但随着远距离输电的不断增大、使得受端电网对外来电力的依赖程度不断提高，电网运行的稳定性和安全性趋于下降，而且难于满足多样化供电需求。

分布式发电技术具有低污染、高能源利用率等优点，但其控制困难、单机接入成本高，大量接入可能会对电网造成冲击，影响电能质量和系统的安全稳定等特点也极大地影响了分布式电源的应用。大电网往往采取限制、隔离的方式来调度分布式电源，以期减小其对大电网的冲击，并对分布式电源的入网标准做了规定，当电力系统发生故障时，往往都在第一时间将分布式电源退出运行，大大限制了分布式发电技术的充分发挥。

为协调大电网与分布式电源（DG）的矛盾，充分挖掘DG的价值和效益，在本世纪初，学者们提出了一个解决方法，即将DG及负荷一起作为公共配网的一个单一可控的子系统――微电网，以充分挖掘分布式发电的价值和效益。

二、微电网的主要特点和优势

微电网是相对传统大电网的一个概念。从微观看，微电网可以看成是小型的电力系统，它具备完整的发输配电功能，可以实现局部的功率平衡与能量优化，它与带有负荷的分布式发电系统的本质区别在于同时具有并网和独立运行能力。从宏观看，微电网又可以认为是配电网中的一个“虚拟”的电源或负荷，相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。

通过微电网的结构和定义可知，微电网技术是新型电力电子技术和分布式发电、可再生能源发电技术和储能技术的有机结合。具有以下主要特点：

（1）微网提供了一个有效集成应用DG的方式，继承拥有了所有单独DG系统所具有的优点。

（2）微网作为一个独立的整体模块，不会对大电网产生不利影响，不需要对大电网的运行策略进行修改。

（3）微网可以以灵活的方式将DG接人或断开，即DG具有“即插即用”的能力。

（4）多个DG联网的微网增加了系统容量，并有相应的储能系统，使系统惯性增大，减弱电压波动和电压闪变现象，改善电能质量。

（5）微网在上级网络发生故障时可以孤立运行继续保障供电，提高供电可靠性。

三、微电网的核心技术

从微电网整体来看，目前微电网的关键技术主要包括：新能源的接入、电力设施、控制技术、储能技术、并离网与运行控制等技术。

1. 并网技术方面。微电网有孤岛运行与并网运行两种方式。相对于孤岛模式，并网运行时微电源可以始终运行在最大功率点处，电源逆变器输出电能必须满足电网电压幅值、频率和相位一致。微电源并网发电既能最大限度合理地利用新能源，又能解决用户不断增长的用电需求。微电网与大电网并网之后，二者之间相互影响。微电网技术能够解决传统分布式电源的分散接入、单独并网所带来的整体不受控问题，有利于提升电网可控性。有利于在孤岛运行与并网运行之间平滑切换。并网逆变器在并网运行时起到了关键作用，保证了电力系统的稳定运行。并网稳定运行与控制成为微电网的核心甚至影响着了微电网的发展，将更加利于中国未来电力系统发展和超高压电网的建设需求。

2. 储能技术方面。储能是实现微电网可靠运行的重要手段。储能技术到目前为止国内的研究已经取得了重大突破。目前，从技术成熟度来看，铅酸蓄电池是目前最佳选择。

3. 优化调度方面。微电网是一个多对象、多目标的联合体。从需求侧方面，基于实际风光资源和微电网运行成本数据，采用模糊评价函数并以河北承德风力发展基地全年发电量数据为算例得出结论：在满足负荷需求和分布式电源出力限制的前提下，可提高了全网经济性和安全性。

四、微电网目前面临的主要问题

1. 技术相对不成熟

目前微电网项目尚处于试验示范阶段，仅在极个别示范区、海岛有所应用，从规划设计、设备选型到投产运行等各方面均面临着诸多问题。很多微电网设备是新研制产品，不能满足实际需求，缺乏现场经验。微电网监控与能量管理系统目前尚处于研发阶段，功能不完善，无法满足运行管理要求。

2. 国家政策不完善

微电网的建设离不开国家政策的支持，虽然政策环境支持微电网并网，但对电网企业的合理补偿存在较大欠缺，电网企业利益无法得到保证。关于微电网建设、运营模式，政府相关政策尚不清晰。

3. 标准规范不完善

目前，分布式电源已有相应的国际标准，国内标准正在制定及完善中，但对于微电网接入、规划设计、建设运行和设备制造等环节缺乏相应的国家层面的技术标准、管理规范。

4. 投资及运维成本高

为满足微电网孤网运行要求，实现自身电力电量平衡，要求配置的储能装置容量占总容量的80%以上，但目前储能系统建设投资成本较高。微电网监控平台及能量管理系统目前尚处于开发试运行阶段，投资成本高。微电网运行维护需培训专门的微网运行维护人员，承担微网所有设备的运行维护责任，尤其对于偏远地区或孤立海岛的微电网，相较一般电网运维成本高。

五、微电网发展前景

1. 保证微电网的经济运行

经济性问题是当前发展微电网需要解决的首要问题。微电网的建设势必将会引起人们对微电网的成本及收益的思考。有研究表明，微电网后期发电成本会以每年6%至10%的趋势下降。所以前期应主要通过财政补助来实现微电网成本回收。

2. 新型电动汽车与微电网结合

电动汽车在接入微电网时具有两方面作用：首先，充电时可作为是负载；其次，也可作为电源对微电网进行供电。

电动汽车不仅减少了微电网投资费用，而且提高了供电的可靠性。

3. 积极加大新能源微电网的建设

新能源微电网代表了未来能源发展趋势，是能源生产和消费革命的重要措施，是推进能源发展及经营管理方式变革的重要载体，是“互联网+”在能源领域的创新性应用，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。同时，新能源微电网是电网配售侧向社会主体放开的一种具体方式，符合电力体制改革的方向，可为新能源创造巨大发展空间。风、光、天然气等各类分布式能源多能互补，具备较高新能源电力接入比例，可通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡，可根据需要与公共电网灵活互动且相对独立运行的智慧型能源综合利用局域网。

六、结语

微电网作为一项新技术，在目前处于探索阶段，但是在经济方面存在着巨大的发展潜力。虽然微电网的建设存在着前期投资较大、居民接受情况等一系列问题，但微电网发展的趋势是不变的，尤其是微电网在节能减排、提高用电效率等方面存在着的巨大优势。

参考文献：

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[2]白峪豪.含分布式电源的微电网经济调度模型研究.浙江大学硕士学位论文，2012.

[3]杨海晶.以光伏发电为代表的微电网的经济运行评估，电力电子技术，2013.

篇6

关键词：海上风电场，轻型直流输电技术，低电压穿越

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.搀 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.栀最栀 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

双馈电机（DFIG）的变速恒频风力发电技术具有提高发电效率、风力机捕获功率损耗低，改善电能质量等优点，有着广泛的发展前景。轻型直流输电技术（VSC-HVDC）不仅解决了多台DFIG与电网的连接问题，而且不影响交流并网时的双馈电机控制策略，因此在不改变交流并网双馈电机控制策略的条件下就可以实现最大风能捕获。由多台DFIG风力发电机组成的风电场通过VSC-HVDC实现并网的物理模型如图1所示 [1~3] 。

1 数学模型推导

1.1双馈风力发电机组数学模型

双馈风力发电机等效电路如图2所示，本文中双馈风电机组各参数定义如下：下标s代表定子量，下标r代表转子量，下标m为互感量，v为电压量，i为电流量，代表磁链，R为电阻量，L为电感量，需要特别指出的量有为同步角频率，转差角频率，转子电角频率， 极对数。对于电感有及，其中为定子漏电感，为转子漏电感。

1.2轻型直流输电系统数学模型

电压源变换器的简化模型图，由于本文中VSC-HVDC系统中两端采用相同的结构，现以一端为例对VSC进行说明。图中Pf、Qf为系统注入VSC的有功功率和无功功率，Pv、Qv为VSC吸收的有功功率和无功功率，R、L为等效的电阻和电抗，Uf、Uv分别代表母线电压基波分量、换流器输出电压基波分量，为Uf和Uv之间的相角差。

对VSC稳态模型进行分析过程中采用的了以下三个普遍的基本假设。

（1）VSC母线的三相交流电压是对称平衡的正弦波；

（2）VSC本身的运行是完全对称平衡的：

（3）以VSC的额定容量为基准值时，换流电抗器的标幺值约为0.1-0.2。

假设系统处于稳态情况下，系统三相对称运行，因此可以认为没有零序分量。又假设交流侧A相初始角为0°，根据矢量分析的方法，假设交流系统电压基波向量在d轴上 [4~5]，即：

上述两式有具体的物理含义，假设交流系统为无限大系统，可以认定交流侧电压为恒定值，可以看出无功稳态值只与降落于q轴的电流相关，且成正比关系；至于有功稳态值从（3-16）式中可以很明确的看到包含两部分，其中一部分降落于变压器、电抗器及换流器损耗上，而另一部分则是注入直流系统的有功分量，如果忽略损耗时，可以认为：

2仿真分析

2.1仿真系统参数的设置

在实际的风电场中，双馈风力发电机出口电压采用690V，直流侧电压为1200V，单台风电机组的容量为1~5MW。但是通过数台风力发电机建立整个海上风电场的模型难度较大，系统过于复杂化，另外基于同种机型的风电场输出有功、无功可以简单的相加。所以，在本文的仿真研究中，采用了用一台60MW的风力发电机等效代替整个风电场，风机出口电压为13.8kV，变流器直流母线电压为24kV。

VSC-HVDC传输容量为75MW，直流输电线路为100km长的电缆输电线路，直流母线电压为115kV，直流侧电容为500uF，轻型输电系统中整流侧变压器变比为13.8kV/62.5kV，逆变侧变压器变比为62.5kV/115kV。风速的仿真考虑了基本风，随机风，阵风和渐变风的各种组合，整个系统的搭建在PSCAD中完成，仿真过程为5s。在0.5s时风力发电机由转速控制切换到转矩控制，在仿真时，未连接到轻型直流输电系统时，风电场通过本地负载直接平衡，在1s时风机连接到轻型直流输电系统之中。

低电压穿越能力是风电场并网研究的一个重要技术指标。在本小节中，将对电网电压跌落时，海上风电场VSC-HVDC并网系统运行情况进行仿真。在本小节中，对于电网电压分别跌落30%、85%两种情况进行分析。为电网电压跌落30%波形，在2s时，电网电压开始跌落，持续时间0.2s。

网侧电压波形跌落30%时直流线路两端母线电压波形，当电网电压跌落30%时，直流母线电压发生较小幅度的振荡，经过短时调整，当电网电压恢复时，直流母线电压快速的重新趋于稳定，体现了系统的快速反应能力。其中蓝线代表风电场侧直流电压波形，绿线为电网侧直流电压波形。

网侧电压波形跌落30%时VSC-HVDC的功率流向波形，其中蓝线代表整流侧功率波形，绿线为逆变侧功率波形。从整流侧来看，当电网电压跌落时，整流侧输出有功发生较小的变化，基本未受影响，输出无功经过较小幅度的振荡后也迅速趋于了稳定，可以看出当电网电压发生短时跌落时，风电场受到了较小的影响，输出有功无功变化不大；从逆变侧来看，有功、无功变化较为明显，当电网电压恢复时，经过短时调整，逆变侧输出有功、无功能够迅速的趋于稳定，体现了良好的系统稳定性。

电网电压跌落85%时电网电压波形，在2s时，电网电压开始跌落，持续时间0.2s。从电网电压波形中可以看出电网电压跌落时，电网电压有上升的趋势，体现了轻型直流输电系统在电网电压降低时，对电网电压有一定的支持作用。电网电压恢复后经过大概0.2s时电网电压恢复正常。

网侧电压波形跌落85%时直流线路两端母线电压波形，其中蓝线代表风电场侧直流电压波形，绿线为电网侧直流电压波形。当电网电压跌落85%时，直流母线电压发生较大幅度的振荡，当电网电压恢复时，经过一定时间调整直流母线电压逐渐趋于稳定。在电网电压恢复后，轻型直流输电系统的良好的动态响应能力保证了海上风电场经轻型直流输电并网系统重新正常工作。

为网侧电压波形跌落85%时VSC-HVDC的功率流向波形，其中蓝线代表整流侧功率波形，绿线为逆变侧功率波形。当电网电压跌落85%时，整流侧与逆变侧变流器有功功率均发生了较大幅度的振荡，经过了2s时有功功率逐渐趋于稳定。整流侧变流器无功功率相对于逆变侧无功功率变化幅度较小，逆变侧无功功率变化幅度较大，当电网电压恢复时，无功功率波形较为迅速的恢复了稳定。从仿真波形可以看出当电网电压跌落85%时，轻型直流输电系统功率波形受到了较大的冲击，但是当电网电压恢复时，轻型直流输电系统能够快速的恢复原有的工作状态，体现了较好的低电压穿越能力。

通过对海上风电场轻型直流输电并网系统电压跌落进行仿真分析可以看出：当电网电压跌落幅值较大时，轻型直流输电系统受到了较大的冲击，尤其逆变侧与变流器之间的功率流动发生了较大的变化，但是从波形分析来看，当电网电压恢复时，轻型直流输电系统能够快速的进行调节，体现了系统的快速反应能力和基本的短时低电压工作能力。

参考文献

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关键词：新兴产业；创新发展；问题与对策

本文是江西省教育厅科学技术研究项目《新余市新兴产业创新发展问题与对策研究》GJJ151310研究成果。

进入21世纪，科学技术发展迅猛，新兴产业在一个国家、一个地区科技创新、产业转型升级中发挥了重要作用。新余市重视新兴产业的发展，目前已基本形成了以新钢公司为核心的钢铁产业、以赛维LDK公司为核心的新能源产业、以江锂公司为核心的新材料产业等三大产业。新余不断加快经济转型发展步伐，提高了产业核心竞争力和可持续发展能力，实现“一钢独大”到“由刚变柔，多业并举”的转变。

一、新余市新兴产业创新发展现状

作为江西省地级市，新余高度重视新能源、新材料等新兴战略产业的发展，并把其作为优化经济结构的主攻方向，举全市之力支持推动新兴产业的发展，形成了新兴产业发展的思路即向科技要空间要资源，向创新要质量要效益，向发展方式转变要核心竞争力的发展思路。先后出台了支持新兴产业发展等系列文件，为战略性新兴产业的发展提供了制度保障。通过刚性与柔性引进、引资与引智等相结合，努力推动科技人才向战略性新兴产业聚集。注重科研平台建设，目前全市拥有国家级研发平台5个、省级6个、市级24个，科技创新项目取得重大突破，初步形成了一个支柱的多元化发展模式。

为了支持企业创新，政府制定出台了相关奖励政策，支持高端研发机构建设，最高补助50万元；开展技术创新，最高补助50万元；开展产学研合作，最高奖励10万元；开展科技成果转化，最高补助20万元。同时大力实施科技创新“543211”工程和人才引进培养“十百千万”工程，努力推动科技人才向战略性新兴产业聚集。目前该市共聘请政府顾问26人，引进博士53名、硕士189名其中院士13名。

为了提高企业的竞争力，组织开展职工职业技能大赛、技能比武、劳动竞赛等，引导全市职工在竞赛中提升各项技能。最近几年，新余市每年组织30多万人次职工参加各类技能竞赛，涌现出首席技师、金牌员工1000多人，为企业发展提供了动力。新余市两企业申报的年处理提锺废渣12万吨项目和年产高敏电动空调压缩机60万台项目，获国家发改委批复列入国家资源型城市吸纳就业、资源综合利用、发展接续替代产业和多元化产业体系支持范围，有望获得国家中央预算投资计划1237万元。江西赣锋锂业成为中国深加工锂产品行业的龙头企业，是全球最大的金属锂生产供应商。以上这些是新余市创新驱动引领经济转型升级成为发展“正能量”的成果。

二、新余市新兴产业在创新驱动发展中遇到的问题

为了落实科学发展观和实现转变经济发展方式，新余市新兴产业在取得成绩的同时，也存在一些不可忽视的问题。一是科技型中小企业少，创新驱动发展动力不足。二是产品科技含最不高，大多数产品还不具备企业核心竞争力；三是企业缺乏创新能力，高科技人才比较欠缺；四是钢铁、新能源、新材料三大支柱产业受到冲击，企业效益下滑。

战略性新兴产业的发展离不开传统产业。我们必须认识到发展新兴产业并不是与传统产业相脱离，传统产业基础薄弱也影响到新兴产业的发展和壮大。作为中国制造业企业 500 强企业――新余钢铁集团有限公司，因当前钢铁行业和市场形势比较严峻，企业生产经营也面临困难。钢铁工业作为一个原材料的生产和加工部门，是战略性新兴产业及国防先进武器、核电建设所需的核心、关键、难以替代的材料，处于工业产业链的中间位置。钢铁行业遇到的问题势必影响新兴产业发展。

三、新兴产业创新发展举措

（一）政府大力扶持

推动新兴产业创新发展，需要政府大力扶持。一是政府要优化投资和融资环境。对于进行技术改造和研发新产品的企业，在贷款时就可以适当的优惠利率，鼓励企业创新。二是注意政策的延续性。政府要制定支持新兴产业的政策，要做到政策有延续性，不能发生变化，否则，企业的发展将难以为继。三是建立奖励机制，调动企业参与创新的积极性。四是培育创新载体。高新区是战略性新兴产业发展摇篮，要以高新区为载体培育战略性新兴产业。江西新余高新技术产业园区于2001年11月挂牌成立。2010年11月29日，新余高新技术产业园区升级为国家高新技术产业开发区。园区现有各类企业300余家，其中光伏产业发展较为迅猛，已经形成以硅料提纯、硅锭铸造、硅片切割、电池组件封装、系统设计集成、光伏产品研发应用为一体的完整光伏产业链条。高新区要在企业中开展大范围的调查摸底，找到困扰企业发展的“共性”症结，有的放矢予以精准定向破解。可采取“政府出资购买、市场化运营、专业机构服务”的新思路，通过统一招标聘请相关专业机构，为园区企业提供免费的专业服务。

（二）重视培养人才

人才是培育和发展新兴产业的决定性力量，是制约新兴产业发展的关键因素。企业发展的关键靠人才，动力在于人才。企业拥有人才，就拥有竞争优势。企业界要与学校和科研基地联手培养知识型、应用型人才，资助大学合作科研，从而为企业培养更多的人才，开发更多的科研成果，满足地方经济社会发展需要。要从自身实际出发，从高校、人才市场等渠道引进高、精、尖的创新型人才，突破制约企业发展瓶颈。同时，要留住人才，做到“感情留人、事业留人和待遇留人”，抢占新兴产业发展制高点和主动权。

企业要与高等院校开展合作，破解人才难题。作为“新余现象”民办高职院校而言，培养更多的懂技术、懂管理，能为新余新兴产业发展提供智力支持是摆在学校面前的一大任务。新余职业院校在为企业提供人才支持方面做出了贡献。如2009年，针对新余打造新能源科技城，江西工程学院增设光伏发电技术及应用等新专业。该校为了开拓学生视野，鼓励学生参加各类竞赛并获奖。为此，一方面，企业要与学校主动开展校企合作、工学结合、产教融合；另一方面，学校要向企业推荐所需人才，输送毕业生到本地工业园区企业就业。

（三）产学研相结合

企业的研究开发，需要新的理论、原理和创意。企业与高校开展科学研究的过程，可以把科研成果运用到企业生产中，以最快的速度实现科研成果的转化。企业的发展，需要高科技人才。学校与企业可以联合进行技术攻关，开展各类课题研究，提高创新能力。如针对电子商务企业发展现状，江西工程学院与新余电子商务企业联合攻关课题。通过课题研究，从而拓宽电子商务人才培养的渠道，提高专业的教学质量，提升学生的就业能力，共同破解人才供需矛盾，为新余市电子商务企业发展提供了人才支撑。该校与江西剑安消防公司联合攻关课题《消防系统的智能化研究、小型轿车自动灭火装置的研究》，为企业发展提供科研支撑。2013年6月，江西省万家屋顶光伏发电示范工程开始启动，该校安排专业技术团队与江西泰明公司合作，为江西省11户符合条件的居民屋顶安装了户用光伏发电示范工程，以此项目为纽带，为企业提供技术支持与服务，使企业在获得需要的人才的同时获得了先进的科技成果，得到了实惠。企业要从自身特色和优势出发，与大专院校联合组建技术研发平台和产业技术创新战略联盟，促进创新资源融合。

此外，要解决新余市新兴产业创新发展问题，要以市场化为导向，更加注重发挥市场需求对创新的激励和拉动作用，进一步完善技术要素参与收益分配的机制和考核激励机制，营造一种只有创新才能获得更好更快发展的市场环境。

参考文献：

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