新能源發(fā)電技術(shù)電氣與電子工程學(xué)院

聲明本課件是在參考業(yè)內(nèi)人士的課件、講義等大量文檔的基礎(chǔ)上制作完成的，借用了一些文檔中的插圖或數(shù)據(jù)，由于參考文檔較多，不再一一列出，在此向所有參考文檔的作者或原創(chuàng)者表示感謝！主要參考書目風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率變換與控制。BinWu等著，衛(wèi)三民等譯。機械工業(yè)出版社。雙饋感應(yīng)電機在風(fēng)力發(fā)電中的建模與控制。GonzaloAbad等著，胡家兵等譯。機械工業(yè)出版社。并網(wǎng)雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機運行控制。賀益康、胡家兵、LieXU著。中國電力出版社，2012.4。新能源轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)?；菥?、方光輝。機械工業(yè)出版社，2008.2風(fēng)力發(fā)電機組的控制技術(shù),第二版。葉杭冶。機械工業(yè)出版社，2006.1光伏與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)變換器。RemusTeodorescu等著，周克亮等譯。機械工業(yè)出版社。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制。張興、曹仁賢等著。機械工業(yè)出版社。太陽能光伏發(fā)電及其控制。趙爭鳴，劉建政，孫曉瑛等。科學(xué)出版社，2005輔助參考書目電力電子技術(shù)，第四版。王兆安，黃俊。機械工業(yè)出版社，2007.6電力拖動自動控制系統(tǒng)，第三版。陳伯時。機械工業(yè)出版社，2004.7風(fēng)力發(fā)電中的電力電子變流技術(shù)。李建林，徐洪華，機械工業(yè)出版社，2008.102011.5.3緒

論2011.5.3目錄能源的概念、分類與利用歷史能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電形式新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)緒論2011.5.3能源的概念能源的分類能源利用歷史Ⅰ:

能源的概念、分類與利用歷史2011.5.3一.能源的概念Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史

資源能源2011.5.3Ⅰ:

能源的概念、分類與利用歷史——資源——在一定時期和地點，在一定條件下具有開發(fā)價值、能夠滿足或提高人類當(dāng)前和未來生存和生活狀況的自然因素和條件，

稱為資源。包括氣候資源、水資源、礦物資源、生物資源、能源，等等?！茉础茉淳褪悄軌蛳蛉祟愄峁┠撤N形式能量的自然資源及其轉(zhuǎn)換物，即能量的源泉，包括所有的燃料、流水、陽光、地?zé)?、風(fēng)等，通過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換手段可使其為人類生產(chǎn)和生活提供所需的能量。例如煤和石油等化石能源燃燒時提供熱能，流水和風(fēng)力可以提供機械能，太陽的輻射可轉(zhuǎn)化為熱能或電能。2011.5.3Ⅰ:

能源的概念、分類與利用歷史——能源的屬性——(1)能流密度即在單位空間或單位面積內(nèi)，能夠從某種能源獲得的功率?；剂吓c核燃料的能流密度大，各種可再生能源的能流密度一般都比較小。能量密度太小，則不利于開發(fā)利用，因為經(jīng)濟性太差。標(biāo)準(zhǔn)煤：各種燃料的熱值是不同的，在統(tǒng)計能源的生產(chǎn)和消費時，常定義一種假想的標(biāo)準(zhǔn)燃料，即標(biāo)準(zhǔn)煤。標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為2.9×104kJ/kg。各種燃料均可按平均發(fā)熱量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史——能源的屬性——(2)開發(fā)費用和設(shè)備造價化石能源與核燃料，探、采、加工、運輸，需投入大量人力、物力。發(fā)電設(shè)備單位容量的初期投資較小?？稍偕茉?，開發(fā)費用主要是開發(fā)能源的一次性投資，設(shè)備造價比較高；而運營費用很低。(3)存儲的可能性與供能的連續(xù)性化石燃料都比較容易存儲，也便于連續(xù)供應(yīng)。太陽能、風(fēng)能等可再生能源則不易保存，

能量供應(yīng)也可能有波動性和間斷性。2011.5.3Ⅰ:

能源的概念、分類與利用歷史——能源的屬性——(4)運輸費用與損耗運輸過程本身也要投資并消耗能源，遠(yuǎn)距離運輸?shù)某杀竞蛽p耗會影響能源的使用。太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮茈y以運輸?；剂峡梢赃\輸，但要考慮運輸?shù)某杀竞秃哪堋?5)對環(huán)境的影響化石燃料燃燒過程中會排放CO2等溫室氣體，甚至還有一些有毒的或腐蝕性物質(zhì)，對環(huán)境影響較大。核燃料有放射性污染及廢料處理的問題?？稍偕茉创蠖鄬Νh(huán)境的影響較小。2011.5.3Ⅰ:

能源的概念、分類與利用歷史——能源的屬性——(6)蘊藏量化石燃料等非再生能源，蘊藏量是有限的，總有用完的時候。太陽能、風(fēng)能等可再生能源，可以循環(huán)使用，不斷的得到補充，即使每年更新的數(shù)量有限，長期來看，也是無窮無盡的。(7)能源品位能源品味反映的是能源利用的方便程度。一般來說，二次能源要比一次能源品味高。能直接變成機械能和電能的能源（如水力和風(fēng)能），要比那些必須先經(jīng)過熱利用環(huán)節(jié)的能源（如化石燃料）的品位高。2011.5.3二.能源的分類Ⅰ:

能源的概念、分類與利用歷史能源種類很多，通常按其形態(tài)特征或轉(zhuǎn)換與應(yīng)用的層次等標(biāo)準(zhǔn)分類，具有多種分類方法2011.5.3Ⅰ:1.1能源的概念、分類與利用歷史1.一次能源和二次能源（按形成條件）以天然形態(tài)存在于在自然界中，可直接取得而不需改變其基本形態(tài)的能源，稱為一次能源。簡單說，一次能源就是自然界中現(xiàn)成存在的天然能源。如煤炭、石油，及風(fēng)能、地?zé)崮艿?。為了滿足生產(chǎn)和生活的需要，有些能源通常需要經(jīng)過加工進(jìn)行直接或間接的轉(zhuǎn)換才能使用。由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而獲得的另一種形態(tài)的能源，稱為二次能源。如沼氣、酒精、汽油，以及蒸汽、氫能等。電能是最重要的二次能源。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史自然界中一次能源的初始來源，大致有三種情況：①來自地球以外天體（主要是太陽）的能量，例如能以光和熱的形式直接利用的太陽能，以化石或生物體等物質(zhì)形式存儲的能量，以風(fēng)、水流、波浪等形式體現(xiàn)的能量；②來自地球內(nèi)部的能源，主要是核能和地?zé)崮埽虎鄣厍蚺c其他天體相互作用產(chǎn)生的能量，例如月亮、太陽引力變化形成的海洋潮汐能。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史2.常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源是指在當(dāng)前的技術(shù)水平和利用條件下，已被人們廣泛應(yīng)用了較長時間的能源，現(xiàn)階段主要是指煤炭、石油、天然氣、水能、核（裂變）能。這類能源，使用較普遍，技術(shù)較成熟。新能源是指由于技術(shù)、經(jīng)濟或能源品質(zhì)等因素而未能大規(guī)模使用的能源，如太陽能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)帷⑸镔|(zhì)、氫能等。這類能源，已經(jīng)開始或即將被人們推廣利用，但目前還沒有被大規(guī)模使用，有的甚至還處于研發(fā)或試用階段。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史常規(guī)能源和新能源的分類是相對的，不同歷史時期會變化，這取決于應(yīng)用歷史和使用規(guī)模。例如在1950年代，核(裂變)能屬于新能源，現(xiàn)在有些國家已把它被歸為常規(guī)能源。有些能源雖然應(yīng)用的歷史很長，但正經(jīng)歷著利用方式的變革，而那些較有發(fā)展前途的新型應(yīng)用方式尚不成熟或規(guī)模還小，也被歸為新能源。在中國，新能源指除常規(guī)化石能源和大中型水力發(fā)電、核裂變發(fā)電之外的一次能源。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史新能源及主要特征新能源：技術(shù)上可行；經(jīng)濟上合理；環(huán)境和社會可以接受；能確保供應(yīng)和替代常規(guī)化石能源的可持續(xù)發(fā)展能源體系。包含兩方面：新能源體系：可再生能源(風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、水能、海洋能)和地?zé)崮?、氫能、核能新能源利用技術(shù)：高效利用能源、資源綜合利用、替代能源、節(jié)能等新技術(shù)2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史“新”與“舊”的區(qū)別“新”與傳統(tǒng)的“舊”能源利用方式和能源系統(tǒng)相對立。“舊”：以化石燃料為主的傳統(tǒng)能源利用形態(tài)；只強調(diào)轉(zhuǎn)換端效率，不注重能源需求側(cè)的綜合效率；只強調(diào)經(jīng)濟效益，不注重資源、環(huán)境代價的傳統(tǒng)理念?！靶隆保孩俑咝Ю媚茉?；②資源綜合利用；③可再生能源；④替代能源；⑤節(jié)能。

2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史3.非再生能源和可再生能源（按循環(huán)恢復(fù)能力）非再生能源，也叫不可再生能源，用完后不可重新生成（至少在短期內(nèi)無法恢復(fù)），總有枯竭的一天。如化石燃料和核燃料均為非再生能源。據(jù)估計，按照現(xiàn)有的探明儲量和開采程度，地球上的化石燃料最多還可使用幾百年?？稍偕茉?，可以循環(huán)使用，能夠有規(guī)律地不斷得到補充，沒有使用期限，也不會因長期使用而減少。如太陽能、水能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能，均為可再生能源。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史4.含能體能源和過程性能源(按能源存在和轉(zhuǎn)移形式)含能體能源是指包含著能量的物質(zhì)或?qū)嶓w。例如化石燃料、核燃料、生物質(zhì)、地?zé)崴偷責(zé)嵴羝?，等等。這類能源可以直接儲存和運輸。過程性能源是指隨著物質(zhì)運動而產(chǎn)生、并且僅以運動過程的形式存在的能源。如風(fēng)、水、海潮、波浪、地?zé)岬?。這類能源無法直接儲存和運輸。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史5.清潔能源和非清潔能源(按環(huán)境污染程度)清潔能源是指對環(huán)境沒有污染或污染較小的能源，

有時也叫綠色能源。如太陽能,風(fēng)能,海洋能；垃圾發(fā)電、沼氣等。非清潔能源是指可能對環(huán)境造成較大污染的能源，例如煤炭等化石燃料。清潔與非清潔能源的劃分也是相對的。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史一次能源可再生能源非再生能源來自地球以外天體的能量來自地球內(nèi)部的能量來自地球與其他天體相互作用產(chǎn)生的能量二次能源2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史2011.5.3Ⅰ:

能源的概念、分類與利用歷史三.能源的利用歷史人類利用能源的歷史，也就是人類認(rèn)識和征服自然的歷史2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史柴草時期煤炭時期石油時期常規(guī)能源向新能源的過渡2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史1.天然能源的原始利用幾十萬年以前人類學(xué)會了用火，在漫長的歲月里，一直以柴草為生活能量的主要來源，燃火用于燒飯、取暖和照明。后來逐漸學(xué)會將畜力、風(fēng)力、水力等自然動力用于生產(chǎn)和交通運輸。這種初級形式的能源利用直到19世紀(jì)中期都沒有太大突破。在1860年的世界能源消費結(jié)構(gòu)中，薪柴和農(nóng)作物秸稈仍占能源消費總量的73.8%。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史2.煤炭2000多年以前人類就知道煤炭可以作為燃料。14世紀(jì)的中國、17世紀(jì)的英國采煤業(yè)都已相當(dāng)發(fā)達(dá)，但煤炭長期未能在世界能源消費結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。18世紀(jì)70年代，英國的瓦特發(fā)明以煤炭作燃料的蒸汽機。蒸汽機的廣泛應(yīng)用使煤炭迅速成為第二代主體能源。煤炭在世界一次能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比重，從1860年的25％，上升到1920年的62％。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史3.石油人類很早就發(fā)現(xiàn)了石油，《漢書》、《夢溪筆談》有描述。直到19世紀(jì)，石油工業(yè)才逐漸興起。1854年，美國賓夕法尼亞州打出了世界上第一口油井，是現(xiàn)代石油工業(yè)的開端。1886年德國人本茨和戴姆勒研制出第一輛以汽油為燃料、由內(nèi)燃機驅(qū)動的汽車，進(jìn)入大規(guī)模使用石油的汽車時代。石油和天然氣逐漸取代煤炭，在世界能源消費構(gòu)成中占據(jù)主要地位。1965年，在世界能源消費結(jié)構(gòu)中，石油首次超過煤炭占居首位，成為第三代主體能源。到1979年，石油所占的比重達(dá)到54%，相當(dāng)于煤炭的三倍。2011.5.3Ⅰ:

能源的概念、分類與利用歷史4.電力1881年，美國建成世界上第一個發(fā)電站，同時還研制出電燈等實用的用電設(shè)備。從此以后，電力的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，發(fā)展規(guī)模也越來越大，人類社會逐步進(jìn)入電氣化時代。石油、煤炭、天然氣等化石燃料被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的電能，進(jìn)一步推動工業(yè)革命，帶來了巨大的技術(shù)進(jìn)步。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史5.核能和可再生能源1942年美國建立世界上第一座核反應(yīng)堆，1954年前蘇聯(lián)建成世界第一座發(fā)電的反應(yīng)堆并正式啟用，1956年美國的核電站投入運行，核能利用迅速發(fā)展起來，在世界能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要位置。到20世紀(jì)90年代，核能發(fā)電所提供的電力占全世界發(fā)電總量的17%左右。進(jìn)入21世紀(jì)以來，太陽能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能等可再生新能源發(fā)展很快，并且逐漸走向成熟和規(guī)模化，所占的比重也有望大幅度提高，為人類解決能源和環(huán)保問題開辟了新的天地。2011.5.3Ⅰ:能源的概念、分類與利用歷史熱能（最成熟的利用方式）電能（最廣泛的利用方式）氫能（最期待的利用方式）2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略常規(guī)能源對環(huán)境的影響我國的能源格局與結(jié)構(gòu)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略一.常規(guī)能源對環(huán)境的影響大氣污染、酸雨、溫室效應(yīng)…，常規(guī)能源對環(huán)境具有多方面的巨大影響。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略一.常規(guī)能源對環(huán)境的影響1.大氣污染化石燃料的利用過程會產(chǎn)生CO、SO2、NOx等有害氣體，不僅能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的破壞，還會直接損害人體健康。在很多國家和地區(qū)，因大氣污染造成的直接和間接損失已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重。2.酸雨SO2、NOx等污染物，經(jīng)大氣傳輸，在一定條件下形成酸雨，危害農(nóng)作物和森林生態(tài)系統(tǒng)，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，腐蝕材料，造成重大經(jīng)濟損失。酸雨還導(dǎo)致地區(qū)氣候改變。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略一.常規(guī)能源對環(huán)境的影響3.溫室效應(yīng)大氣中CO2的濃度增加，地表平均溫度將上升，尤其在極地，結(jié)果可能導(dǎo)致海平面上升，將給許多國家造成嚴(yán)重的經(jīng)濟和社會影響。由于大量化石能源的燃燒，大氣中CO2濃度不斷增加。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略一.常規(guī)能源對環(huán)境的影響4.其它影響若再考慮能源開采、運輸和加工過程中的不良影響，

則造成損失將更為嚴(yán)重。如煤炭開采會有人員傷亡和土地塌陷。核能的利用雖然不會產(chǎn)生上述污染物，但存在核廢料問題。世界范圍內(nèi)的核能利用，將產(chǎn)生成千上萬噸的核廢料。如果不能妥善處理，放射性的危害或風(fēng)險將持續(xù)幾百年。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略二.我國的能源格局與結(jié)構(gòu)煤多油少、效率低下、污染嚴(yán)重、人均能源嚴(yán)重不足是我國能源格局的基本特點2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略二.我國的能源格局與結(jié)構(gòu)

1.煤多油少

我國是世界上最大煤炭生產(chǎn)和消費國，占世界煤產(chǎn)量的1/4。煤多油少是中國能源儲存結(jié)構(gòu)的基本特點，這種結(jié)構(gòu)到今后20年，甚至到本世紀(jì)中葉，我以煤為主的能源結(jié)構(gòu)將不會改變。在能源生產(chǎn)與消費中，以煤炭為主要能源直接進(jìn)行燃燒，因燃燒工藝落后，燃燒不充分，造成環(huán)境污染嚴(yán)重、效率低下、浪費驚人。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略二.我國的能源格局與結(jié)構(gòu)2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略二.我國的能源格局與結(jié)構(gòu)中國與世界一次能源消費結(jié)構(gòu)比較（2004年）

（美國數(shù)據(jù)為2001年）2011.5.3年份占能源消費總量的比重/%煤炭石油天然氣水電、核電、風(fēng)電198072.220.73.14198575.817.12.24.9199076.216.62.15.1199574.617.51.86.1200067.823.22.46.7200166.722.92.67.9200266.323.42.67.7200368.422.22.66.820046822.32.67.1200569.1212.87.1200669.420.437.2中國一次能源消費結(jié)構(gòu)2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略二.我國的能源格局與結(jié)構(gòu)

2.石油安全預(yù)計到2020年我國石油的對外依存程度將達(dá)到60%。我國的能源安全尤其是石油安全問題日趨嚴(yán)峻。

3.煤煙型污染嚴(yán)重煤煙型污染給生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的問題，占大氣污染的70%以上。新能源開發(fā)與替代、煤炭燃燒污染控制技術(shù)、煤炭深度加工技術(shù)、先進(jìn)火力發(fā)電技術(shù)必須推廣、重視。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略二.我國的能源格局與結(jié)構(gòu)

4.人均能源資源不足

中國是一個能源大國，在能源結(jié)構(gòu)中煤炭儲量最為豐富，僅次于俄羅斯、美國。但是，中國又是一個能源貧國，中國的人均能源資源占有量為全世界人均水平的1/2，僅為美國人均水平的1/10。

2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略三.可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略發(fā)展新能源是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基本要求和關(guān)鍵內(nèi)容。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略三.可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略1.可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出世界人口從1900年到目前，凈增加了2倍多，而能源消耗增加了16倍，說明人類對能源的依賴越來越強烈。目前化石能源在世界能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比重仍然很高。如果沒有新的替代能源充分發(fā)展，按目前的消耗情況估算，

21世紀(jì)人類又將面臨著新的能源危機。另一方面，人類大量使用化石燃料，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，生態(tài)平衡慘遭破壞，直接危及人類的生存和發(fā)展。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略世界和中國主要常規(guī)能源儲量預(yù)測2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略世界和中國主要可再生能源的可開采量（億千瓦）2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略各種能源年消耗占世界能源總消耗量的比例2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略三.可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會完成調(diào)查報告《我們共同的未來》，提出了可持續(xù)發(fā)展概念。這一概念及其構(gòu)想在1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上得到世界一百多個國家的認(rèn)同?？沙掷m(xù)發(fā)展就是“滿足當(dāng)代人的需求，又不損害子孫后代滿足其需求能力的發(fā)展”。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略三.可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略2.新能源戰(zhàn)略與政策美國：2007年，布什總統(tǒng)簽署新的能源法案，資助可再生能源的

研究和開發(fā)。2009年，奧巴馬政府提出能源新政，大力發(fā)展清潔能源，

每年撥款……，鼓勵可再生能源利用。歐洲：1997年可再生能源發(fā)展白皮書。2000年能源安全綠皮書。2003生物液體燃料發(fā)展規(guī)劃，2005年生物質(zhì)能發(fā)展行動計劃。2006

建立歐洲可持續(xù)、可競爭、安全的能源戰(zhàn)略綠皮書。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略三.可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略2.新能源戰(zhàn)略與政策1995年《電力法》明確宣布，國家鼓勵和支持利用可再生能源和清潔能源來發(fā)電。強調(diào)指出，農(nóng)村利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能和其他能源進(jìn)行農(nóng)村電力建設(shè)，增加農(nóng)村電力供應(yīng)，將得到國家的支持和鼓勵。1997年《節(jié)約能源法》再次肯定了新能源對于節(jié)能減排、改善環(huán)境的重要戰(zhàn)略作用和地位。一些地方政府也制定并出臺了關(guān)于新能源和可再生能源的法律、法規(guī)和條例。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略三.可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略2.新能源戰(zhàn)略與政策

在2006年初，我國正式頒布了《可再生能源法》，即將陸續(xù)出臺一系列鼓勵政策與配套措施。這標(biāo)志著可再生能源的利用已進(jìn)入法制化、規(guī)范化和可持續(xù)發(fā)展的新階段，并將迸發(fā)超前的活力，為中國能源事業(yè)的發(fā)展、為國民經(jīng)濟與社會事業(yè)的繁榮再添輝煌。未來，我國將以水電、沼氣發(fā)電、秸桿發(fā)電、太陽能供熱等常規(guī)清潔能源轉(zhuǎn)換成熟技術(shù)和風(fēng)電、光伏發(fā)電、燃料電池、微燃機組熱——電聯(lián)產(chǎn)分布供電等具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)為重點。

2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略三.可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略2.新能源戰(zhàn)略與政策國家中長期發(fā)展規(guī)劃，特別提到風(fēng)電等可再生能源：通過大規(guī)模開發(fā)，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)設(shè)備制造國產(chǎn)化，盡快使風(fēng)電具有市場競爭力；在沿海地區(qū)和“三北”地區(qū)建設(shè)大型和特大型風(fēng)電場,在其他地區(qū)，因地制宜發(fā)展中小型風(fēng)電場。2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略2009年《新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃(草案)》提出新能源發(fā)電2020年的裝機目標(biāo)：風(fēng)電……億千瓦，太陽能發(fā)電……萬千瓦。胡錦濤總書記“大力推進(jìn)節(jié)能減排，積極開發(fā)新能源，這是貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀、促進(jìn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大舉措”。溫家寶總理在人大十一屆三次政府工作報告中明確指出：“要積極應(yīng)對氣候變化。大力開發(fā)低碳技術(shù)，推廣高效節(jié)能技術(shù)，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強智能電網(wǎng)建設(shè)”。三.可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略2.新能源戰(zhàn)略與政策2011.5.3Ⅱ:能源與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略2011.5.3浙江江廈潮汐電站（裝機3200千瓦）西藏羊八井地?zé)岫謭銮嗪Ｌ炀h生格鄉(xiāng)7千瓦太陽能光伏電站浙江臨海括蒼山風(fēng)電場33臺600千瓦風(fēng)電機組國內(nèi)可再生能源應(yīng)用實例2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢概述風(fēng)電光伏生物質(zhì)發(fā)電海洋能發(fā)電地?zé)岚l(fā)電2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢一.概述2013年底，全球可再生能源發(fā)電裝機總量達(dá)到15.6億千瓦，比2012年增加8.5%，其中水電新增4000萬千瓦，增長4%，總裝機達(dá)到10億千瓦；風(fēng)電新增3500萬千瓦，增長了12%,總發(fā)電裝機3.18億千瓦；光伏發(fā)電新增約3900萬千瓦，增長39%，累計容量達(dá)1.39億千瓦。根據(jù)《2014年國際可再生能源發(fā)展報告》，截至2013年底，2013年底全國發(fā)電設(shè)備容量將達(dá)到12.3億千瓦左右，其中可再生能源裝機3.6億千瓦，占比30%左右，可再生能源發(fā)電量占全球所有發(fā)電量的22.1%，其中水電發(fā)電量占全球總發(fā)電量的16.4%。2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢2007年初，歐盟提出的發(fā)展目標(biāo)要求到2020年，可再生能源消費占到全部能源消費的20％，可再生能源發(fā)電量占到全部發(fā)電量的30％。美國、日本、澳大利亞、印度、巴西等國也制定了明確的可再生能源發(fā)展目標(biāo)，引導(dǎo)可再生能源的發(fā)展。國家發(fā)改委已制定公布的2020可再生能源目標(biāo)規(guī)定，可再生能源發(fā)電到2020年占電力總消費的比例為15%。最近幾年來，大多數(shù)可再生能源技術(shù)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模、經(jīng)濟性和市場化程度逐年提高，預(yù)計在2010－2020年間，大多數(shù)可再生能源技術(shù)可具有市場競爭力，在2020年以后將會有更快的發(fā)展，并逐步成為主導(dǎo)能源。2011.5.3Ⅲ:新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢我國未來電力裝機構(gòu)成分析

發(fā)電類別20202050GW%GW%煤電56959.260028.6天然氣發(fā)電606.31808.6核電363.830014.3水電25023.632015.2其中小水電808.41004.8風(fēng)電202.130014.3生物質(zhì)發(fā)電202.12009.5太陽光電10.12009.5其它再生能源發(fā)電20.90.9總計95110021201002011.5.3Ⅲ:新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢目前我國主要發(fā)電方式的成本比較（民族證券研發(fā)中心）

2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢二.風(fēng)電據(jù)全球風(fēng)能理事會《2014全球風(fēng)電裝機統(tǒng)計數(shù)據(jù)》顯示，2014年全球新增風(fēng)電裝機容量達(dá)到51477兆瓦，實現(xiàn)了44%的年增長，創(chuàng)歷史新高。這也表明全球風(fēng)電從近兩年來的緩速增長中全面恢復(fù)。中國2014年新增裝機容量2335.05萬千瓦，比2013年增長45.1%，累計裝機容量1.1476339億千瓦，比2013年新增25.5.%，由于中國的強勁表現(xiàn)，亞洲也成為全球風(fēng)電裝機最多的區(qū)域，年新增裝機容量26161兆瓦。2011.5.3Ⅲ:新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢二.風(fēng)電歐洲風(fēng)電裝機2014年實現(xiàn)了小幅增長，新增風(fēng)電裝機容量達(dá)到12820兆瓦。在北美洲，美國風(fēng)電在2013年的低谷后開始回暖，年新增風(fēng)電裝機達(dá)到4854兆瓦。風(fēng)電回暖的征兆正越來越明顯。2011.5.3Ⅲ:新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢二.風(fēng)電從2005年開始，中國的風(fēng)電總裝機連續(xù)5年實現(xiàn)翻番。2009年，中國以2580萬千瓦的總累計裝機容量超過德國，成為世界第二，但與排名第一的美國仍有近1000萬千瓦的差距。截至2010年底，中國全年風(fēng)力發(fā)電新增裝機達(dá)1600萬千瓦，累計裝機容量達(dá)到4182.7萬千瓦，首次超過美國，躍居世界第一?！吨袊L(fēng)電發(fā)展報告2010》預(yù)測：2020年，中國風(fēng)電累計裝機可以達(dá)到2。3億千瓦，相當(dāng)于13個三峽電站；總發(fā)電量可以達(dá)到4649億千瓦時，相當(dāng)于取代200個火電廠。2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢二.風(fēng)電“十二五”將加快海上風(fēng)電投資，預(yù)計2020年海上風(fēng)電裝機容量將超過3200萬千瓦。

上網(wǎng)瓶頸是風(fēng)電發(fā)展的最大障礙，也是急需解決的問題，我國電網(wǎng)“十二五”期間風(fēng)電并網(wǎng)目標(biāo)是9000萬千瓦。日本核電危機后，我國核電政策偏緊，水電的規(guī)劃目標(biāo)已經(jīng)被充分挖掘，風(fēng)電和光伏是最有可能彌補核電缺位的清潔能源，風(fēng)電與光伏將“臨危受命”，得到更大的發(fā)展空間。2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢全球風(fēng)電累計裝機容量

全球風(fēng)電裝機的區(qū)域分布

全球風(fēng)電新增裝機容量全球風(fēng)電新增裝機容量2011.5.3Ⅲ:新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢我國的風(fēng)電裝機情況

全球風(fēng)電累計裝機前十（2013）2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢三.光伏世界光伏產(chǎn)業(yè)在過去10年每年以30-40%的速度增長，2013年全球光伏發(fā)電實現(xiàn)歷史性突破，新增容量約3900萬千瓦，首次超過風(fēng)電，同比增長39%，累計容量達(dá)1.39億千瓦。。光伏發(fā)電在亞洲實現(xiàn)了突破，成為全球最大光伏市場。其中，中國市場新增1130萬千瓦；日本受福島事故的影響，新增市場容量達(dá)690萬千瓦，同比增長306%。。

2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢三.光伏歐洲光伏工業(yè)協(xié)會（EPIA）預(yù)計，全球2014年光伏裝機容量單年可突破30吉瓦。其中，德國是全球最大的太陽能國家，占全球市場的43%，西班牙裝機容量已經(jīng)到達(dá)4MW以上。2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢三.光伏根據(jù)《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，我國將力爭使太陽能發(fā)電裝機容量達(dá)到1.8GW，到2050年將達(dá)到600GW。2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢四.生物質(zhì)發(fā)電在“生物質(zhì)技術(shù)路線圖”中，美國計劃到2020年，生物燃油取代全國燃油消費量的10%，生物基產(chǎn)品取代石化原料制品的25%。到2050年，生物質(zhì)能源占總能耗的50%。歐盟委員會在“歐盟能源發(fā)展戰(zhàn)略綠皮書”中指出，2015年生物質(zhì)能將由目前占總能源消費量的2%左右提高到15%，到2020年生物質(zhì)燃料將替代20%的化石燃料。2020-2050年，生物質(zhì)將逐漸成為主要能源之一。2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢四.生物質(zhì)發(fā)電截至2013年底，全球生物質(zhì)發(fā)電裝機容量8800萬千瓦，較2012年增長了6%，發(fā)電量約4050億千瓦時，約占全球發(fā)電量的1.4%。有關(guān)資料顯示，到2020年，西方工業(yè)國家15%的電力將來自生物質(zhì)發(fā)電，2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢四.生物質(zhì)發(fā)電根據(jù)《新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，預(yù)計到2020年，中國生物質(zhì)能發(fā)電裝機將達(dá)到3000萬千瓦。最近還有券商研究所認(rèn)為，到2020年，生物質(zhì)發(fā)電裝機將超預(yù)期，有可能達(dá)到1億千瓦，總投資將達(dá)6000億元。2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢四.生物質(zhì)發(fā)電全球生物質(zhì)發(fā)電累計裝機規(guī)模中國生物質(zhì)發(fā)電累計裝機規(guī)模2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢四.生物質(zhì)發(fā)電2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢四.生物質(zhì)發(fā)電2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢五.海洋能發(fā)電英國從70年代以來，鼓勵發(fā)展包括海洋能在內(nèi)的多種可再生能源，加強了對海洋能源的開發(fā)利用，把波浪發(fā)電研究放在新能源開發(fā)的首位。日本在海洋能開發(fā)利用方面十分活躍，成立了海洋能轉(zhuǎn)移委員會，在海洋熱能發(fā)電系統(tǒng)和換熱器技術(shù)上領(lǐng)先于美國，取得了舉世矚目的成就。美國1979年在夏威夷島西部沿岸海域建成一座溫差發(fā)電裝置，其額定功率50kW，凈出力18.5kW，是世界上首次從海洋溫差能獲得具有實用意義的電力。2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢五.海洋能發(fā)電法國早在60年代就投入巨資建造了至今仍是世界上容量最大的潮汐發(fā)電站，裝機容量24萬kW，年發(fā)電量5億kWH的朗斯潮汐電站。歐洲海洋能協(xié)會出爐了一個新的2050年歐洲海洋能發(fā)展路線圖。路線圖中清晰地指出，到2050年，歐洲的波浪能和潮汐能發(fā)電可以滿足歐洲15%的能源需求。2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢五.海洋能發(fā)電我國潮汐能的蘊藏量是非常豐富的，至少約有1．9億多千瓦，占世界總蘊藏量的15％左右，可供開發(fā)的年發(fā)電量達(dá)800多億度。其中，渤海3000萬千瓦，黃海5500萬千瓦，東海7400萬千瓦，南海4000萬千瓦。錢塘江的潮汐能約在700萬千瓦以上，著名的錢塘江大潮，潮差高達(dá)9米，如用來發(fā)電，發(fā)電能力幾乎等于三門峽水電站的50％。2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢五.海洋能發(fā)電中國海洋石油總公司、華能集團公司、大唐集團公司、國電龍源集團公司等國內(nèi)常規(guī)能源集團公司已開始關(guān)注海洋能，并且杭州和廣州已創(chuàng)立了三家參與海洋能開發(fā)的民營公司。海洋能開發(fā)預(yù)期在2-3年內(nèi)建成海島多能互補獨立供電系統(tǒng)（l00kW級）1-2個，3-5年內(nèi)建成l00kW級的波浪能和潮流能實用化電站，10年內(nèi)研建中型（萬千瓦級）潮汐電站1-2座。2020年前我國海洋能開發(fā)的總裝機容量有望達(dá)到或超過20萬kW。2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢2011.5.3Ⅲ:

新能源的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢五.地?zé)岚l(fā)電西藏年那曲地?zé)犭娬?011.5.3Ⅳ:

能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)新能源發(fā)電方式2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式一.能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)各種能量形式通過一定的設(shè)備和系統(tǒng)實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，能量轉(zhuǎn)換過程及轉(zhuǎn)換設(shè)備是能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的核心內(nèi)容。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式一.能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式1.

能量轉(zhuǎn)換過程與設(shè)備能源能源形態(tài)轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換機械或系統(tǒng)石油、煤炭、天然氣等礦物燃料氫和酒精等二次能源化學(xué)能熱能化學(xué)能熱能機械能化學(xué)能熱能機械能電能化學(xué)能電能熱能化學(xué)能電能爐子、燃燒器各種熱力發(fā)動機熱機、發(fā)電機，磁流體發(fā)電，EGD發(fā)電（壓電效應(yīng)）熱力發(fā)電，熱電子發(fā)電燃料電池華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式能源能源形態(tài)轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換機械或系統(tǒng)水力、風(fēng)力、潮汐、海流、波浪太陽能機械能機械能機械能機械能電能光能熱能光能熱能機械能電能光能熱能電能光能電能光能化學(xué)能光能生物能電磁波電能水車、風(fēng)車。水輪機——發(fā)電機，波力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電、海流發(fā)電熱水器，采暖、制冷、光化學(xué)反應(yīng)，太陽灶太陽熱發(fā)動機太陽熱發(fā)電熱力發(fā)電，熱電子發(fā)電光電池、光化學(xué)電池光化學(xué)反應(yīng)（水分解）光合成華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式能源能源形態(tài)轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換機械或系統(tǒng)核能核分裂熱能機械能電能核分裂熱能核分裂熱能電能核分裂電磁能電能核聚變熱能機械能電能電能光（激光）熱能電能熱能聚變核發(fā)電，磁流體發(fā)電核能煉鋼熱力發(fā)電，熱電子發(fā)電光電池核聚變發(fā)電1.

能量轉(zhuǎn)換過程與設(shè)備華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式2.熱能的產(chǎn)生

燃料燃燒核能轉(zhuǎn)換太陽能轉(zhuǎn)換地?zé)犭娔苻D(zhuǎn)換華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式2.熱能的產(chǎn)生華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式2.熱能的產(chǎn)生燃燒設(shè)備鍋爐工業(yè)爐窯化學(xué)能

熱能華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式3.機械能的產(chǎn)生華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式3.機械能的產(chǎn)生熱機效率內(nèi)燃機

——往復(fù)運動熱機燃?xì)廨啓C

——外燃式熱機蒸汽輪機

——將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機械功的熱機燃燒室發(fā)電機燃料空氣廢氣華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式3.機械能的產(chǎn)生華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式4.電能的產(chǎn)生機械能發(fā)電機華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式4.電能的產(chǎn)生機電轉(zhuǎn)換發(fā)電機渦輪機華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式4.電能的產(chǎn)生熱電轉(zhuǎn)換磁流體發(fā)電熱電偶溫差發(fā)電熱電子發(fā)電華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式4.電能的產(chǎn)生化電轉(zhuǎn)化－電化學(xué)電池燃料電池

燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。用于電動自行車的金屬儲氫裝置2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式二.新能源發(fā)電方式新能源發(fā)電是最重要的新能源開發(fā)方式，包括風(fēng)電、光伏、燃料電池發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、海洋能發(fā)電……華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式1.新能源發(fā)電概述

從能量轉(zhuǎn)換過程的角度來看，新能源發(fā)電包括兩大環(huán)節(jié)：能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)（一次能源—電能）

通過發(fā)電裝置將一種形式的能量變換為電能，如太陽能轉(zhuǎn)換為電能、風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能電能形態(tài)變換環(huán)節(jié)（粗電—精電）

通過電力電子裝置改變電能的幅值、頻率、波形等形態(tài)，將發(fā)電裝置發(fā)出的原始電能形態(tài)轉(zhuǎn)換為符合用戶需要或滿足并網(wǎng)要求的電能形態(tài)。

新能源發(fā)電的兩個環(huán)節(jié)并重。與新能源發(fā)電不同，常規(guī)能源發(fā)電（火電、大水電、核電）則側(cè)重于第一個環(huán)節(jié)。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新能源發(fā)電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式1.新能源發(fā)電概述

新能源發(fā)電技術(shù)的特點能量轉(zhuǎn)換形式的多樣化

新能源種類很多，對應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換形式就很多，如風(fēng)能—電能、太陽能—電能、地?zé)崮堋娔堋ｋ娔苄螒B(tài)及功率控制的靈活性

由于能量轉(zhuǎn)換形式的多樣性，發(fā)電裝置發(fā)出的電能形態(tài)各異，既有交流電也有直流電，因此需要各類電能形態(tài)變換技術(shù)，例如AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC等電力變換技術(shù)。由于大多數(shù)新能源的不穩(wěn)定性和間歇性，需要強大和靈活的功率解耦控制技術(shù)。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式四大基本變換電路AC-DC變換電路(整流)DC-DC變換電路（斬波）DC-AC變換電路（逆變）AC-AC變換電路（變頻、變壓）組合變換電路AC-DC-AC變換電路DC-AC-DC變換電路AC-DC-DC-AC變換電路AC-DC-AC-DC變換電路輸出輸入直流交流交流整流交流電力控制變頻、變相直流直流斬波逆變?nèi)A北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式發(fā)電技術(shù)能源種類內(nèi)燃機發(fā)電技術(shù)石化能源燃?xì)廨啓C發(fā)電技術(shù)微型燃?xì)廨啓C發(fā)電技術(shù)常規(guī)的燃油發(fā)電機發(fā)電技術(shù)燃料電池發(fā)電技術(shù)太陽能發(fā)電技術(shù)可再生能源風(fēng)力發(fā)電技術(shù)小水利發(fā)電技術(shù)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)氫能發(fā)電技術(shù)二次能源垃圾發(fā)電技術(shù)一般廢棄物地?zé)岚l(fā)電技術(shù)地球內(nèi)部熱核反應(yīng)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式二.新能源發(fā)電方式2.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)水平軸式垂直軸式

從能量轉(zhuǎn)換的角度來看，風(fēng)力發(fā)電機組包括兩大部分：風(fēng)力機:

由它將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能；發(fā)電機:

由它將機械能轉(zhuǎn)換為電能。風(fēng)力機在結(jié)構(gòu)型式上分水平軸式與垂直軸式。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，由機械、電氣及控制３大系統(tǒng)組合構(gòu)成。包括風(fēng)輪（風(fēng)力機）、發(fā)電機、變速器及有關(guān)控制器和儲能裝置。

2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式2.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)獨立運行的風(fēng)力發(fā)電機組

又稱離網(wǎng)式風(fēng)力發(fā)電機組，是把風(fēng)力發(fā)電機組輸出的電能經(jīng)蓄電池蓄能，再供應(yīng)用戶使用。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式儲能方式：蓄電池蓄能(主要）

——在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，多采用鉛酸蓄電池和堿性蓄電池作為存儲電能的裝置。抽水蓄能——地形條件合適壓縮空氣儲能飛輪儲能電解水制氫儲能華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式海島上的獨立運行風(fēng)力發(fā)電機華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式并網(wǎng)運行的風(fēng)力發(fā)電機組恒速恒頻方式

——風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速不隨風(fēng)速的波動而變化，始終維持恒轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，從而輸出恒定額定頻率的交流電。采用籠形異步發(fā)電機。恒速恒頻風(fēng)電機組華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式恒速發(fā)電的特點：電氣系統(tǒng)簡單，可適合于在野外缺少維護的環(huán)境下工作。轉(zhuǎn)速不變，輸出功率和轉(zhuǎn)速的控制全靠傾角控制完成，要求傾角控制響應(yīng)快，動作次數(shù)多，調(diào)節(jié)機構(gòu)易疲勞損壞；強陣風(fēng)來時，轉(zhuǎn)速不變，機械承受應(yīng)力大，要求堅固，所以又稱“剛性”風(fēng)力發(fā)電。適用于小功率風(fēng)電系統(tǒng)，通常不大于600kW。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式并網(wǎng)運行的風(fēng)力發(fā)電機組變速恒頻方式

——風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的波動作變速運行，但仍輸出恒定頻率的交流電。直驅(qū)式變速風(fēng)電機組雙饋式變速風(fēng)電機組華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機雙饋式風(fēng)力發(fā)電機華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式變速發(fā)電的特點：在不同風(fēng)速下，渦輪機都工作在最高效率點，提高效率10%；減小發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩脈動和機械承受的應(yīng)力，減輕機械強度要求，又稱“彈性”風(fēng)力發(fā)電；電磁轉(zhuǎn)矩脈動小，發(fā)出電力的波動小，提高發(fā)電質(zhì)量；在強風(fēng)來時傾角控制器才工作，對傾角控制的響應(yīng)速度大大降低、動作次數(shù)顯著減少、機構(gòu)壽命得以延長。適用于大功率發(fā)電場合，通常大于1000kW。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式二.新能源發(fā)電方式3.光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏發(fā)電是指利用光伏電池板將太陽光輻射能量轉(zhuǎn)換為電能的直接發(fā)電形式，典型的光伏發(fā)電系統(tǒng)是由光伏陣列、蓄電池組、控制器、電力電子變換器、負(fù)載等構(gòu)成。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成

光伏陣列

實際的光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)用戶需求，將若干個光伏電池組件經(jīng)串并聯(lián)排列組成光伏陣列，滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓和電流的需要。光伏電池組件的串聯(lián)，要求所串聯(lián)組件具有相同的電流容量；光伏電池的并聯(lián)，要求所并聯(lián)組件具有相同的電壓等級。

1個光伏電池額定輸出電壓大約為0.45V.

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成蓄電池組作為電能存儲環(huán)節(jié)，通過充電控制器實現(xiàn)對蓄電池組的充放電（太陽能電池陣列――蓄電池組的充電、蓄電池組――負(fù)載的放電）雙向變換控制。電力電子變換器電力電子變換器實現(xiàn)DC－AC或DC－DC電能變換，是光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成

控制器

光伏發(fā)電系統(tǒng)中的控制器實現(xiàn)系統(tǒng)的總體控制。功能包括：太陽能最大功率點控制（MPPT）蓄電池充放電控制光伏直流輸電升降壓變換控制逆變器控制等負(fù)載

終端電能消耗設(shè)備，通過消耗電能作功，將電能再次轉(zhuǎn)換成其他形式的能量。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類

按電力系統(tǒng)終端供電模式分為孤立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)

——獨立用戶安裝的為自身供電的小型光伏發(fā)電系統(tǒng)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)

由太陽能電池陣列、變換器（斬波器、逆變器）和控制器組成。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式二.新能源發(fā)電方式4.燃料電池發(fā)電系統(tǒng)分類：固定式的燃料電池汽車專用移動式燃料電池特點：低噪聲；變換效率高，對環(huán)境的污染幾乎為零；體積小，使用方便；能使用多種燃料發(fā)電，可以代替火力發(fā)電。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)燃料供給燃料處理器(汽油或甲烷)燃料電池堆DC-DC變換器DC-AC變換器220V/50Hz負(fù)載熱管理余熱回收蓄電池燃料電池控制器－空氣管理－燃料管理－傳感器電源變換控制器中央動力控制單元·H2并網(wǎng)運行Q華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式燃料重整系統(tǒng)――將得到的燃料轉(zhuǎn)化為燃料電池能使用的以氫為主要成分的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；空氣供應(yīng)系統(tǒng)――可以使用電動機驅(qū)動的送風(fēng)機或空氣壓縮機；DC/AC變換系統(tǒng)――直流到交流的逆變裝置；排熱回收系統(tǒng)――用于回收燃料電池發(fā)電時產(chǎn)生的熱能；控制系統(tǒng)――燃料電池發(fā)電時的起動、停止、運行、外接負(fù)載等的控制裝置；剩余氣體循環(huán)系統(tǒng)――在高溫燃料電池發(fā)電裝置中，由于燃料電池排熱溫度高，因此安裝可以使用蒸汽輪機與燃?xì)廨啓C剩余氣體的循環(huán)系統(tǒng)。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式燃料電池的分類按電解質(zhì)性質(zhì)分：堿性燃料電池（AlkalineFuelCell－AFC）質(zhì)子交換膜燃料電池（ProtonExchangeMembraneFuelCell－PEMFC）磷酸燃料電池（PhosphoricAcidFuelCell－PAFC）熔融碳酸鹽燃料電池（MoltenCarbonateFuelCell－MCFC）固態(tài)氧化物燃料電池（SolidOxideFuelCell－SOFC）按工作溫度分：低溫燃料電池（AFC、PEMFC、PAFC）高溫燃料電池（MCFC、SOFC）按開發(fā)早晚順序：把PAFC稱為第一代燃料電池；把MCFC稱為第二代燃料電池；把SOFC稱為第三代燃料電池。Ⅳ:華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式二.新能源發(fā)電方式5.微型燃?xì)廨啓C發(fā)電系統(tǒng)微型燃?xì)廨啓C（Microturbine）是一類新近發(fā)展起來的小型熱力發(fā)動機，其單機功率范圍為25～300kW，基本技術(shù)特征是采用徑流式葉輪機械（向心式透平和離心式壓氣機）以及回?zé)嵫h(huán)。提供清潔、可靠、高質(zhì)量、多用途、小型分布式發(fā)電及熱電聯(lián)供的最佳方式。微型燃?xì)廨啓C發(fā)電技術(shù)有可能掀起“電源小型分散化”的技術(shù)革新熱潮，從而成為21世紀(jì)能源技術(shù)的主流。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝2011.5.3Ⅳ:能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與新能源發(fā)電方式微燃?xì)廨啓C發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2011.5.3本章目錄概述AC-DC變流電路DC-DC變流電路DC-AC變流電路AC-AC變流電路組合變流電路新能源發(fā)電中的電力變換電路Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3一.概述電力電子變換是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，其基礎(chǔ)是電力電子變流技術(shù)。Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.31.引言

電力變換在新能源發(fā)電及電力系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。以風(fēng)電、光伏為代表的新能源具有間歇性和不穩(wěn)定性的特點，由新能源得到的電能通常不能直接供用戶使用或進(jìn)行并網(wǎng)，必須通過電力電子變換技術(shù)進(jìn)行電能形態(tài)變換和潮流控制才能成為終端消費電能。電力電子技術(shù)——使用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，即應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。電力電子技術(shù)應(yīng)用范圍非常廣，涉及能源、工業(yè)、交通、電力、航空等多個領(lǐng)域，其變換的“電力”，可大到數(shù)百MW甚至GW，也可小到數(shù)W甚至mW級。電力電子技術(shù)的兩大分支：電力電子器件制造技術(shù)變流技術(shù)（電力電子器件應(yīng)用技術(shù)）Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3電力電子學(xué)電子學(xué)電力學(xué)控制理論連續(xù)、離散

電路、器件靜止器、旋轉(zhuǎn)電機圖：描述電力電子學(xué)的倒三角形電力電子學(xué)(PowerElectronics)名稱60年代出現(xiàn)；1974年，美國的W.Newell用倒三角形對電力電子學(xué)進(jìn)行了描述，被全世界普遍接受；是一門與電力、電子、控制密切相關(guān)的交叉學(xué)科。Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3晶閘管問世，(公元元年)

IGBT出現(xiàn)功率集成器件晶閘管時代水銀（汞?。┱髌鲿r代電子管問世全控型器件迅速發(fā)展史前期（黎明期）19041930194719571970198019902000t(年)晶體管誕生圖：電力電子技術(shù)發(fā)展歷史Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3控制電路檢測電路驅(qū)動電路RL主電路V1V2電力電子系統(tǒng)：由控制電路、驅(qū)動電路、檢測電路以及以電力電子器件為核心的主電路組成圖：電力電子系統(tǒng)的構(gòu)成Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.32.電力電子器件電力電子器件的概念及特征電力電子器件（powerelectronicdevice）——可直接用于處理電能的主電路中，實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。電力電子器件的特征：能處理電功率的大小，即承受電壓和電流的能力，是最重要的參數(shù)。電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。實用中，電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。為保證不致于因損耗散發(fā)的熱量導(dǎo)致器件溫度過高而損壞，不僅在器件封裝上講究散熱設(shè)計，在其工作時一般都要安裝散熱器。

Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3電力電子器件的類型按照器件能夠被控制電路信號所控制的程度，分為三類：不控器件不能用控制信號來控制其通斷,因此也就不需要驅(qū)動電路。只有兩個端子，器件的通和斷是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。如:電力二極管（PowerDiode）。半控器件通過控制信號可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷，器件的關(guān)斷由其在主電路中承受的電壓和電流決定。如：晶閘管（Thyristor）及其大部分派生器件。全控器件通過控制信號既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān)斷。如：絕緣柵雙極晶體管（IGBT），電力場效應(yīng)晶體管（電力MOSFET）門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）。Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3按照驅(qū)動電路加在器件控制端和公共端之間信號的性質(zhì)，分為兩類：電流驅(qū)動型通過從控制端注入或者抽出電流來實現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制，如:晶閘管、GTO。電壓驅(qū)動型僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制，如IGBT、MOSFET。按器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的情況分為三類：單極型器件由一種載流子參與導(dǎo)電的器件雙極型器件由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的器件。復(fù)合型器件Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3圖：電力電子器件分類“樹”

Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3圖：電力二極管、晶閘管、IGBT及功率模塊Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.33.電力電子變流技術(shù)概念用電力電子器件構(gòu)成電力變換電路和對其進(jìn)行控制的技術(shù)，以及構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。是電力電子技術(shù)的核心，其理論基礎(chǔ)是電路理論。電力形態(tài)及其變換電能有兩種形態(tài)：直流、交流。從公用電網(wǎng)直接得到的是交流，從蓄電池和干電池得到的是直流。交流電形態(tài)參數(shù)：幅值、頻率、相位直流電形態(tài)參數(shù)：幅值電力形態(tài)變換：將一種形態(tài)電能變換為另外一種形態(tài)電能，包括：交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流。Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3

輸出輸入直流交流交流整流交流電力控制變頻、變相直流直流斬波逆變電力變換的種類及其變流技術(shù)

Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3四大基本變換電路AC-DC變換電路(整流)DC-DC變換電路（斬波）DC-AC變換電路（逆變）AC-AC變換電路（變頻、變壓）組合變換電路AC-DC-AC變換電路DC-AC-DC變換電路AC-DC-DC-AC變換電路AC-DC-AC-DC變換電路Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.3二.AC-DC變流電路整流器（AC-DC變換器）是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔?。?新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.31.整流器的類型二極管不控整流電路單相半波不控整流電路單相全波不控整流電路單相橋式不控整流電路三相半波不控整流電路三相橋式不控整流電路晶閘管相控整流電路單相半波不控整流電路單相全波不控整流電路單相橋式不控整流電路三相半波不控整流電路三相橋式不控整流電路PWM整流電路（斬控整流電路）單相半橋PWM整流電路單相全橋PWM整流電路三相橋式PWM整流電路Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)大功率及多重化整流電路雙反星型可控整流電路多重化整流電路并聯(lián)型串聯(lián)型按照直流側(cè)濾波及儲能元件的不同，整流電路又可分為電壓型和電流型。名稱輸出電壓型輸出電流型單相半波單相全波表

常用二極管整流器的主要形式Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2.二極管不控整流電路拓?fù)鋯蜗鄻蚴饺喟氩ㄈ鄻蚴嚼m(xù)表Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)名稱輸出電壓型輸出電流型單相半波單相全波單相橋式半控表

常用晶閘管整流器的主要形式Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)3.晶閘管相控整流電路拓?fù)鋯蜗鄻蚴饺厝喟氩ㄈ鄻蚴桨肟厝鄻蚴饺乩m(xù)表Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)名稱輸出電壓型輸出電流型單相半橋單相全橋三相橋式表

常用PWM整流器的主要形式Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)4.PWM整流電路拓?fù)涿Q輸出電流型雙反星型可控整流電路并聯(lián)型多重化整流電路串聯(lián)型多重化整流電路表

大功率及多重化整流電路Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)4.大功率及多重化整流電路拓?fù)?011.5.3三.DC-DC變流電路直流斬波器（DC-DC變換器）對直流電能進(jìn)行變換，實現(xiàn)電壓匹配或?qū)π铍姵氐某浞烹娍刂?。?新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.31.直流斬波器的類型基本斬波電路降壓斬波電路（BUCKCHOPPER）升壓斬波電路(BOOSTCHOPPER)升降壓斬波電路Cuk斬波電路Sepic斬波電路Zeta斬波電路復(fù)合斬波電路和多相多重斬波電路電流可逆型斬波電路橋式斬波電路多相多重斬波電路隔離型斬波電路正激型反激型半橋型全橋型推挽型Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.32.降壓斬波電路圖

降壓斬波電路的原理圖及波形a）電路圖b）電流連續(xù)時的波形c）電流斷續(xù)時的波形

◆電路分析

?使用一個全控型器件V，圖中為IGBT，若采用晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。

?設(shè)置了續(xù)流二極管VD，在V關(guān)斷時給負(fù)載中電感電流提供通道。?主要用于電子電路的供電電源，也可拖動直流電動機或帶蓄電池負(fù)載等，后兩種情況下負(fù)載中均會出現(xiàn)反電動勢，如圖中Em所示。

◆工作原理

?t=0時刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓uo=E，負(fù)載電流io按指數(shù)曲線上升。

?

t=t1時控制V關(guān)斷，二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降，通常串接較大電感L使負(fù)載電流連續(xù)且脈動小。

Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.33.升壓斬波電路0iGE0ioI1a)b)圖

升壓斬波電路及其工作波形a）電路圖b）波形

◆工作原理

?假設(shè)L和C值很大。

?V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，電流恒定I1，電容C向負(fù)載R供電，輸出電壓Uo恒定。

?V處于斷態(tài)時，電源E和電感L同時向電容C充電，并向負(fù)載提供能量。

◆基本的數(shù)量關(guān)系

?當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即

化簡得

上式中的

Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.33.升降斬波電路圖

升降壓斬波電路及其波形a）電路圖b）波形

◆工作原理

?V導(dǎo)通時，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時電流為i1，同時C維持輸出電壓恒定并向負(fù)載R供電。

?V關(guān)斷時，L的能量向負(fù)載釋放，電流為i2，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路?！艋镜臄?shù)量關(guān)系

otb)oti1i2tontoffILILⅤ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.34.Cuk斬波電路圖Cuk斬波電路及其等效電路a）電路圖b）等效電路

◆工作原理

?V導(dǎo)通時，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路分別流過電流。

?V關(guān)斷時，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分別流過電流。

?輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。◆基本的數(shù)量關(guān)系

Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.35.

Sepic斬波電路和Zeta斬波電路圖Sepic斬波電路

圖Zeta斬波電路

■兩種電路具有相同的輸入輸出關(guān)系，Sepic電路中，電源電流連續(xù)但負(fù)載電流斷續(xù)，有利于輸入濾波，反之，Zeta電路的電源電流斷續(xù)而負(fù)載電流連續(xù)；兩種電路輸出電壓為正極性的。

Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.36.可逆斬波電路（復(fù)合斬波電路）圖

電流可逆斬波電路及其波形a）電路圖b）波形

◆電路結(jié)構(gòu)

?V1和VD1構(gòu)成降壓斬波電路，電動機為電動運行，工作于第1象限。

?V2和VD2構(gòu)成升壓斬波電路，電動機作再生制動運行，工作于第2象限。

?必須防止V1和V2同時導(dǎo)通而導(dǎo)致電源短路。◆工作過程

?兩種工作情況：只作降壓斬波器運行和只作升壓斬波器運行。

?第3種工作方式：一個周期內(nèi)交替地作為降壓斬波電路和升壓斬波電路工作。?第3種工作方式下，當(dāng)一種斬波電路電流斷續(xù)而為零時，使另一個斬波電路工作，讓電流反方向流過，這樣電動機電樞回路總有電流流過。

?一個周期內(nèi)，電流不斷，響應(yīng)很快。

電流可逆斬波電路Ⅴ:新能源發(fā)電的電力變換技術(shù)2011.5.36.可逆斬波電路（復(fù)合斬波電路）橋式可逆斬波電路圖

橋式可逆斬波電路

■橋式可逆斬