文档介绍：电力电子技术在可再生能源电力系统中的应用概述
扶军
(学院:电气信息学院班级:07303014 学号:0743031062)
摘要:
随着经济的快速增长和社会的全面进步,我国的能源供应和环境污染问题越来越突出,开发和利用可再生能源的需求更加迫切。电力电子技术作为可再生能源发电的关键技术,直接关系到可再生能源发电技术的发展及前景,紧密联系着社会的进步与需求。本文旨在概述电力电子技术在可再生能源发电系统中的应用,包括风力发电、太阳能光伏发电、燃料电池等,为读者提供可再生能源发电系统中的电力电子技术的应用参考。
关键词:可再生能源、风力发电、太阳能光伏发电、综合发电、电力电子技术
一、引言
能源是支撑现代文明社会发展的主要基础物质之一,随着传统矿物能源,如石油、煤等的日益消耗,能源问题成为人类社会普遍关注的焦点和必须解决的重大课题。
为解决目前能源短缺问题,世界各国为开发和利用新能源投入了大量的人力、物力进行研究。1982年联合国召开了世界新能源和可再生能源国际会议,提出以新技术和新材料为基础,开发新的可再生能源来取代资源有限、环境污染的化石能源,保持可持续发展和保护生态环境。新能源和可再生能源在我国社会经济可持续发展中同样具有重要作用,是我国能源发展的重要内容和组成部分。
由于太阳能、风能、水能、海洋能、生物能、地热能等非化石类能源均属于过程性能源,不仅可再生,且清洁无污染或低污染,蕴藏量巨大。因此,国内外在新能源开发和利用方面,将风力发电、太阳能电池和燃料电池等作为当前电气工程重要的研究领域和发展方向,并且已取得了重要的进展和成果。但是,新能源的应用人存在许多问题需要研究和解决。
电力电子技术作为可再生能源发电技术的关键,,需要电力电子变换器将电能进行变换.
二、可再生能源发电系统简介
Ⅰ. 风力发电系统
,有异步发电机、同步发电机、永磁式发电机、、并网运行、与其它发电方式互补运行等. 风力发电现已成为风能利用的主要形式,受到世界各国的高度重视,而且发展速度最快。风力发电通常有3种运行方式:
(1)独立运行方式,通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力,它用蓄电池蓄能,以保证无风时的用电;
(2)风力发电与其他发电力式(如柴油机发电)相结合的联合供电方式,向交通不便的边远山村、沿海岛屿,或地广人稀的草原牧场提供电;
(3)并网型风力发电运行方式,安装在有电网且风力资源丰富地区,常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机,这是风力发电的主要发展力向。
风力发电机组在不同风速条件下工作时,其发电机输出的电压的幅值和频率是变化的,因此需要配置电力电子功率变换器,通过功率变换器的换流控制,使输出电压达到恒压恒频的要求。功率变换器与风力发电机的系统集成有两种方案:直接输出型风力发电系统和双馈型风力发电机系统。图1给出了两种风力发电系统的结构。
Ⅱ. 太阳能光伏发电系统
太阳能发电有热发电和光伏发电两种。将太阳光辐射能通过光伏效应- 直接转换为电能,称为太阳能光伏发电技术,是一种可再生的无污染的发电方式。光伏发电成为一种改善人们生活条件、不破坏环境、受到人们欢迎的可再生能源。
自上世纪50年代第一块实用的硅太阳电池研制成功,太阳能光电技术已历经了半个世纪的发展。目前占主流的太阳电池仍然是硅太阳电池,它又分单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池(总称晶体硅太阳电池)和非晶硅太阳电池。
典型的太阳能供电系统结构如图2所示,通过太阳电池阵列的光电转换,将太阳能转变成电能,再由功率变换器将太阳电池输出的直流电转换成用户所需的电源形式。根据用户要求,功率变换器可以选择直流斩波器进行DC/DC变换,或采用逆变器进行DC/DC变换。此外,功率变换装置还应包括蓄电池系统,以平衡用电需求。当阳光充足时,由太阳电池供电,同时向蓄电池充电;当夜晚或阳光稀少时,由蓄电池供电。变流器的电路结构如图2所示。
光伏发电系统可分为以下几类:
(1) 城市住宅用小型并网系统
光伏电池与居民住宅建筑结合,利用屋顶或墙面安装光伏阵列,一般每户配备1~5kW 单相逆变器。
(2) 工业与市电
一般用25kW以上三相三电平大功率逆变器(也可发展为100MW 大规模光伏电站),可分三类:
(a) 独立运行、离网、储能式
独立运行的光伏系统为完全离网式,有储能设备,阴雨天也可供电。可在荒漠地区建设大规模离网式、独立光伏电站。
(b) 联网、无储能式