毕业论文（设计）新能源控制系统综述2.docx

摘要全球能源缺乏，新能源的发展对全球能源安全、环境改善等具有非常重要的意义。本文首先阐述了新能源控制系统的控制结构及特点，具体以研究风力发电与飞轮联合的能量控制为例，阐述了新能源转化为可直接利用的能量的过程。其次分析了新能源控制系统目前运用在交通、建筑、工业等诸多领域，太阳能、风能、地热能、核能等都具有相对绿色环保的特点和广泛的用途。考虑到经济成本，新能源行业的前期成本及维护成本相对较高，但其效益要考虑到长远的价值特点。由于新能源生产具有高投入、高风险、高科技和追求整体效益的特点，经济效益的提高有赖于技术创新。最后本文展望了未来技术发展趋势，新能源系统正逐渐占据重要地位。随着新科技的兴起，世界定将围绕新能源迎来一轮能源革命。关键词：新能源 能量转化 整体效益 能源革命1 引言新能源包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、潮汐能、核能、页岩气、氢能等。在当前全球能源缺乏的大背景下，大力发展新能源对全球能源安全、环境改善等具有非常重要的战略意义。本文即围绕新能源控制系统综述其系统结构、应用范围、成本分析及发展趋势。2 系统结构及特点控制系统主要分为新能源采集子系统、能量转化子系统、能量储存子系统、控制中心子系统等。将太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等转化为电能，从而存储并配送至各个领域。[1]图1 三层控制结构图2燃料电池能量转化过程[2]以研究风力发电与飞轮联合的能量控制为例。如图3 所示，其中的发电单元为风力发电模拟器 ，储能单元为飞轮储能系统。它利用感应电机带动金属飞轮，将电能转化为机械能,实现能量的存储。由于风力发电机发出的能量随风速变化而变化，并且实际的负载也是随时变化的，所以直流总线上的电压会出现波动现象，即系统出现不稳定的现象。在这个系统里，当直流总线电压 Edc减少时，飞轮储能系统里的感应电机作为发电机，将存储在飞 轮里的能量释放到直流电网上供直流负载使用；当直流总线电压 Edc增加时 ,飞轮储能系统里的感应电机作为电动机，将直流电网上多余的能量存储到飞轮储能系统里。[3]图3 风能能量转化示意图3 应用范围新能源控制系统目前广泛应用在智能微电网、新能源汽车、节能建筑、新热力发动机等领域。主要应用如下：3.1太阳能　太阳能清洁环保，应用分为太阳能热发电、太阳能光伏发电、太阳能水泵、太阳热水器、太阳能建筑、太阳能干燥、太阳灶、太阳能制冷与空调等，在通讯、运输、农业、消费、电子产品等诸多方面，都有广泛的应用。3.2风能风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区等，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。3.3核能核能现今主要用于发电，核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。在能源的生产、及其消费过程中,核能对生态环境低污染或无污染，因此也被称为清洁能源之一。但这种清洁也不是绝对的,核燃料具有放射性,而且核废料难以处理。3.4地热能目前开发的地热资源主要是蒸汽型和热水型两类。相对于太阳能和风能的 不稳定性，地热能是较为可靠的可再生能源。另外，地热能也是较为理想的清洁能源，能源蕴藏丰富并且在使用过程也会产生温室气体。4 经济型特点成本效益核算系统包括：生产费用的核算、生产成本的计算和效益成本计算。新能源行业的成本效益核算与普通行业不同，其效益要考虑到长远的价值特点，这样就与平常的“减少支出、降低成本”的概念有所区别。由于新能源生产具有高投入、高风险、高科技和追求整体效益的特点，经济效益的提高有赖于技术创新。[4]以SOLAR-8000光伏发电控制系统为例，其单价在200万元，可见新能源控制系统前期投入成本大。后期主要能耗在用水、用电方面及维护上，如风电机组必须具备低电压穿越能力，这使得整机企业不得不在每台风机上增加十几万至几十万不等的改造成本，后期维护成本也不容小觑。但长远考虑到新能源行业的发展效益，其在节能减排、绿色环保的可持续发展中发挥着重要作用。为节约成本和资源，应制定有关节能的标准，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源购进到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。5 未来技术发展趋势如成思危所言，“世界前三次产业革命分别由蒸汽机、电力和电脑引领，第四次产业革命将是新能源引领的能源革命。”近年来，随着以风力发电和光伏发电为代表的新能源发电系统的广泛商用，新能源系统正逐渐占据重要地位。就目前新能源的研究前沿来说，新型碳纤维锂空气电池问世、我国研发出成本低廉的新能源电池材料、韩国开发出微型燃料电池、俄开发核动力发动机等最新科研成果接连涌现。值得注意的是，科学家已经成功开启世界最大的“仿星器”(Stellarator)核聚变反应堆，W7-X装置的设计成功，将有助于核聚变能源最终成为现实，并将