新能源发电技术 课件 第1、2章-新能源发电概述、 网侧变流器控制技术.pptx
第一章新能源发电概述
第一章新能源发电概述
本章内容：
□能源现状与可持续发展战略
□风力发电
□光伏发电
□储能
➢我国可再生能源资源丰富，但是我国人口众多，能源
资源相对匮乏。
➢新能源大多分布于西北、西南、中南等非经济发达区，利用率不理想。
1.1能源现状与可持续发展战略
.能源储量结构
1.1能源现状与可持续发展战略
.能源生产结构
➢能源产出仍以煤炭为主，一次能源产量稳定增长，二
次能源产出递增。
➢能源结构优化调整，清洁能源比重逐年提升。
规模以上工业原煤产量增速月度走势我国历年各类型装机发电量占比
1.1能源现状与可持续发展战略
.能源消费结构
➢能源消费总量均处于低速增长状态，以较低的能源消
费增速支撑经济的中高速发展。
➢我国能源消费构成中，煤炭处于主体性地位，石油和天然气对外依存度高，可再生能源消费占比持续提升。
.我国的可持续发展战略
➢“十三五”能源发展成就
•能源资源开发利用效率大幅提高•生态环境明显改善
•节能降耗减排取得突出成效
➢“十四五”发展规划
•继续加速生产生活方式绿色转型•构建新型能源体系
1.1能源现状与可持续发展战略
新能源发电技术
1.1能源现状与可持续发展战略
■新能源发电技术的发展
➢实际电网的复杂特征
非理想运行状态
•三相电压不平衡
•谐波电压畸变
•新能源发电质量有所下降
•恶劣电能质量对新能源发电系统本身的安全运行造成威胁
1.1能源现状与可持续发展战略
.新能源发电技术的发展
➢故障穿越技术
新能源发电系统的故障穿越是指新能源发电机组能够成功穿越一定时间段内的一定程度的电网电压故障，保持风电机组在故障期间不脱网运行。
对称电压故障
不对称电压故障
电网频率故障
电网电压故障
电网故障
振荡
问题
理论
分析
特征值分析法
幅相动力学分析法
阻抗分析法
……
振荡失稳
系统对新能源消纳能
力下降甚至局部电网
崩溃
新能源设备与电网阻抗特性的不匹配
新能源发电系统与电网所构成的互联系统稳定裕度不足
.新能源发电技术的发展
➢稳定运行与振荡抑制技术
优化控制参数
阻抗重塑技术
1.1能源现状与可持续发展战略
振荡抑制方法
1.1能源现状与可持续发展战略
.新能源发电技术的发展
负荷侧储能
□提高电能质量
□支撑分布式新能源接入□提升用户灵活调节能力
电网侧储能
□无功支撑□事故备用□提高系统
安全稳定水平
分布式新能源和电
力电子负荷加深不
确定性
新能源出力不可控，可调容量、
惯量下降
发电可控电能传输方向确定负荷相对确定
电能传输方向不确定
➢储能技术
■概述
➢风电迅速发展
可再生能源发展迅速，其中风电已经成为目前技术最为成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的新能源。
➢矛盾问题凸显
•设备产能过剩、质量问题、风电机组吊装后不能及时投产•风电送出消纳问题
•亟需技术进步，降低新能源发电成本
•……
1.2风力发电
（1）风轮
风轮由叶片和轮毂组成，是风力机捕获风能的部件。
（2）塔架
为风力机的支撑结构，可保证叶片能在具有较高风速的位置运行。（3）机舱
机舱内则有传动装置、控制系统及发电机等。
.风力发电基本原理
➢风力机
可将气流的动能转为机械能，是风力发电的必要条件之一。实际风力发电系统中普遍采用水平轴风力机，其通常由叶片、塔架、机舱等部分组成。
1.2风力发电
风力发电结构原理
通过变速恒频装置，风速变化时改变发电机转子转速，使风
能利用系数恒定在最大值Cpmax，捕获最大风能。
•在风速高于额定风速时，调节桨叶节距角从而减少叶轮输入功率，使发电机输出功率稳定在额定功率。
•在桨距角β固定时，对应于风力机最大风能利用系数，有一个最佳叶尖速比λm。要时刻进行变速控制，保证以最佳叶尖速比λm运行。
■风力发电基本原理
➢风力机利用风能转化成的机械功率为
其中，风能利用系数Cp是叶尖速比λ和叶片
桨距角β的函数。
•在风速低于额定风速时，桨叶节距角β=0°,
1.2风力发电
风力发电结构原理
■风力发电系统分类
风力发电系统
并网型
离网型
系统容量较小
可配备储能单元以提供稳定电力
占风力发电系统比例较小
恒速恒频发电机系统（CSCF系统）
□保持发电机转速不变以得到恒频电能
变速恒频发电机系统（VSCF系统）
□发电机转速受风速变化影响
1.2风力发