第7章 分布式能源的利用與控制技術

第7章分布式能源的利用與控制技術機械工業(yè)出版社2機械工業(yè)出版社

主要內(nèi)容7.1分布式能源的特征及其應用7.2天燃氣、燃氣發(fā)電與控制技術7.3氫能、氫燃料電池發(fā)電與控制技術7.4分布式能源的綜合利用及經(jīng)濟技術評價3機械工業(yè)出版社7.1分布式能源的特征及其應用7.1.1分布式能源的特征

分布式能源也叫分布式資源（DER，DistributedEnergyResources），是一種能源的分布式應用系統(tǒng)，實現(xiàn)用戶端的能源綜合利用，相對于傳統(tǒng)的集中供電方式而言，是指將冷--熱--電系統(tǒng)以小規(guī)模、小容量（數(shù)kW—50MW）、模塊化、分散式的方式布置在用戶附近，可獨立地輸出冷（Cooling）、熱（Heating）、電能（Power）的系統(tǒng)。4機械工業(yè)出版社

1.分布式能源的定義國際分布式能源聯(lián)盟（WADE，WorldAllianceforDecentralizedEnergy

）對“分布式能源”給出的定義是：發(fā)電系統(tǒng)能夠在消費地點或很近的地方發(fā)電，并具有：①高效的利用發(fā)電產(chǎn)生的廢能生產(chǎn)熱和電；②現(xiàn)場端的可再生能源系統(tǒng)；③包括利用現(xiàn)場廢氣、廢熱以及多余壓差來發(fā)電的能源循環(huán)利用系統(tǒng)。這些系統(tǒng)就稱為分布式能源系統(tǒng)，而不考慮這些項目的規(guī)模、燃料或技術，及該系統(tǒng)是否聯(lián)接電網(wǎng)等條件。5機械工業(yè)出版社

國際公認的兩個具有發(fā)展前途、重要的分布式能源利用形式：微型燃氣機發(fā)電機組，這是實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)、高效利用能源和節(jié)能的主要形式；“燃料電池”技術，這也是未來主要的分布式能源利用技術之一。

6機械工業(yè)出版社2.分布式能源主要特征：

(1)高效性(2)環(huán)保性(3)能源利用的多樣性(4)調峰作用(5)安全性和可靠性(6)減少國家輸配電投資(7)解決邊遠地區(qū)供電7機械工業(yè)出版社

分布式能源的先進技術包括太陽能利用、風能利用、燃料電池和燃氣內(nèi)燃機冷-熱-電三聯(lián)供等多種形式；

主要技術有：

電能有效利用（EUEE，EfficientUtilizationofElectricalEnergy）、智能通信技術（ICT，InformationandCommunicationsTechnology）、智能模塊（SmartBox）、主動網(wǎng)絡管理（ANM，ActiveNetworkManagement）以及微網(wǎng)（Micro-Grids）和智能電網(wǎng)（Smart-Grids），并實現(xiàn)整合預期能源發(fā)展的柔性電網(wǎng)（FENIX，F(xiàn)lexibleElectricityNetworkstoIntegratetheeXpected'energyevolution）。8機械工業(yè)出版社3.分布式能源的綜合利用：燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電燃料電池發(fā)電--余熱利用技術整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）煤炭氣化多聯(lián)產(chǎn)熱--電--冷三聯(lián)產(chǎn)風--光--燃氣互補多聯(lián)產(chǎn)發(fā)電等領域。9機械工業(yè)出版社7.1.2分布式能源的主要應用形式1.分布式能源轉換設備及裝置（1）小型燃氣輪機（2）微型燃氣輪機（3）燃料電池（4）微型蒸汽輪機--蒸汽輪機（5）微型水輪機和微型抽水蓄能電站（6）太陽能發(fā)電系統(tǒng)（7）風力發(fā)電系統(tǒng)（8）余熱制冷系統(tǒng)（9）熱泵系統(tǒng)（10）能量回收系統(tǒng)10機械工業(yè)出版社2.分布式能源中的系統(tǒng)優(yōu)化技術（1）多種能源系統(tǒng)整合優(yōu)化（2）將分布式能源與交通系統(tǒng)整合優(yōu)化（3）分布式能源系統(tǒng)電網(wǎng)接入研究（4）儲能技術（5）地源儲能技術（6）網(wǎng)絡式能源系統(tǒng)11機械工業(yè)出版社3.分布式能源中的資源利用技術（1）天然氣凝結水技術（2）將分布式能源與大棚結合的技術（3）利用發(fā)電制冷的冷卻水生產(chǎn)生活熱水的技術（4）空調系統(tǒng)廢熱回收技術（5）污水水源熱泵系統(tǒng)（6）小型生物質沼氣生產(chǎn)技術12機械工業(yè)出版社4.分布式能源的主要應用形式熱-電-冷聯(lián)產(chǎn)技術燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)微燃氣機發(fā)電系統(tǒng)氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)風力發(fā)電系統(tǒng)小水電發(fā)電系統(tǒng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)地熱能綜合利用熱-電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)生物質能源發(fā)電系統(tǒng)13機械工業(yè)出版社7.2天然氣、燃氣發(fā)電與控制技術

天然氣是指地層內(nèi)自然存在的以碳氫化合物為主體的可燃性氣體。

組成天然氣的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成單種或多種天然氣水合物。形成天然氣水合物的主要氣體為甲烷，一般把甲烷分子含量超過99%的天然氣水合物稱為甲烷水合物（MethaneHydrate）。14機械工業(yè)出版社7.2.1天然氣的特征與利用1.天然氣的特征

存在方式：（1）占據(jù)大的巖石粒間孔隙；（2）以球粒狀散布于細粒巖石中；（3）以固體形式填充在裂縫中；（4）大固態(tài)水合物伴隨少量沉積物。15機械工業(yè)出版社氣水合物與冰、含氣水合物層與冰層之間有明顯的相似性：（1）相同的組合狀態(tài)的變化——流體轉化為固體；（2）均屬放熱過程，并產(chǎn)生很大的熱效應；（3）結冰或形成水合物時水體積均增大；（4）水中溶有鹽時，二者相平衡溫度降低，只有淡水才能轉化為冰或水合物；（5）冰與氣水合物的密度都不大于水，含水合物層和凍結層密度都小于同類的水層；（6）含冰層與含水合物層的電導率都小于含水層；（7）含冰層和含水合物層彈性波的傳播速度均大于含水層。

16機械工業(yè)出版社我國天然氣的現(xiàn)狀（1）天然氣在中國是一種稀缺資源（2）中國能否創(chuàng)造一條高效利用天然氣的獨特道路（3）電力與天然氣應統(tǒng)籌安排合理利用（4）分布式能源供給體系發(fā)展長期滯后17機械工業(yè)出版社世界天然氣的發(fā)展前景世界天然氣供給前景18機械工業(yè)出版社世界天然氣需求趨勢19機械工業(yè)出版社世界天然氣貿(mào)易前景20機械工業(yè)出版社世界天然氣價格展望21機械工業(yè)出版社7.2.2小型燃氣輪機發(fā)電機組燃氣輪機按功率分為：大型燃機(100MW以上)

中型燃機(20～100MW)

小型燃機(20MW以下)

微型燃機(小于300kW)

22機械工業(yè)出版社燃氣輪機又可分為輕型燃氣輪機和重型燃氣輪機輕型燃氣輪機為航空發(fā)動機的轉型產(chǎn)品，如LM6000PC和FT8燃氣輪機，其優(yōu)勢在于裝機快、體積小、啟動快、簡單循環(huán)效率高，主要用于電力調峰、船舶動力。重型燃氣輪機為工業(yè)型燃機，如GT26和PG6561B等燃氣輪機，其優(yōu)勢為運行可靠、排煙溫度高、聯(lián)合循環(huán)組合效率高，主要用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、熱電冷聯(lián)產(chǎn)。輕型燃氣輪機重型燃氣輪機23機械工業(yè)出版社1.燃氣輪機的工作原理燃氣輪機工作原理燃氣輪機優(yōu)點：效率高、功率大、體積小、投資省、運行成本低、壽命周期較長等。主要用于發(fā)電、交通和工業(yè)動力。燃氣輪機由燃燒室、壓氣機、輪機裝置組成24機械工業(yè)出版社2.燃氣輪機的發(fā)電方式（1）簡單循環(huán)發(fā)電由燃氣輪機和發(fā)電機獨立組成的循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)點：裝機快、起停靈活，多用于電網(wǎng)調峰和交通、工業(yè)動力系統(tǒng)。美國GE公司的LM6000PC輕型燃氣輪機是目前效率較高的開式循環(huán)系統(tǒng)，其發(fā)電效率為43%。25機械工業(yè)出版社（2）前置循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)或發(fā)電組成：由燃氣輪機、發(fā)電機與余熱鍋爐共同組成的循環(huán)系統(tǒng)。工作原理：它將燃氣輪機作功后排出的高溫廢煙氣通過余熱鍋爐回收，轉換為蒸汽或熱水加以利用。應用：熱電聯(lián)產(chǎn)，也有將余熱鍋爐的蒸汽回注燃氣輪機提高燃氣輪機出力和效率。改進：為提高供熱的靈活性，大多數(shù)前置循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組采用余熱鍋爐回補燃燒技術，補燃時的總效率超過90%。26機械工業(yè)出版社（3）聯(lián)合循環(huán)發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)組成：燃氣輪機及發(fā)電機與余熱鍋爐、蒸汽輪機或供熱式蒸汽輪機（抽汽式或背壓式）共同組成的循環(huán)系統(tǒng)。工作原理：它將燃氣輪機作功后排出的高溫廢煙氣通過余熱鍋爐回收轉換為蒸汽，再將蒸汽注入蒸汽輪機發(fā)電，或將部分發(fā)電作功后的廢氣用于供熱。應用：主要用于發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)。ABB公司的GT26－1產(chǎn)品作為高效率發(fā)電的代表性聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，發(fā)電效率達到58.5%。27機械工業(yè)出版社（4）整體化循環(huán)組成：由煤氣發(fā)生爐、燃氣輪機、余熱鍋爐和蒸汽輪機共同組成的循環(huán)系統(tǒng)，也稱為IGCC。優(yōu)點：主要解決使用低廉的固體化石燃料代替燃氣輪機使用的氣體、液體燃料，提高煤炭利用效率，降低污染物排放。作用：可作為城市煤氣、電力、集中供熱和集中制冷、以及建材、化工原料綜合供應系統(tǒng)。目前，GE公司使用MS7001F技術組成的整體循環(huán)系統(tǒng)，發(fā)電效率可達到42%。28機械工業(yè)出版社（5）核燃聯(lián)合循環(huán)組成：由燃氣輪機、余熱鍋爐和核反應堆、蒸汽輪機共同組成的發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)。工作原理：通過燃氣輪機排出的煙氣再為熱核反應堆輸出蒸汽。應用：主要是為了提高核反應堆蒸汽的溫度、壓力，提高蒸汽輪機效率，降低蒸汽輪機部分的工程造價。29機械工業(yè)出版社（6）燃機輔助循環(huán)

工作原理:

在以煤、油等為燃料的后置循環(huán)發(fā)電汽輪機組中，使用小型燃氣輪機作為電站輔助循環(huán)系統(tǒng)，為鍋爐預熱、鼓風，改善燃燒，提高效率，并將動力直接用于驅動給水泵。1947年美國第一臺工業(yè)用途的燃氣輪機就是采用該種方式參與發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)的。30機械工業(yè)出版社（7）燃氣煙氣聯(lián)合循環(huán)組成：由燃氣輪機和煙氣輪機組成的循環(huán)系統(tǒng)。工作原理：利用燃氣輪機排放煙氣中的剩余壓力和熱力進一步推動煙氣輪機發(fā)電。特點：該系統(tǒng)與燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)比較可完全不用水，但煙氣輪機造價較高，還未能廣泛使用。31機械工業(yè)出版社（8）燃氣熱泵聯(lián)合循環(huán)組成：由燃氣輪機和煙氣熱泵，燃氣輪機、煙氣輪機和煙氣熱泵，或燃氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽熱泵，以及燃氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽輪機和蒸汽（煙氣）熱泵組成的能源利用系統(tǒng)。工作原理：該系統(tǒng)在燃氣輪機、煙氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽輪機等設備完成能量利用循環(huán)后，進一步利用熱泵對煙氣、蒸汽、熱水和冷卻水中的余熱進行深度回收利用，或用動力直接推動熱泵。32機械工業(yè)出版社應用：這一工藝可用作熱電聯(lián)產(chǎn)、熱電冷聯(lián)產(chǎn)、熱冷聯(lián)產(chǎn)、電冷聯(lián)產(chǎn)、直接供熱或直接制冷利用。特點：該系統(tǒng)熱效率極高，如果用于直接供熱，熱效率可達150%，是未來能源利用的主要趨勢之一。33機械工業(yè)出版社（9）燃料電池――燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)組成：由燃料電池和燃氣渦輪機結合在一起的發(fā)電設備。工作原理：電池以天然氣為燃料，能放出高溫高壓的廢氣流，燃氣渦輪機則用燃料電池產(chǎn)生的熱廢氣流產(chǎn)生電力。特點：污染少；只要有天然氣和空氣存在，燃料電池就能工作；發(fā)電效率高達55%，燃煤發(fā)電效率35%，燃氣渦輪機發(fā)電效率50%。34機械工業(yè)出版社

根據(jù)國際實際應用經(jīng)驗，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)特別是小型燃氣輪機熱電冷聯(lián)產(chǎn)，是合理利用天然氣資源的最佳途徑和最有效手段。優(yōu)勢：提高能源利用效率，有效改善環(huán)境；提高天然氣的儲采比；降低開采、輸送成本；實現(xiàn)全系統(tǒng)優(yōu)化；降低氣價、提高用戶的市場競爭能力。35機械工業(yè)出版社

從我國西氣東輸沿線的能源設施布局看，主要是發(fā)展單機3～15MW、全廠總裝機小于30MW、蒸汽供應能力200噸之內(nèi)的小型燃氣輪機熱電冷聯(lián)產(chǎn)項目，以現(xiàn)有區(qū)域、企業(yè)自備熱電廠改造為主。小型燃氣輪機熱電冷聯(lián)產(chǎn)的方式極為多樣，小型燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)是全世界新能源開發(fā)與利用的趨勢。36機械工業(yè)出版社3.小型燃氣輪機發(fā)電的特點小型燃氣輪機正在進行三大技術革命：第一是回熱利用技術——提高發(fā)電效率；第二是永磁發(fā)電機與大功率晶體管可控變頻技術——保障并網(wǎng)的安全可靠，提高自動化控制能力，降低生產(chǎn)成本；第三是直接與余熱溴化鋰空調聯(lián)合循環(huán)技術――省略了鍋爐、化學水系統(tǒng)等設備，大大方便了用戶。37機械工業(yè)出版社發(fā)電效率高；環(huán)保好；運行方式靈活；耗水少：占地少；建設周期短。燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的優(yōu)點：38機械工業(yè)出版社我國缺電的邊疆、油氣田等地區(qū)，需要建設燃機電廠；50MW燃煤機組的關停、為符合轉改燃機電廠者提供了出路；因環(huán)保需要，將燃煤供熱廠改造為燃機聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)供的熱電廠；解決天然氣供需不平衡的矛盾；東部沿海對引進氣源的需求與利用；燃機電廠走向世界；建議采用TD循環(huán)技術、走核電與燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)相結合的發(fā)電道路。燃機電廠建設新方向：

39機械工業(yè)出版社7.2.3微型燃氣機發(fā)電機組

微型燃氣輪機發(fā)電是把飛機發(fā)動機的燃氣輪機小型化，使用天然氣等做燃料，產(chǎn)生高溫、高壓氣體，推進發(fā)電機發(fā)電。技術特征：發(fā)電容量小，一般在30至80kW；占地面積少，設備大小猶如一臺電冰箱；可以使用各種油、氣作燃料；構成“熱電并用系統(tǒng)”，從而提高能源綜合利用效率；廢氣排出少，對環(huán)境污染程度較輕；適合于企業(yè)、醫(yī)院、學校乃至家庭等分散使用。40機械工業(yè)出版社微型燃氣輪機發(fā)電機涉及5種關鍵技術：液體或氣體燃料；用于發(fā)電的透平交流發(fā)電機；產(chǎn)生高效熱能的熱交換器；將電能轉換成低壓電能供給不同用戶的功率調節(jié)器；為天然氣燃料提供合適壓力的燃氣渦輪增壓機。41機械工業(yè)出版社微型燃氣輪機的發(fā)展現(xiàn)狀開發(fā)生產(chǎn)廠商主要集中在：北美、瑞典、英國和日本。具有代表性的廠家：英國的寶曼（BOWMAN）公司、美國的卡普斯通（CAPSTONE）和霍尼韋爾（HONEYWELL）公司。已商業(yè)化的容量為25～100kW，目前正在開發(fā)200～400kW的微型燃氣輪機。我國的現(xiàn)狀：我國已經(jīng)具備一定的研究和生產(chǎn)能力，生產(chǎn)與制造水平有了長足的進步。42機械工業(yè)出版社1.微型燃氣輪機的工作原理微型燃氣輪機是一種將氣體或液體燃料（如天然氣、燃油）燃燒產(chǎn)生的熱能轉化為機械能的旋轉式葉輪動力機械裝置。

主要結構有3部分：壓氣機（空氣壓縮機）、燃燒室、透平（動力渦輪）。微型燃氣輪機的核心技術包括：利用空氣軸承保持一個整體化的高速轉子在6～15萬r/min狀態(tài)下運行，驅動小型永磁式中頻發(fā)電機發(fā)電。43機械工業(yè)出版社

回熱系統(tǒng)在回熱系統(tǒng)中，透平（動力渦輪機）產(chǎn)生的煙氣溫度很高，通常被排入大氣中或再加以回收利用（如利用余熱鍋爐進行聯(lián)合循環(huán)）。微型燃機的余熱可用于船舶、汽車動力，制冷、采暖，以及生產(chǎn)凈水。通過能源的梯級利用，燃料通過熱電聯(lián)產(chǎn)裝置發(fā)電后，變?yōu)榈推肺坏臒崮苡糜诓膳?、生活供熱等用途的供熱，這一熱量也可驅動吸收式制冷機，用于夏季的空調，從而形成熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)。為了協(xié)調熱、電和冷三種動態(tài)負荷，實現(xiàn)最佳的整體系統(tǒng)經(jīng)濟性，系統(tǒng)往往需要設置壓縮式制冷機和鍋爐，甚至蓄能裝置等。44機械工業(yè)出版社2.微型燃氣輪機發(fā)電機組的特點（1）與往復式燃機相比，微型燃機具有以下優(yōu)點：結構緊湊、體積小、重量輕、是傳統(tǒng)燃機體積的1/4；使用多種燃料、排放低，尤其是使用天然氣；可多臺組合運行，加上蓄熱水柜，能夠靈活、可靠地對不斷變化中的熱、電需求進行適時調節(jié)；能通過電話線和遠程計算機通信系統(tǒng)實現(xiàn)自動運行、無需人員值守，運行費用低；燃氣不用增壓，可以直接從燃氣高壓管網(wǎng)取氣，也可從低壓管網(wǎng)送氣；45機械工業(yè)出版社直燃機可實現(xiàn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)，也可通過生產(chǎn)熱水，與熱水空調組合運行；投資低，用戶端的能量利用效率高，設備運行效費比高；環(huán)境效益極佳，氮氧化物的排放量僅為25mg／L，是燃氣鍋爐無法相比的；無振動、壽命長、運行成本低；設計簡單、備用件少、生產(chǎn)成本低；通過調節(jié)轉速，即使不是滿載負荷運轉，效率也非常高。46機械工業(yè)出版社（2）與電站相比，微型燃氣輪機具有以下優(yōu)勢沒有或很低的輸配電損耗；可避免或延緩增加輸配電成本；利用燃機產(chǎn)生的熱煙氣可進行高效率的熱電聯(lián)產(chǎn)；適合多種熱電比的變化，可使系統(tǒng)根據(jù)熱或電的需求進行調節(jié)，從而增加設備利用率；47機械工業(yè)出版社用戶可自行控制；可進行遙控和監(jiān)測區(qū)域電力質量和性能；分布式能源供給系統(tǒng)，具有靈活、安全、清潔、高效的特點；在成本增加很小的情況下實現(xiàn)增加裝機容量，建設周期短、環(huán)保壓力小、土建和安裝成本低。48機械工業(yè)出版社（3）主要缺點：技術相對較新，甚至不成熟；發(fā)電效率偏低，目前不超過30%；高度依賴信息與電子技術，必須與因特網(wǎng)技術同步發(fā)展，依靠網(wǎng)絡和無線通信技術獲得遠程監(jiān)控與技術支持。49機械工業(yè)出版社微型燃氣輪機的應用范疇：分布式能源供給系統(tǒng)；移動電站；不間斷供電系統(tǒng)；航空工業(yè)用地面電力機組；軍隊、學校、醫(yī)院、機關、住宅等用戶的備用電源；新能源/環(huán)保項目（垃圾填埋/生物應用）等領域。50機械工業(yè)出版社7.2.4微型燃氣發(fā)電機組的電氣系統(tǒng)與控制技術

微型燃氣輪機發(fā)電機組具有靈活使用的特點，結合信息技術及物聯(lián)網(wǎng)技術，在未來的能源系統(tǒng)中將占據(jù)重要的位置。

各類電力電子變換電源的構成都離不開有源器件（電力電子器件、微電子器件）和無源器件（電容、電阻、電感和變壓器），無源器件中的電感、變壓器和電容器約占整機電源重量或體積的50%以上。發(fā)展趨勢：微型燃機發(fā)電機組的中頻化（1000Hz以上）、中壓化（1000V以上）提高發(fā)電機轉子轉速和輸出電壓的幅值；降低輸出電流、導線直徑和發(fā)熱。51機械工業(yè)出版社1.電源變換與控制系統(tǒng)的構成與功能100kW三相AC/DC主變換器（整流器）：將三相500～1200Hz、400～900V變化的交流電壓經(jīng)整流變?yōu)?40V直流電壓。100kW三相DC/AC主變換器（逆變器）：將540V直流電壓逆變?yōu)槿?0Hz/400V恒頻、恒壓的工頻交流電壓；啟動時變?yōu)?00Hz/400V電源。3kW三相DC/AC變換器（逆變器）：將540V的直流電壓逆變?yōu)槿?～50Hz/400V交流變頻電源，驅動燃機增壓器電動機，控制燃料增壓器電動機作變頻調速運行，燃機啟動階段由蓄電池供電。

52機械工業(yè)出版社DC--DC雙向（可逆）變換器：為蓄電池充電或放電提供雙向變換通道，并根據(jù)蓄電池的充電特性限制充放電電流。100kW/50Hz三相隔離變壓器：具有濾波和隔離作用，同時減緩操作沖擊；利用變壓器原副邊繞組的感性特征，還可對輸出電流低通濾波，使其變?yōu)槠交恼也ㄐ?；變壓器副側繞組通常Y接、帶中心抽頭，以便構成三相四線的供電制式。

53機械工業(yè)出版社2.電源變換與控制系統(tǒng)的技術指標100kW三相AC--DC主變換器：必須選用快速晶閘管；并且觸發(fā)電路的同步信號必須快速跟蹤發(fā)電機的電壓頻率，因此觸發(fā)電路應具有頻率鎖相功能。100kW三相DC--AC主變換器：

啟動時為發(fā)電機提供寬范圍的變頻電源，驅動發(fā)電機作電動運行，頻率變化在0～500Hz范圍內(nèi)變化，使發(fā)電機實現(xiàn)平穩(wěn)的軟啟動；啟動結束后，為負載提供50Hz/400V的三相四線制恒頻恒壓電源；它的工作頻率變化范圍大，對控制電路PWM調制的動態(tài)特性要求高、控制較復雜。54機械工業(yè)出版社系統(tǒng)采用微機協(xié)調控制和故障診斷：預測可能發(fā)生的故障，及時顯示、報警，提高系統(tǒng)的可靠性。主要技術經(jīng)濟指標：額定功率為100kW；輸出的交流電壓有效值為400V/三相四線制；穩(wěn)態(tài)輸出電壓調整率≤±1％；瞬態(tài)輸出電壓調整率－15%～+20%；啟動時電壓穩(wěn)定時間≤1.5s；電壓波動率≤0.8%；線電壓正弦波形總畸變率≤3%；輸出額定頻率50Hz；穩(wěn)態(tài)輸出頻率調整率≤3％；瞬態(tài)輸出頻率調整率≤±7％；啟動時頻率穩(wěn)定時間≤5s；頻率波動率≤1.0％。55機械工業(yè)出版社4.電網(wǎng)供電及控制電網(wǎng)主接線發(fā)電機組電氣控制屏熱工自動化：控制范圍為單循環(huán)燃氣輪機發(fā)電機組、天然氣增壓站消防水系統(tǒng)、天然氣預處理等輔助工藝的監(jiān)視和控制，另外在設計上留有以后采用聯(lián)合循環(huán)的余地?？刂品绞椒诸悾杭锌刂婆c分散控制。燃氣輪機和電站控制：包含有轉速與溫度保護和控制、升速和減速控制、進氣閥控制、入口進氣導葉控制、可動靜葉片控制、燃氣輪機性能監(jiān)控、啟動順序控制、失速報警和停機保護等。56機械工業(yè)出版社7.3氫能、氫燃料電池發(fā)電與控制技術7.3.1氫能及其利用

1.氫能簡介

氫是一種理想的新的“含能體能源”，氫能在二十一世紀有可能在世界能源舞臺上成為一種舉足輕重的二次能源。

氫有以下特點：氫的重量最輕；氫的導熱性最好；氫是最普遍的元素；氫的發(fā)熱值最高；氫燃燒性能好、點燃快，燃點高，燃燒速度快；氫是最清潔的能源；氫能利用形式多；能以多種形式存在以適應貯運。57機械工業(yè)出版社2.氫能的利用

氫是一種理想的航天動力燃料氫是一種理想的車輛動力燃料氫是石油、化工、化肥和冶金工業(yè)中的重要原料和物料氫是燃料電池的重要燃料58機械工業(yè)出版社7.3.2氫燃料電池的特性與分類1.燃料電池

按電解質性質不同來區(qū)分，有堿性燃料電池（AlkalineFuelCell，AFC）、質子交換膜燃料電池（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）5種不同電解質的燃料電池。59機械工業(yè)出版社7.3.3氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的組成與工作原理燃料重整系統(tǒng)空氣供應系統(tǒng)控制系統(tǒng)DC--AC變換系統(tǒng)剩氣循環(huán)系統(tǒng)排熱回收系統(tǒng)燃料燃料空氣電力熱輸出（高溫燃料電池）60機械工業(yè)出版社（1）燃料重整系統(tǒng)。將得到的燃料轉化為燃料電池能使用的以氫為主

成分的一個轉換系統(tǒng)。（2）空氣供應系統(tǒng)。

可以使用馬達驅動的送風機或空氣壓縮機。（3）DC--AC變換系統(tǒng)。

直流到交流的逆變裝置。（4）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。（5）控制系統(tǒng)。

燃料電池發(fā)電是的起動、停止、運行、外接負載等的控

制裝置。（6）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