電力電子技術(shù)與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)課件

電力電子技術(shù)與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)匯報(bào)人：2024-12-15電力電子技術(shù)概述電力電子技術(shù)基礎(chǔ)原理風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)風(fēng)電場并網(wǎng)及運(yùn)行控制技術(shù)風(fēng)電儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用場景分析風(fēng)電發(fā)展挑戰(zhàn)與未來趨勢目錄CONTENTSWENKU01電力電子技術(shù)概述WENKUCHAPTER電力電子技術(shù)定義電力電子技術(shù)是一門研究利用半導(dǎo)體電力電子器件進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換和控制的學(xué)科。電力電子技術(shù)特點(diǎn)高效、節(jié)能、環(huán)保、易于控制等。電力電子技術(shù)定義與特點(diǎn)發(fā)電領(lǐng)域用于發(fā)電機(jī)組的控制、無功補(bǔ)償、諧波抑制等，提高發(fā)電效率和電網(wǎng)穩(wěn)定性。輸電領(lǐng)域用于高壓直流輸電、柔性交流輸電等，提高輸電效率和電網(wǎng)靈活性。配電領(lǐng)域用于智能電網(wǎng)、分布式電源等，提高配電效率和可靠性。用電領(lǐng)域用于電動(dòng)機(jī)調(diào)速、照明控制、無功補(bǔ)償?shù)?，?shí)現(xiàn)節(jié)能減排。電力電子技術(shù)在能源領(lǐng)域應(yīng)用電力電子技術(shù)始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)歷了從低頻到高頻、從半控到全控的發(fā)展歷程。發(fā)展歷程未來電力電子技術(shù)將向高頻化、智能化、綠色化方向發(fā)展，為新能源開發(fā)和利用提供更加高效、可靠的技術(shù)支持。趨勢分析發(fā)展歷程及趨勢分析本課程目標(biāo)與學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相結(jié)合，注重工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。課程目標(biāo)掌握電力電子技術(shù)的基本原理、應(yīng)用技術(shù)和設(shè)計(jì)方法，具備從事電力電子設(shè)備和系統(tǒng)研發(fā)、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)的能力。02電力電子技術(shù)基礎(chǔ)原理WENKUCHAPTER介紹半導(dǎo)體材料、PN結(jié)、二極管、晶體管等基礎(chǔ)知識(shí)。半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)知識(shí)詳細(xì)分析二極管、晶體管、晶閘管等器件的伏安特性、開關(guān)特性等。半導(dǎo)體器件特性分析介紹半導(dǎo)體器件在整流、逆變、斬波等電路中的應(yīng)用。半導(dǎo)體器件應(yīng)用半導(dǎo)體器件介紹與特性分析010203分析整流電路的工作原理，介紹單相整流、三相整流等類型。整流電路原理及類型分析逆變電路的工作原理，介紹單相逆變、三相逆變等類型。逆變電路原理及類型01020304介紹電力電子轉(zhuǎn)換電路的基本概念、作用及分類。轉(zhuǎn)換電路基本概念分析斬波電路的工作原理，介紹降壓斬波、升壓斬波等類型。斬波電路原理及類型轉(zhuǎn)換電路原理及分類控制策略基本概念介紹電力電子控制策略的基本概念、作用及分類。模擬控制方法介紹采用模擬電路實(shí)現(xiàn)電力電子裝置控制的方法。數(shù)字控制方法介紹采用數(shù)字電路或微處理器實(shí)現(xiàn)電力電子裝置控制的方法。智能控制方法介紹模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制方法在電力電子裝置中的應(yīng)用。控制策略與實(shí)現(xiàn)方法仿真軟件簡介介紹電力電子仿真軟件的基本概念、功能及特點(diǎn)。仿真軟件在電力電子中的應(yīng)用介紹仿真軟件在電路設(shè)計(jì)、仿真分析、參數(shù)優(yōu)化等方面的應(yīng)用。仿真軟件實(shí)例分析通過具體案例介紹如何使用仿真軟件進(jìn)行電力電子電路的設(shè)計(jì)與仿真分析。仿真軟件發(fā)展趨勢分析仿真軟件在電力電子領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢及應(yīng)用前景。仿真軟件在電力電子中應(yīng)用03風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)WENKUCHAPTER風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與功能風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，是風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的核心部件。增速器提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，增加發(fā)電效率。發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，通常采用永磁同步發(fā)電機(jī)或雙饋異步發(fā)電機(jī)?？刂葡到y(tǒng)對整個(gè)風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。將風(fēng)電機(jī)組直接接入電網(wǎng)，要求風(fēng)電機(jī)組具有較高的電能質(zhì)量和穩(wěn)定性。直接并網(wǎng)通過電力電子裝置將風(fēng)電機(jī)組與電網(wǎng)連接，具有調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓和頻率的功能。柔性并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組獨(dú)立運(yùn)行，不直接接入電網(wǎng)，通過儲(chǔ)能裝置和逆變器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)自給自足。獨(dú)立并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略010203最大功率點(diǎn)追蹤技術(shù)擾動(dòng)法通過不斷擾動(dòng)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，尋找最大功率點(diǎn)。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，判斷當(dāng)前是否處于最大功率點(diǎn)。觀察法利用風(fēng)速預(yù)測模型，預(yù)測未來風(fēng)速和風(fēng)向，提前調(diào)整風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。預(yù)測法實(shí)驗(yàn)測試對風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能測試，包括功率特性、電能質(zhì)量、穩(wěn)定性等，確保系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。仿真技術(shù)利用計(jì)算機(jī)仿真軟件對風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析，評(píng)估系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，模擬實(shí)際運(yùn)行情況，驗(yàn)證仿真結(jié)果和理論分析。風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)04風(fēng)電場并網(wǎng)及運(yùn)行控制技術(shù)WENKUCHAPTER風(fēng)電場并網(wǎng)后需保持系統(tǒng)穩(wěn)定，不影響電網(wǎng)正常運(yùn)行。風(fēng)電場并網(wǎng)的穩(wěn)定性考慮風(fēng)電場投資、運(yùn)行成本及與電網(wǎng)的交互等因素。風(fēng)電場并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性01020304包括電壓、頻率、相位等電氣參數(shù)符合電網(wǎng)要求。風(fēng)電場并網(wǎng)的技術(shù)要求符合國家和地方關(guān)于風(fēng)電場并網(wǎng)的相關(guān)法規(guī)和政策。風(fēng)電場并網(wǎng)的政策法規(guī)風(fēng)電場并網(wǎng)條件及影響因素并網(wǎng)逆變器控制策略將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場與電網(wǎng)的連接。逆變器的基本控制原理包括恒壓控制、恒功率控制等，以適應(yīng)不同風(fēng)電場并網(wǎng)需求。實(shí)現(xiàn)逆變器與風(fēng)電場其他設(shè)備的協(xié)調(diào)配合，提高整體性能。逆變器控制策略的類型通過算法和參數(shù)調(diào)整，提高逆變器的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。逆變器控制策略的優(yōu)化01020403逆變器與風(fēng)電場的協(xié)調(diào)控制風(fēng)電場無功補(bǔ)償與電壓調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償?shù)脑硗ㄟ^增加或減少無功功率，調(diào)整電網(wǎng)電壓和功率因數(shù)。風(fēng)電場無功補(bǔ)償?shù)姆绞桨o態(tài)無功補(bǔ)償器、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器等。風(fēng)電場電壓調(diào)節(jié)的方法通過調(diào)整無功補(bǔ)償設(shè)備的輸出，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場電壓的穩(wěn)定控制。風(fēng)電場電壓調(diào)節(jié)的自動(dòng)化采用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制。風(fēng)電場運(yùn)行維護(hù)的內(nèi)容包括設(shè)備巡檢、故障排查、定期檢修等，確保風(fēng)電場設(shè)備正常運(yùn)行。風(fēng)電場故障診斷的方法通過監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，分析故障原因和位置。風(fēng)電場故障處理的流程發(fā)現(xiàn)故障后，及時(shí)報(bào)告并采取措施進(jìn)行處理，恢復(fù)風(fēng)電場正常運(yùn)行。風(fēng)電場預(yù)防性維護(hù)的策略通過分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障歷史，制定預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃，降低故障率。風(fēng)電場運(yùn)行維護(hù)與故障診斷05風(fēng)電儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用場景分析WENKUCHAPTER利用電力將水抽至上水庫，在需要時(shí)放水發(fā)電，實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)。通過壓縮機(jī)將空氣壓縮至高壓狀態(tài)儲(chǔ)存，在需要時(shí)釋放壓縮空氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。利用化學(xué)反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲(chǔ)，在需要時(shí)通過化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。通過飛輪高速旋轉(zhuǎn)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能存儲(chǔ)，在需要時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)電儲(chǔ)能技術(shù)原理及分類抽水蓄能壓縮空氣儲(chǔ)能蓄電池儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能壓縮空氣儲(chǔ)能電站具有儲(chǔ)能密度高、建設(shè)地點(diǎn)靈活、儲(chǔ)能周期長等優(yōu)點(diǎn)，但技術(shù)復(fù)雜、成本較高。抽水蓄能電站技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、儲(chǔ)能容量大，但受地理?xiàng)l件限制、建設(shè)周期長、投資大。壓縮空氣儲(chǔ)能和抽水蓄能電站介紹平滑風(fēng)電輸出通過儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收風(fēng)電波動(dòng)，在風(fēng)電不足時(shí)釋放儲(chǔ)能，保證風(fēng)電的平穩(wěn)輸出。風(fēng)能儲(chǔ)存將多余的風(fēng)能儲(chǔ)存起來，在風(fēng)電不足或無風(fēng)時(shí)釋放，提高風(fēng)電的利用率。調(diào)峰填谷在用電高峰時(shí)釋放儲(chǔ)能，滿足電網(wǎng)需求，在用電低谷時(shí)儲(chǔ)存電能，降低電網(wǎng)負(fù)荷。能源優(yōu)化通過儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)能與其他能源的互補(bǔ)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低能源成本。儲(chǔ)能系統(tǒng)在風(fēng)電中應(yīng)用場景成本效益分析比較儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資成本與收益，評(píng)估其經(jīng)濟(jì)效益。儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估方法01折現(xiàn)現(xiàn)金流法將儲(chǔ)能系統(tǒng)的未來現(xiàn)金流折現(xiàn)到當(dāng)前，評(píng)估其經(jīng)濟(jì)可行性。02平準(zhǔn)化度電成本法將儲(chǔ)能系統(tǒng)的總成本分?jǐn)偟矫慷入娚?，與市場價(jià)格進(jìn)行比較，評(píng)估其經(jīng)濟(jì)性。03外部性評(píng)估評(píng)估儲(chǔ)能系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定性、環(huán)保等方面的貢獻(xiàn)，以及其可能帶來的社會(huì)效益。0406風(fēng)電發(fā)展挑戰(zhàn)與未來趨勢WENKUCHAPTER風(fēng)電場選址需要考慮風(fēng)速、風(fēng)向、地形、地貌等多種因素，建設(shè)成本高且耗時(shí)長。風(fēng)電場選址與建設(shè)風(fēng)電具有波動(dòng)性和間歇性，需要解決風(fēng)電并網(wǎng)后的電網(wǎng)穩(wěn)定性問題，以及風(fēng)電調(diào)度的難題。風(fēng)電并網(wǎng)與調(diào)度風(fēng)電設(shè)備在惡劣環(huán)境下運(yùn)行，容易出現(xiàn)故障，需要高效的維護(hù)和檢修。風(fēng)電設(shè)備與維護(hù)風(fēng)電發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)010203風(fēng)電場設(shè)計(jì)與優(yōu)化通過數(shù)字化、智能化技術(shù)，提高風(fēng)電場設(shè)計(jì)和建設(shè)的效率與可靠性。風(fēng)電葉片與發(fā)電機(jī)技術(shù)研發(fā)新型材料，提高風(fēng)電葉片的耐久性和發(fā)電效率，同時(shí)降低發(fā)電機(jī)成本。風(fēng)電儲(chǔ)能與轉(zhuǎn)換技術(shù)開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、安全的儲(chǔ)能系統(tǒng)，以及風(fēng)電與其他能源的轉(zhuǎn)換技術(shù)。風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新方向政府制定并實(shí)施風(fēng)電發(fā)展政策，提供財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等激勵(lì)措施，推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。政策支持與激勵(lì)風(fēng)電政策與市場前景隨著能源轉(zhuǎn)型和環(huán)保要求的提高，風(fēng)電市場需求不斷增長，同時(shí)競爭也日益激烈。市場需求與競爭隨著