新能源转换与控制技术-小水力发电3 本科 樊分解59页PPT

采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
水能资源
• 水能是自然界广泛存在的一次能源。它 可以通过水力发电站方便地转换为优质 的二次能源——电能。所以通常所说的 “水电”既是被广泛利用的常规能源， 又是可再生能源。而且水力发电对环境 无污染，因此水能是世界上众多能源中 永不枯竭的优质能源。
三峡工程
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
三峡工程——世界之最
• 世界防洪效益最为显著的水利工程：三 峡水库总库容393亿m3，防洪库容221.5 亿m3，能有效地控制长江上游洪水，增 强长江中下游抗洪能力。
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
水力发电
• 水力发电是将一次能源的水能开发和二次能源的电能 生产同时完成的电力建设。水力发电技术是利用水体 不同部位的势能之差，它跟落差和流量的乘积成正比。 法国于1878年建成世界上第一座水电站，尽管这个水 电站装机容量较小，但它开创了利用水能转换成电能 的先河。20世纪以来，由于筑坝技术、水力机械和电 气科学以及长距离输电技术的迅速发展，水电站建设 的规模不断增大，建造的速度大大加快，水电成为现 代电力工业三大主要发电方式（火电、水电、核电） 之一。世界上已建成的最大水电站为巴西和巴拉圭两 国共建的伊泰普水电站，装机容量1260万千瓦。
• 我国土地辽阔，河流众多，径流丰沛， 落差巨大，蕴藏着丰富的水能资源。据 估计，我国河流水能资源的理论蕴藏量 为6.76亿kW，年发电量为59 200亿kW•h， 不论是水能资源的理论蕴藏量，还是可 能开发的水能资源，中国在世界各国中 均居第一位。

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第1章 新能源转换与控制技术导论
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2.1 电力电子器件及应用
◆电力电子器件的概念和特征 ◆电力电子器件的分类 ◆ 不可控器件——电力二极管 ◆半控型器件——晶闸管 ◆电力场效应晶体管——电力MOSFET ◆绝缘栅双极型晶体管——IGBT
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第1章 新能源转换与控制技术导论
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四大基本变化电路
• AC-DC变换电路 • DC-DC变换电路 • DC-AC变换电路 • AC-AC变换电路
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第1章 新能源转换与控制技术导论
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2.2 AC—DC变换电路
交流――直流变换器（AC ―DC Converter）的功能是将交流电变换成直流电， 又称为整流器。
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◆电力电子及其特性 ◆电力电子器件的分类 ◆几种典型的电力电子器件
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第1章 新能源转换与控制技术导论
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电力电子及其特性
• 电力电子器件被广泛用于处理电能的主电路中，是实现电能的传输、变换或控制的电子器
件。
• 电力电子器件所具有的主要特征为：
①电力电子器件处理的电功率的大小是其主要的特征参数。 ②电力电子器件往往工作在开关状态； ③在实际应用中因此需要驱动电路对控制信号进行放大。
2.1.1电力电子器件的概念和特征
◆电力技术（电力设备、电力网络） ◆ 电子技术（电子器件、电子电路） ◆ 控制技术（连续、离散）
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第1章 新能源转换与控制技术导论
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1974年美国学者W.Newell用于表征电力电子技术的倒三角
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第1章 新能源转换与控制技术导论
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中国潮汐能的理论蕴藏量达到1.1亿千瓦，
在中国沿海，特别是东南沿海有很多能量密度
较高，平均潮差4～5m，最大潮差7～8m。其中
浙江、福建两省蕴藏量最大，约占全国的80.9%。
我国的江夏潮汐实验电站，建于浙江省乐清湾
北侧的江夏港，装机容量3200kW，于1980年正
式投入运行。
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核能发电
核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方 式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代 替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。
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潮汐能发电
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潮汐能
潮汐能就是潮汐所具有的能量。 潮汐涨落的动能和位能可以说是一种取之不尽用
之不竭的动力资源 “蓝色的煤海” 潮汐能的大小直接与潮差有关，潮差越大，能量
越大
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第一，潮汐的幅度必须大，至少要 有几米。
第二，海岸的地形必须能储蓄大量 海水，并可进行土建工程。
利用潮汐发电必须具备两个物理条件
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潮汐能发电原理 21
利用海水的涨落及其所造成的 水位差来推动水轮机，再由水轮 机带动发电机来发电
动能（势能） 机械能 电能
潮汐发电站的优缺点
优点：
可再生能源,对环境污染相对于火力,核能等污染较小
缺点：
发电量没有火力,核能发电稳定和大，同时必须建设在海 边
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潮汐能发电技术在我国的应用
我国已发布《核电中长期发展规划 （2011―2020年）》，到
2020年我国在运核电装机将达到5800万千瓦，在建3000万千瓦，
总装机容量将达到8800万千瓦。预计2030年核电装机规模将达到
1.6亿～2亿千瓦，占一次能源消费总量的比重将提高到5%～6%。

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New Energy Technology
地热能的利用方式
地热能的利用方式有多种形式。 常见的利用方式包括地热发电 和地热供暖。地热发电利用地 下的高温热水或蒸汽来驱动涡 轮发电机产生电能。地热供暖 则是利用地下的热能能源相比，地热能具有许多优点。首先，地 热能是一种清洁能源，不会产生二氧化碳等温室气 体和污染物。其次，地热能是一种稳定可靠的能源， 不受天气条件和季节影响。此外，地热能的利用寿 命长，可以持续供应能源。 地热能的缺点： 缺点在于地热能的开发利用存在一些挑战。地热资 源不是分布均匀的，只有地热资源较为丰富的地区 才能进行有效开发利用。此外，地热开发的成本较 高，需要进行勘探、钻探和设备安装等工作。
太阳能的应用途径
3. 海洋吸收
海洋吸收太阳能，转化为 海洋的内能。提供了波浪、 海流和温差。
太阳能的应用途径
4. 人类直接利用
人类直接利用太阳能包括 光热转换和光电转换，比 如太阳能热水器和太阳能 电池。
太阳能利用的优缺点
太阳能的优点：
能量来源充足，取之不尽用之不竭； 清洁无污染；能量获取方便；应时间 长久；分布广阔、获取方便；安全、 清洁、无污染。
核能利用的优缺点
核能的优点：
核能的优点在于能量密度高；不 释放有毒气体；铀储量丰富；成 本低等。
核能的缺点：
缺点在于核电厂容易产生放射性 物质，对设备要求高；目前能量 利用率较低。
三、地热能
在地球内部很深处存在着放射性元素， 它们不断进行着热核反应，具有非常高 的温度，估计地球中心温度游6000℃， 这样巨大的热能，通过大地的热传导、 火山喷发、地震、深层水循环、温泉等 途径不断地向地表散发，这样就产生了 地热能。 人类可在医疗、发电、供暖、制冷、烘 干、养殖和、农业温室等上利用它。

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随着经济持续增长和人民生活水平不断提高，中国 能源消费量逐年攀升，目前已超过美国成为世界最大的 能源消费国。1980～2013年，中国能源年消费总量由 6.0亿吨标准煤增长至37.5亿吨标准煤，年均增长率达 5.5%，为同期世界年均增长水平的2.8倍；年人均消费 量从0.6吨标准煤增长到2.8吨标准煤，从世界平均水平 的26%增长到104%。 世界能源消费结构长期以化石能源为主，但其所占 比重正在逐步下降。1965～2013年，全球化石能源年消 费总量从50.5亿吨标准煤增长到157.5亿吨标准煤，增长 了2.1倍，年均增长2.3%；化石能源占一次能源消费比重 由94.3%下降到86.7%，下降约7.6个百分点。
5、可再生能源中长期发展规划
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1、能源现状 （一）世界能源现状
1）能源储量
截至2013年，全球煤炭、石油、天然气剩余探 明可采储量分别为8915亿吨、2382亿吨和186万亿m3， 折合标准煤共计1.2万亿吨，其中煤炭占52.0%、石 油占27.8%、天然气占20.2%。按照目前世界平均开 采强度，全球煤炭、石油和天然气分别可开采113年、 53年和55年。这些化石能源在全球分布很不均衡， 煤炭资源95%分布在欧洲及欧亚大陆、亚太、北美等 地区，石油资源80%分布在中东、北美和中南美，天 然气资源70%以上分布在欧洲及欧亚大陆、中东地区。
分布式新能源发电系统 控制技术
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主要内容
一.新能源发电概论 二.分布式生物质能电、热、冷联产多能 互补综合利用技术 三.基于微电网分布式新能源发电—多 电源能量互补发电技术 四.大型风力发电机组稳定性与安全性
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一.新能源发电概论
1、能源现状 2、研究的意义 3、我国生物质能源现状
4、新能源发电及综合利用

U G=常 数 K 2
B I·G 2
G ~
I·G
I Q2
δ ' I·P
δ
φ
I·Q
I·Q 1
I·G 1
I·G B'
j I· G 2 X d U·G = U·M
j I·G 1 X d j I·G X d
a)
K1
b)
图5-31 同步发电机与无穷大电网并联 ａ）接线图 ｂ）相量图
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因发电机发出的有功功率只与其输入功率有关，与励磁电流
当系统负荷增加，经过调速器的调节后，系统频率为f1， 1号发电机组的负荷为 P1'，增加了ΔPl； 2号发电机组的负荷为P2'，增加了ΔP2， 两台发电机组增量之和等于ΔPL。
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由上式可得
P1
K
2
P2
K
1
并联运行的发电机组间功率分配与机组调差系数成反比， 调差系数标么值大的机组分担的有功功率标么值反而小。
当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时，励磁自动 控制系统可以发挥其调节功能，即大幅度地增加励磁以提高 系统电压，改善系统的运行条件。 （6）水力发电机组要求实现强行减磁
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电力系统的负荷是不断变化的，而原动机输入功率的改变 则较缓慢，因此系统中频率的波动是难免的。
P 负荷瞬时变动情况
随机分量 脉冲分量
持续分量 t
图5-14 电力系统负荷瞬时变动情况
负荷的变动情况分解成几个分量：
1）变化周期一般小于10s的随 机分量，其变化幅度较小。
2）变化周期在10s～3min之间的 脉动分量，其变化幅度比随机分量 要大些。 3）变化十分缓慢的持续分量并带 有周期规律的负荷，为负荷变化中 主体。

179.8万亿立方米
65.1年
9091亿吨 《BP世界能源统计2006》
164年
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病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
1.2.1中国能源现状(1)
我国的形势更为严峻:人均能源拥有量仅为世界平 均值的一半，化石燃料的储采比低于世界平均值; 但 工业能耗又高于工业发达国家, 主要能源消耗已经名 列世界前茅（煤炭第一，石油第二）。
✓需要注意的是所谓新能源是相对而言的，现在的 常规能源过去也曾经是新能源，今天的新能源将 来也会成为常规能源
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病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
1.1.2能源的含义及其分类(7)
❖可再生能源，不可再生能源，化石能源
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病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
1.1.2能源的含义及其分类(8)
❖绿色能源，清洁能源（狭义，广义）
➢绿色能源也称清洁能源，是从能源的生产对环境的 影响角度来说的，它可分为狭义和广义两种概念
太阳能发电站
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病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
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病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
1.2中国能源现状、问题与对策

39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
新能源转换与控制技术-小水力发电3 本科 樊分解
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三