新能源转换与控制技术小水力发电本科樊(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。

4.3 小水力发电机组及工作原理
4.3.1 小水力发电机组的构成及工作原理 1、水力发电机组的构成 水力发电机组是实现水的位能转化为电能的能量转换 装置。 水轮机 发电机 调速器 励磁系统 冷却系统 电站控制设备
一般组成：
（1）水轮机 常用的水轮机有冲击式和反击式两种。
（2）发电机 发电机大部分采用同步发电机，一般转速较低，水力发 电机组的安装型式上有立式和卧式两种。 （3）调速和控制装置（包括调速器和油压装置）
第4章
小水力发电
主要内容
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 水力资源与水能的利用 水力发电 小水力发电机组及工作原理 小水力发电机组的控制技术 小水电站的计算机监控与SCADA系统
自然界中的水体在流动过程中产生的能量，称为水能。 水能的重要应用就是水力发电。
水力发电是利用河流、湖泊中的水在流经不同高度地形 时产生的能量来发电，是由水轮发电机组中的水轮机和发电 机实现水的位能向机械能再向电能的二次转换。 水轮发电机组主要由水轮机和发电机组成，水轮机的种 类很多，不同种类的水轮机在小水电中均有应用。水轮发电 机主要是同步发电机。
c）水斗式水轮机工作原理示意图
1－转轮室 2—水轮机叶片 3—射流制动器 4—折向器
４) 水力资源主要集中于大江大河，有利于集中开发和规 模外送
4.1.2 水能及水力资源的利用 水能的主要应用是水力发电。 水力发电是利用河流在流经不同高度地形时产生的 能量来发电。当位于高处具有位能的水流至低处冲击水 轮机时，将其中所含有的位能转换成水轮机的动能，再 由水轮机作为原动机推动发电机发电。 因此水力发电在某种意义上讲是水的位能变成机械 能，又变成电能的“转换过程”。
1、冲击式水轮机 （1）水斗式水轮机 水斗式水轮机又称培尔顿( Petion）水轮机。

第4章
太阳能、光伏发电与控制技术
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
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机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
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4.3 光伏发电系统的MPPT控制技术
1、光伏电池最大功率点
图4-24 不同光照强度下的光伏电池最大功率点
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
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MPPT本质上是一个寻优过程。通过测量电压、电流和 功率，比较它们之间的变化关系，决定当前工作点与峰值点 的位置关系，然后控制电流（或电压）向当前工作点与峰值 功率点移动，最后控制电流（或电压）在峰值功率点附近一 定范围内来回摆动。
P
Pd Pi Pi Pd
Pmax
U
U
O
U
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
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优点：跟踪方便简单，容易实现；
缺点：初始值及跟踪步长的给定对跟踪精度和速度有较 大影响。
（3）增量电导法 原理：当输出功率 P 为最大时，即 Pmax处的斜率为零；
dP dI dI I I U 0 得： 。即通过比较光伏 dU dU dU U
1.20/2.00
1.20/2.00 0.75/1.25 1.00/1.67 0.75/1.25 0.75/1.25 0.75/1.25 27
第1章 新能源转换与控制技术导论
表4－3 光伏电池组件的效率
年份 效率（%） 光伏电池 1995 2000 2010
单晶硅
多晶硅 聚光电池 非晶硅 薄膜硅 CIS CdTe
5
（1）固定电压跟踪法（CVT） 原理：对最大功率点曲线进行近似，求得一个中心电压， 并通过控制使光伏阵列的输出电压一直保持该电压值， 从而使光伏系统的输出功率达到或接近最大功率输出值。

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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。