電力電子技術(shù)與風力發(fā)電技術(shù)課件

電力電子技術(shù)與風力發(fā)電技術(shù)匯報人：2024-12-15電力電子技術(shù)概述電力電子技術(shù)基礎(chǔ)原理風電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)風電場并網(wǎng)及運行控制技術(shù)風電儲能技術(shù)及應(yīng)用場景分析風電發(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)體電力電子器件進行電能轉(zhuǎn)換和控制的學(xué)科。電力電子技術(shù)特點高效、節(jié)能、環(huán)保、易于控制等。電力電子技術(shù)定義與特點發(fā)電領(lǐng)域用于發(fā)電機組的控制、無功補償、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)域用于電動機調(diào)速、照明控制、無功補償?shù)?，實現(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與學(xué)習方法學(xué)習方法理論學(xué)習與實驗實踐相結(jié)合，注重工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。課程目標掌握電力電子技術(shù)的基本原理、應(yīng)用技術(shù)和設(shè)計方法，具備從事電力電子設(shè)備和系統(tǒng)研發(fā)、設(shè)計、運行和維護的能力。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。半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)知識詳細分析二極管、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?？刂撇呗耘c實現(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。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、仿真分析、參數(shù)優(yōu)化等方面的應(yīng)用。仿真軟件實例分析通過具體案例介紹如何使用仿真軟件進行電力電子電路的設(shè)計與仿真分析。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風電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)WENKUCHAPTER風電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與功能風力發(fā)電機將風能轉(zhuǎn)換為機械能，是風電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的核心部件。增速器提高風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，增加發(fā)電效率。發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能，通常采用永磁同步發(fā)電機或雙饋異步發(fā)電機?？刂葡到y(tǒng)對整個風電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進行監(jiān)控和保護，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。將風電機組直接接入電網(wǎng)，要求風電機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電機組與電網(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)風電機組獨立運行，不直接接入電網(wǎng)，通過儲能裝置和逆變器等設(shè)備實現(xiàn)自給自足。獨立并網(wǎng)風電機組并網(wǎng)控制策略010203最大功率點追蹤技術(shù)擾動法通過不斷擾動風電機組的運行狀態(tài)，尋找最大功率點。根據(jù)風電機組的運行參數(shù)和狀態(tài)，判斷當前是否處于最大功率點。觀察法利用風速預(yù)測模型，預(yù)測未來風速和風向，提前調(diào)整風電機組的運行狀態(tài)。預(yù)測法實驗測試對風電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進行各項性能測試，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)計要求。仿真技術(shù)利用計算機仿真軟件對風電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進行建模和分析，評估系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性。實驗平臺搭建風電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實驗平臺，模擬實際運行情況，驗證仿真結(jié)果和理論分析。風電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)仿真與實驗04風電場并網(wǎng)及運行控制技術(shù)WENKUCHAPTER風電場并網(wǎng)后需保持系統(tǒng)穩(wěn)定，不影響電網(wǎng)正常運行。風電場并網(wǎng)的穩(wěn)定性考慮風電場投資、運行成本及與電網(wǎng)的交互等因素。風電場并網(wǎng)的經(jīng)濟性01020304包括電壓、頻率、相位等電氣參數(shù)符合電網(wǎng)要求。風電場并網(wǎng)的技術(shù)要求符合國家和地方關(guān)于風電場并網(wǎng)的相關(guān)法規(guī)和政策。風電場并網(wǎng)的政策法規(guī)風電場并網(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，實現(xiàn)風電場與電網(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)不同風電場并網(wǎng)需求。實現(xiàn)逆變器與風電場其他設(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逆變器與風電場的協(xié)調(diào)控制風電場無功補償與電壓調(diào)節(jié)無功補償?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)。風電場無功補償?shù)姆绞桨o態(tài)無功補償器、動態(tài)無功補償器等。風電場電壓調(diào)節(jié)的方法通過調(diào)整無功補償設(shè)備的輸出，實現(xiàn)風電場電壓的穩(wěn)定控制。風電場電壓調(diào)節(jié)的自動化采用自動電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)風電場電壓的自動調(diào)節(jié)和控制。風電場運行維護的內(nèi)容包括設(shè)備巡檢、故障排查、定期檢修等，確保風電場設(shè)備正常運行。風電場故障診斷的方法通過監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)和參數(shù)，分析故障原因和位置。風電場故障處理的流程發(fā)現(xiàn)故障后，及時報告并采取措施進行處理，恢復(fù)風電場正常運行。風電場預(yù)防性維護的策略通過分析設(shè)備運行數(shù)據(jù)和故障歷史，制定預(yù)防性維護計劃，降低故障率。風電場運行維護與故障診斷05風電儲能技術(shù)及應(yīng)用場景分析WENKUCHAPTER利用電力將水抽至上水庫，在需要時放水發(fā)電，實現(xiàn)電能存儲。通過壓縮機將空氣壓縮至高壓狀態(tài)儲存，在需要時釋放壓縮空氣推動發(fā)電機發(fā)電。利用化學(xué)反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲，在需要時通過化學(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)化為機械能存儲，在需要時將機械能轉(zhuǎn)化為電能。風電儲能技術(shù)原理及分類抽水蓄能壓縮空氣儲能蓄電池儲能飛輪儲能壓縮空氣儲能電站具有儲能密度高、建設(shè)地點靈活、儲能周期長等優(yōu)點，但技術(shù)復(fù)雜、成本較高。抽水蓄能電站技術(shù)成熟、運行穩(wěn)定、儲能容量大，但受地理條件限制、建設(shè)周期長、投資大。壓縮空氣儲能和抽水蓄能電站介紹平滑風電輸出通過儲能系統(tǒng)吸收風電波動，在風電不足時釋放儲能，保證風電的平穩(wěn)輸出。風能儲存將多余的風能儲存起來，在風電不足或無風時釋放，提高風電的利用率。調(diào)峰填谷在用電高峰時釋放儲能，滿足電網(wǎng)需求，在用電低谷時儲存電能，降低電網(wǎng)負荷。能源優(yōu)化通過儲能系統(tǒng)實現(xiàn)風能與其他能源的互補，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低能源成本。儲能系統(tǒng)在風電中應(yīng)用場景成本效益分析比較儲能系統(tǒng)的投資成本與收益，評估其經(jīng)濟效益。儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性評估方法01折現(xiàn)現(xiàn)金流法將儲能系統(tǒng)的未來現(xiàn)金流折現(xiàn)到當前，評估其經(jīng)濟可行性。02平準化度電成本法將儲能系統(tǒng)的總成本分攤到每度電上，與市場價格進行比較，評估其經(jīng)濟性。03外部性評估評估儲能系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定性、環(huán)保等方面的貢獻，以及其可能帶來的社會效益。0406風電發(fā)展挑戰(zhàn)與未來趨勢WENKUCHAPTER風電場選址需要考慮風速、風向、地形、地貌等多種因素，建設(shè)成本高且耗時長。風電場選址與建設(shè)風電具有波動性和間歇性，需要解決風電并網(wǎng)后的電網(wǎng)穩(wěn)定性問題，以及風電調(diào)度的難題。風電并網(wǎng)與調(diào)度風電設(shè)備在惡劣環(huán)境下運行，容易出現(xiàn)故障，需要高效的維護和檢修。風電設(shè)備與維護風電發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)010203風電場設(shè)計與優(yōu)化通過數(shù)字化、智能化技術(shù)，提高風電場設(shè)計和建設(shè)的效率與可靠性。風電葉片與發(fā)電機技術(shù)研發(fā)新型材料，提高風電葉片的耐久性和發(fā)電效率，同時降低發(fā)電機成本。風電儲能與轉(zhuǎn)換技術(shù)開發(fā)高效、經(jīng)濟、安全的儲能系統(tǒng)，以及風電與其他能源的轉(zhuǎn)換技術(shù)。風電技術(shù)創(chuàng)新方向政府制定并實施風電發(fā)展政策，提供財政補貼、稅收優(yōu)惠等激勵措施，推動風電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。政策支持與激勵風電政策與市場前景隨著能源轉(zhuǎn)型和環(huán)保要求的提高，風電市場需求不斷增長，同時競爭也日益激烈。市場需求與競爭隨著