1、课程设计任务书2016 年 秋 季学期学 生 姓 名 学 号专 业 方 向 班 级题 目 名 称 电力系统新能源的建设和发展，控制方法及前沿科技综述一、电力系统新能源的建设和发展，控制方法及前沿科技综述新能源大规模开发、安全高效利用，是解决我国经济和社会快速发展过程中日益凸显的能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择；以风能、太阳能为代表的新能源是最具规模化开发前景的新能源，在我国发电构成中的百分比逐年增加。但新能源在利用上面还有许多技术并未成熟应用，请你通过查阅相关的科技文献，了解新型能源在电力系统中的应用、发电原理和控制方法，进一步了解智能电网的建设和发展，目前的科技前
2、沿问题，完成综述性文章。二、内容及要求：1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献，阅读不少于 30 篇相关论文。2、按要求完成电力系统新型能源发电的原理、控制方法和目前存在的技术困难。3、列出所有参考的论文名称和杂志名称，或相关科技网站。4、根据你的理解给出某种自动控制方法或具体算法的评价。5、了解智能电网的概念及应用。三、本次电力系统综合训练计提交的成果：1、完成该综述性文章打印稿，（不少于 40 页，约 2 万字左右）。2、中、英文摘要（中文摘要约 200 字，3 5 个关键词）具体排版格式如下。 1）论文的页眉（用 5 号宋体）2）页眉内容为题目3）论文各章节题序及标题规范要求各章题序及标题
3、小 2 黑体各节一级题序及标题 小 3 黑体各节二级题序及标题 4 号黑体正文小 4 号、宋体四、列出全部参考文献和技术资料，论文名称及其书籍包括外文文献不少于 30 篇（本）（部）。五、各阶段安排第 1-2 天：了解设计内容及要求，熟悉设计题目。第 3-4 天：确定某种算法和软件，查相关的科技文献。第 5-10 天：形成自己的综述性文章初稿。第 11-14 天：整体内容检查、排错，反复修改和按要求排版并打印。第 15 天：答辩。指导教师签字：摘要随着现有能源结构的不断优化，各种新能源的开发和应用越来越受到各国政府的重视，其中对太阳能和风能方面的应用最具潜力。研究表明，利用太阳辐射资源和风能资
4、源分布的互补特性，使风光柴蓄互补电站的供电质量和经济性一般都要优于单纯的太阳能光伏发电或风能发电，因此风光互补发电有着良好的应用前景。本文以模块化思想贯穿始终，详细介绍了风光柴蓄集成装备系统的各个模块，对相关资料进行了收集和整理，同时介绍了一些厂家的相关产品，并进行了比较，特别是在风光柴蓄集成装备的应用方面，把风力机、太阳能电池板和蓄电池的配置这一复杂的问题逐步分解，首先根据负载情况确定蓄电池的容量，然后根据实际情况，选择一种合适的发电机，最后确定大阳能电池的安装量。使得整个过程概念清晰，计算且适中，且更易从中认识到风光互补发电系统的本质特性。关键词：太阳能；风能；互补发电；装备目录1 绪论
5、.11.1 课题来源及研究意义 .11.2 太阳能和风能发电的现状与展望 .11.2.1 太阳能发电 .11.2.2 风力发电 .61.3 我国太阳能和风能资源 .61.4 风光互补发电 .81.5 光柴蓄集成装各系统结构 .81.5.1 典型混合发电系统结构 .81.5.2 风力发电机组 .81.5.3 太阳电池方阵 .131.5.4 蓄电池组 .141.5.5 调节控制器 .161.5.6 逆变器 .161.5.7 柴油发电机 .182 太阳能发电模块 .202.1 太阳电池方阵原理 .202.2 太阳能电池种类 .202.2.1 硅系列太阳能电池 .212.2.2 其他太阳能电池 .26
6、2.3 几种常用铅酸蓄电池的充电控制器 .262.3.1 简易并联调节充电控制 .262.3.2 带微处理券的充电控制器 .282.3.3 PWM(脉冲宽度调制)充电控制器 .302.3.4 结论 .313 风力发电模块 .323.1 风力发电原理 .323.2 几种常见的风力发电机组及其特点 .343.2.1 风力机组的分类及特点 .343.2.2 定桨距风机十鼠笼异步发电机 .353.2.3 变桨距风机+双馈式发电机 .363.2.4 变桨距风机+同步发电机 .374 风光柴蓄互补发电集成装备系统的应用 .384.1 风光柴蓄集成装备的设计方法 .384.1.1 建立数据库 .384.1.
7、2 互补发电系统各模块的确定 .394.2 风光柴蓄集成装备选型与搭配 .404.2.1 收集气候资料 .404.2.2 负载需求 .404.2.3 组件选型 .404.2.4 计算组件全年电能输出 .414.2.5 风光柴蓄集成装备设计 .414.3 风光柴互补发电系统简介 .414.4 风光柴互补发电系统最大功率跟踪控制原理 .434.4.1 光伏发电系统最大功率跟踪 .434.4.2 风能发电系统的最大功率跟踪 .444.4.3 风光柴互补发电系统的最大功率跟踪控制策略 .445 结论 .46参考文献 .471 绪论1.1 课题来源及研究意义电源是现代战争的动力源，对部队的作战训练有着重
8、要的保障作用，特别是驻地偏远的部队、峭所由于交通不便，用电成本偏高，严重制约了我军的现代化进程，投资小、隐蔽性好、持续工作时间长、性能稳定的风光柴蓄集成装备，适应现代军队轻型化、快速化和特种化的发展耍求，能够很好的满足驻边及执行野外任务部队的需要。就我军备用电源装备而言，多采用污染大、噪音高的柴(汽)油发电机，它对油料保障要求高，不适用交通运输不便的边区和海岛，风光柴蓄集成装备作为一种新型集成能源装备，其模块化设计提高了抗打击的自我保护能力.具有持续供电能力和较强的生存能力。1.2 太阳能和风能发电的现状与展望1.2.1 太阳能发电随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们对能源的需求不
9、断扩大，给现实社会带来两大难题:一是煤和石油的储藏量有限所产生的能源危机。二是以煤、石油的大量燃烧而排放的废气(co2 和 SO2)所产生的环境污染和温室效应使人类的生存环境不断恶化。这两大问题迫使人们不得不开发和利用新的可再生能源。而在新能源和可再生能源中，太阳能是最引人注目、开展研究开发工作最多、应用最广的能源之一。 进入 21 世纪以来，随着新材料的应用、电子技术等高科技的高速发展，为太阳能的有效利用提供了条件。人们将太阳能辐射通过收集和转换变为可直接利用的能源，使太阳能的利用得到相当大的发展，其中利用太阳能发电就是对太阳能最好的利用。 太阳能发电走进久仰的生产和生活 说起对太阳能的利用
10、，人们最先想到的就是太阳能热水器，而对太阳能发电知之不多。其实在我们身边，太阳能光伏发电技术，即利用太阳能电池直接将太阳光能转化为电能的技术应用也随处可见。 光伏发电就是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能，在发电过程中不会产生任何污染或者废弃物。只要有阳光，太阳能电池板上就能产生电流，从物理意义上来说，光伏发电是一种最理想的发电方式。因此太阳能电池又称为“光伏电池“，是近些年来发展最快和最具经济潜力的能源开发领域。 通过各国多年的努力，太阳能技术发展一日千里，其应用范围也在不断拓展。许多发达国家和地区纷纷制定发展计划。目前，德、日、美等欧美发达国家走在了太阳能技术应用的前列
11、，太阳能发电也进入了千家万户和各行业领域。日本已于 1992 年 4 月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网，已有一些家庭开始安装太阳能发电设备。而全球知名的日本夏普公司，就在其位于三重县的液晶电视工厂厂区内安装了巨大的太阳能电池板。这些电池板分布在工厂的屋顶、窗户，甚至是水池里面，总面积达到 4.7 万 m2，总功率达到5150kW，发电能力可供 1300 个普通家庭使用。值得一提的是窗户上安装的电池板，不但可以采光、发电，还能拦截了大部分的热量，可以在夏天降低室内温度。 据日本有关部门估计日本 2100 万户个人住宅中如果有 80%装上太阳能发电设备，便可满足其全国总电力需要的 14%
12、，如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电，则太阳能发电将占全国电力的 30%-40%。 国外太阳能发电产业发展迅速 然而太阳能也有不足的地方，比如太阳辐射的强度受到气候、昼夜、纬度、季节、海拔的影响，往往需要配备储能设备。又如其能流密度低，占地面积大，投资大。这些因素也都制约了太阳能的利用。 而当前阻碍太阳能发电普及的最主要因素是则费用昂贵。目前在我国，1平方米太阳能电池板的价格在 4000 元至 5000 元，若加上安装其它配套装置等所需费用，每平方米太阳能发电系统约需 6000 元至 7000 元。一般情况下，一套 3kW 的太阳能发电系统可以基本满足一户人家的用电需求。安装这套装置需
13、要 20 多平方米的屋顶面积，其耗资将达 18 万元，对于普通家庭来说，这是很难承受的。 降低费用的关键在于太阳电池提高变换效率和降低成本。尽管其光电转化效率也非常可观，但受原料价格和提纯工艺的限制，发电成本始终高高在上。因此，提高发电能力、降低发电成本是推广太阳能发电应用的关键。为了降低太阳能发电系统的成本，世界各国纷纷投入巨资以提高太阳能电池的发电能力。方法主要分为两种:一是提高太阳能电池的光电转换效率，单晶硅太阳能电池的平均效率为 15%;多品硅太阳能电池效率也达 14%。非晶硅太阳能电池的稳定效率，单结电池为 6%9%，多结电池为 8%10%。二是通过自动跟踪技术使太阳能电池始终对准太阳。现有太阳能发电系统中的太阳能电池一般是固定安装，因不能始终正对太阳，故未充分利用太阳能电池的发电能力。自动跟踪是提高太阳能电池发电能力的有效措施，无论太阳能电池自身的光电转换效率有多高，通过跟踪装置都可以使其发电能力在原基础上再度提高，从而获得更多的电能。因此自动跟踪太阳的太阳能发电系统的研究引起了世界各国的广泛重视，已经成为太阳能利用技术的研究热点之一。在光电转换材料的研究等领域，发达国家走在了前列。目前国内一般产业化的太阳能电池板的光电转换效率为 13%至 16%，但在一些发达国家的实验室中，
