2014哈工大继续教育电气专业(可再生能源中能源变换与再生技术)心得体会

第一篇：2014哈工大继续教育电气专业(可再生能源中能源变换与再生技术)心得体会

可再生能源系统中的电能变换与控制技术

——学习心得

通过这段时间对可再生能源系统中的电能变换与控制技术的学习让我了解到，能源是人类经济及文化活动的动力来源。在20世纪的一次能源结构中，主要是石油、天然气和煤炭等化石能源。经过人类数千年，特别是近百年的消费，这些化石能源己近枯竭。随着经济的发展、人口的增加和社会生活水平的提高，未来世界能源消费量将持续增长，世界上的化石能源消费总量总有一天将达到极限。此外，大量使用化石燃料已经为人类生存环境带来了严重的后果。目前由于大量使用矿物能源，全世界每天产生约1亿吨温室效应气体，己经造成极为严重的大气污染。如果不加控制，温室效应将融化两极的冰山，这可能使海平面上升几米，人类生活空间的四分之一将由此受到极大威胁。当前人类文明的高度发达与地球生存环境的快速恶化己经形成一对十分突出的矛盾。它向全世界能源工作者提出了严峻的命题和挑战。针对以上情况，开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展的能源结构是人类必须采取的措施，使以资源有限、污染严重的石化能源为主的能源结构将逐步转变为以资源无限、清洁干净的可再生能源为主的能源结构。

了解到几种主要的可再生能源发电系统： 一.发电系统

1.光伏发电系统

光伏发电系统可分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。图1-1是一个太阳能光伏并网发电系统示意图。该系统由太阳能、光伏阵列、双向直流变换器、蓄电池或超级电容和并网逆变器构成。光伏阵列除保证负载的正常供电外，将多余电能通过双向直流变换器储存到蓄电池或超级电容中;当光伏阵列不足以提供负载所需的电能时，双向直流变换器反向工作向负载提供电能。

2.风力发电系统

风力发电按照风轮发电机转速是否恒定分为定转速运行与可变速运行两种方式。按照发电机的结构区分，有异步发电机、同步发电机、永磁式发电机、无刷双馈发电机和开关磁阻

发电机等机型。风力发电运行方式可分为独立运行、并网运行、与其它发电方式互补运行等。

图1-2 一种风力发电系统的结构示意图

3.燃料电池发电系统

燃料电池是一种将持续供给的燃料和氧化剂中的化学能连续不断地转化为电能的电化学装置。燃料电池发电最大的优势是高效、洁净，无污染、噪声低，模块结构、积木性强、不受卡诺循环限制，能量转换效率高，其效率可达40%-65%。燃料电池被称为是继水力、火力、核能之后第四代发电装置和替代内燃机的动力装置。

图1-3燃料电池发电系统结构示意图

4.混合能源发电系统

利用风能资源和太阳能资源天然的互补性而构成的风力/太阳能混合发电系统，可以弥补因风能、太阳能资源间歇性不稳定所带来的可靠性低的缺陷，在一定程度上提供稳定可靠电能。太阳能光伏制氢储能燃料电池发电系统的结构如图1-4所示。

图1-4太阳能光伏制氢储能燃料电池发电系统的结构示意图

从图1-1-图1-4可以看出，发电系统中都存在“变换器”和“逆变器”等环节，称之为电力电

子变换装置。这些环节的功能是实现电能变换，即将由光伏电池、风力发电机、燃料电池等发电元件产生的电能变换成可以并入电网或直接供给用电设备的电能。

在电气工程领域，作为可再生能源应用的重要组成部分的电力电子变换装置的研究与开发也成为一个重要的研究课题，与之对应的技术就是可再生能源发电中的电力电子（电能变换）技术。电力电子技术作为可再生能源发电技术的关键，直接关系到可再生能源发电技术的发展。可再生能源经光伏电池、风力发电机、燃料电池等发电元件的能量转换而产生大小变化的直流电或频率变化的交流电，需要电力电子变换器将电能进行变换。在电能变换及并网（或独立供电）的系统控制过程中，涉及到诸多技术。典型的电能变换技术主要有整流技术、斩波技术和逆变技术；典型的控制技术主要是逆变器的并网控制技术。

上述技术中，电能形式的转换及控制是核心技术，而光伏发电和风力发电又是相对普遍和成熟的可再生能源发电系统。光伏发电系统的部分相应问题已在此前做过介绍，本专题重点讨论风力发电系统中的电力电子变换技术，主要内容包括：电能变换器的功能作用、电路结构和电气原理分析。

通过学习了解了在风力发电系统中的整流技术、逆变技术和斩波技术。

一.风力发电系统中的整流技术：风力发电系统中，风能转换为电能馈送到电网上或者单独向负载供电，期间能流转换的本质是机械能到电能的转换，所涉及的变流（电能变换）技术主要有整流技术、斩波技术和逆变技术。在多数场合中，整个风力发电系统中包含上述三种技术中的一种或几种。1.不可控整流方案

在直接驱动型风力发电系统中，由于发电机出口电压的幅值和频率总在变化，需要先通过整流电路将该交流信号变换成直流电，然后再经过逆变器变换为恒频恒 压的交流电连接到电网。但是在整流过程中，由于电力电子器件的作用使得发电机 侧功率因数变低并且电流谐波增大，给发电机正常运行带来了不利影响。然而，由于该种方案结构简单，可靠性高，成本低廉；同时，不可控整流模块的功率等级可以做到很大，技术瓶颈较小，因此在实际中仍得到了较为广泛的应用。

该系统前端采用不可控整流桥整流为直流，将风力发电机发出的变压变频的交流电转化为直流电，最后经过变流器环节将电流送人电网。该系统具有工作稳定，控制简单，成本低廉等优点，适合于中小功率场合。

2.多脉波不可控整流方案

图2-1不可控整流器与逆变器的直驱型系统结构

不可控整流方案的缺点在于交流側谐波含量大，降低了系统的效率，给系统带来了不良影响。多脉波不可控整流技术可以显著降低交流侧的电流谐波，降低直流側的电压脉动，已经在电源、变频器等多种场合得到了广泛应用。

3.三相单管整流方案

不可控整流桥会向发电机注人大量的5次、7次、11次低频谐波，电流的畸变率很大，约为10.68%。大量的谐波电流会在发电机内部产生大量损耗，使发电机温度上升，缩短发电机寿命，系统效率降低^因此，如果能使发电机输出电 流正弦化，减少电流谐波，就能减少发电机损耗，增加系统效率。三相单管整流方案具有结构简单、控制容易、并联无需均流等特点，同时可以实现功率因数校正（Power Factor Coireclion，PFC)，因而受到广泛关注。该电路可以调节整流器输人端（即发电机输出端）的电流波形，减少谐波失真，提髙功率因数，进而减少发电机损耗，提高永磁发电机的有功功率输出能力。直驱系统为全功率变换系统，随着功率的逐步上升，就需要多个整流以及逆变环节并联运行。三相单管整流电路对直驱系统中的永磁同步发电机进行升压稳压以及功率因数校正，由于其电流源特性，并联时无需均流措施，应用前景看好

4.基于晶闸管的逆变方案

系统中整流部分采用三相不可控整流，逆变器的开关管采用晶闸管，并在网侧并联电容器进行无功功率补偿。与自关断型开关管（如IGBT)相比，晶闸管技术成熟，成本低，功率等级高，可靠性高。在过去的几十年中，相控强迫换相变流器用于髙压直流输电系统和变速驱动系统中。早期的并网风力发电机组基本都是采用晶闸管变流技术。但是，品闸管变流器工作时需要吸收无功功率，并且在电网侧会产生很大的谐波电流，为了满足电网谐波的要求，必须对系统进行补偿。由于变速恒频风力发电机组输入功率变化范围很大，因此补偿的无功功率变化范围也比较大。传统的投切电容方式不够灵活，系统需要电容量可调、响应快速的无功功率补偿装置。通过检测逆变器输人端电压、电流以及电网的电压值，可以计算出补偿系统的触发延迟角。

晶闸管逆变器成本低，输人电网电流的谐波含量高，为了消除输入电网的谐波电流，可以加入补偿系统。补偿系统的控制比较复杂，但是容量比较大，这会增加系统成本。为了更好地消除谐波，可以采用多脉波晶闸管等方法，但是会使系统成本有所增加。

5.电压源型PWM逆变方案

电压源型PWM逆变方案是当前主要应用的逆变方案，该方案的拓扑如图4-2所示，采用的结构为三相全桥，开关器件为全控型开关器件，如IGBT、MOSFET等。

6.电流源型逆变方案

晶闸管具有成本低、功率等级高等优点，在早期的并网风力发电机组中使用较多；但是晶闸管变流器工作时需要吸收无功功率，并且会在电网侧产生很大的谐波电流，必须增加补偿系统对其进行谐波抑制和无功功率补，这将增加系统的成本和控制的复杂性。全控型器件构成逆变器，能够实现自换流，使输出谐波大大减小，可以省去补偿系统。不可控整流+电压源型逆变器的结构图。由不可控整流得到的直 流侧电压随输入而变化，通过全控型器件构成电压源型逆变器（VSI)，可以通过改变调制比来实现并网电压频率和幅值恒定；这种拓扑可以进一步提高开关频率，减小谐波污染，灵活调节输出到电网的有功功率和无功功率，从而调节永磁同步发电机（PMSG)的转速，使其具有最大风能捕获的功能；缺点是不能直接调节发电机电磁转矩，动态响应较慢，不可控整流会造成定子电流谐波含量较大，会增大发电机损耗和转矩脉动，并且当风速变化范围较大时，VSI的电压调节作用有限。与VSI相比较，电流源型逆变器（CSI)容易实现能量的双向流动，由于直流侧存在大电感，抗电流冲击能力强，系统的可靠性更高，但是CSI容易受电网电压变化的影响，动态响应较慢，并且谐波问题较大，功率因数低。因此，综合成本、效率和动态响应等因素，电压源型逆变器具有更大的优势，目前在小型风力发电机组中使用较多。

7.斩波技术实现的是直流到直流的变换，直接驱动型风力发电系统中，采用不可控整流方案的场合很多，此时发电机（通常采用永磁发电机）发出的三相电通过三相不可控整流桥整流后，再进行逆变然后并网发电。但由于同步发电机在低风速时输出电压较低，无法将能量回馈至电网，因此实用的电路往往在直流侧加人一个Boost升压电路，在低速时，由升压电路先将整流器输出的直流电压提升。采用此电路可使风力发电机组运行在非常宽的调速范围。Boost电路是风力发电系统中主要用到的斩波技术，其具有输人电流连续、拓扑结构简单、效率高等特点。Boost斩波器是常用的DC/DC升压斩波器。

通过学习我了解了以上技术的工作原理、使用范围、优缺点和发展前景等知识。

第二篇：心得体会_《能源互联网技术与发展》的专题讲座

心得体会

今天中午，我们有幸聆听了来自清华大学的曹军威教授题为《能源互联网技术与发展》的专题讲座。讲座中，曹教授不仅就“能源互联网改变世界”这一观点，深入浅出地为我们讲解了现代能源的发展局势，和发展能源互联网的必要性。而且，曹老师还为我们提供了软件工程方面的新的发展趋势、新的观点等，使我们拓宽了视野，受益匪浅。

一、认清现状，努力发展。

就像能源互联网发展的过程，互联网公司进入能源领域，就是对自身和未来科技发展趋势的准确认识。

一个企业要想取得突出的成绩，需要不断地分析公司的发展情况，既要看到自己的优点也要看到与他人的差距，努力进一步的发展自己的优势领域，并不断的在其他方面努力的和别人缩小差距，这样的企业才能刚好的在这个竞争激烈的社会中生存下去。

一个人，只看到自己的长处，会使你骄躁，只看到自己的短处，会使你自卑。学会认识自己，既要发扬自己的长处，也要敢于面对自己的缺陷，直面自己的弊端和错误。只有在缺点处敢于面对，你才可能真正的弥补。

只有正确的认识自己，无论是企业，个人，公司，才能更好地把握未来，发展自己。

二、改变自己，寻求突破

随着世界能源危机的到来，和传统能源行业的弊端的逐渐显现，人们开始寻求改变。就像沃顿商学院杰里米.里夫金所说：在即将到来的时代，我们需要创建一个“能源互联网”，让亿万人能够在自己家中，办公室里和工厂里生产绿色可在生的能源。这是对未来能源世界的想象，也正是人们所要寻求的改变和突破。

学会改变，使自己在一条道路上走不下去的时候，能够及时的转换思维，转变方向，很重要。想要突破自我，应该不断地尝试，不断的发现，从而取得进步。

三、坚持不懈，超越自我每一项成功的背后，永远离不开勇于开拓和创新者的坚持不懈。一分耕耘，一分收获。在每个成功者的身上后，都流淌锲而不舍的血液，使他们不断坚持，不断向前，不断的突破自我，为世界做出自己的贡献。世界因为他们的努力而更加精彩。

成功者的一生，在不断的认识自身，不断的寻求突破，不断的超越自己中度过。相信，虽然坚持不易，但他们是幸福的，他们为这个美丽的世界作出的自己的贡献，他们是值得人们记住和尊敬的。每个想要成为这样幸福的人，值得我们现在开始去努力！、-、