【正文】 ... 39 A/D 采樣處理 子程序 .......................................... 1 SPWM 波的生成 ............................................... 2 單相逆變電路工作子程序 ...................................... 4 本章小結 .......................................................... 4 5結論 .................................................................... 5 參考文獻 .................................................................. 6 致 謝 .................................................................... 8 外文翻譯： ................................................................ 9 一、風能技術的劃分： ................................................. 20 二、風力發(fā)電有三種運行方式： ......................................... 22 三、風能技術的發(fā)展需要不斷的創(chuàng)新： ................................... 23 四、風力發(fā)電對電力系統的影響 ......................................... 24 附錄 1：元器件清單 ....................................................... 27 1 1 緒論 課題背景及意義 能源作為人類社會發(fā)展的動力來源，尤其是近百年以來，人類對能源消耗量呈倍數增加，已經超過了過去幾千年以來的消耗總量。因此能源及其它資源的占有已成為當今世界各國間的經濟競爭。然而現有的能源：比如煤，石油，天然氣等儲量都很有限，肯定不能支撐得了人類長期消耗能量高的發(fā)展形式。所以能源危機已然成為人類生存發(fā)展所迫切需要解決的關鍵性問題。然而同時伴隨著能源的過度消耗以及溫室氣體和其它有害氣體的任意排放，對人類的生存環(huán)境造成了嚴重的污染，這些問題收到了全世界的密切關注。比如 20xx 年 12 月份在哥本哈根召開的全球氣候會議，其中就減少碳排放量為核心做了重要研討，出與各個國家經濟利益問題的考慮，雖然會議沒有達成有效的討論成果，但它的召開已表明制約社會經濟發(fā)展的重要因素環(huán)境主要為污染問題。在能源危機和環(huán)境污染的雙重壓力下，各國相繼出臺了一系列政策來推動新能源科技產業(yè)的高效快速的發(fā)展，爭相開發(fā)利用綠色能源技術。“綠色能源”，“綠色經濟”，“低碳經濟”已成為當今社會和經濟發(fā)展的方向和目標。 在許多的綠色能源中，風能成為各國競相開發(fā)利用的對象由于其自身的有利優(yōu)勢。作為一種取之不盡、用之不竭的可再生能源 — 風能，其在地球上的蘊藏量相當可觀，十分豐富。為實現人類社會與自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，基于有限的自然資源，環(huán)保、可持續(xù)的社會經濟發(fā)展是當前中國解決能源短缺的戰(zhàn)略發(fā)展方向。為實現該戰(zhàn)略目標，切實解決能源短缺問題，我們只有依靠科技手段，加快對風能、太陽能等可再生清潔能源進行開發(fā)和利用，才能從根本上解決能源問題。對作為可再生、清潔環(huán)保的綠色能源 —— 風能進行開發(fā)利用已經成為能源發(fā)展的新方向。每年來自外層空間的輻射能從技術上可以轉換成風能資源每年約 53 萬億千瓦時 ,比 2020 年世界電力需求預測的兩倍還要多。而且從技術層 面上講，關于空氣動力學的理論不斷取得新進展，一些新材料的研制成功，控制理論的日臻完善，機械電子技術的日趨成熟，都為風能的開發(fā)和利用提供了理論和技術上的保障。目前，風能的主要利用形式是大中型風力發(fā)電并網運行的方式。而適合中大型風力發(fā)電場建設及運行的場所大多是自然環(huán)境條件惡劣的邊遠地區(qū)、海島甚至是海上，對于風力發(fā)電機組的可靠性和穩(wěn)定性有極為嚴格的要求。而且，這些地區(qū)風力資源豐富，但對于電力負荷的需求量通常較低，這就需要遠距離輸電，將這些地區(qū)通過風力產生的電能輸送到電力負荷需求高的地區(qū)。大型風力發(fā)電場并網對于電網 的安全運行將會產生沖擊，影響電網的安全穩(wěn)定運行，惡 2 劣天氣條件下需要對風電場進行保護，需要脫離電網并停止生產，這也將對于電網的穩(wěn)定性提出更高的要求。 風電可謂是各種綠色能源中的運行成本最小的，與光伏發(fā)電相比較，光伏發(fā)電運行成本則是風力發(fā)電的三倍。因此，風電具有相當廣闊的應用前景。無論從人類將來的能源危機，還是現在的生態(tài)環(huán)境問題來看，對風力發(fā)電事業(yè)積極發(fā)展都具有重要意義。 20xx 年我國頒布并實施了 可再生能源法 ，以法規(guī)的形式將可再生能源的利用和發(fā)展作為優(yōu)先發(fā)展的對象，并在政策上對風力發(fā)電電產業(yè)給予鼓勵及相 應的補貼。在國家在法規(guī)，政策的正確引導下中國的風電產業(yè)蓬勃發(fā)展，風力發(fā)電事業(yè)迅速崛起。中國 20xx 年新增風電裝機容量全球第一，達 1375 萬千瓦，占全球新增總量的三分之一多。 20xx 年預計新增裝機容量達到 1100 萬千瓦。由于風電這個新市場存在龐大的發(fā)展空間，風力發(fā)電及其相關產業(yè)技術的研究熱潮已在全國球掀起。 在許多綠色能源中，風能作為世界上利用最多的能源之一，有其獨特的優(yōu)越性，主要表現在以下方面： 風能作為一種清潔的自然能源，不存在燃煤、燃油等的燃燒物造成環(huán)境污染的問題，不會引起溫室效應，不存在威脅 人類的核電放射性廢料。 風力發(fā)電場具有建設周期短，裝機規(guī)模靈活等特點。建設規(guī)模一般的風力發(fā)電場，只需半年至一年的時間，就可以從基礎建設、安裝到投產，然而火電、油電、核電則約需要 310 年的時間。 風力發(fā)電的經濟性日益提高。由于風力發(fā)電技術不斷成熟，故而風電成本呈下 降趨勢，這為風電的大規(guī)模應用提供了有利條件。 風力發(fā)電在各種新能源發(fā)電技術中最為成熟，商品化機組單機容量達 ，故障率己降至 5%之內，可謂是一種安全、可靠的能源利用形式。，兆瓦級風力發(fā)電機將在不久的將來占據主導 地位。 風力發(fā)電機安裝分散，占地面積少，其監(jiān)控系統與塔架是合為一體的，再加上箱式變壓器，故而其建筑面積約為風電場總面積的 1%，剩余的其他廣大土地仍可供農、林、牧使用。 與大型的風力發(fā)電場相比較，小風電系統由小型風力發(fā)電機組成，尤其是戶用型風力發(fā)電系統，其作為風能利用開發(fā)的一種形式，很早就得到了的推廣?，F在我國小型風力發(fā)電機組已積累了相當豐富的經驗在其研究、制造方面，日趨成熟技術，形成了我國的系列型譜，而且有部分出口。小型風力發(fā)電機組成的風力發(fā)電系統一般分為 3 兩種，一種是將風力發(fā)電機組發(fā)出的電能用儲 能設備儲存起來 (一般用蓄電池 )，需要時，可直流供電，也可用離網型逆變器變換為交流電供給負載。這種獨立運行的風力發(fā)電機組及相關設備稱為離網型風力發(fā)電系統。廣泛應用于邊遠的農村、牧區(qū)及漁區(qū)的沿海島嶼、邊防哨所等常規(guī)電網難以達到的地方。離網型小型風力發(fā)電系統，能較好地解決這些地區(qū)無電、缺電困難的問題。另一種是將風力發(fā)電機組發(fā)出的電能通過并網逆變器接入低壓市電網，可抵消用戶電網用電量，即小型并網風力發(fā)電系統，它不需要蓄電池儲能環(huán)節(jié)而且能將電能回饋到電網，不存在風能資源的浪費和對環(huán)境的污染問題，而且能夠對用戶產生直接 的經濟利益。這種小風電系統適用于有市電接入的地區(qū)。這種小型并網發(fā)電系統在歐美等國家應用較為廣泛。 由于傳統能源的枯竭和人類對環(huán)境的重視，電力系統正面臨著巨大的變革，分布式發(fā)電將成為未來電力系統的發(fā)展方向。其中，風力發(fā)電以其獨特的優(yōu)點，被公認為是技術含量高 .最有發(fā)展前途的技術之一。但是風力發(fā)電系統存在著初期投資大 ,成本較高等缺點，因而探索高性能，低造價的風力發(fā)電裝置成為目前國內外研究的重點。其中逆變器已成為影響風力機并網發(fā)點新經濟可靠運行的主要因素，研究其結構與控制方法對于提高系統發(fā)電率。降低成本具有極其重大 的意義。 所謂并網發(fā)電系統是將風力機產生的可再生能源部經過徐電磁換儲能，直接將電能輸入電網，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，從而可以充分利用可再生能源發(fā)出的電力，減小能量損耗，降低系統成本。并網發(fā)電系統是 21 世紀最具有吸引力的能源利用技術。目前我國風力發(fā)電應用系統的商品化程度比較低，與國外先進水平的差距比較大。因此我們必須發(fā)展自己的風力發(fā)電技術。在小型風力發(fā)電并網系統中，逆變器逆變效率的高低不僅影響其自身損耗 ,還影響到風力發(fā)電系統及其它設備的容量選擇與合理配置。因此逆變器已成為影響小型風力機并 網發(fā)電系統經濟可靠運行的主要因素，研究其結構與控制方法，對于提高系統發(fā)電效率、降低成本、提高系統可靠性有極其重要的意義。 風力發(fā)電機國內外研究現狀 就目前而言全世界風力發(fā)電增長速度很快，然而各個地區(qū)的發(fā)展卻不平衡。則繼續(xù)降低風力發(fā)電的成本使人們能夠普遍接受風力發(fā)電的辦法之。要想普及風力發(fā)電，就必須加強風力發(fā)電的研發(fā)工作，使風力發(fā)電的成本降低，穩(wěn)定性提高。雖然我國風力發(fā)電 4 圖 小型風力發(fā)電機 起步較晚，但是發(fā)展速度較快。自從 80 年末引進并發(fā)展大型風力發(fā)電機以來，經過十多年的不斷了解、引進、吸收，積累了一定的經驗。我國在 80 年代中期開始進行并網型風力發(fā)電技術試驗、示范，并且經過了多年的努力，現在逐步轉向規(guī)模開發(fā)。目前我國己掌握了 600KW 定槳距失速風電機組的組裝技術和關鍵部件，已經實現了國產化批量生產。 20 世紀初，法國出現了第一臺用現代快速葉輪驅動的發(fā)電機。到了20 世紀 30 年代，各國已開始研制中型、大型風力發(fā)電機。國際能源署統計全球風力發(fā)電機總安裝容量從 1990 年的 20xx 兆瓦增加到 20xx 年底的 60000 兆瓦。日前，德國的總裝機容 量己達 21000 兆瓦，超過了美國躍居世界首位。到 21 世紀初，世界上發(fā)展最快的能源依舊是風能。“十一五”期間，還擬研制容量更大的新型變速恒頻風力發(fā)電機。到 20xx 年底全國風力發(fā)電機組裝機容量己超過了 120 萬千瓦。風力發(fā)電機組的裝機容量的預測和實際數據都表明，我國風力發(fā)電進入了快速發(fā)展階段。 中小型風力發(fā)電系統在發(fā)達國家主要應用于“分布式發(fā)電”，即可再生能源并網發(fā)電，是當前清潔能源和環(huán)保措施中發(fā)展最快的領域之一，為降低電力用戶電費支出提供了可能性。這種技術在北美和歐洲 非常成熟，人們在靠近負載的地方需在電網中接入一臺小型發(fā)電設備。由于當前太陽能發(fā)電的成本要比風力發(fā)電機的成本高，所以現在的人們普遍采用的發(fā)電設備主要小型風力發(fā)電機。因此，風力發(fā)電并網技術被廣泛推廣應用。 在“分布式發(fā)電”模式下，風力發(fā)電和電網同時向企業(yè)或用戶供電。當風速低于 5 ，風力發(fā)電機輸出幾乎為零，所以所有的電力全部由電網供電。風力發(fā)電機的電力輸出是由風速決定的，故而來自電網的電力供負載使用減少，當負載的用電量少于風力發(fā)出的電力時，就將多余的電量賣給電力公司。而這所有的一切都是自動進行的。這類系 統無需蓄電池之類的儲能設備。風力發(fā)電一方面不產生污染，另一方面可以減少來自電廠電力產生的污染物排放。在一臺具備 30 年的壽命的 10kW 風力發(fā)電機中，可減少約 噸的空氣污染物及 200 噸造成溫室效應的氣體排放。這類系統不具備后備電力供應。風力發(fā)電機隨電網由于任何原因而停止供電時也自動關閉。 目前，對于歐美發(fā)達國家而言，對于用電問題普及已經基本解決了，為了解決環(huán)保問題，可再生能源得到很好的利用。在大力發(fā)展風電廠以及太陽能電站的基礎上，“分布式發(fā)電”也是另一個需要研究的重要領域，即很好的利用小型發(fā)電設備，比如將電 網終端用戶處接入電網在小型風力發(fā)電機后，采用“凈值計量法”，也就是在一個計量周期結束時，電費的計算由用戶的實際用電“凈值”來定。如果“凈值”為正，其自有的發(fā)電設備的發(fā)電量小于用戶的用電量，則用戶需要向電力公司繳納“用電費”，相反，如果“凈值”為負，則電力公司按照其凈值向用戶支付“發(fā)電費”。這樣的鼓勵政策在我們國家還未存在，雖然送電到鄉(xiāng)項目由中央和省自治區(qū)政府出資為近 1000 個無電鄉(xiāng)政府所在地的村莊通電，但項目在招標中則確定了用光電向大部分村莊供電，余下的則為水力發(fā)電。雖然光電的建設成本遠高于風電，而且風能 資源在相當多的無電地區(qū)是十分豐富的，然而風力發(fā)電卻只占了很小的一部分。 國內中小型風力發(fā)電產業(yè)發(fā)展的歷史和現狀 從上世紀八十年代開始，在政府的支持下，中國的中小型風力發(fā)電產業(yè)，尤其是大力扶植其發(fā)展農業(yè)部，取得了引人矚目的發(fā)展。在八十年代初期，由統計了解，國內出現了將近百家中小型風電制造企業(yè)，根據 20xx 年末的統計資料可知，全國還出現了 40 家小風電生產企業(yè)。國內生產了單機容量從 100W 到 30kW 不等的中小型風電變流器。隨著國家政策的支持，技術的不斷進步，小型并網風力發(fā)電將快速地發(fā)展，其產業(yè)將迎來一個嶄新的發(fā)展階段。目前中國的中小風電產業(yè)由統計數據可以看出其基本現狀是 : 整個行業(yè)處于起步階段，規(guī)模都比較?。? 并網功率都不大，大部分在 1kW 以下； 風力發(fā)電機與并網控制逆變器不匹配，系統效率低； 產品品種不全，且質量不高。