【正文】 的可再生能源，可以取之不盡，用之不竭。用公式來(lái)說明這個(gè)過程可表示為：陽(yáng)極反應(yīng)式： 公式31陰極反應(yīng)式： 公式32總反應(yīng)式： 公式33 圖33 燃料電池示意圖 除了上述三大類典型分布式發(fā)電外，還有一些其它形式的分布式發(fā)電，如生物能發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，生物能的發(fā)電技術(shù)主要為生物質(zhì)的氣化、生物質(zhì)被壓塊成固化成型技術(shù)和生物質(zhì)的液化技術(shù)，它的突出之處是對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn)上，利于環(huán)境?？偟姆磻?yīng)式如公式33。這時(shí)，質(zhì)子在電溶液中從陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)到陰極，而電子e經(jīng)外部電路運(yùn)動(dòng)至陰極。 燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理可以用圖33來(lái)說明，如圖所示，燃料電池是由陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)（電容液）構(gòu)成。無(wú)論哪一種，其基本原理都可歸結(jié)為：風(fēng)力使風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使風(fēng)輪帶動(dòng)主軸（低速軸）轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸同時(shí)打動(dòng)齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪箱經(jīng)過齒輪比轉(zhuǎn)換，將低速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為高速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)齒輪箱帶動(dòng)著高速軸轉(zhuǎn)動(dòng)，高速軸與發(fā)電機(jī)連接，發(fā)電機(jī)經(jīng)控制電路與負(fù)載連接，從而實(shí)現(xiàn)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能或化學(xué)能?？梢钥闯鎏?yáng)能發(fā)電與傳統(tǒng)的發(fā)電方式是完全不同的，這其中沒有旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，也沒有有害氣體的排出，是清潔的、友好的發(fā)電。 太陽(yáng)能光伏發(fā) 簡(jiǎn)單地說,太陽(yáng)能發(fā)電就是利用“光伏效應(yīng)”產(chǎn)生電能,由于光伏電池的基本特性和二極管相似，因此我們可以簡(jiǎn)單的用PN結(jié)來(lái)進(jìn)行說明，如圖31為光伏電池的單元的基本模型,當(dāng)具有一定強(qiáng)度的太陽(yáng)光射到半導(dǎo)體時(shí)，一部分的太陽(yáng)光會(huì)與構(gòu)成半導(dǎo)體的材料相互作用,會(huì)產(chǎn)生電子空穴對(duì)(因失去電子而帶正的電荷)，如半導(dǎo)體中存在PN結(jié)，則在PN結(jié)的作用下,電子會(huì)向N型半導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，空穴向P型半導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，并會(huì)聚集到兩個(gè)電極，即負(fù)電荷和正電荷聚集于兩端，如果兩個(gè)電極能夠成回路,回路中就有電荷定向移動(dòng)產(chǎn)生電流。隨著社會(huì)的發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等方面的需要，分布式電源將會(huì)越來(lái)越受到人們的青睞。這些電源通常是由電力部門、電力用戶或第3方所有，他們用來(lái)滿足電力系統(tǒng)和用戶特定的要求，如在用電高峰時(shí)調(diào)峰、為一些邊遠(yuǎn)地區(qū)用戶或商業(yè)區(qū)供電，節(jié)省輸變電投資、提高供電可靠性等等。作為微電網(wǎng)的一大組成部分，微電源的發(fā)展也將會(huì)影響到微電網(wǎng)的發(fā)展，國(guó)家電力網(wǎng)于2012年9月5日作了《微電網(wǎng)需立足分布式電源現(xiàn)狀》的講話，需要我們?cè)诮ㄔO(shè)好微電網(wǎng)的同時(shí)也必須加強(qiáng)發(fā)展對(duì)分布式電源的研究。微電網(wǎng)的建設(shè)者、運(yùn)營(yíng)者、使用用戶假如在將來(lái)能直接受益，那么在微電網(wǎng)得到大量推廣應(yīng)用后，其自身的優(yōu)勢(shì)就會(huì)充分發(fā)揮出來(lái)，將進(jìn)入良性循環(huán)，獲得蓬勃發(fā)展當(dāng)然，從技術(shù)方面看，微電網(wǎng)在一些方面還需有待突破,譬如在快速隔離、孤島保護(hù)、無(wú)縫切換、穩(wěn)定控制、能量管理技術(shù)等方面。由浙江省電力試驗(yàn)研究院設(shè)計(jì)的浙江東福山島風(fēng)光柴海水淡化綜合系統(tǒng)，安裝7臺(tái)單機(jī)容量30千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、100千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)及一套50噸/天海水淡化系統(tǒng)，總裝機(jī)容量300千瓦，并裝設(shè)有蓄電池組進(jìn)行調(diào)節(jié)，是目前國(guó)內(nèi)最大的離網(wǎng)型綜合微網(wǎng)系統(tǒng)。目前清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院電工研究所、天津大學(xué)等單位相繼開始了對(duì)微電網(wǎng)的研究。新加坡在國(guó)家能源決策報(bào)告中明確提出的要加強(qiáng)科研能力，強(qiáng)化能源研究的背景下，在2007年也開展了對(duì)微電網(wǎng)的相關(guān)研究，主要包括：微電網(wǎng)的孤島和并網(wǎng)的運(yùn)行模式；遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能控制；建立微電網(wǎng)和分布式電源研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 圖24 日本微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 其他國(guó)家的微電網(wǎng)研究 加拿大對(duì)微電網(wǎng)的相關(guān)研究主要集中在中壓配電網(wǎng)，主要包括三大方面：一是邊遠(yuǎn)地區(qū)的供電問題；二是計(jì)劃孤島運(yùn)行；三是城市電網(wǎng)如何作為“好市民”。日本的微電網(wǎng)主要采用的是主從控制結(jié)構(gòu)，分布式電源的工作主要是通過頂層能量管理系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)度和管理，這樣可以最大限度保證微電網(wǎng)暫態(tài)功率的平衡和抑制對(duì)主電網(wǎng)的影響。在目前，在歐盟國(guó)家中，微電網(wǎng)的示范性工程主包括希臘吉斯諾斯島微電網(wǎng)、德國(guó)曼海姆居民示范工程、西班牙LABEIN項(xiàng)目、葡萄牙EDP項(xiàng)目、意大利CESI項(xiàng)目、丹麥ELTRA項(xiàng)目等。歐盟對(duì)微電網(wǎng)研究的核心指導(dǎo)思想是“能源、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展”，力求最大化地將小型分布式電源集成到配電網(wǎng)中去，提高不可再生能源利用率，減少對(duì)環(huán)境的污染。目前，該項(xiàng)目已取得一些很具有啟發(fā)意義的研究成果，譬如，可用于逆變器控制的低壓非對(duì)稱微電網(wǎng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真工具、孤島和互連的運(yùn)行理念、基于代理的控制策略、本地黑啟動(dòng)策略、接地和保護(hù)的方案、可靠性的定量分析、實(shí)驗(yàn)室微電網(wǎng)平臺(tái)的理論驗(yàn)證等。 圖22 CERTS微電網(wǎng)結(jié)構(gòu) 歐盟的微電網(wǎng)研究從電力市場(chǎng)需求、電能安全供給及環(huán)保等角度出發(fā)， 2005年，歐盟提出“Smart Grid”項(xiàng)目，并在2006年出臺(tái)該項(xiàng)目的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方略。微電網(wǎng)中配置能量管理器和潮流控制器，前者可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)的綜合分析控制，而后者可實(shí)現(xiàn)對(duì)微電源的就地控制。開關(guān)點(diǎn)即PCC所在的位置，一般選擇為配電變壓器的原邊側(cè)或主網(wǎng)與微電網(wǎng)的分離點(diǎn)。圖中包括3條饋線A,B和C及1條負(fù)荷母線，網(wǎng)絡(luò)整體呈輻射狀結(jié)構(gòu)。這些人性而科學(xué)的特點(diǎn)和他不懈的研究使他成為眾多微電網(wǎng)概念中最權(quán)威的一個(gè)。具有單點(diǎn)接入，靈活的運(yùn)行模式等特點(diǎn)的微電網(wǎng)，將帶給電力用戶和大電網(wǎng)一些益處。由于微電網(wǎng)慣性很小或無(wú)慣性，在能量需求變化的瞬間分布式電源無(wú)法滿足其需求，所以微電網(wǎng)需要依賴儲(chǔ)能裝置來(lái)達(dá)到能量平衡。5) 獨(dú)立性：微電網(wǎng)在一定條件下可以獨(dú)立運(yùn)行，在一定基礎(chǔ)上保障了本地的用電需求。3) 可控性：根據(jù)運(yùn)行工況的不同，微電網(wǎng)可以選擇不同的運(yùn)行方式，完善的控制策略使得微電網(wǎng)的可靠性得到提高，安全性得到保障。2) 多樣性：微型電源的組成多種多樣，既有傳統(tǒng)電源，又有可再生能源。這種結(jié)構(gòu)很方便地實(shí)現(xiàn)了微電源的“即插即拔”的功能特點(diǎn)。圖中微電網(wǎng)工作情況為當(dāng)微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),微電網(wǎng)通過開關(guān)K與電網(wǎng)相連,連接點(diǎn)為公共藕合點(diǎn),DGI和DG2只向重要負(fù)載提供部分能量(電網(wǎng)也提供一部分能量)。其結(jié)構(gòu)如下圖21所示。既可以與配電網(wǎng)運(yùn)行（并網(wǎng)運(yùn)行），也可以與配電網(wǎng)斷開獨(dú)立運(yùn)行（孤島運(yùn)行）。在日本較為認(rèn)可的對(duì)微電網(wǎng)的定義是由三菱公司所提出的：微網(wǎng)是一種包含電源和熱能設(shè)備以及負(fù)荷的小型可控系統(tǒng)，對(duì)外表現(xiàn)為整體單元并可以接入主網(wǎng)運(yùn)行。在21世紀(jì)初，CERTS從結(jié)構(gòu)、控制等方面詳盡地闡述了微電網(wǎng)的概念：微電網(wǎng)是一種負(fù)責(zé)和微型電源共同組成的系統(tǒng)，它可以同時(shí)提熱量和電能：微電網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量之間的轉(zhuǎn)換，并提供必要的控制；微電網(wǎng)相對(duì)于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電安全等要求。第2章 微電網(wǎng)概況 微電網(wǎng)的定義目前，在國(guó)際上，一個(gè)統(tǒng)一的對(duì)微網(wǎng)的定義尚未形成，各國(guó)對(duì)微網(wǎng)的定義不盡相同，這主要是因?yàn)槭澜绺鲊?guó)或組織對(duì)微電網(wǎng)的研究的重點(diǎn)有所差異。本文描述了介紹了國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家微電網(wǎng)的定義、結(jié)構(gòu)、研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向。發(fā)展和研究微電網(wǎng)無(wú)論是對(duì)整個(gè)電網(wǎng)或用戶都是一個(gè)福音，顯然，微網(wǎng)概念的提出主要是解決分布式電源帶來(lái)的技術(shù)、市場(chǎng)和政策上的問題，是為了最大發(fā)揮分布式發(fā)電技術(shù)在經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境中的優(yōu)勢(shì)。這一標(biāo)準(zhǔn)在很大程度上限制了分布式電源的有效發(fā)揮，也從中間接地限制了新能源的開發(fā)利用，也很難達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的。另外，分布式電源相對(duì)于整個(gè)大電網(wǎng)來(lái)說是一個(gè)不受其控制的不可控電源，因此，大電網(wǎng)不得不采取限制、隔離的方式來(lái)處理分布式電源，目的是為了減少對(duì)大電網(wǎng)的沖擊。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的研究畢業(yè)論文目 錄摘要 .IAbstract II第1章 緒論 1第2章 微電網(wǎng)概況 2 微電網(wǎng)的定義 2 微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) 2 3 國(guó)外微電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀 4 4 歐盟的微電網(wǎng)研究 5 5 其他國(guó)家的微電網(wǎng)研究 6 國(guó)內(nèi)微電網(wǎng)發(fā)展與展望 7第3章 分布式電源 8 引言 8 太陽(yáng)能光伏發(fā) 8 風(fēng)力發(fā)電 9 9 10第4章 微電網(wǎng)電源接入模塊的硬件設(shè)計(jì) 11 引言 11 太陽(yáng)能充電控制器的硬件設(shè)計(jì) 11 設(shè)計(jì)概述 11 主芯片電路設(shè)計(jì) 11 單片機(jī)電源電路設(shè)計(jì) 12 充電電路的設(shè)計(jì) 14 輸出電壓調(diào)整電路設(shè)計(jì) 14 顯示電路的設(shè)計(jì) 15 放電電路設(shè)計(jì) 16 風(fēng)力發(fā)電電源接入模塊設(shè)計(jì) 17 繼電器切換電路設(shè)計(jì) 17第5章 太陽(yáng)能充電控制器軟件設(shè)計(jì) 19 引言 19 主函數(shù)程序的設(shè)計(jì) 19 TLC5615調(diào)節(jié)模塊程序設(shè)計(jì) 20 顯示模塊程序設(shè)計(jì) 21 模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)量程序設(shè)計(jì) 22 按鍵程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 22第6章 安裝調(diào)試 24 引言 24 24 軟件調(diào)試 24 硬軟件聯(lián)調(diào) 25結(jié) 論 26參考文獻(xiàn) 27致謝 28附錄1：總電路圖 29附錄2：太陽(yáng)能控制器實(shí)物圖 30附錄3：繼電器切換電路實(shí)物圖 30附錄4：太陽(yáng)能控制器主程序 31附錄5：TLC5615程序設(shè)計(jì) 34附錄6：顯示程序設(shè)計(jì) 35附錄7：AD轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì) 39附錄8：按鍵程序設(shè)計(jì) 40第1章緒論 分布式發(fā)電與大電網(wǎng)的結(jié)合在20世紀(jì)被國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者認(rèn)為是減少能耗、提高電力系統(tǒng)可靠性和靈活性的主要方式和主要出路。誠(chéng)然，分布式發(fā)電的確具有投資規(guī)模小、環(huán)保好和靈活性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)，但與此同時(shí)，分布式發(fā)電隨著其發(fā)展也存在著諸多問題，例如，分布式電源單機(jī)接入成本過高、控制相對(duì)困難等。而且美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)1547標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，分布式電源必須馬上退出運(yùn)行。為解決此矛盾，為了能充分地利用分布式電源為電網(wǎng)和用戶帶來(lái)的效益和價(jià)值，一個(gè)自然的想法就是將地理上靠近、又都以分布式供電為主的電源及其負(fù)荷在一個(gè)比配電網(wǎng)還小的局部上形成自治系統(tǒng)，因此，在21世紀(jì)初，一些專家學(xué)者提出了一個(gè)更為嶄新的概念——微型電網(wǎng)（MicroGrid）被提出來(lái)了，也就是當(dāng)今被廣泛熟知的微電網(wǎng)，相應(yīng)地把微電網(wǎng)中的分布式電源改稱為微型電源（Micro Source，MS），也簡(jiǎn)稱微源。微電網(wǎng)的意義在于它：1)在微網(wǎng)內(nèi)，用戶就近取電和取熱，能從整體上提高能源的利用率；2)微電源大部分使用的是清潔的可再生能源，而清潔能源的使用能實(shí)現(xiàn)CO2的低排放乃至零排放，從而顯著地保護(hù)自然環(huán)境；3)對(duì)間歇式能源的發(fā)電特征，通過合理的網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制策略，可以保證對(duì)主電網(wǎng)不造成較大的沖擊； 4)能解決偏遠(yuǎn)地區(qū)供電問題；5)當(dāng)主網(wǎng)發(fā)生某種擾動(dòng)事故時(shí)，微電網(wǎng)能夠無(wú)縫平滑地切換到獨(dú)立運(yùn)行（或稱孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)）從主網(wǎng)脫離，而當(dāng)主網(wǎng)擾動(dòng)清除回復(fù)正常后，微電網(wǎng)又能重新與主網(wǎng)同步并入主網(wǎng)。 闡述了我國(guó)微電網(wǎng)發(fā)展的特點(diǎn)與現(xiàn)狀，對(duì)主要微電網(wǎng)支撐的能源部分進(jìn)行了分析和研究，并設(shè)計(jì)出了太陽(yáng)能和風(fēng)能這兩類微電源接入模塊的硬件電路，結(jié)合區(qū)永源同學(xué)的控制電路實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)在孤島模式下的穩(wěn)定運(yùn)行。從1999年開始，著名美國(guó)電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì)（CERTS）首次對(duì)微電網(wǎng)在可靠性、經(jīng)濟(jì)性及其對(duì)環(huán)境的影響影響等方面進(jìn)行了研究。歐盟微電網(wǎng)項(xiàng)目所提出的定義為：微網(wǎng)是利用分布式能源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷共同組成的低壓網(wǎng)絡(luò)；容量范圍從幾百千瓦到幾個(gè)兆瓦；能夠與配電網(wǎng)并列運(yùn)行，在上一級(jí)電網(wǎng)故障時(shí)可脫網(wǎng)自治運(yùn)行，故障恢復(fù)后可重新并網(wǎng)。在我國(guó)，結(jié)合我國(guó)發(fā)展?fàn)顩r，我國(guó)對(duì)微電網(wǎng)的定義為：微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)。 微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)隨著負(fù)荷等各方面需求不同，微電網(wǎng)的具體結(jié)構(gòu)也會(huì)有所差別,但其基本單元都應(yīng)包括集控中心、分布式電源、智能化用戶、儲(chǔ)能設(shè)備和具有自愈（故障重構(gòu)）能力的電網(wǎng)等，其中大多數(shù)微電源與電網(wǎng)的接口是基于電力電子技術(shù)，以保證微電網(wǎng)的靈活性和可靠性。圖2 l中的微電網(wǎng)是由兩個(gè)并聯(lián)的分布式電源DGI和DG電網(wǎng)、開關(guān)K以及負(fù)載組成，分布式電源（DG）一般包括天然氣、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、氫能、風(fēng)能、小水電等潔凈能源或可再生能源。這種運(yùn)