發電技術論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇發電技術論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

在“西部大開發”戰略的指引下，史無前例的“西氣東輸”工程全面施工，引進液化天然氣和管道氣項目也全面開展。國家重點支持發展的天然氣燃氣—蒸汽輪機聯合循環發電工程首批聯合招標項目裝機總容量8000MW，計劃于2005~2006年建成發電。以引進技術形成自主開發能力為目標的燃氣輪機制造產業也在分階段實現。我國天然氣燃氣輪機和聯合循環發電進入一個新的發展時期。

據統計，2001年世界天然氣消費量達24049億立方米，天然氣在世界能源消費結構中的比例達24.7%。第16世界石油大會報告認為2010年全球天然氣消費量將增加到49000億立方米，且預計到2040年天然氣在世界能源消費結構中的比例將上升到51%。

當今世界主要工業發達國家能源結構中天然氣所占比例為：美國25.8%，英國38.1%，俄羅斯54.6%。而我國僅為2.5%。

此外在1995年世界電力結構中天然氣發電占18.54%，當時我國是1.4%。近期我國天然氣燃氣輪機發電裝機容量將有增加，但預計到2006年天然氣發電在電力結構中的比重僅達2.7%。

以上統計說明，我國在天然氣應用和天然氣發電上與世界工業發達國家相比有巨大差距，努力推動我國天然氣發電的任務是緊迫的，也是有很大發展空間的。

一優質燃料天然氣應主要用于燃氣輪機聯合循環的高效發電。

天然氣是化石能源中最潔凈的燃料，在燃燒性能、熱值、運輸等各方面都是最優質的燃料。燃氣輪機和聯合循環發電應用熱力學上布雷頓循環和朗肯循環相結合，既有利于高品位能量的轉換，又能充分利用較低品位的能量，具有能源綜合利用和最高效率的優點。當今燃氣—蒸汽輪機聯合循環發電熱效率已達到60%，遠高于常規或超臨界火力發電水平，（見表1）。

應用天然氣燃料燃氣/蒸汽聯合循環發電的另一個優點是最低的環境污染排放。燃氣輪機具有優良的燃燒特性，控制低污染排放技術水平不斷提高。天然氣燃氣/蒸汽輪機聯合循環機組與常規火力發電機組相比具有最低的污染排放，被稱為“綠色能源”，是可持續發展最有希望的發電技術（見表2）。

表2裝機容量500MW燃用天然氣電廠和燃煤電廠的環境影響比較

注：1原煤熱值按全國平均值19678kJ/kg(4700kcal/kg)計；

2原煤含硫按1.1%，灰份按27%計；

3年耗煤量150萬噸，除塵效率98.5%；

4燃天然氣電廠值取國外資料

由于天然氣燃氣－蒸汽聯合循環是最理想的發電方式，世界燃氣輪機發電裝機容量大幅度增長。1996年6月到1997年5月世界燃氣輪機訂貨總功率數28222MW，1998年6月到1999年5月訂貨總功率翻了一番，達到64254MW。燃氣輪機發電已是電力結構中的重要組成部分，在新增發電容量中更占主要份額。據報告美國南方電力公司發電新增裝機容量中燃氣輪機和聯合循環占90%以上。

二我國燃氣輪機發電應是電力結構中的又一重要組成部分

世界能源結構中，煤炭仍是最豐富的資源。預測全球石油儲量尚可開發60年，天然氣有120年，煤炭則有200年。我國對煤炭的依賴尤為重要。中國是煤炭大國，現探明的天然氣儲量有限，應用天然氣還要依靠進口，在天然氣發電方面也剛起步。我國以燃煤火電為主的狀況將會持續一個漫長的歲月。

但是我國應積極發展天然氣燃氣輪機發電，目的是優化我國電力結構，提升我國電力技術水平。這就要求充分發揮天然氣燃氣-蒸汽聯合循環發電的優點，來加速發展我國天然氣發電。

燃氣輪機聯合循環發電與常規火力發電相比，除具有熱效率高、排放污染少外，還具有靈活機動、調峰性能好，以及投資低、建設周期短、占地面積少等一系列優點。

燃氣輪機和聯合循環發電在電力結構中最適當的位置或用途是：

1人口密集地區、經濟發達地區；2負荷中心或電網末梢，以及用電極度緊張地區；

3主要用于電網的調峰

隨著我國國民經濟高速發展和人民生活水平的提高，在相當長的時期內，我國一方面會存在電力緊張的狀況，另一方面電力負荷常常是多變、復雜且具有不穩定性，例如：

1隨著電力總量增長，負荷峰谷差矛盾十分突出；

2社會專業化生產規模的提高，促進地區性電力負荷分布不平衡；

3農村城市化和偏遠地區經濟發展，全國大電網建設仍跟不上廣大地區發展用電需求；

4電力負荷的季節性變化也越來越大。

此外大型水電站和核電站建成后在電網中以基本負荷發電，電網則急需配置充分的調峰機組。

可見，我國必須將火電、水電、核電和各種先進的發電技術相結合，也必須加快發展天然氣燃氣輪機發電技術。燃氣輪機應以其自身特點在電網中發揮重要作用。燃氣輪機發電應是電力結構中的又一重要組成部分。

三燃用天然氣的分布式燃氣輪機冷、熱、電聯供，可望為解決電力負荷峰谷差找到有效途徑。

隨著經濟發展和人民生活水平的提高，用于空調、取暖的電力負荷明顯增加，造成日負荷和季節性負荷的峰谷差，這是世界各工業國家普遍存在的問題。我國現今人均用電擁有量遠遠低于工業發達國家的水平。我國電力的增長，其中一大部分將是滿足生活用電的增長。生活用電包括取暖、空調等各方面的電力消耗，伴隨著電力負荷的增長又加劇峰谷差的擴大。

按深圳市統計為例，2000年月最大負荷為210～339.5萬千瓦，月用電量為83177～187048萬千瓦時，季節性峰谷差達129.5萬千瓦；2002年月最大負荷為296.7～480萬千瓦，月用電量為112630～261780萬千瓦時，季節性峰谷差達183.3萬千瓦。據預測今年深圳市最高負荷將達到600萬千瓦，季節性峰谷差將超過200萬千瓦。據深圳市供電部門預計，深圳市現有空調負荷很可能超過100萬千瓦。

在電力發展中可按滿足高峰負荷來擴大裝機容量，必須配備一批調峰機組或增加備用容量。這將會帶來電網調整的困難，也影響電網建設的經濟性。當代電力系統在繼續發展以大型機組為核心大電網的同時，又注重中、小型發電的互補作用。以天然氣直燃的微型燃氣輪機分布式冷、熱、電聯供，可使用管網或車運天然氣，大大減少在電網上的耗電，可化解電網峰谷差矛盾，提高電網的安全性和經濟性，這已成為當代電力發展中的又一熱點。

微型燃氣輪機簡單循環效率達40%，壽命45000小時。微型燃氣輪機用于能源綜合利用的冷、熱、電聯供熱效率可達80～90%。目前美國、歐洲、日本都已批量生產微型燃氣輪機，其性能見表3。

表3先進微型燃氣輪機主要性能指標

性能指標

高效率燃料—電力轉換效率至少為40%，熱電聯產效率>85%

環境氮氧化物（NOx）<7ppm(燃天然氣)

耐久性大修期之間可靠運行1000小時，運行壽命至少為45000小時

發電費用系統成本<500美元/kW，發電費用能與市場應用替代方案（包

括電網）具有競爭力

燃料適應性可選用多種燃料，包括柴油、乙醇、垃圾掩埋場瓦斯和生化燃料

我國科技部863計劃中有自主產權微型燃氣輪機的開發項目，正在試制100kW渦輪初溫900℃，簡單循環供電效率29%的微型燃機，2004年將制成樣機。我國發展天然氣微型燃氣輪機的冷、熱、電聯供的條件逐步具備，這將為我國解決峰谷差矛盾找新的出路。

四應根據天然氣燃氣輪機聯合循環發電的特點研究制定合理的政策，進一步推動天然氣發電的發展。

當前我國天然氣燃氣輪機聯合循環發電正處于起步階段，國家尚無完善的政策法規按燃機電廠在電網中發揮的特殊作用來制定合理的電價。而天然氣作為優質燃料，價格偏高，且國內價格比現行國際價格更高。天然氣燃氣輪機聯合循環發電在經濟上與常規燃煤火力發電機組相比還缺少競爭力，而這點常常會限制新穎發電技術發揮作用，影響我國電力建設的普遍水平（見表4）。

表4天然氣燃氣／蒸汽聯合循環與常規火力機組的燃料成本的比較

天然氣燃氣／

蒸汽聯合循環發電常規燃煤火力發電

燃料單價1.45/m3360元／標煤噸

燃料熱值8942kcal/m37000kcal/kg

熱效率55.4%35%

單位燃料消耗量0.162kg/kw•h0．370kg/kw•h

燃料成本0.2354元／度0.1332元／度

在市場經濟發展規律支配下，根據同網、同質、同價和公平競爭的原則，天然氣燃氣－蒸汽聯合循環發電的重要作用，應在經濟價值上合理的反映出來。

例如天然氣燃氣輪機在電網中擔當調峰或作備用容量，首先會使機組頻繁起停，直接影響經濟性和降低設備維修間隔周期，增加運行成本。根據燃氣輪機經濟性和可靠性的統計規律，機組起停一次相當于10~20個當量運行小時。承擔電網調峰作用的燃氣輪機，年起停次數一般大于300次以上，相當于增加了3000~6000個運行小時數。如果實際運行3500小時，機組當量運行小時數已達6500~9500小時。

再考慮到調峰機組在負荷低谷時段不發電，在高峰或平峰時段也常減負荷，機組年運行小時數經折合后約為3500小時。若是擔當電網備用的機組其年運行小時數更低。年運行小時數低的調峰機組比以基本負荷連續長期運行機組的運行成本將隨運行小時數的減少而成比例增加。因電網需要而擔當調峰任務的機組，折合年運行小時3500小時，但發電的價值卻與7000小時左右的基本負荷相當。

調峰機組只能依靠合理的峰谷電價差來彌補其調峰帶來的經濟損失。發改委[2003]14號文確定峰、谷時段電價差在2~5倍之間。實際價格差應取在上限才趨向合理。

此外，對燃氣輪機低排放污染的優點在電價上也應反映。這項電價的補償應與常規燃煤火力發電因必須采用脫硫工藝而得到的補償相當。例如深圳媽灣4＃機組總投資15億，其中海水脫硫設備投資2.17億，約占總投資額的14.5％。其4＃機組的電價由當前的0.52元／度提高到0.57元／度。燃氣－蒸汽聯合循環電廠的環保電價補償政策可參考這種電價補償的方法來制定。

篇(2)

關鍵詞：新能源發電；課程知識體系；教學改革；教學方法

作者簡介：張濤（1981-），男，安徽阜陽人，三峽大學電氣與新能源學院，副教授；武建瑞（1983-），男，陜西蒲城人，三峽大學電氣與新能源學院，助理工程師。（湖北 宜昌 443002）

基金項目：本文系三峽大學教學研究項目重點項目（項目編號：J2011008）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0073-02

能源是人類生存和發展的重要物質基礎，隨著社會發展對能源需求的持續增長，以及能源短缺危機和全球環境的日益惡化，能源對人類經濟與社會發展的制約和對資源環境的影響也越來越顯著。[1]面對能源短缺危機和環境保護的雙重壓力下，必須通過能源利用新技術實現“開源”和“節流”。因此，大規模開發新的能源，大力發展高效、環保的電力工業成為解決能源問題的有效途徑，培養這方面的人才對新能源的開發和利用具有重要意義。

三峽大學具有濃厚的電力行業背景，為了讓三峽大學（以下簡稱“我?！保╇姎夤こ填悓I學生了解新能源相關知識，“新能源發電技術”課程應運而生，它是電氣工程及其自動化專業課程體系中一門重要的專業選修課程。該課程的講授，能夠幫助學生較為全面地了解和掌握新能源利用形式及其相關技術的前沿動態，有利于培養學生的創新思維能力。為了提高教學質量，結合電氣工程類專業的特點，探索適合電力系統及其自動化專業課程授課內容和教學方法是十分必要的。本文將根據筆者近年來的教學實踐，談談對該課程的教學改革與實踐方面的幾點體會。

一、課程教學存在的主要問題和矛盾

“新能源發電技術”課程是一門多學科交叉的課程，除了涉及電力和能源領域的知識外，還要求學生具有其他領域相關的知識，如課程中風力發電技術涉及空氣動力學的相關知識，太陽能電池涉及的半導體材料的相關知識，生物質能中涉及的生物化學等相關知識等。[2，4]由于新能源發電技術的研究屬于前沿科學，目前，我國部分高校的相關專業已開設“新能源發電技術”課程，但不同學科對該專業課程的教學需求不同，導致教材內容側重點差異較大。該課程的建設中存在的問題較為突出，集中體現在：不同專業教材內容側重點不同，缺乏適合電力系統及其自動化專業的教材；作為一門選修課程，學生重視程度不夠；專業教學環節矛盾眾多，包括課程與教材之間的矛盾，理論教學與實踐教學之間的矛盾，教學目標與教學方法之間的矛盾等，這些都在很大程度上制約了“新能源發電技術”課程教學質量的提高。

對于電力系統及其自動化專業的學生，該課程需要涉及更多電氣工程學科的相關知識，如電機學、電力電子技術、電力系統分析等專業知識。在新能源并網和儲能技術中需要應用這些專業知識分析該研究領域前沿問題，有利于全面掌握新能源知識體系和培養學生分析問題的能力。由此可見，本課程內容豐富，知識點多，在該課程的建設中，需要根據專業特點，合理組織教學內容，讓學生掌握晦澀難懂的外專業知識的，能利用本專業知識分析實際工程問題，激發學生學習該課程的興趣，提高學生的綜合素質，因此該課程的教學內容和教學模式的改革勢在必行。

二、教學內容的改革

為了適應電力系統及其自動化專業學生的教學，在課程改革過程中，根據新能源發電行業現狀和電氣工程對新能源發電技術課程知識體系的需求，結合電力工程及其自動化專業的特點，精選教學內容，重新構建了新的課程知識體系，加強與電力系統及其自動化專業之間的聯系。

根據新能源發電站接入電網的影響不同，將這些新能源技術分為兩類：穩定性能源發電技術和間歇性能源發電技術。

一些新能源技術（如生物質能、地熱能和常規水電）在接入電力系統方面和常規電力技術一樣容易，除了一次能源的形式不同，轉換成電能環節基本相同，都采用同步發電機進行發電，對電網的安全和穩定不會造成影響。因此，這部分新能源知識重點講解各種新能源發電技術的基本原理，最新的發電技術的現狀和動向，及在利用過程中對改善環境帶來的好處，培養學生新的能源觀念和意識。同時結合電網發展的最近進展，這些發電技術作為分布式電源接入電網時，如何規劃電網，接入電網對電網的影響等方面進行適當的講解，加強與電力系統知識的聯系，提高學生學習的積極性，

由于受到季節、氣象和地域等條件的影響，另一些新能源技術具有隨機性、波動性和間歇性的特點，如風能和太陽能發電等新能源發電技術，在接入電力系統方面需要克服更多的挑戰，其電力大規模并入常規電網會對電網調峰和系統安全運行帶來顯著影響。這部分內容重點講解與電力系統相關的技術，涉及到電機學、電力電子技術和電力系統相關的知識點。在間歇性能源并網過程中，電力儲能技術可以補償負荷波動，解決風能和太陽能等間歇式新能源發電直接并網對電網的沖擊，調節電能質量，使大規模風力發電和太陽能發電能夠方便可靠地并入常規電網。隨著可再生新能源發電技術的快速發展，電力儲能技術也是電力系統及其自動化專業學生必須掌握的知識，所以儲能技術也是該課程知識體系的重要部分。

本文提出的課程知識體系目前還沒有相關教材，為此，筆者較為系統地構建并編寫適合電力系統及其自動化專業的“新能源發電技術”課程講義，使之更符合電力系統及其自動化專業的教學。從兩學期的試用情況來看，學生認同感增強，明確該課程是本專業不可或缺的重要選修課，重視程度顯著提升，在教學過程中取得了良好的效果。

三、教學模式改革

選擇合適的教學方法，能夠提高課堂效率。教學內容的不同，授課的教學方法也需要相應的改進，為此筆者對教學方法也進行了改革，使之與課程知識體系相適應。

1.采用學術專題講座的教學方式

“新能源發電技術”課程知識體系要求運用新的教學方法。每種新能源發電技術各自成章，自成系統，各部分內容均有很多前沿的技術，僅靠書本知識已經不能適應科技的進步。[5，6]因此需要任課教師補充相關發展的新動向和新技術，以學術講座的形式進行講授與課程相關知識點。講解過程中，以具體的行業問題為背景，采取啟發式的講解方式，層層剖析問題，可以讓學生在有限的學時內，掌握發電技術的發展現狀、發電原理、利用方式、開發存在的問題和研究現狀及動向。如地熱發電、海洋能發電、生物質能發電、太陽能熱發電技術，都可以采用講座的方式進行講解。同時在講座過程中，增加學生提問環節，讓學生可以積極參與，引導學生自主思考。

為了強化實踐，在每一個專題授課結束后，教師通過布置與該專題相關的設計題目，讓學生學以致用。比如讓學生設計太陽能熱電站，利用波浪能發電原理設計相應的波浪能電站，設計新農村綜合利用生物質能的方案，設計垃圾發電站工藝流程等，作為分布式電源接入電網時，結合不同能源開發利用的特點對該地區新能源開發和電網結構做出合理規劃，并給出理由。通過這些綜合性設計作業，可以增強大家的創新意識和實踐能力，激發了學生的學習興趣和主動性，訓練了學生分析問題、解決問題的綜合能力，起到了非常好的效果。

2.基于問題的探究式教學方式

傳統的講授方式，可以系統地講解，課堂容量大。風力發電和光伏發電技術涉及知識點多，知識點零散，因此需要教師合理組織教學內容，使其與所學專業知識相結合。為此筆者精心設計每一個教學環節，精講多練。但傳統的授課方式，學生被動接受，學習積極性不高。

為此，筆者采用基于問題的探究式教學方式，在教學的過程中，教師起引導作用，對課程中的知識點進行分析，提出基于問題的討論題目；并分析學生需要掌握的知識要點，為學生提供必要的參考文獻，讓學生課后自己查閱資料，引導他們學會自己總結知識點，利用所學知識分析實際問題。而學生在課后根據自己的興趣自愿選題，并分小組進行研討，研討后，該小組總結討論結果。在課堂討論中，每個小組推薦一名學生做交流發言，將自己的研究內容做簡要匯報。學生互相提問展開討論，老師進行有針對性的點評，肯定了學生們取得的成績，對錯誤的地方進行了補充和糾正。[2]為了達到分組討論學習預期效果，要求每個小組在上交的文獻報告中，明確每個學生所做的工作和參加小組討論的發言內容，督促每個學生都參與討論學習。通過這種教學方式，充分調動了學生的積極性和主動性，也很好地完成了教學目標，促進了教學質量的提高，達到“授人以漁”的目的。

3.改進多媒體教學方式

由于該課程設計的專業知識具有跨學科的特點，有些知識點學生難以掌握，有些原理較為抽象。如風機的偏航過程、變槳過程、風機的失速原理、斯特林發動機的發電過程等都比較抽象，在沒有實物演示的前提下，學生經常不容易理解。因此在講這些課程內容時，采用多媒體動畫演示的方法，幫助學生理解基本概念和知識，讓學生更快更易地理解和掌握這些內容。

四、考試方法的改革

雖然在教學內容和方法上進行了改革，提高了學生的學習興趣，激發學生的學習熱情，但仍有不少學生選課和學習動機不端正。他們不是為了完善自己的知識結構，提高自己的綜合素質，只是為了湊滿學分，對選修課缺乏足夠的重視。[6]傳統的閉卷考核方式不能全面地反映真實的教學情況。撰寫課程論文，成績只與論文寫得好不好有關，有的同學東拼西湊，也能獲得一個理想的成績。這些方式都難以督促學生平常的學習，因此仍需完善課程的考核方式。根據“新能源發電技術”課程的特點，筆者對該課程的考試方式做了合理的改革，促進學生學習，公正地反映了學生的成績。主要采取了以下一些措施：

1.注重對學生平時的考查

增加課堂隨機考查的次數。通過提問、課堂測驗等方式，讓學生在上課時能集中精力聽講，防止學生上課“開小差”。回答問題和課堂測驗計入平時成績。

2.增加撰寫文獻報告和大作業

基于問題的探究式教學方式中，撰寫文獻報告和小組討論環節能夠有效培養了學生查閱文獻、撰寫論文、發現問題、解決問題、獨立思考的能力，因此能夠較為科學評價學生平時的努力程度。因此，課堂討論和小組討論中，根據學生在該環節中的貢獻不同給學生不同成績，這樣能起到督促學生學習和檢驗學生學習效果的作用。

作業是課堂教學的有效補充和延伸，是教學中必不可少的環節。大作業一般具有綜合性的特點，能夠有效鍛煉學生的綜合能力，鞏固平時所學的知識，是反饋教學效果的有效手段。因此增加大作業和撰寫文獻報告在平時成績中的比重也是考查學生平時學習的有效手段。

3.增加平時成績的權重

平時考核成績權重由原來的30%提高到目前的50%，有效地避免了學生平時不學習，考試時突擊學習也能取得不錯成績的弊端，提高學生學習的積極性和自覺性。

通過上述措施的實施，經調查表明多數學生都認可這種成績考核方法較合理、公正，能夠真實反映學生的成績，受到了多數學生的歡迎。

五、結束語

“新能源發電技術”課程是電氣工程及其自動化專業課程體系中一門重要的專業選修課程。本文針對課程建設中存在的突出問題，構建了適合電氣工程類專業的“新能源發電技術”課程的知識體系，合理組織教學內容，并根據授課內容提出了合適的教學和考核方法。通過課程教學改革，激發學生的學習興趣，引導學生主動學習，培養了學生分析問題、解決問題的能力和創新意識，提高學生的綜合素質，達到提高該課程的教學質量和教學效果的目的。

參考文獻：

[1].對中國能源問題的思考[J].上海交通大學學報，2008，

42（3）：345-359.

[2]馬明國，蔣建新.“生物質能源利用原理與技術”教學改革初探[J].中國林業教育，2009，27（4）：64-67.

[3]陳春香，李嘯驄，梁志堅，等.“新能源發電技術”課程教學改革與探索[J].中國電力教育，2013，（5）：62，102.

[4]孫欣，黃永紅.“新能源發電技術”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2011，（35）：95-96.

篇(3)

論文摘要：“電力生產概論”是高校非電氣專業開設的全校性選修課。課程的授課目的是讓上述專業的學生對電力生產過程有一個大致的了解，為以后有可能服務于電力行業做準備。由于學生在數學、物理以及電氣方面的基礎薄弱，因此本課程的教學方法與電氣工程及其自動化專業的課程教學法有所不同，重點是要激發學生的學習興趣，讓他們克服畏難情緒主動學習，在重點講述常規發電原理的基礎上把自主教學法成功應用于課堂教學過程中。通過課堂教學效果的驗證，本方法是行之有效的。

論文關鍵詞：電力生產；自主教學法；學習興趣；教學效果

“電力生產概論”是高校非電氣專業開設的一門全校性選修課。它是為了讓工商管理、市場營銷及會計學等專業的學生了解一定的電力生產方面的知識，為以后在電力系統從事相關工作做準備。但是經濟與管理學院的學生大多是文科類學生，數學、物理基礎不扎實，而且大學期間又沒有開設電氣專業基礎課（如“電路”、“電機”、“發電廠電氣部分”等），所以學習起來有難度，而且很多學生認為這門課與他們的專業不相關，學習的積極性也不高。針對課程的特點和學生的學習心理，筆者在經過兩三年的“電力生產概論”教學后，在重點講述常規發電、電力生產原理等的基礎上，把學生自主教學法成功應用到教學過程中。通過課堂教學效果的驗證，本方法是行之有效的。

一、教材內容及教學方法介紹

長沙理工大學選定的“電力生產概論”教材是普通高等教育“十一五”規劃教材，李光輝主編。該教材內容全面、難度適中，是一本非常適合非電氣類學生學習電力生產方面知識的通用教材。全書共九章，教材前四章先介紹了電力系統與電力生產方面的知識，然后重點講述了三大常規能源發電：火力發電、水力發電和核能發電。第五章為未來能源發電技術，依次介紹了風力發電、地熱發電、太陽能發電、海洋能發電、生物質發電、氫能發電等相關知識。后面四章分別介紹了變電站、電力線路、直流輸電以及計算機在電力行業中的應用等與電力生產密切相關的一些專業知識。教材內容安排合理，難度適中。只要學生跟著老師系統地把教材學完，對電力系統及電力生產應該有一個比較全面、系統的了解，收獲是很大的。

針對學生數學、物理及電氣方面基礎不扎實的特點，要在開始就使學生對這門課程的學習感興趣，并做好心理準備。第一節課在介紹了教材內容后，講述該課程要采用的教學方法，即采用教師課堂講述為主、學生自主講述為輔的創新教學法。前四章常規能源發電等電力生產方面的知識由教師重點在課堂上講述，讓學生切實掌握電力生產過程的特點以及每一種常規能源發電的原理。后面第五章的未來能源發電技術的發電原理與常規能源發電基本是一樣的，只是所使用的一次能源不同而已，而且新能源發電技術是現在研究的熱點。所以針對教材上所提供的五種新能源發電，可讓每個班商量討論選定一類大家感興趣的新能源發電技術作為自主講述的內容。這門課一般是兩個或三個行政班級組成，如果是兩個行政班級則每班可分兩組各選一種新能源發電技術講述；如果是三個行政班級，則以班為單位各選一種新能源發電技術自主講述。學生自主講述的出力情況及講課效果直接影響學生課程期末考核成績。

在讓每個學生詳細了解教學方法之后，又提醒學生，如果前四章的基礎內容沒學好，要想在自主講述的內容上面取得好成績是很困難的。所以第一堂課下來，學生對這門課的學習興趣就被激發起來了。課間休息時班干部就召集全班同學討論選擇自主講述的新能源發電方式，最后把選定的結果向全體同學公布，并告訴他們，只有發揮全班同學的合力，共同參與、合理分配任務才能在自主講述環節取得良好的效果。在時間安排上，為了使學生有充分的時間準備課件，在學生授課前2～3周提前通知他們。 "

二、常規能源發電原理講述

通過第一節課教學內容、方法的介紹，學生都心中有數，對這門課程的學習也做好了充分的思想準備。因此，在講述電力系統及電力生產方面基礎知識以及三大常規能源發電原理時，首先講述什么是一次能源、什么是二次能源。怎樣把一次能源轉換為電能就是學習的重點。電能已成為工業、農業、國防、交通等國民經濟各部門不可缺少的動力，所以作為當代大學生，了解電力生產方面的知識以及電力系統的發展方向和動態是完全有必要的。

了解了這門課程的重要性和學習了該課程的必要性之后，學生對后續的授課內容興趣明顯提高了。電磁感應定律是發電的基本原理，這在初中物理課程里面已經學過。1831年法拉第發現了電磁感應定律之后，很快出現了原始的交流發電機、直流發電機和交、直流電動機，為了給用戶輸送電能，慢慢發展了高壓直流和交流輸電。以至于到現在的特高壓交流、直流輸電技術。另外，重點講述我國的電力發展現狀以及在特高壓輸電領域的一些世界領先技術。學生對該課程的學習興趣明顯提高了。

電力生產就是要把自然界的一次能源轉換為電能?；鹆Πl電的原理就是把煤、石油、天然氣等一次能源中的化學能經過燃燒轉化為高溫高壓水蒸氣的內能，然后通過水蒸氣膨脹做功推動汽輪機旋轉，汽輪機帶動發電機轉子磁極旋轉，在固定不動的定子繞組周圍形成變化的磁場，從而在繞組內感應出電動勢。若定子中的繞組按一定的繞線規律，與外電路形成回路，則繞組中就會產生相應的電流。在一定的電壓下，電流沿輸電線路將電能送往用戶。水力發電是在水電站中水輪機將水的勢能和動能轉換為推動水輪機旋轉的機械能，水輪機轉輪旋轉帶動發電機發電。而核能發電的原理與火力發電很相似，也就是說核電廠只是以核反應堆及蒸汽發生器來代替火力發電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學能，其能量轉換過程是：核能水和水蒸氣的內能發電機轉子的機械能電能。

三、新能源發電學生自主講述

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英文名稱：Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy

主管單位：中國科學院

主辦單位：中國科學院電工研究所

出版周期：季刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1003-3076

國內刊號：11-2283/TM

郵發代號：82-364

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1982

期刊收錄：

SA 科學文摘(英)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽：

Caj-cd規范獲獎期刊

聯系方式

篇(5)

中圖分類號:TN919-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)16-0195-03

Influence of Distributed Power Generation on Relay Protection

HANG Yang1,2, HUANG Wei1

(1.North China Electric Power University, Beijing 102206, China; 2.Beijing Electric Power Academy, Beijing 100075, China)

Abstract: With the development of renewable energy, the high efficiency and energy conservation of the distributed power generation can remit the requirement intensity of non-renewable energy, but it results in many new problems, such as power quality, power-network control and especially the relay protection. The influence of the distributed power generation on relay protection is introduced, and then the solutions are introduced. At last, some viable solutions are offered to the problems. The setting calculation with the adaptive relay protection for the distribution network that contains one or more distributed generations is analyzed.Keywords: new energy; distributed power generation; relay protection; power-network control; adaptive protection

0 引 言

由于近幾十年一次能源緊縮、環境污染等問題,世界各國加快了對可再生能源的開發與利用,分布式發電技術在電力系統中迅速發展起來。分布式發電(Distributed Generation,DG)技術指發電在數kW到50 mW,小型模塊化且分散地布置在用戶附近的高效、可靠的發電技術,發電設施主要包括:以液體或氣體為燃料的內燃機、微型燃氣輪機、光伏電池、風力發電、生物質發電等等。

原有的配電網絡加入分布式電源以后,潮流將發生改變,系統發生短路時的各線路或母線的短路電流也發生了改變,這可能導致原繼電保護的失效、保護誤動作及配合保護不適用等問題[1-3]。同時加入分布式電源的故障水平會發生改變,故障水平提高還是降低取決于運行的分布式電源數量和種類,故障水平的提高要求開關設備的升級,故障水平的降低可能會給過電流保護帶來問題。因此,對于關系電力系統安全穩定運行的繼電保護問題亟待解決,如提高其斷路器的容量和升級保護裝置[4],確定新的保護方案或采用新的繼電保護裝置等。

本文首先介紹分布式發電對繼電保護的幾點影響,然后總結了文獻中的一些解決方法,論文最討論了一些可行的方法,并分析了用自適應繼電保護對含有分布式電源的配電網進行整定計算的方法。

1 分布式發電對繼電保護的影響

分布式電源接入配電網絡最重要的一點是改變原來配電網絡的潮流方向,很多分布式電源,如光伏電池等發出的是直流電,需通過電力電子轉換設備將其轉換成交流電,這些電力電子裝置具有非線性、低慣性等特點,另外就是基于分布式發電的微型電網有多種運行方式,微網運行方式的改變無疑會影響繼電保護方案及整定計算的數值。下面從上述幾方面解釋分布式發電對繼電保護產生的影響。

(1) 在一定的電壓水平下, 電力系統功率可以雙向的流動,但是一般來說功率是從高電壓流向低電壓的。也就是從輸電網到配電網。分布式發電比例的增加可能使功率從低電壓電網流向中壓電網。因此這┝礁霆電壓等級可能需要不同的保護方案。

如圖1所示[5]的有五條饋線的分布式發電系統,如果短路發生在F2或F3,短路電流由G1、G2相鄰支路上的分布式發電(G3)單元及大網提供。與大網及其他支路的電源相比,如果G1或G2引起的短路電流比較大,通過斷路器及保險絲CB1的電流可能過低而斷路器不會動作切斷短路支路。如果在臨近饋線上的電源所提供的短路電流更顯著的話,CB4有可能誤動切除正常支路。按照技術標準(如IEEE 1547),當DG單元故障或非正常運行時,DG必須自動解裂,且一定要滿足保護的選擇性,以保證人身和設備的安全。將來分布式發電系統會越來越多,而上述要求降低了我們應用分布式發電的效益,因此,應該避免DG不必要的解裂來最大效益地使用DG,且DG系統應該有克服小擾動的能力,即在小擾動的情況下,配網仍能安全穩定的運行。

圖1 加入分布式電源的配電網絡

(2) 由于微網中含有大量的電力電子功率元件,故障時的短路電流比較小,常規的保護可能會不啟動,以至不能切除故障支路。

(3) 要想最充分有利的應用分布式發電,由分布式發電組成的微網必須與公共電網聯網。在大電網終止供電的孤島方式下運行必須考慮重要的技術要求(例如有能力提供自身輔助)和安全因素,當分布式電網重新并網運行時,DG單元必須與主網電壓同步,需采用安全可靠的并網保護裝置。

(4) 微網有3種運行方式:孤島運行方式、與大網聯網運行,大網與分布式電源同時供電的混合運行方式,各種運行方式下潮流的分布是不同的,電流的流向也會發生改變。所以,微網原有的保護定值和配合方法在運行模式變化后就會出現問題。怎樣解決各種運行模式下繼電保護都能滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性是值得思考的問題。

2 文獻中提出的解決方法

篇(6)

盡管我國新能源產業發展迅速，然而針對新能源行業的技術型人才培養卻相對滯后。高素質技術型人才的缺失已嚴重制約著我國當前新能源產業的健康發展。預計到2020年，在風電、光伏、新能源汽車、節能建筑等新能源領域的專業技術人員需要將達到數十萬，而全國新能源相關專業每年畢業生總量卻不足1000人。因此，培養適合于新能源產業的技術型人才刻不容緩。2007年華北電力大學成立可再生能源學院，2008年10月南昌大學成立了光伏學院，同年，復旦大學成立新能源研究院，河海大學設立了風能與動力工程專業?！半姍C學”與“運動控制系統”作為電氣自動化專業重要的專業課程，始終相互銜接、互為支撐，是培養新能源技術人才的重要基礎課程，徐州工程學院信電工程學院對“電機學與運動控制系統”課程群的調整開展了有益思考與探索。

二、課程教學現狀

1.理論教學

由于本課程集電路、模擬電子技術、數字電子技術、電力電子技術、計算機控制技術等基礎知識為一體，理論性和實踐性都非常強，再加上電機學本身的理解難度，使得目前課堂教學更注重講授知識的基礎性和系統性。一方面，重點講授電動機的基本原理、運行特性和控制方法，發電機的基礎知識和技術難點課堂教學課時分配較少，針對新能源技術領域的知識講授更是一帶而過；另一方面，當涉及到實際工程應用時，均以系統框圖為背景，例如直流雙閉環調速系統、三相同步發電機的運行與并網，課堂講解與工程實際的應用偏差較大，學生普遍感覺比較抽象?？傮w而言，新能源相關的新知識、新技術在教學中的更新較慢。

2.實驗教學

我院的實驗教學基本以驗證性實驗為主，并且由于現有的實驗設備高度集成，學生在做實驗時往往看不到其內部結構，只要對外部端子進行簡單接線，然后手工記錄數據即可，整個實驗過程無法將理論與實際的元器件聯系起來?？紤]實驗設備的限制，在系統仿真環節，課程多利用MATLAB的SIMULINK工具箱，大多是以控制系統的傳遞函數為基礎進行計算機數字仿真，與工程實際也存在較大的差距。

三、課程教學改革與探索

1.課程教學內容改革

“電機學”與“運動控制系統”是電氣工程及其自動化專業的傳統經典課程，我院在保留課程主干內容的基礎上，適度縮減與工程實際差距較大的理論知識講授課時，著重加大關于發電機運行原理與控制技術的分析和論述，借此進一步夯實學生關于新能源發電技術的理論基礎，并逐步增加“新能源發電技術”、“風力發電與控制技術”、“車用電機原理及控制”、“光伏發電與微網技術”等專業選修課程，通過調整使新的課程體系能滿足新能源人才培養需要。

2.課堂教學方式改革

在理論教學過程中，學生始終是教學活動的主體，而教師發揮著重要的主導作用，需要充分調動學生的積極性，激發學生的學習興趣。例如更多采用多媒體動畫演示、MATLAB/SIMULINK軟件搭建仿真模型、新能源技術視頻展示和項目小組討論等多種形式，對工程實際系統進行深入的研究性學習。同時注意增加學生新技術實驗與實踐成績占課程總成績的比重，鼓勵學生更注重探索新知識、掌握新技能，適度降低課程期末考試成績的比重，以避免學生疲于應付考試。在實驗教學過程中，充分利用我院大學生實踐創新訓練計劃，采用CDIO工程教育培養模式，在授課班級中開展項目小組討論的形式，圍繞新能源相關課題進行項目構想、設計、實施、改進以及答辯討論。每個項目小組中的學生都需要至少一次作為項目負責人，提升學生的個人技能和團隊寫作能力。針對眾多新能源相關課題，學生自由組合、自主選題，在課題開始階段，學生充分利用圖書館文獻數據庫及網絡資源，查閱相關文獻并進行整理和提煉，形成項目的整體推進思路；在課題推進過程中，課題負責人對課題進行子課題分解，對課題中的具體工程實現進行設計、實施和改進；在課題答辯討論階段，項目負責人將課題進展結果在課堂上以PPT的形式加以闡述，班級同學均可就其結論和觀點展開討論，最后以指定的論文格式要求上交紙質論文或樣機實物，教師對課題成果進行綜合評定，并計入課程總成績中。

3.實踐教學分層次能力提升

在實踐教學過程中，按照項目設計—系統實現—實施改進三個層次的漸進過程。在項目設計階段，學院組織教師結合企業新能源方面的需求和教師的科研課題進行命題，學生分小組選題，并根據課題進行協作設計。設計完成后，學院組織專門的評審委員會進行設計的評講活動，學院對于設計成果有創新的進行獎勵。在系統實現階段，充分利用我院大學生創新訓練計劃專項經費，解決學生理論與實際脫節的問題，利用MATLAB的電力系統工具箱（SimPowerSystem）和Pspice軟件，開展了系統仿真，工具箱在元件庫中提供的電氣元器件能夠反映相應實際元器件的電氣特性，激發了學生獨立動手實踐的積極性。在實施改進階段，學院組織評審委員對系統的實現進行再評講活動，提出實施改進意見，讓學生對自己的設計、實現成果進行完善性改進，從而進一步提高成果的層次和質量水平。2009年我院購置“電機學”與“運動控制系統”兩門課程的成套實驗教學設備，2010級電氣國際課程實驗班的實驗內容就進行了相應的調整，減少數字仿真的內容，增加工程實踐訓練內容。新的實驗指導書要求學生認真預習，根據實驗內容、原理圖和實驗裝置設計實驗控制系統的具體接線圖，列出實驗步驟；能夠運用理論知識對實驗現象、結果進行分析和處理，解決實驗中遇到的問題，能夠綜合實驗數據，解釋實驗現象，編寫實驗報告，實施了從構思、設計、實施到運行的一個全CDIO過程，達到培養學生全面的專業、個人、職業、團隊、交流及社會意識與能力。

四、結束語

篇(7)

關鍵詞 異步風力發電機 軟并網 加速度 晶閘管

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A

0引言

由于風能具有蘊藏量巨大、分布廣泛、清潔無污染和可再生，成本低、占地面積小、建設周期短等優點，使得風力發電從諸多新能源發電技術中脫穎而出。風力發電機組是高度時變的、非線性的復雜系統，其電氣控制系統的有效性和可靠性是風電機組安全運行的關鍵。并網技術是風力發電技術中很重要的一部分，它關系到電網接入的電能質量及風機運行穩定性。因此研究風電并網技術有著極其重要的經濟意義和重大民生意義。

本文以結構簡單、性價比高、成本低且廣泛使用的定槳距失速型風力發電機組中異步發電機為研究對象，對其并網相關技術進行研究。

1異步風力發電機并網方式

異步風力發電機投入運行時，靠滑差來調整負荷，機組的調速精度要求不高，不需要同步設備和整步操作，只要轉速接近同步速時就可并網，控制簡單，且并網后不會產生振蕩和失步，運行穩定，要求不高。但異步發電機直接并入電網時，其沖擊電流會達到其額定電流的6～7倍，甚至10倍以上，該沖擊電流會對電網、風機以及發電機本身造成嚴重的沖擊，甚至會影響其他聯網機組的正常運行。因此，應對發電機并網時的電流加以限制。

目前，異步風力發電機并網的主要方法有直接并網法、準同期并網法、降壓并網法和軟并網法。

直接并網法是在發電機轉速接近同步轉速時直接并網，這樣并網對電網沖擊大，有較大的瞬間沖擊電流，電網電壓下降嚴重。適用于電網容量大、風電機組容量較小的場合。

準同期并網法是在發電機轉速接近同步轉速時，先用電容產生勵磁，使其建立額定電壓，然后調節發電機的相位與電網同步后并入電網運行。其優點是并網沖擊電流較小，電網電壓下降幅度小；缺點是并網所需的整步同期設備增加了機組的造價，且從整步到準同步并網所需的時間長。適用于電網容量比風電機組大不了幾倍的場合。

降壓并網是在發電機和電網之間串電抗器，以減少合閘瞬間沖擊電流的幅值與電網電壓的下降幅度，待達到穩態時將電抗器切除。這種并網方式要增加大功率的電阻或電抗器組件，其投資隨機組容量的增大而增大，經濟性差。適用于小容量風力發電機組的并網。

軟并網法則采用雙向晶閘管的軟切入法，得到一個平穩的過渡過程而不會出現沖擊電流，可使并網電流控制在一定范圍內，大幅降低并網時的沖擊電流，增加風機的使用壽命和可靠性。目前，大型異步風力發電機都采用這種并網方法。

2失速型風力發電機的軟并網系統的工作原理

異步風力發電機組軟并網控制系統的主電路由三對反并聯或雙向晶閘管及其保護電路組成，在軟并網過渡過程中，每一時刻，有兩個晶閘管同時導通，構成一個回路。

步電機利用雙向晶閘管進行軟并網的過程如下：當異步風力發電機起動或轉速接近同步轉速時，與電網相連的每一相雙向晶閘管的控制角在180壩？爸渲鸞ネ醬蚩幻肯轡藪サ憧氐乃蚓д⒐艿牡紀角也捅櫻壩？80爸渲鸞ネ皆齟蟆4聳弊遠⑼厴形炊鰨⒌緇ü蚓д⒐芷轎鵲亟氳繽？

當異步發電機轉速小于同步轉速時，異步發電機作為電動機運行，隨著轉速的升高，其轉差率逐漸趨于零。當轉差率為零時，雙向晶閘管已全部導通，這時自動并網開關動作，常開觸點閉合，短接已全部開通的雙向晶閘管。發電機輸出功率后，雙向晶閘管的觸發脈沖自動關閉，發電機輸出電流不再經雙向晶閘管而是通過已閉合的自動開關觸點流向電網。通過控制晶閘管的導通角，來限制異步發電機并網以及大小電機切換時的瞬間沖擊電流，得到一個比較平滑的并網過程。

3仿真與實驗分析

本次對本文所提出的軟并網系統在額定功率為1.1MW風力發電機上做了軟并網實驗，實驗對象為GCN1000型定槳風力發電機。風力發電機組的切入風速為4.8 m/s，切出風速20m/s，額定風速15 m/s；風機葉片數為2，風場空氣密度 1.059Kg/m3。

發電機等效電路如圖1所示。其具體參數為：機端額定電壓VN 為0.69kV，額定容量SN 為1100MVA，額定功率PN 為1000MW，定子電阻R1為6.757 m ，定子電抗X1為80.926 m ，轉子電阻R2為51.531 m ，轉子電抗X2為147.95 m ，勵磁并聯支路電阻Rm為208.80 ，勵磁并聯支路電抗Xm為5.041 ，發電機轉子轉動慣量為45.8kgm2，發電機轉子慣性時間常數為1.2s，發電機轉子額定轉速為1560rpm。

軟并網過程是一個強非線性過渡過程，只有采用基于狀態量反饋來實施閉環控制。傳統軟閉環軟并網即限流式軟并網，主要以電機的定子電流作為晶閘管觸發角變化的根本依據，通過采樣電機定子電流，并與電流限定值進行比較，得出相應的電流偏差值，經過數字PI調節算法，計算出所需要的晶閘管觸發角的調整量。它存在潛在的缺點是：由于導通角最少需要10ms的時間才能改變一次，如果導通角已給出，則在接下來的10ms中電流是不可控的，所以當參數調校不好的時候，可能出現電流忽大忽小的狀態，引起震蕩不穩定。

本次研究改為采集發電機的轉速脈沖，通過快速檢測及運算，得出機組運行加速度，根據加速度的微分特性，達到預測控制的目的，從而實現晶閘管觸發角的精確控制。將導通角從72度階躍變化到180度并持續20ms，斷開并網接觸器，間隔1秒后合上并網接觸器，投入導通角并保持3秒后實驗結束。記錄數據如表1所示。

通過實驗數據可以看出，通過采集發電機的轉速脈沖，然后檢測、運算得出機組運行加速度來控制晶閘管觸發角的這種方法可以很好地達到控制目的，改善了電流忽大忽小，震蕩不穩定的狀態。

當發電機的轉速達到l320 r/min時由PLC（上位機）發出并網指令。整個并網過程中定子電流波形如圖2所示，從實驗波形可以看出，采用基于加速度控制的晶閘管軟并網系統基本可以抑制過大的沖擊電流，而且在整個并網過程中，沒有出現電流電流忽大忽小，震蕩不穩定的狀態。

4結語

本文對定槳失速型風力發電機組軟并網相關技術進行了研究，本次研究通過采集發電機的轉速脈沖，經過運算，得出機組運行加速度，根據加速度的微分特性，達到預測控制的目的，從而實現晶閘管觸發角的精確控制。仿真和實驗結果表明，這種方法可以實現失速型異步風力發電機組的平穩并網，其啟動電流也完全可以滿足異步風力發電機組的并網要求。

（指導老師：吳紅霞）

基金項目：此成果為省級大學生創新創業項目（項目編號：201511798001）。

參考文獻

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[4] 尹健.并網型風力發電機組的軟并網控制系統研究[D].華北電力大學碩士學位論文，2010.