太阳能与风力发电的现状与展望

二十一世纪，人类期望着进入经济、社会与生态环境持续、协调、稳定发展的新时代。在我国，为满足迅速增长的能源与电力的需求，还难以扭转以煤为主的能源结构，在高效、低污染燃煤发电方面还要做出很大努力。与此同时，必须大力促进核能与太阳能（广义）的发展及其产业化，尽快改变以化石能源为主的能源结构，走上持续、协调、稳定发展的道路。本文介绍了近年来，世界与我国在太阳能热发电、太阳光发电和风力发电等方面科学、技术与应用的进展。对二十一世纪上半叶可能的进展进行了展望。

太阳能与风力发电仿真(实验)系统的研制

针对太阳能和风力发电人才培养的需要，论述了太阳能和风力发电仿真（实验）系统的设计思想、研究方法、技术路线及其实际应用情况。

太阳能光热与风力发电协调优化控制研究

太阳能光热发电和风力发电的输出功率存在较大的随机性和波动性,考虑两者在时间上的输出功率互补性,充分利用光热发电的储热装置可形成光热和风能联合运行发电系统。提出了一种太阳能光热与风能互补发电的功率协调控制策略,从运行机理入手,在传统光热电站运行约束的基础上,提出简化后具有良好适应性的优化模型。根据联合系统输出功率波动方差最小和联合系统并网效益最大化构建多目标函数,采用法线边界交叉法的多目标优化协调控制光热发电和风力发电的输出功率。最后利用Matlab软件对所提模型及协调控制策略进行了仿真验证,结果表明,提出的优化策略可提高太阳能光热和风能的利用率和减小并网功率的波动,同时增加了光热风能联合发电系统经的济效益。

小型太阳能—风力发电联合演示装置的设计

针对太阳能光伏和风力等新能源发电技术的科普及相关教育教学应用需求,设计开发了一种新型的便携式小型太阳能-风力发电联合演示装置,该装置同时采用了垂直轴/水平轴两种风力发电机和晶体硅太阳能电池,组成太阳能-风力发电联合发电系统,并基于MCU开发了演示控制系统,可以实现对不同风机和太阳能系统的发电演示,并通过对比实验室验证了装置的准确性。整个装置具有小型便携化、应用简便、可展示性和可扩展性好等特点。

太阳能风力发电塔整体方案的设想

笔者看到一则2003年1月10日《参考消息》科学技术小栏目报道,澳大利亚打算在新南威尔士州建造一座千米巨塔用来发电,装机容量为200MW,2006年建成投产,全文约600字。太阳能风力发电塔_工作原理是利用烟囱的“拔风作用”和热空气向上流动产生动力,以15米/秒的风速驱动风力发电机来发电,可以做到燃料无成本,环境无污染,生态无影响,符合现代环保理念和能源政策。

太阳能辅助热电联产机组供热、发电及调峰性能分析

针对新能源存在不稳定性导致电网调峰问题日益严重的现状,结合较为成熟的光煤互补发电技术及多热源联合供热调峰系统,设计光煤混合供热发电系统,使热电联产机组具有一定的调峰能力。以某300 MW热电联产机组为研究对象,利用Ebsilon Professional软件搭建发电、供热可灵活调节的太阳能辅助热电联产系统,基于供热机组实际双机运行工况,在保证供热负荷前提下,分析太阳能辅助双机热电联产机组耦合方式,比较耦合前后双机调峰性能。结果表明:凝汽器出口与太阳能集热系统换热器间的管道上设置动态节流阀,改变太阳能集热系统辅助供热机组的运行模式,能够实现发电、供热、调峰一体系统的灵活运行;其中,以太阳能集热系统仅用于补充供暖的运行方式调峰能力最强,太阳能辅助单机供热前后调峰容量比值为0.76,太阳能辅助双机供热前后调峰容量比值为0.55,太阳能辅助承担最大供热负荷的1号机组在调峰容量及调峰补偿上效果最佳。

太阳能光伏发电技术发展现状与前景

太阳能光伏发电技术综合了半导体材料、电力电子技术、现代控制技术、蓄电池技术和电力工程技术,已成为当前新能源发电领域备受研究关注的综合性技术,具有发电过程简单、电能供应稳定、使用范围广、清洁无污染等优点的太阳能光伏发电技术。在当前绿色能源背景下,太阳能光伏发电技术在我国取得了长足发展,重要性日益凸显。介绍光伏发电基本原理、常见技术,阐述国内外现有光伏发电技术现状,探讨光伏发电技术应用,展望光伏发电技术的发展方向。

风力和太阳能光伏发电现状及发展趋势

在全球气候变化和能源危机的背景下,风力和太阳能光伏发电作为清洁、可再生的能源解决方案日益受到重视,技术的进步和成本的下降使这两种能源形式在电力市场中的竞争力增强,风能与太阳能的资源丰富性,使其在许多国家的能源结构转型中的作用凸显,尽管存在间歇性和储能需求挑战,市场机制的完善为发展提供了保障。本文通过分析风力发电以及太阳能光伏发电的现状,探讨了风力和太阳能光伏发电的发展趋势,最后给出了风力和太阳能光伏发电发展建议。

面向零能耗太阳能住宅的光伏发电系统设计及仿真实验

该文针对徐州地区零能耗太阳能住宅的用电需求,设计出一套并网型二级式光伏发电系统。首先依据住宅的最大日均用电量设计光伏发电系统的容量,进而进行选型确定光伏组件的参数和数量;然后对DC/DC变换器、DC/AC变换器和滤波器的主电路进行设计,通过分析各部分电路的输入输出关系、电压/电流纹波和滤波特性等限制条件,计算相关元器件参数;接着针对最大功率跟踪、并网电流无静差跟踪、直流母线电压保持稳定等控制要求,选定各级变换器的控制策略,并设计相关控制参数;最后利用Simulink软件建立整个光伏发电系统模型,进行仿真实验分析。结果表明:所设计的光伏发电系统无论在强光照下还是弱光照下,都能保证家用电器正常工作,且各级电路的电压电流控制效果良好。

基于传递函数分析的双馈风力发电系统动态建模方法研究

以双馈风力发电系统(doubly-fed induction generator based wind energy conversion system,DFIG-based WECS)为例,利用小信号分析法推导出由风机、双质量块传动链构成的动力与传动系统通用传递函数方程。动力与传动系统传递函数的零极点位置、稳定性与系统参数及系统运行工作点相关。该传递函数可进一步分解为扭转分量和非扭转分量。传动链参数仅对扭转分量造成影响。在此基础上,建立了考虑动力传动、电机、变流器、控制等环节的风力发电系统传递函数模型。模型综合了各环节参数,可直观反映系统参数对系统响应的影响,有助于深入了解系统动态行为。算例及时域仿真结果证明了所提出传递函数模型的准确性和高效性,可为系统参数设计研究提供理论依据。

CDR风力发电机多领域耦合动态建模及全工况分层协同控制

针对一种串列式双叶轮(CDR)风力发电机,基于自由涡尾迹理论提出前后叶轮串列式布局下后叶轮入流风速建模方法,首次建立了包含前后叶轮、传动轴系和塔筒等关键子系统的“气动-传动-电气-支撑件”多领域耦合动态模型;考虑CDR风力发电机结构及特性,以风力机安全运行和最大出力为目标,设计整机分层协同控制架构;采用Fortran语言开发适用于不同容量等级CDR风力发电机的精细化仿真软件,结合高性能服务器搭建仿真实验平台。为验证方案有效性,配置某典型2.7 MW CDR风力发电机设计参数,依据国际电工委员会(IEC)标准开展全工况载荷分析及性能验证。结果表明:所建立的整机模型可准确反映风力机各子系统间的耦合动态特性,所提出的分层协同控制方法在安全载荷范围内具有良好的最优功率曲线跟踪性能。

槽式太阳能辅助燃煤发电系统集成方式

针对某600 MW超临界发电机组,提出3种槽式太阳能辅助燃煤机组发电(SAPG)系统的集成方式.第1种为太阳能场并联取代高压加热器,第2种为太阳能场高压串联取代高压加热器,第3种为太阳能场低压串联取代高压加热器.利用Matlab编程建立槽式太阳能辅助燃煤电厂发电的仿真模型,在功率增大模式(PB模式)下仿真计算不同的集成方式热力性能,对3种集成方式下系统的太阳能发电量、光电转换效率、标准煤耗率等指标进行对比分析.结果表明,SAPG系统的3种集成方式随着太阳法向直接辐照度EDNI的增大,太阳能引入规模达到峰值为192.37 MW,太阳能发电量为59.55 MW,光电转换效率达到20.10%,标准煤耗率最低为264.44 g/(kW·h).当EDNI≤482 W/m2时,低压串联的集成方式下太阳能发电量、光电转换效率、标准煤耗率等指标均优于高压串联及并联集成的方式;当EDNI≥482 W/m2时,并联集成方式的热力性指标均优于其他2种集成方式,高压串联的集成方式热力性能指标最低.

近场地震作用下风力发电塔结构振动台试验研究

为研究近场脉冲型地震和竖向地震分量对风力发电塔结构地震响应的影响,以2MW风力发电塔结构为原型,按缩尺比为1/20进行模拟地震振动台试验。选用脉冲型地震Westmorland记录和Chi-Chi记录以及普通地震Taft记录和El-Centro记录作为输入地震动。对比分析结构的动力特性,脉冲效应对结构地震响应的影响,竖向地震分量对结构的地震响应的影响。试验结果表明:在试验过程中风力发电塔结构一直处于弹性工作状态;脉冲型近场地震动对结构的加速度响应、位移响应和应变响应具有显著的影响;竖向地震动分量对塔顶水平加速度响应和水平位移响应的影响较小,但对结构的竖向加速度和竖向位移有显著的影响。因此为提高风力发电塔结构的抗震能力,在结构设计中应更加考虑近场地震的脉冲效应和竖向地震效应的影响。

风力发电机、太阳能电池和柴油发电机联合供电系统的开发研究

本文介绍了一种具有风力发电机、太阳能电池、柴油发电机和蓄电池储能环节联合应用的供电系统.该系统综合了风——柴供电系统、风能——太阳能供电系统的多种优点,充分利用自然能源之间以及自然能源和常规能源之间的互补特性,可以实现高质量、不间断的电力供应。系统由微型计算机控制管理,自动化程度高,可靠性好。以充分利用风能、太阳能为目标的控制方案,使柴油发电仅作为可再生能源不足时的补充手段,节油效果显著。同时,污染和噪声也得到有效控制。

风力发电参与调频市场的机制优化及收益研究

随着风力发电并网容量日益增加,传统能源提供的调频容量已无法满足系统调频需求,目前政策允许风电参与系统调频,但现有调频辅助服务机制无法有效衡量风电参与调频的真实容量,对系统安全稳定运行带来了严峻挑战。在现有调频辅助服务机制基础上,引入风电调频可信度指标及综合调频性能指标对调频市场主体报价进行调整以衡量风电参与调频的真实容量,同时优化现有调频辅助服务机制的补偿细则。针对上述优化部分,建立风电参与调频市场的出清模型。算例结果表明,优化后的机制能够有效衡量风电提供的真实调频容量,促使优质的调频资源优先出清,同时风电可提高调频可信度指标及综合调频性能指标以获得较高的调频收益。

混合式教学在风力发电原理课程中的应用与探索

在课程改革中采用混合式教学模式,从教学理念、教学设计、教学内容组织及实施等方面进行全方位多角度的改革和探索。贯彻以学生发展为中心的理念,从教为中心向学为中心转化,改进并丰富教学模式,进行学习的全过程督促与考核。结合线上教学平台采用多样化的教学模式,打破了传统教学中时间与空间的限制,学生可以根据自己的具体情况时时学、处处学,提升了学生的学习兴趣,充分调动了学生在学习中的主动性,加强了创新能力和实践能力的培养,提升了教学效果。

兆瓦级双馈风力发电机的设计与分析

直冷双馈风力发电机(direct cooled doubly fed wind turbine generator,DCFG)作为风力发电系统中的核心部件,其性能和效率直接影响着整个系统的运行和发电能力。对兆瓦级直冷双馈风力发电机的结构和工作原理进行深入分析,并结合设计理论给出电机精准设计方案,在此基础上,利用有限元方法验证了设计参数的可行性和有效性。仿真结果表明,直冷双馈风力发电机的设计方案切实可行,能够实现风力发电系统高效率运行。

永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪模糊分数阶控制

在“双碳”背景下,风电作为零碳电力和新能源发电的主力军,在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用,提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同一步风力发电系统的最大功率跟踪(maximum power point tracking, MPPT)问题进行研究。首先建立了永磁同步风力发电系统的机理仿真模型,用两电平双PWM全功率换流器连接风力发电机与电网。然后基于以上模型,分别设计了整数阶PI控制器、分数阶PI"控制器、模糊分数阶PP控制器以实现MPPT控制。最后对以上控制策略进行了仿真研究。结果表明,无论在阶跃风速还是随机风速下,模糊分数阶PU控制器相较于其他两种均具有更出色的MPPT性能与更强的鲁棒性。

太阳能光伏发电预测模型的数据处理与特征选取策略分析

太阳能光伏发电作为清洁能源的重要组成部分,其发电效率的预测对于提高能源利用效率至关重要。文章围绕太阳能光伏发电预测模型的数据处理与特征选取策略展开研究,旨在深入分析和探讨相关技术及方法的应用。通过对机器学习算法的预测模型、数据处理策略以及特征选取策略的详细讨论,研究结果为太阳能光伏发电预测提供了全面而深入的研究视角。

风力和太阳能光伏发电现状及发展趋势

阐述风能和太阳能是丰富清洁的可再生能源,风力发电和太阳能光伏发电是重要的后续能源,将为能源结构调整和环境保护做出巨大贡献。介绍国内外风能与太阳能资源,分析国内外风力及太阳能光伏发电现状,论述其发展趋势及需要解决的问题。针对风能与太阳能的特点,指出风力与太阳能互补发电比单一发电方式更优越,并介绍风力与太阳能光伏互补发电的研究现状及进一步发展所要做的努力。