发电技术论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇发电技术论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

在“西部大开发”战略的指引下，史无前例的“西气东输”工程全面施工，引进液化天然气和管道气项目也全面开展。国家重点支持发展的天然气燃气—蒸汽轮机联合循环发电工程首批联合招标项目装机总容量8000MW，计划于2005~2006年建成发电。以引进技术形成自主开发能力为目标的燃气轮机制造产业也在分阶段实现。我国天然气燃气轮机和联合循环发电进入一个新的发展时期。

据统计，2001年世界天然气消费量达24049亿立方米，天然气在世界能源消费结构中的比例达24.7%。第16世界石油大会报告认为2010年全球天然气消费量将增加到49000亿立方米，且预计到2040年天然气在世界能源消费结构中的比例将上升到51%。

当今世界主要工业发达国家能源结构中天然气所占比例为：美国25.8%，英国38.1%，俄罗斯54.6%。而我国仅为2.5%。

此外在1995年世界电力结构中天然气发电占18.54%，当时我国是1.4%。近期我国天然气燃气轮机发电装机容量将有增加，但预计到2006年天然气发电在电力结构中的比重仅达2.7%。

以上统计说明，我国在天然气应用和天然气发电上与世界工业发达国家相比有巨大差距，努力推动我国天然气发电的任务是紧迫的，也是有很大发展空间的。

一优质燃料天然气应主要用于燃气轮机联合循环的高效发电。

天然气是化石能源中最洁净的燃料，在燃烧性能、热值、运输等各方面都是最优质的燃料。燃气轮机和联合循环发电应用热力学上布雷顿循环和朗肯循环相结合，既有利于高品位能量的转换，又能充分利用较低品位的能量，具有能源综合利用和最高效率的优点。当今燃气—蒸汽轮机联合循环发电热效率已达到60%，远高于常规或超临界火力发电水平，（见表1）。

应用天然气燃料燃气/蒸汽联合循环发电的另一个优点是最低的环境污染排放。燃气轮机具有优良的燃烧特性，控制低污染排放技术水平不断提高。天然气燃气/蒸汽轮机联合循环机组与常规火力发电机组相比具有最低的污染排放，被称为“绿色能源”，是可持续发展最有希望的发电技术（见表2）。

表2装机容量500MW燃用天然气电厂和燃煤电厂的环境影响比较

注：1原煤热值按全国平均值19678kJ/kg(4700kcal/kg)计；

2原煤含硫按1.1%，灰份按27%计；

3年耗煤量150万吨，除尘效率98.5%；

4燃天然气电厂值取国外资料

由于天然气燃气－蒸汽联合循环是最理想的发电方式，世界燃气轮机发电装机容量大幅度增长。1996年6月到1997年5月世界燃气轮机订货总功率数28222MW，1998年6月到1999年5月订货总功率翻了一番，达到64254MW。燃气轮机发电已是电力结构中的重要组成部分，在新增发电容量中更占主要份额。据报告美国南方电力公司发电新增装机容量中燃气轮机和联合循环占90%以上。

二我国燃气轮机发电应是电力结构中的又一重要组成部分

世界能源结构中，煤炭仍是最丰富的资源。预测全球石油储量尚可开发60年，天然气有120年，煤炭则有200年。我国对煤炭的依赖尤为重要。中国是煤炭大国，现探明的天然气储量有限，应用天然气还要依靠进口，在天然气发电方面也刚起步。我国以燃煤火电为主的状况将会持续一个漫长的岁月。

但是我国应积极发展天然气燃气轮机发电，目的是优化我国电力结构，提升我国电力技术水平。这就要求充分发挥天然气燃气-蒸汽联合循环发电的优点，来加速发展我国天然气发电。

燃气轮机联合循环发电与常规火力发电相比，除具有热效率高、排放污染少外，还具有灵活机动、调峰性能好，以及投资低、建设周期短、占地面积少等一系列优点。

燃气轮机和联合循环发电在电力结构中最适当的位置或用途是：

1人口密集地区、经济发达地区；2负荷中心或电网末梢，以及用电极度紧张地区；

3主要用于电网的调峰

随着我国国民经济高速发展和人民生活水平的提高，在相当长的时期内，我国一方面会存在电力紧张的状况，另一方面电力负荷常常是多变、复杂且具有不稳定性，例如：

1随着电力总量增长，负荷峰谷差矛盾十分突出；

2社会专业化生产规模的提高，促进地区性电力负荷分布不平衡；

3农村城市化和偏远地区经济发展，全国大电网建设仍跟不上广大地区发展用电需求；

4电力负荷的季节性变化也越来越大。

此外大型水电站和核电站建成后在电网中以基本负荷发电，电网则急需配置充分的调峰机组。

可见，我国必须将火电、水电、核电和各种先进的发电技术相结合，也必须加快发展天然气燃气轮机发电技术。燃气轮机应以其自身特点在电网中发挥重要作用。燃气轮机发电应是电力结构中的又一重要组成部分。

三燃用天然气的分布式燃气轮机冷、热、电联供，可望为解决电力负荷峰谷差找到有效途径。

随着经济发展和人民生活水平的提高，用于空调、取暖的电力负荷明显增加，造成日负荷和季节性负荷的峰谷差，这是世界各工业国家普遍存在的问题。我国现今人均用电拥有量远远低于工业发达国家的水平。我国电力的增长，其中一大部分将是满足生活用电的增长。生活用电包括取暖、空调等各方面的电力消耗，伴随着电力负荷的增长又加剧峰谷差的扩大。

按深圳市统计为例，2000年月最大负荷为210～339.5万千瓦，月用电量为83177～187048万千瓦时，季节性峰谷差达129.5万千瓦；2002年月最大负荷为296.7～480万千瓦，月用电量为112630～261780万千瓦时，季节性峰谷差达183.3万千瓦。据预测今年深圳市最高负荷将达到600万千瓦，季节性峰谷差将超过200万千瓦。据深圳市供电部门预计，深圳市现有空调负荷很可能超过100万千瓦。

在电力发展中可按满足高峰负荷来扩大装机容量，必须配备一批调峰机组或增加备用容量。这将会带来电网调整的困难，也影响电网建设的经济性。当代电力系统在继续发展以大型机组为核心大电网的同时，又注重中、小型发电的互补作用。以天然气直燃的微型燃气轮机分布式冷、热、电联供，可使用管网或车运天然气，大大减少在电网上的耗电，可化解电网峰谷差矛盾，提高电网的安全性和经济性，这已成为当代电力发展中的又一热点。

微型燃气轮机简单循环效率达40%，寿命45000小时。微型燃气轮机用于能源综合利用的冷、热、电联供热效率可达80～90%。目前美国、欧洲、日本都已批量生产微型燃气轮机，其性能见表3。

表3先进微型燃气轮机主要性能指标

性能指标

高效率燃料—电力转换效率至少为40%，热电联产效率>85%

环境氮氧化物（NOx）<7ppm(燃天然气)

耐久性大修期之间可靠运行1000小时，运行寿命至少为45000小时

发电费用系统成本<500美元/kW，发电费用能与市场应用替代方案（包

括电网）具有竞争力

燃料适应性可选用多种燃料，包括柴油、乙醇、垃圾掩埋场瓦斯和生化燃料

我国科技部863计划中有自主产权微型燃气轮机的开发项目，正在试制100kW涡轮初温900℃，简单循环供电效率29%的微型燃机，2004年将制成样机。我国发展天然气微型燃气轮机的冷、热、电联供的条件逐步具备，这将为我国解决峰谷差矛盾找新的出路。

四应根据天然气燃气轮机联合循环发电的特点研究制定合理的政策，进一步推动天然气发电的发展。

当前我国天然气燃气轮机联合循环发电正处于起步阶段，国家尚无完善的政策法规按燃机电厂在电网中发挥的特殊作用来制定合理的电价。而天然气作为优质燃料，价格偏高，且国内价格比现行国际价格更高。天然气燃气轮机联合循环发电在经济上与常规燃煤火力发电机组相比还缺少竞争力，而这点常常会限制新颖发电技术发挥作用，影响我国电力建设的普遍水平（见表4）。

表4天然气燃气／蒸汽联合循环与常规火力机组的燃料成本的比较

天然气燃气／

蒸汽联合循环发电常规燃煤火力发电

燃料单价1.45/m3360元／标煤吨

燃料热值8942kcal/m37000kcal/kg

热效率55.4%35%

单位燃料消耗量0.162kg/kw•h0．370kg/kw•h

燃料成本0.2354元／度0.1332元／度

在市场经济发展规律支配下，根据同网、同质、同价和公平竞争的原则，天然气燃气－蒸汽联合循环发电的重要作用，应在经济价值上合理的反映出来。

例如天然气燃气轮机在电网中担当调峰或作备用容量，首先会使机组频繁起停，直接影响经济性和降低设备维修间隔周期，增加运行成本。根据燃气轮机经济性和可靠性的统计规律，机组起停一次相当于10~20个当量运行小时。承担电网调峰作用的燃气轮机，年起停次数一般大于300次以上，相当于增加了3000~6000个运行小时数。如果实际运行3500小时，机组当量运行小时数已达6500~9500小时。

再考虑到调峰机组在负荷低谷时段不发电，在高峰或平峰时段也常减负荷，机组年运行小时数经折合后约为3500小时。若是担当电网备用的机组其年运行小时数更低。年运行小时数低的调峰机组比以基本负荷连续长期运行机组的运行成本将随运行小时数的减少而成比例增加。因电网需要而担当调峰任务的机组，折合年运行小时3500小时，但发电的价值却与7000小时左右的基本负荷相当。

调峰机组只能依靠合理的峰谷电价差来弥补其调峰带来的经济损失。发改委[2003]14号文确定峰、谷时段电价差在2~5倍之间。实际价格差应取在上限才趋向合理。

此外，对燃气轮机低排放污染的优点在电价上也应反映。这项电价的补偿应与常规燃煤火力发电因必须采用脱硫工艺而得到的补偿相当。例如深圳妈湾4＃机组总投资15亿，其中海水脱硫设备投资2.17亿，约占总投资额的14.5％。其4＃机组的电价由当前的0.52元／度提高到0.57元／度。燃气－蒸汽联合循环电厂的环保电价补偿政策可参考这种电价补偿的方法来制定。

篇(2)

关键词：新能源发电；课程知识体系；教学改革；教学方法

作者简介：张涛（1981-），男，安徽阜阳人，三峡大学电气与新能源学院，副教授；武建瑞（1983-），男，陕西蒲城人，三峡大学电气与新能源学院，助理工程师。（湖北 宜昌 443002）

基金项目：本文系三峡大学教学研究项目重点项目（项目编号：J2011008）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0073-02

能源是人类生存和发展的重要物质基础，随着社会发展对能源需求的持续增长，以及能源短缺危机和全球环境的日益恶化，能源对人类经济与社会发展的制约和对资源环境的影响也越来越显著。[1]面对能源短缺危机和环境保护的双重压力下，必须通过能源利用新技术实现“开源”和“节流”。因此，大规模开发新的能源，大力发展高效、环保的电力工业成为解决能源问题的有效途径，培养这方面的人才对新能源的开发和利用具有重要意义。

三峡大学具有浓厚的电力行业背景，为了让三峡大学（以下简称“我校”）电气工程类专业学生了解新能源相关知识，“新能源发电技术”课程应运而生，它是电气工程及其自动化专业课程体系中一门重要的专业选修课程。该课程的讲授，能够帮助学生较为全面地了解和掌握新能源利用形式及其相关技术的前沿动态，有利于培养学生的创新思维能力。为了提高教学质量，结合电气工程类专业的特点，探索适合电力系统及其自动化专业课程授课内容和教学方法是十分必要的。本文将根据笔者近年来的教学实践，谈谈对该课程的教学改革与实践方面的几点体会。

一、课程教学存在的主要问题和矛盾

“新能源发电技术”课程是一门多学科交叉的课程，除了涉及电力和能源领域的知识外，还要求学生具有其他领域相关的知识，如课程中风力发电技术涉及空气动力学的相关知识，太阳能电池涉及的半导体材料的相关知识，生物质能中涉及的生物化学等相关知识等。[2，4]由于新能源发电技术的研究属于前沿科学，目前，我国部分高校的相关专业已开设“新能源发电技术”课程，但不同学科对该专业课程的教学需求不同，导致教材内容侧重点差异较大。该课程的建设中存在的问题较为突出，集中体现在：不同专业教材内容侧重点不同，缺乏适合电力系统及其自动化专业的教材；作为一门选修课程，学生重视程度不够；专业教学环节矛盾众多，包括课程与教材之间的矛盾，理论教学与实践教学之间的矛盾，教学目标与教学方法之间的矛盾等，这些都在很大程度上制约了“新能源发电技术”课程教学质量的提高。

对于电力系统及其自动化专业的学生，该课程需要涉及更多电气工程学科的相关知识，如电机学、电力电子技术、电力系统分析等专业知识。在新能源并网和储能技术中需要应用这些专业知识分析该研究领域前沿问题，有利于全面掌握新能源知识体系和培养学生分析问题的能力。由此可见，本课程内容丰富，知识点多，在该课程的建设中，需要根据专业特点，合理组织教学内容，让学生掌握晦涩难懂的外专业知识的，能利用本专业知识分析实际工程问题，激发学生学习该课程的兴趣，提高学生的综合素质，因此该课程的教学内容和教学模式的改革势在必行。

二、教学内容的改革

为了适应电力系统及其自动化专业学生的教学，在课程改革过程中，根据新能源发电行业现状和电气工程对新能源发电技术课程知识体系的需求，结合电力工程及其自动化专业的特点，精选教学内容，重新构建了新的课程知识体系，加强与电力系统及其自动化专业之间的联系。

根据新能源发电站接入电网的影响不同，将这些新能源技术分为两类：稳定性能源发电技术和间歇性能源发电技术。

一些新能源技术（如生物质能、地热能和常规水电）在接入电力系统方面和常规电力技术一样容易，除了一次能源的形式不同，转换成电能环节基本相同，都采用同步发电机进行发电，对电网的安全和稳定不会造成影响。因此，这部分新能源知识重点讲解各种新能源发电技术的基本原理，最新的发电技术的现状和动向，及在利用过程中对改善环境带来的好处，培养学生新的能源观念和意识。同时结合电网发展的最近进展，这些发电技术作为分布式电源接入电网时，如何规划电网，接入电网对电网的影响等方面进行适当的讲解，加强与电力系统知识的联系，提高学生学习的积极性，

由于受到季节、气象和地域等条件的影响，另一些新能源技术具有随机性、波动性和间歇性的特点，如风能和太阳能发电等新能源发电技术，在接入电力系统方面需要克服更多的挑战，其电力大规模并入常规电网会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响。这部分内容重点讲解与电力系统相关的技术，涉及到电机学、电力电子技术和电力系统相关的知识点。在间歇性能源并网过程中，电力储能技术可以补偿负荷波动，解决风能和太阳能等间歇式新能源发电直接并网对电网的冲击，调节电能质量，使大规模风力发电和太阳能发电能够方便可靠地并入常规电网。随着可再生新能源发电技术的快速发展，电力储能技术也是电力系统及其自动化专业学生必须掌握的知识，所以储能技术也是该课程知识体系的重要部分。

本文提出的课程知识体系目前还没有相关教材，为此，笔者较为系统地构建并编写适合电力系统及其自动化专业的“新能源发电技术”课程讲义，使之更符合电力系统及其自动化专业的教学。从两学期的试用情况来看，学生认同感增强，明确该课程是本专业不可或缺的重要选修课，重视程度显著提升，在教学过程中取得了良好的效果。

三、教学模式改革

选择合适的教学方法，能够提高课堂效率。教学内容的不同，授课的教学方法也需要相应的改进，为此笔者对教学方法也进行了改革，使之与课程知识体系相适应。

1.采用学术专题讲座的教学方式

“新能源发电技术”课程知识体系要求运用新的教学方法。每种新能源发电技术各自成章，自成系统，各部分内容均有很多前沿的技术，仅靠书本知识已经不能适应科技的进步。[5，6]因此需要任课教师补充相关发展的新动向和新技术，以学术讲座的形式进行讲授与课程相关知识点。讲解过程中，以具体的行业问题为背景，采取启发式的讲解方式，层层剖析问题，可以让学生在有限的学时内，掌握发电技术的发展现状、发电原理、利用方式、开发存在的问题和研究现状及动向。如地热发电、海洋能发电、生物质能发电、太阳能热发电技术，都可以采用讲座的方式进行讲解。同时在讲座过程中，增加学生提问环节，让学生可以积极参与，引导学生自主思考。

为了强化实践，在每一个专题授课结束后，教师通过布置与该专题相关的设计题目，让学生学以致用。比如让学生设计太阳能热电站，利用波浪能发电原理设计相应的波浪能电站，设计新农村综合利用生物质能的方案，设计垃圾发电站工艺流程等，作为分布式电源接入电网时，结合不同能源开发利用的特点对该地区新能源开发和电网结构做出合理规划，并给出理由。通过这些综合性设计作业，可以增强大家的创新意识和实践能力，激发了学生的学习兴趣和主动性，训练了学生分析问题、解决问题的综合能力，起到了非常好的效果。

2.基于问题的探究式教学方式

传统的讲授方式，可以系统地讲解，课堂容量大。风力发电和光伏发电技术涉及知识点多，知识点零散，因此需要教师合理组织教学内容，使其与所学专业知识相结合。为此笔者精心设计每一个教学环节，精讲多练。但传统的授课方式，学生被动接受，学习积极性不高。

为此，笔者采用基于问题的探究式教学方式，在教学的过程中，教师起引导作用，对课程中的知识点进行分析，提出基于问题的讨论题目；并分析学生需要掌握的知识要点，为学生提供必要的参考文献，让学生课后自己查阅资料，引导他们学会自己总结知识点，利用所学知识分析实际问题。而学生在课后根据自己的兴趣自愿选题，并分小组进行研讨，研讨后，该小组总结讨论结果。在课堂讨论中，每个小组推荐一名学生做交流发言，将自己的研究内容做简要汇报。学生互相提问展开讨论，老师进行有针对性的点评，肯定了学生们取得的成绩，对错误的地方进行了补充和纠正。[2]为了达到分组讨论学习预期效果，要求每个小组在上交的文献报告中，明确每个学生所做的工作和参加小组讨论的发言内容，督促每个学生都参与讨论学习。通过这种教学方式，充分调动了学生的积极性和主动性，也很好地完成了教学目标，促进了教学质量的提高，达到“授人以渔”的目的。

3.改进多媒体教学方式

由于该课程设计的专业知识具有跨学科的特点，有些知识点学生难以掌握，有些原理较为抽象。如风机的偏航过程、变桨过程、风机的失速原理、斯特林发动机的发电过程等都比较抽象，在没有实物演示的前提下，学生经常不容易理解。因此在讲这些课程内容时，采用多媒体动画演示的方法，帮助学生理解基本概念和知识，让学生更快更易地理解和掌握这些内容。

四、考试方法的改革

虽然在教学内容和方法上进行了改革，提高了学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，但仍有不少学生选课和学习动机不端正。他们不是为了完善自己的知识结构，提高自己的综合素质，只是为了凑满学分，对选修课缺乏足够的重视。[6]传统的闭卷考核方式不能全面地反映真实的教学情况。撰写课程论文，成绩只与论文写得好不好有关，有的同学东拼西凑，也能获得一个理想的成绩。这些方式都难以督促学生平常的学习，因此仍需完善课程的考核方式。根据“新能源发电技术”课程的特点，笔者对该课程的考试方式做了合理的改革，促进学生学习，公正地反映了学生的成绩。主要采取了以下一些措施：

1.注重对学生平时的考查

增加课堂随机考查的次数。通过提问、课堂测验等方式，让学生在上课时能集中精力听讲，防止学生上课“开小差”。回答问题和课堂测验计入平时成绩。

2.增加撰写文献报告和大作业

基于问题的探究式教学方式中，撰写文献报告和小组讨论环节能够有效培养了学生查阅文献、撰写论文、发现问题、解决问题、独立思考的能力，因此能够较为科学评价学生平时的努力程度。因此，课堂讨论和小组讨论中，根据学生在该环节中的贡献不同给学生不同成绩，这样能起到督促学生学习和检验学生学习效果的作用。

作业是课堂教学的有效补充和延伸，是教学中必不可少的环节。大作业一般具有综合性的特点，能够有效锻炼学生的综合能力，巩固平时所学的知识，是反馈教学效果的有效手段。因此增加大作业和撰写文献报告在平时成绩中的比重也是考查学生平时学习的有效手段。

3.增加平时成绩的权重

平时考核成绩权重由原来的30%提高到目前的50%，有效地避免了学生平时不学习，考试时突击学习也能取得不错成绩的弊端，提高学生学习的积极性和自觉性。

通过上述措施的实施，经调查表明多数学生都认可这种成绩考核方法较合理、公正，能够真实反映学生的成绩，受到了多数学生的欢迎。

五、结束语

“新能源发电技术”课程是电气工程及其自动化专业课程体系中一门重要的专业选修课程。本文针对课程建设中存在的突出问题，构建了适合电气工程类专业的“新能源发电技术”课程的知识体系，合理组织教学内容，并根据授课内容提出了合适的教学和考核方法。通过课程教学改革，激发学生的学习兴趣，引导学生主动学习，培养了学生分析问题、解决问题的能力和创新意识，提高学生的综合素质，达到提高该课程的教学质量和教学效果的目的。

参考文献：

[1].对中国能源问题的思考[J].上海交通大学学报，2008，

42（3）：345-359.

[2]马明国，蒋建新.“生物质能源利用原理与技术”教学改革初探[J].中国林业教育，2009，27（4）：64-67.

[3]陈春香，李啸骢，梁志坚，等.“新能源发电技术”课程教学改革与探索[J].中国电力教育，2013，（5）：62，102.

[4]孙欣，黄永红.“新能源发电技术”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2011，（35）：95-96.

篇(3)

论文摘要：“电力生产概论”是高校非电气专业开设的全校性选修课。课程的授课目的是让上述专业的学生对电力生产过程有一个大致的了解，为以后有可能服务于电力行业做准备。由于学生在数学、物理以及电气方面的基础薄弱，因此本课程的教学方法与电气工程及其自动化专业的课程教学法有所不同，重点是要激发学生的学习兴趣，让他们克服畏难情绪主动学习，在重点讲述常规发电原理的基础上把自主教学法成功应用于课堂教学过程中。通过课堂教学效果的验证，本方法是行之有效的。

论文关键词：电力生产；自主教学法；学习兴趣；教学效果

“电力生产概论”是高校非电气专业开设的一门全校性选修课。它是为了让工商管理、市场营销及会计学等专业的学生了解一定的电力生产方面的知识，为以后在电力系统从事相关工作做准备。但是经济与管理学院的学生大多是文科类学生，数学、物理基础不扎实，而且大学期间又没有开设电气专业基础课（如“电路”、“电机”、“发电厂电气部分”等），所以学习起来有难度，而且很多学生认为这门课与他们的专业不相关，学习的积极性也不高。针对课程的特点和学生的学习心理，笔者在经过两三年的“电力生产概论”教学后，在重点讲述常规发电、电力生产原理等的基础上，把学生自主教学法成功应用到教学过程中。通过课堂教学效果的验证，本方法是行之有效的。

一、教材内容及教学方法介绍

长沙理工大学选定的“电力生产概论”教材是普通高等教育“十一五”规划教材，李光辉主编。该教材内容全面、难度适中，是一本非常适合非电气类学生学习电力生产方面知识的通用教材。全书共九章，教材前四章先介绍了电力系统与电力生产方面的知识，然后重点讲述了三大常规能源发电：火力发电、水力发电和核能发电。第五章为未来能源发电技术，依次介绍了风力发电、地热发电、太阳能发电、海洋能发电、生物质发电、氢能发电等相关知识。后面四章分别介绍了变电站、电力线路、直流输电以及计算机在电力行业中的应用等与电力生产密切相关的一些专业知识。教材内容安排合理，难度适中。只要学生跟着老师系统地把教材学完，对电力系统及电力生产应该有一个比较全面、系统的了解，收获是很大的。

针对学生数学、物理及电气方面基础不扎实的特点，要在开始就使学生对这门课程的学习感兴趣，并做好心理准备。第一节课在介绍了教材内容后，讲述该课程要采用的教学方法，即采用教师课堂讲述为主、学生自主讲述为辅的创新教学法。前四章常规能源发电等电力生产方面的知识由教师重点在课堂上讲述，让学生切实掌握电力生产过程的特点以及每一种常规能源发电的原理。后面第五章的未来能源发电技术的发电原理与常规能源发电基本是一样的，只是所使用的一次能源不同而已，而且新能源发电技术是现在研究的热点。所以针对教材上所提供的五种新能源发电，可让每个班商量讨论选定一类大家感兴趣的新能源发电技术作为自主讲述的内容。这门课一般是两个或三个行政班级组成，如果是两个行政班级则每班可分两组各选一种新能源发电技术讲述；如果是三个行政班级，则以班为单位各选一种新能源发电技术自主讲述。学生自主讲述的出力情况及讲课效果直接影响学生课程期末考核成绩。

在让每个学生详细了解教学方法之后，又提醒学生，如果前四章的基础内容没学好，要想在自主讲述的内容上面取得好成绩是很困难的。所以第一堂课下来，学生对这门课的学习兴趣就被激发起来了。课间休息时班干部就召集全班同学讨论选择自主讲述的新能源发电方式，最后把选定的结果向全体同学公布，并告诉他们，只有发挥全班同学的合力，共同参与、合理分配任务才能在自主讲述环节取得良好的效果。在时间安排上，为了使学生有充分的时间准备课件，在学生授课前2～3周提前通知他们。 "

二、常规能源发电原理讲述

通过第一节课教学内容、方法的介绍，学生都心中有数，对这门课程的学习也做好了充分的思想准备。因此，在讲述电力系统及电力生产方面基础知识以及三大常规能源发电原理时，首先讲述什么是一次能源、什么是二次能源。怎样把一次能源转换为电能就是学习的重点。电能已成为工业、农业、国防、交通等国民经济各部门不可缺少的动力，所以作为当代大学生，了解电力生产方面的知识以及电力系统的发展方向和动态是完全有必要的。

了解了这门课程的重要性和学习了该课程的必要性之后，学生对后续的授课内容兴趣明显提高了。电磁感应定律是发电的基本原理，这在初中物理课程里面已经学过。1831年法拉第发现了电磁感应定律之后，很快出现了原始的交流发电机、直流发电机和交、直流电动机，为了给用户输送电能，慢慢发展了高压直流和交流输电。以至于到现在的特高压交流、直流输电技术。另外，重点讲述我国的电力发展现状以及在特高压输电领域的一些世界领先技术。学生对该课程的学习兴趣明显提高了。

电力生产就是要把自然界的一次能源转换为电能。火力发电的原理就是把煤、石油、天然气等一次能源中的化学能经过燃烧转化为高温高压水蒸气的内能，然后通过水蒸气膨胀做功推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机转子磁极旋转，在固定不动的定子绕组周围形成变化的磁场，从而在绕组内感应出电动势。若定子中的绕组按一定的绕线规律，与外电路形成回路，则绕组中就会产生相应的电流。在一定的电压下，电流沿输电线路将电能送往用户。水力发电是在水电站中水轮机将水的势能和动能转换为推动水轮机旋转的机械能，水轮机转轮旋转带动发电机发电。而核能发电的原理与火力发电很相似，也就是说核电厂只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能，其能量转换过程是：核能水和水蒸气的内能发电机转子的机械能电能。

三、新能源发电学生自主讲述

篇(4)

英文名称：Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy

主管单位：中国科学院

主办单位：中国科学院电工研究所

出版周期：季刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1003-3076

国内刊号：11-2283/TM

邮发代号：82-364

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1982

期刊收录：

SA 科学文摘(英)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

中国科学引文数据库(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)

期刊荣誉：

Caj-cd规范获奖期刊

联系方式

篇(5)

中图分类号:TN919-34文献标识码:A

文章编号: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

由于近几十年一次能源紧缩、环境污染等问题,世界各国加快了对可再生能源的开发与利用,分布式发电技术在电力系统中迅速发展起来。分布式发电(Distributed Generation,DG)技术指发电在数kW到50 mW,小型模块化且分散地布置在用户附近的高效、可靠的发电技术,发电设施主要包括:以液体或气体为燃料的内燃机、微型燃气轮机、光伏电池、风力发电、生物质发电等等。

原有的配电网络加入分布式电源以后,潮流将发生改变,系统发生短路时的各线路或母线的短路电流也发生了改变,这可能导致原继电保护的失效、保护误动作及配合保护不适用等问题[1-3]。同时加入分布式电源的故障水平会发生改变,故障水平提高还是降低取决于运行的分布式电源数量和种类,故障水平的提高要求开关设备的升级,故障水平的降低可能会给过电流保护带来问题。因此,对于关系电力系统安全稳定运行的继电保护问题亟待解决,如提高其断路器的容量和升级保护装置[4],确定新的保护方案或采用新的继电保护装置等。

本文首先介绍分布式发电对继电保护的几点影响,然后总结了文献中的一些解决方法,论文最讨论了一些可行的方法,并分析了用自适应继电保护对含有分布式电源的配电网进行整定计算的方法。

1 分布式发电对继电保护的影响

分布式电源接入配电网络最重要的一点是改变原来配电网络的潮流方向,很多分布式电源,如光伏电池等发出的是直流电,需通过电力电子转换设备将其转换成交流电,这些电力电子装置具有非线性、低惯性等特点,另外就是基于分布式发电的微型电网有多种运行方式,微网运行方式的改变无疑会影响继电保护方案及整定计算的数值。下面从上述几方面解释分布式发电对继电保护产生的影响。

(1) 在一定的电压水平下, 电力系统功率可以双向的流动,但是一般来说功率是从高电压流向低电压的。也就是从输电网到配电网。分布式发电比例的增加可能使功率从低电压电网流向中压电网。因此这┝礁霆电压等级可能需要不同的保护方案。

如图1所示[5]的有五条馈线的分布式发电系统,如果短路发生在F2或F3,短路电流由G1、G2相邻支路上的分布式发电(G3)单元及大网提供。与大网及其他支路的电源相比,如果G1或G2引起的短路电流比较大,通过断路器及保险丝CB1的电流可能过低而断路器不会动作切断短路支路。如果在临近馈线上的电源所提供的短路电流更显著的话,CB4有可能误动切除正常支路。按照技术标准(如IEEE 1547),当DG单元故障或非正常运行时,DG必须自动解裂,且一定要满足保护的选择性,以保证人身和设备的安全。将来分布式发电系统会越来越多,而上述要求降低了我们应用分布式发电的效益,因此,应该避免DG不必要的解裂来最大效益地使用DG,且DG系统应该有克服小扰动的能力,即在小扰动的情况下,配网仍能安全稳定的运行。

图1 加入分布式电源的配电网络

(2) 由于微网中含有大量的电力电子功率元件,故障时的短路电流比较小,常规的保护可能会不启动,以至不能切除故障支路。

(3) 要想最充分有利的应用分布式发电,由分布式发电组成的微网必须与公共电网联网。在大电网终止供电的孤岛方式下运行必须考虑重要的技术要求(例如有能力提供自身辅助)和安全因素,当分布式电网重新并网运行时,DG单元必须与主网电压同步,需采用安全可靠的并网保护装置。

(4) 微网有3种运行方式:孤岛运行方式、与大网联网运行,大网与分布式电源同时供电的混合运行方式,各种运行方式下潮流的分布是不同的,电流的流向也会发生改变。所以,微网原有的保护定值和配合方法在运行模式变化后就会出现问题。怎样解决各种运行模式下继电保护都能满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性是值得思考的问题。

2 文献中提出的解决方法

篇(6)

尽管我国新能源产业发展迅速，然而针对新能源行业的技术型人才培养却相对滞后。高素质技术型人才的缺失已严重制约着我国当前新能源产业的健康发展。预计到2020年，在风电、光伏、新能源汽车、节能建筑等新能源领域的专业技术人员需要将达到数十万，而全国新能源相关专业每年毕业生总量却不足1000人。因此，培养适合于新能源产业的技术型人才刻不容缓。2007年华北电力大学成立可再生能源学院，2008年10月南昌大学成立了光伏学院，同年，复旦大学成立新能源研究院，河海大学设立了风能与动力工程专业。“电机学”与“运动控制系统”作为电气自动化专业重要的专业课程，始终相互衔接、互为支撑，是培养新能源技术人才的重要基础课程，徐州工程学院信电工程学院对“电机学与运动控制系统”课程群的调整开展了有益思考与探索。

二、课程教学现状

1.理论教学

由于本课程集电路、模拟电子技术、数字电子技术、电力电子技术、计算机控制技术等基础知识为一体，理论性和实践性都非常强，再加上电机学本身的理解难度，使得目前课堂教学更注重讲授知识的基础性和系统性。一方面，重点讲授电动机的基本原理、运行特性和控制方法，发电机的基础知识和技术难点课堂教学课时分配较少，针对新能源技术领域的知识讲授更是一带而过；另一方面，当涉及到实际工程应用时，均以系统框图为背景，例如直流双闭环调速系统、三相同步发电机的运行与并网，课堂讲解与工程实际的应用偏差较大，学生普遍感觉比较抽象。总体而言，新能源相关的新知识、新技术在教学中的更新较慢。

2.实验教学

我院的实验教学基本以验证性实验为主，并且由于现有的实验设备高度集成，学生在做实验时往往看不到其内部结构，只要对外部端子进行简单接线，然后手工记录数据即可，整个实验过程无法将理论与实际的元器件联系起来。考虑实验设备的限制，在系统仿真环节，课程多利用MATLAB的SIMULINK工具箱，大多是以控制系统的传递函数为基础进行计算机数字仿真，与工程实际也存在较大的差距。

三、课程教学改革与探索

1.课程教学内容改革

“电机学”与“运动控制系统”是电气工程及其自动化专业的传统经典课程，我院在保留课程主干内容的基础上，适度缩减与工程实际差距较大的理论知识讲授课时，着重加大关于发电机运行原理与控制技术的分析和论述，借此进一步夯实学生关于新能源发电技术的理论基础，并逐步增加“新能源发电技术”、“风力发电与控制技术”、“车用电机原理及控制”、“光伏发电与微网技术”等专业选修课程，通过调整使新的课程体系能满足新能源人才培养需要。

2.课堂教学方式改革

在理论教学过程中，学生始终是教学活动的主体，而教师发挥着重要的主导作用，需要充分调动学生的积极性，激发学生的学习兴趣。例如更多采用多媒体动画演示、MATLAB/SIMULINK软件搭建仿真模型、新能源技术视频展示和项目小组讨论等多种形式，对工程实际系统进行深入的研究性学习。同时注意增加学生新技术实验与实践成绩占课程总成绩的比重，鼓励学生更注重探索新知识、掌握新技能，适度降低课程期末考试成绩的比重，以避免学生疲于应付考试。在实验教学过程中，充分利用我院大学生实践创新训练计划，采用CDIO工程教育培养模式，在授课班级中开展项目小组讨论的形式，围绕新能源相关课题进行项目构想、设计、实施、改进以及答辩讨论。每个项目小组中的学生都需要至少一次作为项目负责人，提升学生的个人技能和团队写作能力。针对众多新能源相关课题，学生自由组合、自主选题，在课题开始阶段，学生充分利用图书馆文献数据库及网络资源，查阅相关文献并进行整理和提炼，形成项目的整体推进思路；在课题推进过程中，课题负责人对课题进行子课题分解，对课题中的具体工程实现进行设计、实施和改进；在课题答辩讨论阶段，项目负责人将课题进展结果在课堂上以PPT的形式加以阐述，班级同学均可就其结论和观点展开讨论，最后以指定的论文格式要求上交纸质论文或样机实物，教师对课题成果进行综合评定，并计入课程总成绩中。

3.实践教学分层次能力提升

在实践教学过程中，按照项目设计—系统实现—实施改进三个层次的渐进过程。在项目设计阶段，学院组织教师结合企业新能源方面的需求和教师的科研课题进行命题，学生分小组选题，并根据课题进行协作设计。设计完成后，学院组织专门的评审委员会进行设计的评讲活动，学院对于设计成果有创新的进行奖励。在系统实现阶段，充分利用我院大学生创新训练计划专项经费，解决学生理论与实际脱节的问题，利用MATLAB的电力系统工具箱（SimPowerSystem）和Pspice软件，开展了系统仿真，工具箱在元件库中提供的电气元器件能够反映相应实际元器件的电气特性，激发了学生独立动手实践的积极性。在实施改进阶段，学院组织评审委员对系统的实现进行再评讲活动，提出实施改进意见，让学生对自己的设计、实现成果进行完善性改进，从而进一步提高成果的层次和质量水平。2009年我院购置“电机学”与“运动控制系统”两门课程的成套实验教学设备，2010级电气国际课程实验班的实验内容就进行了相应的调整，减少数字仿真的内容，增加工程实践训练内容。新的实验指导书要求学生认真预习，根据实验内容、原理图和实验装置设计实验控制系统的具体接线图，列出实验步骤；能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理，解决实验中遇到的问题，能够综合实验数据，解释实验现象，编写实验报告，实施了从构思、设计、实施到运行的一个全CDIO过程，达到培养学生全面的专业、个人、职业、团队、交流及社会意识与能力。

四、结束语

篇(7)

关键词 异步风力发电机 软并网 加速度 晶闸管

中图分类号：TM614 文献标识码：A

0引言

由于风能具有蕴藏量巨大、分布广泛、清洁无污染和可再生，成本低、占地面积小、建设周期短等优点，使得风力发电从诸多新能源发电技术中脱颖而出。风力发电机组是高度时变的、非线性的复杂系统，其电气控制系统的有效性和可靠性是风电机组安全运行的关键。并网技术是风力发电技术中很重要的一部分，它关系到电网接入的电能质量及风机运行稳定性。因此研究风电并网技术有着极其重要的经济意义和重大民生意义。

本文以结构简单、性价比高、成本低且广泛使用的定桨距失速型风力发电机组中异步发电机为研究对象，对其并网相关技术进行研究。

1异步风力发电机并网方式

异步风力发电机投入运行时，靠滑差来调整负荷，机组的调速精度要求不高，不需要同步设备和整步操作，只要转速接近同步速时就可并网，控制简单，且并网后不会产生振荡和失步，运行稳定，要求不高。但异步发电机直接并入电网时，其冲击电流会达到其额定电流的6～7倍，甚至10倍以上，该冲击电流会对电网、风机以及发电机本身造成严重的冲击，甚至会影响其他联网机组的正常运行。因此，应对发电机并网时的电流加以限制。

目前，异步风力发电机并网的主要方法有直接并网法、准同期并网法、降压并网法和软并网法。

直接并网法是在发电机转速接近同步转速时直接并网，这样并网对电网冲击大，有较大的瞬间冲击电流，电网电压下降严重。适用于电网容量大、风电机组容量较小的场合。

准同期并网法是在发电机转速接近同步转速时，先用电容产生励磁，使其建立额定电压，然后调节发电机的相位与电网同步后并入电网运行。其优点是并网冲击电流较小，电网电压下降幅度小；缺点是并网所需的整步同期设备增加了机组的造价，且从整步到准同步并网所需的时间长。适用于电网容量比风电机组大不了几倍的场合。

降压并网是在发电机和电网之间串电抗器，以减少合闸瞬间冲击电流的幅值与电网电压的下降幅度，待达到稳态时将电抗器切除。这种并网方式要增加大功率的电阻或电抗器组件，其投资随机组容量的增大而增大，经济性差。适用于小容量风力发电机组的并网。

软并网法则采用双向晶闸管的软切入法，得到一个平稳的过渡过程而不会出现冲击电流，可使并网电流控制在一定范围内，大幅降低并网时的冲击电流，增加风机的使用寿命和可靠性。目前，大型异步风力发电机都采用这种并网方法。

2失速型风力发电机的软并网系统的工作原理

异步风力发电机组软并网控制系统的主电路由三对反并联或双向晶闸管及其保护电路组成，在软并网过渡过程中，每一时刻，有两个晶闸管同时导通，构成一个回路。

步电机利用双向晶闸管进行软并网的过程如下：当异步风力发电机起动或转速接近同步转速时，与电网相连的每一相双向晶闸管的控制角在180坝？爸渲鸾ネ酱蚩幻肯辔薮サ憧氐乃蚓д⒐艿牡纪角也捅樱坝？80爸渲鸾ネ皆龃蟆4耸弊远⑼厣形炊鳎⒌缁ü蚓д⒐芷轿鹊亟氲缤？

当异步发电机转速小于同步转速时，异步发电机作为电动机运行，随着转速的升高，其转差率逐渐趋于零。当转差率为零时，双向晶闸管已全部导通，这时自动并网开关动作，常开触点闭合，短接已全部开通的双向晶闸管。发电机输出功率后，双向晶闸管的触发脉冲自动关闭，发电机输出电流不再经双向晶闸管而是通过已闭合的自动开关触点流向电网。通过控制晶闸管的导通角，来限制异步发电机并网以及大小电机切换时的瞬间冲击电流，得到一个比较平滑的并网过程。

3仿真与实验分析

本次对本文所提出的软并网系统在额定功率为1.1MW风力发电机上做了软并网实验，实验对象为GCN1000型定桨风力发电机。风力发电机组的切入风速为4.8 m/s，切出风速20m/s，额定风速15 m/s；风机叶片数为2，风场空气密度 1.059Kg/m3。

发电机等效电路如图1所示。其具体参数为：机端额定电压VN 为0.69kV，额定容量SN 为1100MVA，额定功率PN 为1000MW，定子电阻R1为6.757 m ，定子电抗X1为80.926 m ，转子电阻R2为51.531 m ，转子电抗X2为147.95 m ，励磁并联支路电阻Rm为208.80 ，励磁并联支路电抗Xm为5.041 ，发电机转子转动惯量为45.8kgm2，发电机转子惯性时间常数为1.2s，发电机转子额定转速为1560rpm。

软并网过程是一个强非线性过渡过程，只有采用基于状态量反馈来实施闭环控制。传统软闭环软并网即限流式软并网，主要以电机的定子电流作为晶闸管触发角变化的根本依据，通过采样电机定子电流，并与电流限定值进行比较，得出相应的电流偏差值，经过数字PI调节算法，计算出所需要的晶闸管触发角的调整量。它存在潜在的缺点是：由于导通角最少需要10ms的时间才能改变一次，如果导通角已给出，则在接下来的10ms中电流是不可控的，所以当参数调校不好的时候，可能出现电流忽大忽小的状态，引起震荡不稳定。

本次研究改为采集发电机的转速脉冲，通过快速检测及运算，得出机组运行加速度，根据加速度的微分特性，达到预测控制的目的，从而实现晶闸管触发角的精确控制。将导通角从72度阶跃变化到180度并持续20ms，断开并网接触器，间隔1秒后合上并网接触器，投入导通角并保持3秒后实验结束。记录数据如表1所示。

通过实验数据可以看出，通过采集发电机的转速脉冲，然后检测、运算得出机组运行加速度来控制晶闸管触发角的这种方法可以很好地达到控制目的，改善了电流忽大忽小，震荡不稳定的状态。

当发电机的转速达到l320 r/min时由PLC（上位机）发出并网指令。整个并网过程中定子电流波形如图2所示，从实验波形可以看出，采用基于加速度控制的晶闸管软并网系统基本可以抑制过大的冲击电流，而且在整个并网过程中，没有出现电流电流忽大忽小，震荡不稳定的状态。

4结语

本文对定桨失速型风力发电机组软并网相关技术进行了研究，本次研究通过采集发电机的转速脉冲，经过运算，得出机组运行加速度，根据加速度的微分特性，达到预测控制的目的，从而实现晶闸管触发角的精确控制。仿真和实验结果表明，这种方法可以实现失速型异步风力发电机组的平稳并网，其启动电流也完全可以满足异步风力发电机组的并网要求。

（指导老师：吴红霞）

基金项目：此成果为省级大学生创新创业项目（项目编号：201511798001）。

参考文献

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[4] 尹健.并网型风力发电机组的软并网控制系统研究[D].华北电力大学硕士学位论文，2010.