毕业论文：电力系统自动化潮流能并网发电技术研究

毕业论文：电力系统自动化潮流能并网发电技术研究

摘 要
随着我国经济的发展，传统的能源结构已不能满足工农业对能源日益增加的需求，尤其在沿海经济发达地区，电力供应缺口逐渐增大，严重的制约了我国沿海地区经济发展和人民生活水平的提高。因此，对开发新型能源结构提出了要求。海洋中蕴含丰富的潮流能，潮流能与太阳能、风能、波浪能等可再生新能源相比较，规律性较强，能量稳定，从经济技术的可行性和可持续发展的角度考虑，开发和利用潮流能发电具有重要的战略意义。
论文主要研究潮流能发输配电系统的设计，阐释了潮流能发电系统组成及工作原理，提出了包括潮流能发电装置的选择，变流系统采用的拓扑结构，海底电缆选型及敷设以及电气测试系统的组成等各子系统的设计方案，同时对海洋潮流能发电系统的并网型逆变器的设计研究进行了论述。阐述了直驱式潮流能发电系统的逆变器的并网方式、拓扑结构和控制策略，并对最大功率点跟踪控制和逆变器的并网策略进行了研究。
本文采用带Boost升压斩波电路和PWM变流器的拓扑结构，利用不可控整流将永磁同步发电机发出的交流电转变为直流，Boost直流变换环节用于最大功率点跟踪控制，采用IGBT功率器件来搭建的PWM变流器，完成直流侧输入电压和并网电流的控制。

关键词：潮流能；并网发电系统；并网型逆变器；并网策略
Abstract
With the development of economy in China, the traditional energy structure has been unable to meet the energy industry and agriculture to the increasing demand, especially in the economically developed coastal areas, the power supply gap increases gradually, which se
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t and the PWM converter, using non controlled rectifier to permanent magnet synchronous generator generated AC into DC, DC Boost converter is used for ma*imum power point tracking control, using IGBT power devices to build the PWM converter, control DC input voltage and the output current.

Keywords: tidal current energy; grid connected power system; grid connected inverter; grid connected strategy










目 录
摘 要……………………………………………………………………………..I
Abstract…………………………………………………………………………II
1.绪 论…………………………………………………………………………..2
1. 1课题的背景及意义 2
1. 2潮流能发电发展的现状和趋势 4
1. 3我国潮流能发电中存在的问题 6
1. 4本论文研究工作内容 7
2.潮流能发电系统组成及工作原理……………………………….8
2. 1潮流能发电系统的结构 8
2. 2潮流能发电系统的运行特点 9
2. 3系统中各部件的功能原理 10
2．3．1永磁同步发电机 10
2．3．2蓄电池的分类及充、放电方法 11
2．3．3电能变换单元和控制单元 12
2．3．4控制器 18
3.潮流能发电系统………………………………………………………..20
3. 1 潮流能获取装置 20
3. 2 潮流能发电机 22
4.水轮机的最大功率点跟踪控制…………………………………24
4. 1 1带Boost升压斩波器和PWM变流器的直驱结构 24
4. 2最大功率跟踪 26
4. 3斩波器参数设计 30
5.并网逆变器与控制策略研究…………………………………….33
5. 1并网逆变器的工作原理 33
5. 2并网逆变器的控制策略研究 35
6.结论与展望………………………………………………………………..38
参考文献……………………………………………………………………….40
1.绪 论
1. 1课题的背景及意义
能源是现代社会进步和经济发展的基础，随着工业规模的扩大和人口的增长人们对能源的需求越来越强烈。目前，人类利用的电能主要有三种，即火电、水电、核电。火电主要以煤、石油等化石燃料为原料，但是由于化石燃料的有限性和分布的不均匀性，造成了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足经济、社会发展的需要，并且由于储存量有限，矿物能源正面临着枯竭的危险，另外，由于燃烧煤、石油等化石燃料，每年有数十万吨硫等_物质排向天空，使大气环境遭到严重污染，同时由于大量排放C02等气体而使地球产生明显的温室效应，引起全球气候变化；水力发电受到水力资源的限制和季节的影响，并且有时会破坏当地的生态平衡；核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄露，后果同样是十分严重，并且核废料的处理直至今日仍然是一个全球性待解决的问题。在此种形式下，寻找新的可持续利用的新能源替代传统能源就成为了人类当前面临的迫切课题【1】。
新一代能源应当同时符合两个条件：一是储藏丰富，甚至是可再生的；二是安全、洁净。符合这两个条件的主要是可再生能源，包括太阳能、风能、潮流能、生物能等。当今，对于太阳能、风能的利用比较多，而对于潮流能的研究在国内还比较少。所谓潮流能川即在地球、月亮和太阳的相对运动中产生的作用于地球海水的引潮力，使海水形成周期性的涨落潮现象。这种涨落潮现象包括两种运行形式：一种是海水的垂直升降，通常称为潮汐；一种是海水的水平运动，通常称为潮流。海水涨落运动所携带的能量，也由两部分组成，前者为势能，即潮汐能，后者为动能，即潮流能。利用海水周期性升降的势能发电的方式称为潮汐发电。利用海水周期性水平流动的动能发电的方式称为潮流发电，与风力发电类似。
潮流能与常规能源相比有以下特点：1、能量密度低，但总储藏量大，且可以再生；2、能量随时间、空间变化，但有规律可循，可以提前预报；3、开发环境严酷，一次性投资大，单位装机造价高。但装置可固定于海底，也可系泊于水中，或漂浮于海面，既不占用农田，不需迁移人口，也不需建坝，不会影响交通航道。由于潮流发电不燃烧矿物能源，不会对环境造成三废污染，不存在常规能源发电因污染环境产生的诸多社会问题和经费开支。
据估算，当潮流速度为2米／秒时，在1平方米水流断面上，一年可发出约2万度电，可见潮流能量是相当可观的。在我国近海一些狭窄的海峡及岛屿的水道内，潮流速度很大，是潮流能的主要蕴藏场所。据调查，我国有92条这样的水道，可开发的装机容量为1830万千瓦，年发电2700万度。而且像浙江省、福建省等沿海省份，都是全国海岸带潮流能源密度较高的地区。可见，海洋潮流能作为一种清洁的可再生能源在我国具有很高的规模开发利用的价值。
1. 2潮流能发电发展的现状和趋势
国外，欧、美、加等_国家在潮流能资源评估、潮流能转换装置与电系统的研发已有很好的技术基础。特别是近十年呈现出快速发展事态，概念、新技术和新装置以及潮流能研发公司如雨后春笋般出现，理论研究、技术开发和工程示范同步发展，已着眼于商业型电站(300kW级)系统的术示范和工程验证、潮流电站群以及对海洋环境和生物的影响研究。
潮流发电系统主要包括载体平台、载体定位系统、水轮机及传动系统、
发电机系统、电能变换与并网输电系统和电站控制与管理系统等。电站从结构形式上分为飘浮式、半潜和座底式三类，从能量转换上分为垂直轴水轮机式、水平轴螺旋桨式和振荡式机组技术方案。至今，世界上已建成多个示范潮流电站，技术方案各有优势。英国MCT公司由英国工贸部和欧盟支持，在Lynmouth建造的300kW级(SeaFlow)电站采用了水下固定桩支撑浆式方案，2003年5月运行；2006年开始了第二阶段(SeaGen)，建造1MW示范电站，2007年又开始了SupGen计划。挪威在Hammerfest建造的300kW级Pilot电站采用座海底式结构支撑方案。2002年意大利PdA公司在西西里海峡建造的120kW级Kobold潮流电站采用了漂浮载体结构系泊方案，Darrieus型垂直轴水轮机的直叶片角度可调。2005年PdA公司获得了联合国工发组织(UNIDO)的支持，与我国合作将在中国、菲律宾和印度尼西亚进行技术推广。韩国在政府和工业界的支持下，从2000年到2010年分 ……（未完，全文共20725字，当前仅显示3728字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文：电力系统自动化潮流能并网发电技术研究》）