新能源发电变流技术
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作者张兴 主编
出版社机械工业出版社
ISBN9787111600268
出版时间2018-07
装帧平装
开本16开
定价69.9元
货号1201734442
上书时间2024-09-13
商品详情
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作者简介
张兴，男，教授、博导、安徽省政协委员。1984年毕业于合肥工业大学工业自动化专业。2008.1—2016.1年任合肥工业大学电气与自动化工程学院副院长，现任电气与自动化工程学院学术委员会副主任。依托合肥工业大学“电力电子与电力传动”重点学科和教育部光伏工程研究中心，长期开展新能源发电中的电力电子技术研究，主持国家重点研发计划、支撑计划、自然科学基金等科研项目多项，发表学术论文100余篇，出版学术专著4部（国家十二五重点图书）、教材2部（国家规划教材1部），获授权发明40余项，并领导团队与阳光电源股份有限公司开展了近20年长期而富有成效的产学研合作，使多项成果实现了产业化。
目录
前言
第1章新能源发电概述1
1.1光伏发电3
1.1.1光伏发电概述3
1.1.2光伏发电的原理及分类4
1.2风力发电10
1.2.1风力发电概述10
1.2.2风力发电的原理及分类12
1.3小水力发电18
1.3.1小水力发电概述18
1.3.2小水力发电的原理及分类18
1.4海洋能发电22
1.4.1海洋能发电概述22
1.4.2海洋能发电的原理及分类22
1.5燃料电池发电29
1.5.1燃料电池发电概述29
1.5.2燃料电池发电的原理及分类30
思考题32
参考文献33
第2章并网逆变器及其控制34
2.1并网逆变器概述34
2.2同步坐标系下并网逆变器的数学模型37
2.3基于电网电压定向的直接电流控制策略39
2.4基于LCL滤波的并网逆变器控制41
2.4.1概述41
2.4.2无源阻尼法43
2.4.3有源阻尼法47
2.4.4LCL滤波器参数设计56
2.5并网逆变器控制中的锁相环技术60
2.5.1锁相环概述60
2.5.2锁相环的基本实现方法60
2.5.3三相软件锁相环技术67
2.5.4单相软件锁相环技术71
2.5.5锁相环控制参数整定74
思考题77
参考文献77
新能源发电变流技术目录第3章并网光伏发电及逆变器技术79
3.1并网光伏发电系统的体系结构79
3.1.1集中式结构80
3.1.2组串式结构81
3.1.3集散式结构82
3.1.4交流组件式结构83
3.1.5直流组件式结构83
3.1.6协同式结构84
3.2并网光伏逆变器84
3.2.1隔离型并网光伏逆变器结构85
3.2.2非隔离型并网光伏逆变器101
3.2.3微型逆变器113
3.3光伏系统的MPPT技术124
3.3.1概述124
3.3.2基于输出特性曲线的开环MPPT方法126
3.3.3扰动观测法127
3.3.4电导增量法135
3.4光伏系统PID效应及防护措施139
3.4.1PID效应概述139
3.4.2PID效应的防护141
思考题144
参考文献144
第4章风电变流器及其控制146
4.1风力发电系统概述146
4.1.1风力发电机的基本构成146
4.1.2风电机组的基本类型147
4.2双馈型风力发电机及其变流器控制151
4.2.1双馈型风力发电机及其变流系统151
4.2.2双馈电机数学模型154
4.2.3双馈电机的工作原理及工作状态162
4.2.4双馈型风电变流器的控制策略166
4.3全功率型风电变流器及其控制175
4.3.1永磁同步全功率型风力发电机及其变流器控制175
4.3.2异步全功率型风力发电机及其变流器控制185
思考题195
参考文献195
第5章微网逆变器及其控制197
5.1微网系统概述197
5.1.1微网的构成与定义197
5.1.2微网的分类与控制204
5.2微网逆变器及其控制208
5.2.1下垂控制209
5.2.2电压频率给定控制216
5.2.3有功、无功给定控制217
5.2.4微网逆变器的双模式控制及无缝切换218
5.3虚拟同步发电机控制224
5.3.1虚拟同步发电机思想的提出224
5.3.2同步发电机基本原理225
5.3.3虚拟同步发电机控制实现229
5.3.4虚拟同步发电机与同步发电机的区别231
5.3.5虚拟同步发电机的应用232
本章小结234
思考题234
参考文献235
第6章储能功率变换系统及其控制238
6.1储能系统的概述238
6.1.1储能系统的基本类型238
6.1.2典型储能系统中的变流技术245
6.2储能功率变换系统控制策略256
6.2.1功率变换系统的控制要求256
6.2.2储能系统功率变换系统控制策略257
思考题262
参考文献262
第7章新能源并网发电中的孤岛效应266
7.1孤岛效应的基本问题266
7.1.1孤岛效应发生的机理266
7.1.2孤岛效应的检测268
7.1.3并网逆变器发生孤岛时的理论分析269
7.2基于并网逆变器的被动式反孤岛策略273
7.2.1过/欠电压、过/欠频率反孤岛策略273
7.2.2基于相位跳变的反孤岛策略275
7.2.3基于电压谐波检测的反孤岛策略277
7.3基于并网逆变器的主动式反孤岛策略278
7.3.1频移法278
7.3.2基于功率扰动的反孤岛策略282
7.3.3阻抗测量方案284
7.4不可检测区域与反孤岛策略的有效性评估285
7.4.1基于ΔP×ΔQ坐标系孤岛检测的有效性评估285
7.4.2基于L×Cnorm坐标系孤岛检测的有效性评估290
思考题295
参考文献295
第8章新能源发电并网导则及故障穿越297
8.1新能源发电并网导则297
8.2电网电压跌落故障的分类303
8.3风力发电机的低电压穿越及控制307
8.3.1双馈型风力发电机的低电压穿越及控制307
8.3.2全功率型风力发电机的低电压穿越及控制316
8.4光伏发电系统的低电压穿越及控制320
8.5并网系统的低电压穿越测试324
8.5.1电网模拟器325
8.5.2新能源发电系统的低电压穿越测试325
思考题329
参考文献330
内容摘要
由于当今经济社会可持续发展的需要，人们迫切呼吁建立以清洁、可再生能源为主的新能源结构逐渐取代以污染严重、资源有限的化石能源为主的传统能源结构。大规模开发和利用以太阳能、风能为代表的新能源对于我国能源结构调整和绿色可持续发展具有重要意义，而新能源发电变流技术则是新能源发电系统不可或缺的核心关键技术。本书面向具有一定电力电子技术基础的高年级本科生或研究生，以典型新能源发电技术为切入点，深入浅出地阐述和讨论新能源发电概述、并网逆变器及其控制、并网光伏发电及逆变器技术、风电变流器及其控制、微网逆变器及其控制、储能功率变换系统及其控制、新能源发电中的孤岛效应、新能源发电并网导则及故障穿越等内容。
精彩内容
随着现代社会经济的快速发展，气候变化问题已经成为当今靠前政治经济和环境领域的热点问题之一，化石能源造成的环境和气候变化问题也越来越受到广泛的关注。2015年12月巴黎气候变化大会所达成的《巴黎协定》主要目标是将本世纪优选平均气温上升幅度控制在2℃以内，并将优选气温上升控制在前工业化时期水平之上15℃以内。为实现《巴黎协定》所提出的目标，开发和利用可再生能源是优选能源应用的大势所趋。可再生能源作为一种更加清洁的能源，在能源供应多元化发展中扮演着越来越重要的角色，根据靠前能源署（International Energy Agency,IEA）预测到2021年，可再生能源在优选能源消费结构中的占比将增至42%，可再生能源发电在电力能源中的占比将达到28%，到2035年可再生能源发电（包括水电）占优选发电量增长的50%，并且在优选发电总量中的占比将增加至31%，从而成为电力行业最主要的燃料。按照IEA的推荐，将可再生能源分为三类，类为大型水电站，第二类为生物质能，第三类为新的可再生能源，即新能源，包括太阳能、风能、小水电、海洋能等。此外，新能源除了包含太阳能、风能、小水电、海洋能等一次能源外，通常还包含燃料电池等二次能源。新能源发电及其产业的快速崛起，与世界各国日益重视环境保护，倡导节能减排密切相关。风电、光伏作为清洁能源，受到优选各国的普遍重视，各国纷纷出台了鼓励新能源发展的措施，促进了风电、光伏等新能源的发展。同时，由于技术的进步，新能源发电的成本也快速下降，这是其崛起的另一重要推动力。在1997~2016年这二十年间，优选新能源发展迅猛。风电装机容量从764GW增长到46899GW，光伏装机容量从023GW增长到30147GW，分别增长了60倍和1310倍。与此同时，风电和光伏发电量也快速增长，分别从1997年的12TWh和08TWh增长到2016年的9595TWh和3311TWh，风电发电量增长了79倍，光伏发电量增长了413倍。显然，以风电、光伏为代表的新能源发电已经成为电力供应中不可忽视的成分。另外，据彭博新能源财经发布的预测报告《2016年新能源展望》指出，到2040年，欧洲70%的电力将来自风能、太阳能、水力发电和其他可再生能源，而2015年这一占比仅为32%。美国可再生能源发电的份额将从2015年的14%跃升至2040年的44%。随着我国现代化进程的加速和国力的增强，近20年来新能源发电在我国得以快速发展，但无论是从装机容量还是从发电量来看，新能源占比仍然有较大的提升空间。从装机容量来看，截止到2017年三季度末，我国煤电装机1081亿kW，水电339亿kW，核电3582万kW，风电157亿kW，光伏12亿kW，生物质1423万kW；煤电装机占全部装机容量的6187%，水电装机占194%，核电占205%，风电占90%，光伏占687%，生物质占081%。从发电量来看，2017年前三季度，我国煤电发电345万亿kWh，水电8147亿kWh，核电1834亿kWh，风电2128亿kWh，光伏857亿kWh，生物质568亿kWh。煤电发电量占比高达7184%，水电占1695%，核电占382%，风电占443%，光伏占178%，生物质占118%。新能源发电变流技术前言可见，在我国，煤电无论是装机容量还是发电量均占保证优势，风电、光伏的发电量合计仅占全部发电量的521%，而煤电发电量则占全部发电量的7184%，风电、光伏等新能源替代煤电的空间巨大，同时也迫切需要加强政策和技术创新，在提升新能源发电综合效率的同时进一步降低新能源发电成本。由于当今经济社会可持续发展的需要，人们迫切呼吁建立以清洁、可再生能源为主的新能源结构来逐渐取代以污染严重、资源有限的化石能源为主的传统能源结构。大规模开发和利用以太阳能、风能为代表的新能源对于我国能源结构调整具有重要意义。随着我国社会经济与科技创新能力的快速进步与发展，我国新能源开发和利用成果显著，技术创新水平不断提高，涌现出多个世界品质的新能源发电企业，新能源产业发展势头良好，因此对新能源发电相关专业技术人才的需求量也随之大增。面对如此巨大的国内外需求，国内诸多高等院校、研究院所以及相关企业都已投入了大量的资金和人员积极开展新能源发电相关研究和产业化工作，在大力发展新能源发电技术的形势下，国内一些学者、专家及时编写了多部有关新能源发电技术的论著和教材，这些论著和教材在推动新能源发电技术的研究和产业技术进步方面起到了积极的作用。然而，这些论著和教材大都是从系统层面或从单一新能源发电技术层面论述新能源发电技术的相关理论基础和系统应用技术，更是鲜有系统介绍新能源发电系统中电力电子变流技术且适用于电气和自动化等相关专业本科生及研究生的教材问世。编者长期从事电力电子技术课程的本科和研究生教学工作，并依托合肥工业大学电力电子与电气传动国家重点学科以及教育部光伏系统工程研究中心，与阳关电源股份有限公司开展了长期的产学研合作，在光伏、风电、微电网以及储能等新能源发电中的电力电子变流技术研究方面有了一定的理论与应用技术积累，也相继出版了有关光伏并网和风电变流器技术的相关学术专著。在此基础上，总结和编写一本系统论述新能源发电变流技术的本科教材已显得
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