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[成果] 1800260149 云南
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:针对风能、光伏能等清洁能源发电并入电网时对电网造成影响、电动汽车充电(站)桩在不同负载条件下充电过程对电网电能质量的影响、企业供用电设备的检测、继电保护试验仪的检测、智能化的实时监测用电状况、配电用电效率等关键环节和急需解决的核心技术;项目以电工电子、控制、检测、算法及信息处理等理论为基础,应用宽频带高精度采样技术研发了具有高精度、高稳定度、宽范围、宽频响、可调频、低温漂的电磁检测系列产品。 项目的主要技术内容如下: (1)对交流反馈采用高精密补偿式双级电流互感器、m-n型宽频同轴分压器、分压器带相移补偿技术进行了研究和设计,解决了交流宽频响情况下反馈相移不准的难题;实现了电压测量/输出范围0V~600V、电流测量/输出范围0A~100A条件下电压、电流、功率三相测量精度优于0.02%,电压、电流、功率、频率输出稳定度优于0.005%/1分钟。 (2)对直接数字频率合成器(DDS)、数字波形合成技术线性插值算法进行了研究和设计,准确计算和跟踪被测信号中心频率,实时改变采样频率,实现信号的准整周期采样;发展了准整周期采样技术,实现了周期信号高精度采样的技术,使得输出信号频率响应范围达到10kHz,稳定度达到0.002%/1分钟。 (3)应用以及发展了非整周期采样DFT补偿算法进行谐波分析,运用信号准整周期采样使得算法近似条件得到满足达到优化运算速度的目的,使得算法可以应用在嵌入式仪表中,大大提高了嵌入式仪表谐波分析的准确度,实现电压、电流0~50次谐波测量,测量精度优于0.02%。 (4)利用智能网络接口芯片及ZigBee组网完成中心节点与终端节点的连接,实现分布式电参数智能测量模块测量数据到终端计算机的无线传输,实现了电参数智能集中测控。 项目取得了3项国家发明专利和6项国家实用新型专利,发表论文6篇。成果产品已应用于企业、国防、科研等各行业中。作为量传/溯源的标准。完善了交直流溯源体系;促进了能源监测、电磁测量仪表等相关产业技术进步,加快了国产仪表取代进口仪表的进程。取得了较好的社会经济效益;2016年新增利润193万元;2017年新增利润203万元。
[成果] 1800240289 江苏
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:核电作为一种安全、清洁、高效、经济的能源,是中国能源战略规划中解决未来能源供应问题的一项重要手段。在核电大发展的背景下,实现国家发改委提出的核电关键设备国产化比例85%以上意义重大,可有效降低核电建造成本,促进核电发展,保障国家能源安全,更是实现中国制造产业升级的重要举措。大型液压阻尼器是核电站主设备支撑的关键部件之一,用于保护核电厂蒸汽发生器等重要设备在遭受地震或管道破裂等突加载荷时免遭破坏。在CAP系列非能动压水堆(AP1000、CAP1000、CAP1400)、华龙一号以及二代堆型中,主设备支撑中均选用了大吨位的液压阻尼器。但国内核电站用的大型液压阻尼器长期依赖从国外进口,这种局面不利于中国核电的中长期发展战略。为打破国外的长期技术及供货垄断,填补国内空白,常州格林电力机械制造有限公司与上海核工程研究设计院进行合作,以解决国内核电站大型液压阻尼器的国产化供货问题。 该成果依托大型先进压水堆国家科技重大专项,是核电设备国产化的重要项目。通过研发团队5年多的共同努力,突破了液压油密封盒密封摩擦阻力、温度对液压油粘性的影响、阀芯流道尺寸对闭锁速度的影响、辐照等严苛环境对液压油和非金属密封件的影响、大型液压阻尼器试验装置开发等关键技术,成功研制了额定载荷5000KN、最大载荷达8500KN的大型液压阻尼器样机。该项目的主要技术创新点有: (1)创新的结构设计:与国际上的类似产品相比,在产品结构形式、阻尼阀组一体化设计,改善了整机力学性能,阻尼器的检修更为方便; (2)更为充分的试验验证:同步开发了世界领先的试验台,对阻尼器样机进行了5大类共32项不少于15万频次的各项试验,确保在高温高湿、辐照、粉尘、盐雾、振动等严苛环境条件下的环境耐受性和可靠性; (3)刚度精准控制技术:在液压阻尼器工作腔内设置刚度补偿装置,借助补偿装置在额定工况下的形变,精准控制产品刚度,刚度误差在±10%范围内,以实现对核电主设备的稳定支撑,解决了阻尼器因刚度过大可能导致的纯刚性支撑。 该项目突破了大型液压阻尼器的各项关键技术,填补了国内空白,大幅降低了国内大型液压阻尼器的采购成本(如德国Lisega类似产品降价幅度超过1/3),增强了中国核电技术的国际核心竞争力;建立了世界领先的液压阻尼器试验能力,为后续新品的开发奠定了基础,促进了国内阻尼器行业的发展水平,也为在役核电站大型液压阻尼器的检修提供了试验保障。 该项目具有自主知识产权,获得了3项发明专利,3项实用新型专利,通过了中国机械工业联合会的2项成果鉴定。该项目的研制成果已经应用于巴基斯坦卡拉奇K-2/K-3项目、防城港3/4号机组、CAP1400示范2号机组和海阳4号机组等多个核电项目,累计合同金额约2933万元。随着中国核电的大力发展及核电走出去战略,预计该成果能得到更广泛地应用。
[成果] 1800170194 浙江
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:全球光伏发电装机容量达400GW在一定程度上缓解了化石燃料短缺和环境恶化压力。多数光伏电站沿用固定支架导致发电量损失,少量光伏电站采用时控太阳跟踪器来提升能量利用率仍处于解决余弦效应的初级技术水平,尚未解决如下难题:地表变化导致的支架不确定沉降和偏转影响了太阳跟踪器寿命和跟踪精度;雾霾折射和漫反射不确定性地影响了太阳有效光源方向、风雪载荷过大减少太阳跟踪器运行寿命;太阳跟踪器缺乏人工智能适应复杂多变天气的影响。 针对以上问题该项目历经4年的自主创新和研发,实现了智慧光伏跟踪系统关键技术的重大突破(相关技术已获得国家授权发明专利11项和软著1项,已发表SCI期刊论文9篇且2/3在一区和二区),主要创新点为: a)设计了新型抗沉降光伏支架结构,提出了高精度光源角度测量和自适应神经元滑模控制等专用技术,提升光伏跟踪支架的抗不确定干扰能力和跟踪精度;b)提出了太阳跟踪器自适应最大发电功率极值搜索控制(MPPT)技术,解决了雾霾折射、风雪等影响发电效率和系统寿命的问题;c)提出了基于总线和神经网络的智能支架跟踪系统,提升了该系统面向不同天气条件的自适应能力。 浙江省科技信息研究院出具的科技查新报告证实了上述创新点。中科院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心证实了MPPT和光控比传统时控跟踪综合性能优异。相关设备经浙江省电子信息产品检验所检测符合国家标准。用户实测数据表明智慧型光伏跟踪系统发电效率平均比固定式安装提升20%;具有抗沉降干扰、大风保护、雨水清洗、雾霾天气自适应跟踪等自主学习和智能调节能力。经浙江省技术经纪人协会组织的专家鉴定:项目组研制的太阳跟踪技术整体处于国际先进水平、个别处于国际领先水平。 项目组提前践行了国家行动纲领《智能光伏产业发展行动计划(2018-2020年)》。 依托智慧型光伏跟踪技术,项目合作单位获得了:国际知名环境保护机构(世界自然基金会)颁发的2016-2017年度WWF气候创行者称号;中国好光伏品牌年度盛典组委会颁发的2016年“中国好光伏”十大光伏创新企业和最佳光伏支架供应商等荣誉。近3年直接产值达1.8亿元,光伏发电能力294MW,间接经济效益达134亿元(比固定安装新增26亿元),年均减少CO2排放量11万吨、硫化物和氰化物排放量0.1万吨,为人类社会可持续发展做出了贡献。
[成果] 1800180088 上海
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:该项目属于电气工程领域。弃光与弃风现象是制约可再生能源发电的严重问题,而高渗透率可再生能源接入又给配电网安全运行带来冲击和挑战,如何应对间歇性可再生能源消纳以及配电网多能互补协调优化成为电网运行与控制的一个世界性难题,IEEE、CIGRE和CIRED三大国际电气组织都对此问题持续进行探讨。为破解这一难题,在国家863计划和上海市科委等项目资助下,该项目历经十年攻关取得一系列成果,主要发明点如下: (1)针对间歇性可再生电源高渗透率接入配电网的运行难题,首创主动配电网区域内自治-区域间交互-全局优化的协同交互控制技术,发明基于动态分区的配电区域联络线交换功率自适应跟踪控制技术,通过源-网-荷协同控制将可再生能源接入电网可靠运行的平均渗透率从30%提高到86.6%。 (2)针对多种类型能源接入配电网带来的多能互补协调运行难题,首创一种适用于主动配电网的余热回收蓄能型冷热电联供装置,突破发电和供热、供冷互相耦合的限制,解决传统热电协同中定比例控制约束问题;提出冷、热、电交互影响的协调优化控制方法,在保证系统平均热电效率高于80%并满足供热供冷负荷需求条件下,实现机组发电出力调节范围从0提升到额定功率50%以上。 (3)针对主动配电网正常工况与孤岛运行优化以及设备和系统性能验证的难题,提出全局能量管理与局部区域自治相结合的优化运行方法;发明孤岛区域自动识别方法,首次实现基于三联供机组的主动配电网孤岛多点并离网无缝切换与区域功率动态跟踪运行;研发多种分布式电源接入的灵活组态实验平台,解决主动配电网设备运行优化在环测试难题。 (4)针对可再生电源发电中的弃风与弃光等消纳难题,提出高渗透率可再生能源在配电网中“点-线-面”分层消纳方法,发明一种基于主动机制的间歇式能源消纳控制系统;提出柔性负荷主动管理策略,用户互动与主动参与时可再生能源消纳率可达100%。 基于以上发明研制出中国首个自主知识产权的主动配电网全局运行决策系统及系列协同控制装置,经周孝信院士为主任的专家委员会鉴定,项目成果整体达到国际领先水平。该成果被国家科技部发布为中国智能电网领域重要技术进展,经国家科技部遴选作为电网运行领域唯一代表参展2017年工博会,发明成果实现技术转让与产业化,近3年实现产值10.15亿,在上海、江苏、广东、贵州等22个省市以及保加利亚、马尔代夫等“一带一路”国家实现应用,有效提升配电网对可再生能源的消纳能力并支撑其经济可靠运行。 项目授权发明专利37项,软件著作权14项,发表SCI/EI论文119篇,其中SCI 47篇,ESI高引论文1篇、F5000中国精品科技期刊顶尖学术论文2篇,在WOS平台中总被引用1083次,发明人作为特约主编完成主动配电网方面1个SCI、2个EI专刊,已颁布中国电工技术学会标准1项,另有1个国标、1个中国电机工程学会标准已立项。
[成果] 1800140216 山东
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:该项目依托国家科技支撑计划项目课题“生物质气化发电与热电联供系统”(课题编号:2012BAA09B03),开展大功率低热值生物质气发电技术的研究与设备开发,项目于2015年通过科技部验收。“大功率低热值生物质气发电技术与设备”列为2015年国家火炬计划产业化示范项目(项目编号:2015GH051304)。 由于生物质气化发电的综合效率较高,辅之以多级产物综合利用及余热回收利用技术,资源能源化充分,产业收益高,逐渐成为生物质发电利用的主要产业模式。该项目针对中国农村广泛存在的秸秆、稻草、谷壳等废弃农林生物质资源为原料,收集粉碎、压块成型后,在发生炉内高温反应气化,产生可燃生物质气体,经除尘、除焦、脱硫等净化处理后,输入内燃发电机组转化为电能,同时将发动机排出的废气余热通过取出加以利用,实现生物质能源的高效利用。该项目针对生物质燃气热值低、杂质多、成分复杂、成分波动大的特点,研究低热值气体发动机燃烧控制技术、气缸内混合进气燃烧技术、含氢燃气安全燃烧技术、空燃比自动控制技术、远程监测控制技术,实现了生物质气发电机组的空燃比有效控制,维持发电功率稳定输出,发电机组具备参数检测和报警保护,一键启动、自动合闸、自动加载并网等远程监控操作自动化功能,可多机组并机孤网运行,使之更适合“分布式热源、分布式电源”技术要求。产品单机功率400kW~1000kW,发电效率大于34%,年发电时间不少于7200小时。项目研发过程中授权发明专利2项,实用新型专利8项,发表相关论文4篇。 通过该项目的实施,研发生物质气化发电技术,完善生物质气化发电技术的成套性和稳定性,探索出适合中国国情的内燃机为主的生物质气化发电热电联供模式,形成适合中国资源特点的分布式生物质气化发电及余热利用成套工艺技术和装备。为中国实现大规模秸秆气化发电,节约能源、缓解电力供应紧张、环境保护等方面提供可靠的技术保障和关键设备。
[成果] 1800160197 湖北
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:该项目属于能源科学技术领域。 该项目在国家“863”计划和湖北省重大科技专项立项支持下,针对太阳能光伏与建筑融合、电能之间高效转化与存储、智能调度等问题,围绕新型太阳能光伏构件及光伏建筑一体化发电系统开展关键技术攻关,其主要创新性成果及应用推广情况如下: 1、率先应用铝蜂窝板与聚氨酯发泡板复合替代传统玻璃基背板材料,应用“真空环+预压炉+气压釜”新工艺,解决了光伏构件的防水、保温、隔音等技术难题和光伏构件强度和安全性的问题,达到国家建材使用标准;采用呼吸通道结构优化设计,利用温度场梯度效应,解决了光伏构件的散热和发电效率问题;采用激光刻线技术,解决光伏构件的透光性问题。新型建筑光伏一体化构件产品通过TUV、国家3C权威认证。 2、率先建立集中连片太阳电池组件的多通道测试系统,解决了不同安装倾角、不同太阳辐射强度、多通道集中连片光伏组件现场测试的工程技术难题,采用双重智能扫描技术,利用两段智能搜索法,解决了光伏构件实时跟踪测试的效率和精度问题。 3、针对四种不同类型建筑的用电特性,设计了多种光伏系统并网技术方案,采用模块化集成创新模式,自主研发了光伏发电并网及储能一体化装备,解决了区域性高密度、多接入点光伏系统离/并网模式智能切换的关键技术难题,形成了建筑光伏系统设计与安装标准和施工规范。 4、设计了一种集群预测模型,其预测精度超过85%,达到国内领先水平;研发出建筑光伏智能终端监控关键设备,实现现场设备的监控、预警及故障诊断;基于大数据云服务平台,自主开发出光伏电站的智能管理与调度平台,实现了光伏发电管理的信息化、智能化和科学化。 该成果获授权专利25项,其中发明专利4项。建成了武汉新城国际博览中心、山东德州经济开发区等一批示范工程,总装机容量超过300MW,实现总经济效益超过30亿元,利润超过5亿元,极大地促进了湖北光伏行业的技术进步,取得了显著的经济效益和社会效益。
[成果] 1800290092 四川
TV7 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:锦屏一级水电站地下厂房装机容量3,600兆瓦,洞室群规模大,地质条件复杂,地应力水平高,围岩强度应力比低,卸荷松弛强烈,破坏范围与变形量值大,变形历时长,是行业内公认的围岩稳定与施工安全控制难度最大的地下洞室群工程。 采用全空间赤平投影方法进行地应力张量解析,提出了考虑深切河谷历史演变过程和引入剪应力修正目标函数的多源信息融合的地应力场反演方法,获得了与实测资料相符合的河谷地应力场。 综合采用室内试验、现场测试及宏细观数值模拟等方法,揭示了大理岩脆性破裂与三轴应力下卸荷扩容的力学机制,提出了高驱动应力强度比[(RSS=σ1-σ3)/σc]是脆性岩石时效破裂扩展及变形渐进发展的主控因素。 率先建立了考虑大理岩脆-延转换峰后特性的破裂扩展宏观力学本构关系,丰富了破裂与破裂扩展问题的理论成果,研发了基于FLAC和PFC的连续-非连续宏细观耦合的岩体破裂扩展数值模拟技术,拓展了工程尺度下的高应力脆性围岩时效变形与长期稳定性分析方法。 提出了“浅表固壁-变形协调-整体承载”协同抑制洞室群围岩破裂扩展与时效变形的稳定控制技术,监测表明,该控制技术效果明显。 提出了反映岩石卸荷时效机制的非定常黏弹塑性流变模型及相应的数值分析方法,建立了支护结构安全及围岩变形长期稳定评价的控制指标,评价了锦屏一级地下厂房洞室群围岩-支护体系长期稳定性。
[成果] 1800260178 云南
TV7 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:集控监控系统是实现流域水电站群远程集中控制和梯级优化调度的核心自动化系统,在水能利用和流域梯级水电站管理中的地位举足轻重。传统集控监控系统沿用电站级系统功能架构,存在结构紧耦合,扩展性、稳定性、维护性差;数据处理技术落后、丢失率高,处理能力、容载力弱;无定制、复杂工况处理能力差等问题,存在较大的安全风险。该项目依托国家"十二五"科技支撑计划(澜沧江流域水电开发安全与高效利用系统集成与示范)及企业科技攻关项目(集控监控系统改造),通过理论研究、技术攻关和试验验证,构建了一套真正适用于流域水电站群巨型集控中心的分布式监控系统,从系统架构、数据处理、功能模块等方面彻底解决了传统集控监控系统存在的问题,显著提升了系统的安全性、可靠性、适用性和智能性。主要科技创新如下: 1、构建了澜沧江流域梯级水电站远程集中控制的巨型分布式监控系统,通过以电站为单元的横向解耦,解决了传统监控系统的结构紧耦合问题,提高了系统可扩展性、稳定性和可维护性。 2、研发了海量监测数据的存储及应用技术,提出了冷热数据分级存储技术、专家知识库智能报警技术和可定制报表分析技术,提高了海量数据存储、处理能力和分析效率。 3、构建了逻辑强耦合和结构弱耦合的分布式数据架构,提出了分布式数据动态加载和自动同步技术,解决了巨型集控监控系统数据膨胀带来的信息延迟和丢失问题,控制可靠性大大提升。 4、创建了水电站有功调节和闸门联调智能控制技术。构建了多振动区巨型水电机组有功控制策略,提出了一二次调频的协调控制技术和基于多重回归建模方法的泄洪闸门控制技术,实现了机组有功的精准调整和闸门开度的智能控制。 成果成功应用于澜沧江流域小湾、糯扎渡等十余座水电站,控制容量近两千万千瓦,机组近百台,设计数据规模超百万,部分电厂无人值班。通过优化调度提高水能利用率,近三年增发电量143.3亿千瓦时,取得直接经济效益35.06亿元。在澜沧江湄公河流域防洪、抗旱、航运和生态安全等方面取得了巨大的社会效益。2016年澜沧江湄公河下游国家发生大范围旱灾时,向下游补水114.36亿立方米,受到了湄委会及各成员国的一致好评;在中国水利部与湄委会联合评估中得到高度认可,为实现澜湄合作国家战略发挥了重要作用。 获授权专利11项,其中发明专利6项,另受理发明专利6项,登记软件著作权3项,编写行业标准2项,发表论文70余篇,出版专著1部。项目成果得到专家评价委员会高度评价,一致认为达到国际先进水平。
[成果] 1800180457 上海
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:核电作为一种安全、清洁、高效、经济的能源,是中国能源战略规划中解决未来能源供应问题的一项重要手段。在核电大发展的背景下,实现国家发改委提出的核电关键设备国产化比例85%以上意义重大,可有效降低核电建造成本,促进核电发展,保障国家能源安全,更是实现中国制造产业升级的重要举措。 大型液压阻尼器是核电站主设备支撑的关键部件之一,用于保护核电厂蒸汽发生器等重要设备在遭受地震或管道破裂等突加载荷时免遭破坏。在CAP系列非能动压水堆(AP1000、CAP1000、CAP1400)、华龙一号以及二代堆型中,主设备支撑中均选用了大吨位的液压阻尼器。但国内核电站用的大型液压阻尼器长期依赖从国外进口,这种局面不利于中国核电的中长期发展战略。为打破国外的长期技术及供货垄断,填补国内空白,上海核工程研究设计院与常州格林进行合作,以解决国内核电站大型液压阻尼器的国产化供货问题。 该成果依托大型先进压水堆国家科技重大专项,是核电设备国产化的重要项目。通过研发团队5年多的共同努力,突破了液压油密封和密封摩擦阻力、温度对液压油粘性的影响、阀芯流道尺寸对闭锁速度的影响、辐照等严苛环境对液压油和非金金属密封件的影响、大型液压阻尼器试验装置开发等关键技术,成功研制了额定载荷5000kN、最大承载达8500kN的大型液压阻尼器样机。该项目的主要技术创新点有:(1)创新的结构设计:与国际上的类似产品相比,在产品结构形式、阻尼阀组一体化设计、智能接口等方面进行了大量改进,改善了整机力学性能,阻尼器的检修更为方便,并且为后续的阻尼器在役监测提供了基础;(2)更为充分的试验验证:同步开发了世界领先的试验台,对阻尼器样机进行了5大类共32项不少于15万频次的各项试验,确保在高温高湿、辐照、粉尘、盐雾、振动等严苛环境条件下的环境耐受性和可靠性;(3)国内首创的相似外推方法:建立了一套经试验验证的液压阻尼器性能外推方法,可获得在试验台架能力无法覆盖(受限于技术和装备制造能力)的高频率大载荷下的阻尼器动态性能,解决了行业中开发大吨位阻尼器过程中普遍面临的瓶颈问题。 该项目突破了大型液压阻尼器的各项关键技术,填补了国内空白,大幅降低了国内大型液压阻尼器的采购成本(如Lisega类似产品降价幅度超过1/3),增强了中国核电技术的国际核心竞争力;建立了世界领先的液压阻尼器试验能力,为后续新产品的开发奠定了基础,促进了国内阻尼器行业的发展水平,也为在役核电站大型液压阻尼器的检修提供了试验保障。 该项目具有自主知识产权,获得了3项实用新型专利,通过了中国机械工业联合会的2项成果鉴定。该项目的研制成果已经应用于巴基斯坦卡拉奇K-2/K-3项目、防城港3/4号机组、CAP1400示范2号机组和海阳4号机组等多个核电项目,累计合同金额2933万元。随着中国核电的大力发展及核电走出去战略,预计该成果能得到更广泛地应用。
[成果] 1800220190 安徽
TM4 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:该项目属于电力电子技术在太阳能光伏发电领域的应用。随着光伏发电规模不断增大、并网比例不断增高,且太阳能具有时段性、随机性等特点,电网对光伏系统并网安全性、稳定性等要求不断提高,即要求具备柔性并网能力。光伏系统实现柔性并网是指并网设备具有灵活并网、参与稳定的阻尼控制、无功和电能质量调节,故障情况下的低穿和高穿能力等特性,实现“柔性接入”电网。光储逆变器(光伏与储能结合)是实现柔性并网的关键设备。光储逆变器柔性并网的实现仍存在如下问题: 1、光伏电站无功补偿问题。现有光伏电站仍需配置额外的无功补偿设备,受设备、控制策略等因素的限制,逆变器无法灵活实现对电网的无功补偿。 2、逆变器功率波动引起的公共并网点(PCC点)电压波动问题。由于光伏发电的间歇性随机性问题而导致的功率波动,会引起PCC点电压波动从而引发电网安全问题,由于光伏功率随机性强、变化快,引起的波动情况较复杂,现有技术不能解决该问题。 3、虚拟同步机(VSG)多种环境负载的适应性问题。当多个VSG并联组网运行时,往往包含不平衡负载和冲击性负载等非常规负载,负载特性复杂,现有技术不具备复杂负载适应性。 4、逆变器交流直接并联产生的共模环流问题。现有集中式逆变器直接交流并联时,会产生较大的共模环流带来并网系统不稳定,并未有解决该问题的技术。该项目通过多年理论研究、实践,针对以上技术问题,提出了逆变器智能SVG支撑技术、PCC点电压波动抑制技术、虚拟同步机技术,以及逆变器交流直并共模环流抑制技术,在高比例新能源发电中,对光储逆变器柔性并网关键技术及应用等方面取得了全方位突破,实现了产业化。 项目主要创新点有: 1、逆变器对电网无功支撑技术。提出了一种智能无功发生器实现方案,业界首次利用逆变器SVG功能实现了对电网的动态无功补偿,替代了电站独立配置的SVG装置,实现逆变器柔性并网的同时节约了设备成本。 2、基于阻抗检测的公共并网点(PCC点)电压波动抑制方法。针对逆变器功率波动引起的PCC点电压波动问题,提出了一种基于阻抗检测、对PCC点进行无功补偿的电压波动抑制方法,国内首次解决该问题,有效抑制了由逆变器功率波动引起的PCC点电压波动,保证大规模光伏电站实现柔性并网。 3、虚拟同步机针对多种负载环境下的控制策略。针对虚拟同步发电机(VSG)并联组网运行时的负载适应性,提出了应对多种负载环境下的控制策略,既将VSG输出电压的不平衡度控制在一定的范围之内,又实现VSG并联组网时的均流控制,从而有效提高了储能逆变器VSG并联组网时的负载适应能力。 4、逆变器交流直接并联协控技术。针对交流直并时的共模环流问题,提出了逆变器交流直接并联协控及相关技术,业界首次实现集中式逆变器的交流直并,实现了逆变器灵活并网,同时降低了光伏系统成本。
[成果] 1800230043 北京
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:该项目属电力系统技术领域。截至2017年底,中国光伏发电装机达1.3亿千瓦,居世界首位。随着成本的下降,光伏已成为最具发展潜力的新能源发电方式之一。大规模并网光伏发电随机、快速的出力波动给电力系统的实时功率平衡带来巨大挑战,准确的光伏功率预测是电网调度部门保障系统安全运行与新能源发电充分消纳的基础。与风电相比,光伏功率预测难度更大,主要表现在:1.不同类型天气下光伏出力特性各异且天气类型转换无规律,无法通过历史数据直接预测次日出力;2.太阳运动规律与大气状态波动共同作用导致辐照度波动特性复杂,日内小时级变化难以把握;3.云团生消运动造成地表辐照度快速剧烈变化,多云天气下光伏出力呈现分钟级无惯性突变。 该项目立项时国内外在光伏功率预测的时空尺度范围、精度指标要求、技术路线框架、适用理论与方法、科学评价体系、实际应用系统、国家与行业标准等方面均为空白。项目面向国家新能源发展的重大战略需求,在国家自然科学基金、河北省科技支撑计划与国家电网公司科技项目等支持下,围绕光伏功率预测开展了深入、持续、系统的研究,历时10年,发明了针对多时空尺度技术需求的一系列光伏功率预测方法,突破了多项光伏功率预测关键技术,主要发明点如下: 1.发明了基于辐照度特征参数的天气类型辨识方法和基于在线学习与加权距离映射的光伏功率预测方法,实现了基于天气类型分类的光伏功率短期预测。 2.发明了基于双向渐进的地面太阳辐射净空模型构建方法和基于净空模型归一化的光伏功率超短期预测方法,实现了准确的超短期预测。 3.发明了基于位移矩阵的云团运动趋势预测方法和采用分步方式的光伏功率预测方法,解决了多云天气下光伏出力分钟级无惯性突变的预测问题。 4.率先研发了涵盖短期、超短期、分钟级和分布式、场站级、集群级的多时空尺度光伏功率预测系统,制定了光伏功率预测的国家与行业标准。 获授权发明专利9项、软著5项,发表论文63篇(SCI收录10篇,ESI扩展版高被引论文2篇、能源领域SCI期刊年度最佳论文1篇),制定国家和行业标准各1项,培养博士3人、硕士18人。 该项目研发的光伏发电功率多时空尺度预测系统广泛应用于中国二十多个省级及以上电力调控中心和大量光伏电站,预测容量超8879万千瓦,占全国光伏装机三分之二以上,预测光伏装机容量世界第一,预测精度(短期达88.6%、超短期达90.8%、分钟级达91.7%)居国际领先水平,有效提升了电网消纳光伏发电的能力。据不完全统计,近三年应用该项目成果产生经济效益27.3亿元,节省燃煤91万吨,减少CO2排放245.6万吨,经济和社会效益巨大。项目成果引领了世界光伏功率预测的技术研发、主导了国际电工委员会光伏功率预测国际标准的制订,制定了国家与行业标准,提出并完善了行业技术体系,规范了中国光伏功率预测系统的建设,为中国能源转型升级和绿色低碳发展做出了重大贡献。
[成果] 1800280165 重庆
TV7 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:成果针对小水电站安全事故频发、发电效率不高、生态环境恶化、生产管理粗放等问题,开展关键技术、系统集成与工程应用研究,是七年来创新合作的结晶。 1.主要研究内容: (1)针对地形复杂多变、电磁干扰强、小水电站集群数据采集困难等问题,突破时-空-频联合调度、链路冗余与功能安全等高可用性网络关键技术,研制高可用性网络相关产品,构建能够抵御复杂环境各种风险的高可用性网络系统。 (2)针对小水电站安全事故频发、管理粗放等问题,突破小水电站设备状态在线监测、故障预测预警、安全稳定保护等关键技术,研制基于高可用性网络的中小水电站智能监控综合自动化系统。 (3)针对小水电站集群流域河道生态环境恶化等问题,研制基于高可用性网络的河流流域生态流量全景数据综合监测系统。 (4)研究基于生态流量的水电联合调度技术,研制基于高可用性网络的绿色小水电站集群智能运维系统,实现小水电站集群流域生态环境与发电效益的协同发展。 2.技术创新点: (1)提出了功能安全层冗余通信模型,发明了基于交换机的双链路冗余控制、基于自适应跳频的时-空-频联合调度等技术,为研发强电磁干扰环境与复杂多变地形下的高可用性远距离传输网络设备提供了关键技术支撑。 (2)提出了一种递推离散傅里叶变换工程处理方法,发明了母联充电保护与就地快速隔离实现方法,为研制高速高准确度的小水电设备状态监测、故障诊断与安全保护装置提供了工程解决方案。 (3)提出了一种基于生态流量的水电联合控制方案,创新地将高可用性网络、小水电站流域生态流量全景数据监测与绿色小水电站集群智能运维平台有机融合,实现了一个网络支撑流域生态环境全景监测与小水电站集群远程运维两种应用。 通过国家继保中心、国家电网公司、水利部测试中心的检测和国家信息安全、国际CE等认证,是国家火炬计划产品,受到国外能源部门高度评价。 科技查新表明国内外无类似的研究报道。成果评价认为:技术创新突出,整体技术达到国际先进水平,其中部分技术处于国内外领先水平。 3.知识产权: 发明专利授权12件;制定国际/国家标准12项(牵头2项);软件著作权12件;专著论文12部。 4 .应用推广及效益: 在全国31个省市应用,西南地区市场占有率30%以上;在马来西亚、巴基斯坦、哈萨克斯坦、埃及、安哥拉等10个国家广泛应用。对支撑国家"精准扶穷"、"绿色发展"和"一带一路"重大战略具有重要作用。3年合同额超过10亿元,其中外贸合同3.5亿元。
[成果] 1800130280 北京
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:核电是当今世界上最稳定的能源之一,在雾霾肆虐全国的大背景下,发展核电是改善能源结构和环境质量的重要措施。控制室是核电站的“大脑中枢”,是实现核电站启停堆、安全运行、事故处理、运行决策的唯一综合场所,直接影响到核电站的安全运营水平。1979年发生在美国的三哩岛核事故直接导致了美国核电的发展停滞了30年,国际原子能机构(IAEA)指出事故的主要原因为核电站控制室设计存在缺陷和决策失误,其重要性可见一斑。 核电站控制室设计及工程应用的关键性技术包括标准体系、人因工程学研究及应用、设计验证技术、核级设备鉴定等,由于其安全性要求高、涉及专业多且综合型强、涉核等特殊原因,关键性技术一直被国外垄断,未全面实现自主化和国产化。 该成果依托国家863计划“核电站数字化仪控系统的集成”,掌握了百万千瓦级压水堆核电站控制室的关键性技术,实现了100%国产化,具有自主知识产权,打破了国外垄断,并在国内多个核电站实现了工程应用。 该成果创新点如下: 1)率先在国内制定了核电站控制室设计、核级设备制造与鉴定的整套标准体系,填补了国内空白并得到了工程应用和推广;制定并发布了1个国家标准和9个行业标准,为后续核电站控制室的设计应用提供了系统性的支撑; 2)转变“以人适机”的传统,首次在国内引入人因工程理念进行系统性地设计和评价核电站控制室的长期可居留性,人机接口的一致性、可理解性和有效性;建立了核电站控制室人因工程设计及验证体系,开创性研发并应用了基于虚拟现实的控制室人因评价验证平台; 3)国内首次建立了百万千瓦级核电站先进控制室的运行概念和运行原则,完成了控制室功能分析和分配,建立了核电站先进控制室纵深防御体系,整体达到了国际领先水平; 4)国内首次自主设计制造了应用于百万千瓦级核电站先进控制室的核级设备,建立了一套核级设备设计、制造、鉴定的规范体系和质保体系,牵头制定商品级物项(CGI)应用于核电站安全级系统认定流程(CGD)的行业标准,填补了国内空白;该成果实现了核电站控制室100%国产化,提高了百万千瓦级核电站控制室“大脑中枢”的信息安全水平,确保了国家关键基础设施的安全。 该成果已成功应用于国内24台百万千瓦级核电站机组,价格比国外引进低50%,截止2017年底已实现总收入逾7亿元、利润逾1亿元。 该成果共产生专利63项、论文62篇、软件和文字著作权14项,制定并发布了1个国家标准和9个行业标准。
[成果] 1800130368 北京
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:中国CO2排放量位居世界第一,煤基发电是CO2排放的主要来源,减少CO2排放已成为国家的重大战略。煤基发电的CO2减排问题关系到其自身的生存与发展。煤基发电的三种CO2捕集方式为:燃烧后捕集、富氧燃烧和燃烧前捕集。燃烧前CO2捕集是国际公认的最有潜力的温室气体减排技术,具有CO2浓度高、分压高、气体处理量小的优势,可实现低能耗、低成本捕集CO2,易于实现煤基发电CO2近零排放。 该项目依托国家“十一五”863计划重大项目-中国首套250MW整体煤气化联合循环发电(IGCC)示范工程,并获得国家“十二五”863计划主题项目“基于IGCC的CO2捕集、利用与封存技术研究和示范”的支持。项目的研究目的为:研究基于IGCC的全流量燃烧前CO2捕集工程放大工艺集成与工艺基础设计,开发燃烧前CO2捕集关键技术和设备,建设中国首套燃烧前CO2捕集示范系统,实现中国煤基发电燃烧前CO2捕集项目零的突破。主要技术创新点为: 1.攻克了燃烧前CO2捕集关键技术,解决了能耗与捕集效率矛盾的难题。揭示了低水汽比变换放热和床层温度分布规律,发明了基于组分特征的分段变换反应器;开发了保护变换催化剂的系统,解决了变换过程中蒸汽锅炉水用量控制难题;根据变换气气体组分分压特点,开发了CO2吸收溶液活化剂,实现了单塔同时脱硫脱碳,降低了CO2捕集能耗,CO2捕集效率高于99%。 2.研发出国内首套燃烧前CO2捕集工艺;建立了燃烧前CO2捕集系统工艺设计模型,在国内首次完成了30MWth基于IGCC的CO2捕集系统工艺基础设计,具有能耗低、溶剂损耗低、CO2捕集率高的优点。 3.首次提出了燃烧前CO2捕集系统与IGCC发电系统的集成优化与控制方案,形成了集成燃烧前CO2捕集的IGCC系统多目标集成方法和设计优化方法。 4.自主开发、设计、建设及运行了国内首套30MWth燃烧前CO2捕集系统,系统规模为国际上最大,达到了工业示范量级;掌握了燃烧前工业装置规模CO2捕集系统设计、建设、运行、自动控制等成套技术,为中国IGCC全流量捕集CO2奠定了基础。 科技成果鉴定认为:项目开发了国内首套、世界规模最大的燃烧前CO2捕集工业试验示范系统;研究成果填补了国内空白,使中国在此领域跻身国际领先行列。 该项目主要技术指标达国际领先水平,系统经运行检验,稳定可靠,与燃烧后CO2捕集相比,单位能耗和捕集成本均减少30%,为煤基能源实现高效近零排放提供了一条重要的技术途径,对煤基能源的科技创新、可持续发展和应对气候变化具有重要意义。
[成果] 1800170112 江苏
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:分布式光伏并网发电已成为中国能源革命的重要战略方向。作为全球最大的光伏市场,2017年中国分布式光伏新增装机高达1944万千瓦,同比增长3.7倍,产业规模逾万亿。然而,爆发式增长的分布式光伏正日益威胁配电网的安全运行:局部地区电压越限频繁发生,导致光伏限发停发时间成倍增加,不仅给电网运行带来巨大压力,也损害了光伏投资商的利益。解决电网安全运行与分布式光伏规模化消纳之间的矛盾迫在眉睫。 分布式光伏规模化并网面临三大难题:①光伏出力波动性大、随机性强,导致高精度预测困难,配电网对光伏的可观、可控性差;②系统性地考虑光伏出力与负荷特性的消纳评估手段缺乏,无法充分挖掘配电网对光伏的自然消纳能力;③配电网网架结构复杂多变,且分布式光伏接入点多面广,快速精准调控技术尚未突破,并网点过电压导致光伏限发停发问题较为突出。上述难题严重制约了分布式光伏的规模化发展,亟需突破并网消纳关键技术,提升配电网的安全运行水平和光伏消纳能力。 依托国家863计划、国家电网公司多项科技项目,产学研用团队协同攻关,通过自主创新,实现了分布式光伏规模化并网消纳关键技术的重大突破:①提出了结合超短期、短期和中长期时间尺度的分布式光伏高精度功率预测方法,并相应研发了多尺度光伏功率预测系统,显著提高了预测精度;②首创了从主站级到馈线级的分布式光伏消纳能力评估方法,开发了适应分布式光伏规模化接入的配电网消纳评估与辅助规划系统,最大程度挖掘了配电网的自然消纳能力;③突破了分布式光伏集群电压精准调控技术,研制了集群监控与管控装置,使配电网电压越限率下降95%、光伏限发停发时间减少90%;④攻克了“光伏+储能”多时段功率波动平抑技术,研制了光储一体化协调控制器,在增强光伏消纳能力的同时,提高了配电网电能质量。项目获发明专利33项(其中授权发明专利23项)、软件著作权7项,出版专著2部,发表论文43篇(其中SCI/EI论文30篇),编制国家标准和行业标准4项。 项目成果于2015年10月在宁波杭州湾新区首次应用,已推广至江苏、山东等国内18个省份,覆盖分布式光伏装机总量超过340万千瓦,近三年实现直接经济效益16.5亿元,节约配电网改造及运维成本13.4亿元。项目应用地区分布式光伏消纳能力大幅提升,配电网电压水平有效改善,为中国大规模分布式光伏安全经济可靠接入提供了坚强支撑,将有力推动浙江建设国家清洁能源示范省的行动计划。
[成果] 1800290209 浙江
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2018
成果简介:世界各国面临能源与环境危机,中国的形势尤其严重。能源的低碳转型是中国能源供给可持续发展的重要途径。中国海洋能源,特别是舟山地区海洋能源尤其丰富,率先开展海岛多种能源互补发电技术的研究对于新能源开发与应用具有示范效应。研究成果可以推广到分布式电网、微电网等新能源电网的应用中去,全面提升中国可再生能源发电和用电的技术水平,提供中国能源生产、能源供给、能源消费和能源体制等改革的技术支撑。 基于海岛新能源的巨大潜力和可推广性、可复制性,“十二五”国家863计划设立了“海流能发电与海岛新能源供电关键技术”(2011AA050200)项目,旨在以海岛多种可再生能源发电为对象,以攻克大容量海流能列阵并网技术、电储能调峰调蓄控制技术、以及海岛混合电源多模式电网运行控制等关键技术为核心,自主研制开发总装机容量为3.5兆瓦,集海流能、风能、光伏能、储能等海岛新能源的混合供电系统,缩小在海岛能源利用领域与发达国家差距,形成了具有完全自主知识产权的海岛新能源混合发电技术体系。 经过近5年的持续研究,在浙江舟山摘箬山岛完成了风光流混合供电集成控制系统示范工程的建设,供电系统总装机容量3.5兆瓦,其中两台850千瓦的风机、320千瓦的光伏阵列、设计功率150千瓦的海流能机组、150千瓦柴油发电机、两个500千瓦的锂离子电池、200千瓦(10s)的超级电容。达到了海岛新能源示范电站的目标。 取得如下主要技术指标成果: ①开展了大长径半直驱结构、液压变桨压差防渗主轴组合密封等技术的海流能机组研发,完成了容量等级分别为25/35千瓦、30/40千瓦、60/75千瓦、120/150千瓦的4套海流能发电机组,建成了海流能发电装备试验平台与测试系统,其中60/75千瓦机组长期运行已达到2年;②开展海岛电网混合储能调峰调蓄技术研究,研制了锂电池和超级电容混合的储能协同控制装置,调峰调蓄输出功率大时到1.2兆瓦,满足并网/孤网无缝切换控制的要求;③研制开发了海岛新能源发电监控系统,建立了基于IEC相关标准的新能源电站双编码体系框架;④提出了海岛新能源互补发电集成控制新方法,建成了3.5兆瓦集海流能、风能、太阳能等多种可再生能源互补发电的稳定运行系统,实现了海岛新能源微电网多模式运行无缝切换控制。 对推动行业科技进步的作用: 为可再生能源的理想消纳提供了良好的解决方案,采用的微电网联络线定功率控制模式可以实现微电网与发电厂的等效调度方式控制,结合风光预测技术,可以大大提高间歇式能源的可控性。形成应用于海岛新能源多模式供电的风电机组的灵活可调完整方案,可进一步推动海岛资源的综合开发利用,可以广泛应用于偏远海岛和解决海岛无电人口的用电问题。具有很大的推广价值。项目提出的是被动孤网的无缝切换技术,在大功率缺口的条件下,一旦外网故障,微电网能够尽快切断并迅速调节各电源的出力实现微电网孤网的稳定控制,保证微电网的高质量供电。 控制和通讯系统采用了很多领先的技术,包括中央控制系统与风机的综合协调控制技术、微电网多模式运行的自适应协调控制技术、前馈与反馈相结合的控制技术、微电网被动孤网的无缝切换技术、被动孤网识别技术、主从控制器结构,实现含风光流储微电网的多模式稳定运行、多模式无缝切换,并且具有优异的动态和稳态性能。 成果既可以用于新能源发电集中区的可调度控制方式运行,也可以推广到边缘地区、海岛等独立或弱并网地区使用。
[成果] 1700241206 广西
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2017
成果简介:研发背景:18PA6B柴油机是防城港核电站一期重要的核应急设备,其活塞缸套组件是主要的功能部件及精密部件,如果安装不慎极易造成设备损伤、设备失效,且日常出现的活塞缸套缺陷是18PA6B柴油机的常见多发故障。如果现场检修活塞缸套后,出现缸套润滑不良,造成拉缸缺陷,必须对活塞缸套重新拆卸返工,造出人力、物力的极大浪费,并且应急柴油机检修工期紧张,没有工期允许返工。为了解决该问题,需要开发新的18PA6B应急柴油机活塞缸套拆装装置,对原有的检修工艺进行优化,从而降低18PA6B应急柴油机活塞缸套检修过程中的风险,保证检修质量及进度,保证核电站机组稳定运行。拟解决的关键技术问题:防城港核电站18PA6B应急柴油机缸套活塞拆装过程难、耗时多、设备易损伤问题。创新点:核电站每轮大修均有54套左右的活塞缸套需要拆卸检查,日常也时有活塞缸套需要拆卸检查。普通的起重工具很难将活塞缸套吊出柴油机本体,活塞环拆装过程中容易划伤,活塞环安装间隙在没装进缸套前很难判断是否合格,现场急需一套可靠工具能灵活高效进行活塞缸套检修。全新设计一套18PA6B应急柴油机活塞缸套通用拆装工具,在吊装活塞缸套过程中不使用普通的起重工具,减少引入的风险源,降低人因失误,使用创新设计的缸套-活塞吊装工具(专利申请号:ZL201620126888.8),让活塞缸套从垂直向斜30度吊出,保证缸套活塞拆卸的平稳可靠;经济、社会、环境效益分析:18PA6B应急柴油机缸套活塞拆装装置在防城港核电站进行使用,平均每台机检修时间缩短24小时,国内在运核电机组共31台,平均每台机组运行24小时创收1000万,该成果每年可创造直接经济效益31×1000=31000万元,此外平均1台100MW的核电机组运行24小时可以替代标煤0.7万吨,相当于减排二氧化碳1.6万吨,以此估计该成果每年可创造社会、环境效益为替代标煤31×0.7=21.7万吨,相当于减排二氧化碳31×1.6=49.6万吨,社会、环境效益十分突出。
[成果] 1700241208 广西
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:核电站硼表测量系统取样回路是与一回路相通的密闭回路,为了去除流经硼表测量系统样水中的气泡,减少气泡对测量结果的影响,使测量结果更加稳定可靠,满足核电站运行要求,需要设置一套除气装置。通过除气装置排除流经硼表测量系统样水中的气泡,以降低气泡含量使测量更加稳定并满足核电站的运行要求。技术原理及性能指标:硼表测量系统工作测量时,样水先经除气装置进行水和气泡的分离,分离气泡后的样水再经样水管进入硼表测量系统的探测器,气泡则被真空泵抽至渐缩渐扩管;测量后的样水流出探测器,通过管道流至渐缩渐扩管,再经渐缩渐扩管返回溶控箱,形成循环回路。该方案用于核电站取样回路的除气装置,有效除去测量系统样水中的气泡,减少气泡对测量结果的影响,提高测量准确性及仪表的可用性,使测量更加稳定并满足核电站的运行要求。技术的创造性与先进性:一种用于核电站取样回路的除气装置,连接在硼表测量系统样水进水端,其包括接通样水来源的密闭水箱、气泡捕集器以及具有多弯折通道的折流网;样水进入水箱并流过气泡捕集器的折流网,样水流中的气泡经过气泡捕集器上升到除气器上部并由真空泵抽出,通过渐缩渐扩管并入回路管线流入溶控箱,在渐缩渐扩管的入口处增加逆止阀,防止回流;通过流量计MD的流量调节阀门开度,来控制流经探测器的流量,确保流量满足测量要求。该方案有效除去测量系统样水中的气泡,使测量更加稳定并满足核电站的运行要求。技术的成熟程度,适用范围和安全性:该装置结构简单,可以有效除去密闭取样回路中的气泡,提高硼表测量的稳定性,减少设备不可用次数,减少人员维护量,可以在全国范围进行推广使用,同时还可以应用到其他领域的密闭取样回路中,应用前景广泛。
[成果] 1700550650 湖北
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2017
成果简介:火电厂以煤为主要原料,排出的烟气中含有大量的SO<,2>、SO<,3>、水蒸汽以及大量粉尘。而空预器需频繁地与冷热气体接触,温度冲击大。当烟气与蓄热体接触时,热量传递给蓄热体,烟气温度逐步降低,当烟气温度降低至烟气的露点以下时,烟气中的SO<,2>、SO<,3>与水结合成亚硫酸和硫酸,并凝结在蓄热体上。现有的空预器蓄热体温度达到烟气的露点时,由于酸液对蓄热体的腐蚀及产生的。亚硫酸盐对蓄热体内孔的堵塞,使得废气温度不能降低至硫酸的露点以下,直接排放到大气中,造成空气污染。此外,烟气中含有较多的固体颗粒,主要成分为SiO<,2>、Fe<,2>O<,3>、CaO,在换热过程中,颗粒对蓄热体会造成一定的冲刷磨损,因此空预器蓄热材料需要具有较强的耐磨性能,同时也必须具有良好的耐热冲击性能。
[成果] 1700450474 广西
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:随着环境的恶化和能源的过度使用,节约能源和开发可再生能源已成为当务之急,新能源的发展成为必然趋势。智能电网的深入发展和建设,对分布式能源的基础理论和应用技术研究不断深入,作为分布式电源形式之一的光伏发电及其应用得到了进一步的重视,光伏发电是分布式能源中的主要发电形式之一。光伏并网关键技术主要从两个发面展开即逆变器和控制器。研究目的与意义:光伏发电系统是指利用以光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。太阳能资源具有分散性,并且随处可见,因此光伏发电系统特别适合作为独立电源使用。光伏发电系统常作为工业和家用的电源,这种方式一般被称为直接变换电源。多年来,电源的产生方式常用间接变换方式,例如火力发电系统即用煤或石油作为能源,将其化学能通过燃烧变为热能,产生蒸汽后推动汽轮机,再转动同步发电机产生电能,这种发电系统就是一种典型的间接能源变换。而光伏发电系统是利用了直接能量变换,故无需石化燃料,对环境污染少,由于不存在运动部件,故运作噪声小,维修也十分方便。逆变器是将直流电变换成交流电的设备,并网逆变器作为可再生能源发电系统与电网或用户间的关键接口,在分布式发电系统中发挥着重要作用。随着光伏发电并网技术和中小容量风力发电并网技术的推广应用,光伏并网技术对电力系统的影响越来越明显,并网的质量及可靠性越来越受到重视。国内外均已制定专用的技术规范和标准,对并网发电系统的并网方式、馈电质量、安全与保护等方面提出要求。主要论点与论据:对光伏并网逆变器和控制器分别进行介绍,对光伏逆变并网器中所涉及到的控制技术进行了详细的介绍。概述电网系统的无功需求与补偿即电能质量对无功的标准要求、电网负载对无功的需求,并网逆变器与控制器即以此为设计标准。该文的控制器主要包括最大功率点跟踪,SPWM逆变控制技术,逆变并网锁相环技术,反孤岛效应以及光伏并网逆变器的低电压穿越技术。对光伏并网逆变器各部分及其控制部分进行simulink动态仿真。该文的理论分析与仿真设计基于MATLAB 7.6.0开发平台主界面和工程开发环境,该章包括基于S函数的光伏阵列输出特性与MPPT控制策略研究,具有高频环节的光伏并网逆变器的仿真与设计,光伏并网控制器的仿真与设计包括以下几部分:SPWM控制技术的仿真设计与分析,数字同步锁相环技术,数字滤波器的设计,光伏反孤岛效应技术仿真,以及光伏并网逆变系统的仿真与设计。创见与创新:该成果在多学科综合与交叉的基础上,对光伏并网逆变器各部分及控制部分进行simulink动态仿真,该文的理论分析与仿真设计基于MATLAB 7.6.0开发平台主界面和工程开发环境,基于S函数的光伏阵列输出特性与MPPT控制策略研究,具有高频环节的光伏并网逆变器的仿真与设计,光伏并网控制器的仿真与设计包括以下几部分:SPWM控制技术的仿真设计与分析;数字同步锁相环技术;数字滤波器的设计;电网信号的特点;FIR滤波器设计;TMS320F2812中实现;利用MATLAB中的进行PID参数整定;光伏反孤岛效应技术仿真,光伏并网逆变系统的仿真与设计。社会经济效益:该研究成果建立了光伏并网逆变器硬件平台,对研究的方法和设计的逆变器装置进行验证验证,以期能够模拟实际工况,给出了光伏并网逆变器的软硬件设计,该设计主要有逆变器与控制器两部分组成,两者相辅相成,缺一不可。该文在理论分析,建模仿真的基础上,再通过硬件电路的搭建与实现,最终达到设计要求,应用安全,可靠性高。
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