新能源发电变流技术_张兴_9787111600268

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。

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国际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全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，并将全球气温上升控制在前工业化时期水平之上15℃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全球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，根据国际能源署（International Energy Agency,IEA）预测到2021年，可再生能源在全球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）占全球发电量增长的50%，并且在全球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，第一类为大型水电站，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，受到全球各国的普遍重视，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，全球新能源发展迅猛。风电装机容量从764GW增长到46899GW，光伏装机容量从023GW增长到30147GW，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08TWh增长到2016年的9595TWh和3311TWh，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1081亿kW，水电339亿kW，核电3582万kW，风电157亿kW，光伏12亿kW，生物质1423万kW；煤电装机占全部装机容量的6187%，水电装机占194%，核电占205%，风电占90%，光伏占687%，生物质占081%。从发电量来看，2017年前三季度，我国煤电发电345万亿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7184%，水电占1695%，核电占382%，风电占443%，光伏占178%，生物质占118%。
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绝对优势，风电、光伏的发电量合计仅占全部发电量的521%，而煤电发电量则占全部发电量的7184%，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，涌现出多个世界一流的新能源发电企业，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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