可再生能源发电与智能电网概述
电力电子节能减排技术
电力电子节能减排技术近年来，随着环境问题日益严重和能源紧缺的压力不断增加，节能减排成为了全世界各国共同关注的焦点。
电力电子技术作为一种重要的能源转换和利用技术，正在被广泛应用于各个领域，为实现节能减排做出了重要贡献。
一、电力电子技术概述电力电子技术是指利用电子器件和控制技术，将电力从一种形式转换为另一种形式的技术。
它主要包括功率电子器件、电力电子电路和电力电子控制系统等重要部分。
通过电力电子技术，电能可以以高效率、高质量的方式在不同形式之间进行转换和传输。
二、电力电子节能技术1. 变频调速技术变频调速技术是一种通过改变电机的工作频率，从而调整电机转速和负载的方法。
在传统的恒频控制方式下，电机的转速只能通过改变阀门的开度来实现，这样会导致能量的浪费。
而采用变频调速技术后，可以根据实际需要调整电机的转速，从而使电机的负载随之调整，达到节能的目的。
2. 智能电网技术智能电网技术是一种将电力系统与信息通信技术相结合的技术，通过实时监测和优化调度，实现了电力的高效、智能管理。
智能电网技术可以降低电力系统的损耗，在供电质量、电能利用率和节能减排等方面都有很大的优势。
3. 可再生能源发电技术可再生能源发电技术是指利用太阳能、风能、水能等可再生能源进行发电的技术。
在传统的电力系统中，主要依靠化石燃料等非可再生能源进行发电，这样不仅产生了大量的二氧化碳等温室气体，还会导致能源的消耗。
而可再生能源发电技术具有清洁、可再生的特点，可以有效地减少温室气体的排放和能源的消耗。
三、电力电子节能减排的应用领域1. 工业领域电力电子技术在工业领域的应用非常广泛，如电力电子变压器、电力电子调速器等设备可以提高工业设备的运行效率，降低能源消耗，减少环境污染。
2. 交通领域交通领域是能耗较大的领域之一，电力电子技术在交通工具中的应用可以显著降低能源的消耗和排放的污染物。
电动汽车、混合动力车等都是电力电子技术在交通领域的典型应用。
3. 电力系统在电力系统中，通过应用电力电子技术可以改善供电质量，提高输电效率，减少能源的浪费和污染物的排放。
智能电网与新能源发电
智能电网与新能源发电技术摘要：伴随着我国特高压电网的大力建设和电力行业体制改革的不断推进，着力发展智能电网技术成为我国电网未来探索的新领域。
本文主要简述了智能电网的概念及特点，并指出了目前国内外智能电网的发展现状。
通过分析我国智能电网发展的现有条件以及未来的发展趋势，提出国内新能源未来的发展规划，以期实现新能源发电和智能电网的协调发展，实现建设资源节约型与环境友好型社会的基本目标，争取早日实现我国未来社会、经济和环境的可持续发展。
关键词：智能电网；新能源；协调发展Smart Grid and New Energy Power Generation Technology (Industrial Technology Research Institute of Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, Henan Province,.)Abstract:This paper mainly introduces the concept and characteristics of smart grid, and points out the development status of smart grid at home and abroad. Through the analysis of the existing conditions of the development of smart grid in China and the future development trend, put forward the new energy plan for future development, realize the coordinated development of new energy and smart grid in order to achieve the basic goal of building a resource-saving and environment friendly society, to achieve the sustainable development of society, economy and environment in our country in the future as soon as possible.Key words:Smart grid; new energy; coordinated development引言：智能电网(smart power grids)，也就是电网智能化，它的基础是建立在集成、高速、双向的通信网络，并通过先进的传感测量技术及先进的设备技术、控制方法等，以达到可靠、安全、经济、高效的电网使用环境。
能源互联网与智能电网
能源互联网与智能电网随着社会的发展和人们的日益增长的能源需求，以及节能、减排、环保的不断提高，传统的电力系统已经不能满足现代社会对电力的需求，而能源互联网和智能电网正在成为未来电力系统发展的主要趋势。
一、什么是能源互联网？能源互联网，英文名为Energy Internet，是通过物联网、云计算等技术，将可再生能源、燃料电池等分布式能源与传统电力系统相融合，从而形成自主、高效、智能的新型能源系统。
通过能源互联网，可再生能源不再是独立的、浪费的个体，而是能够相互协作、形成整体的能源网络。
这种能源互联网的搭建不仅能够增强对能源的控制，而且还能使整个能源系统更加智能。
二、什么是智能电网？智能电网，英文名为Smart Grid，指的是通过信息技术、无线传感器、大数据分析等手段，将电力系统的各个环节联接起来，实现对电力设备及网络实时监控、预测和管理，从而形成智能和自适应的电力网络。
智能电网通过动态管理、优化调度和弹性扩容，能够更好地适应可再生能源与能源市场的波动，提高能源利用效率，减少电能浪费，从而实现能源的可持续发展。
三、能源互联网与智能电网的区别与联系虽然能源互联网和智能电网都是新型的电力系统，但它们有着不同的功能和特点。
能源互联网注重的是分布式能源与传统电力系统的深度融合，扩大可再生能源的综合利用，实现能源的全面、高效、智能化。
智能电网则注重的是整体电力系统的自适应和智能化，通过信息技术和智能算法，实现自动感知、控制、优化和管理，从而提高电力供应的可靠性、透明度和效率。
在理念上，能源互联网强调传统电力系统向分布式能源的转型，而智能电网则强调电力系统的数字化、智能化和服务化。
从技术层面上看，能源互联网侧重于信息和能源系统的融合，强调分布式能源互联互通，实现能源的平衡分配和共享。
而智能电网则侧重于数据和信息的整合，强调电力网络的动态监控和调度，实现电力的优化调度和智能控制。
然而，能源互联网和智能电网也有一些共性，比如都具有智能化、自适应和可持续发展的特点，两者之间也存在着相互依存的关系。
能源行业的智能电网技术
能源行业的智能电网技术引言随着科技的不断进步和人们对可持续发展的重视，智能电网（Smart Grid）作为能源行业的前沿技术，正逐渐改变传统电力系统的面貌。
智能电网通过利用先进的信息和通信技术，实现对电力系统的高效监控与管理，提升了电力生产、传输和消费的整体效率。
智能电网的定义智能电网是指通过现代通信和信息技术，将传统电力网与先进的数字技术和两-way 通信机制结合起来，以实现电力的实时监控与调配。
其实质在于使电力系统中的每一个环节——从发电、输电到配电和用电——都能进行智能化的管理。
智能电网的核心包含以下几个方面：1.自动化：实现电力系统的自动化监控与管理。
2.高效性：提升电网的运行效率，降低能源损耗。
3.可再生能源的接入：支持太阳能、风能等可再生能源的发电与并网。
智能电网的关键技术智能电网的实现依赖于一系列关键技术，主要包括：1. 先进测量基础设施（AMI）先进测量基础设施为电力公司和用户提供实时的用电数据，通过智能电表可以让用户更好地管理自己的用电行为。
这种技术不仅提高了用电透明度，促进了节能减排，还能帮助电力公司发现停电和故障。
2. 分布式发电随着可再生能源技术的发展，分布式发电逐渐成为智能电网的重要组成部分。
通过整合分布在各个地方的太阳能和风能发电设备，智能电网可以实现能量的地方生产和消费，减少对传统电网的依赖。
3. 需求响应管理（DRM）需求响应管理是指通过激励机制来调整用户用电行为，平衡电网负荷。
例如，在用电高峰期，电力公司可以提供经济补偿，引导用户减少用电。
这种方法有效减少了高峰时期的电力需求，确保电网的稳定运行。
4. 电力储存技术电力储存技术对于智能电网至关重要，特别是在可再生能源波动较大的情况下。
储能设备能够在电力需求低时储存电力，并在需求高峰时释放电力，有效平衡供需。
智能电网的优势智能电网相较于传统电力系统具有明显的优势：1.提高电网可靠性：通过实时监控和自动化控制，智能电网能够快速识别和修复故障，大大提高电网的可靠性和稳定性。
智 能 电 网
三、国内外智能电网发展现状
我国智能电网发展前景，主要是坚持做到“三个并重”，努力打造 具有我国特色的坚强智能电网。
1）坚持外延发展和内涵提升并重 2）坚持供电侧和用电侧并重 3）坚持集中和分散并重
2．坚强智能电网“两化”融合的良好切入点 智能电网的最重要的功能，应该是节约能耗，提高电网利用率。
智能电网的重要运用是智能电表区分不同时段的电价，然后将信息 反馈到发电和输电方，形成互动。这样，一方面电力公司可依据用 电量来调节分配情况；另一方面，用户也可以根据电价不同，将较 为费电的电器选择在电费低时开启。
物联网
预计到2020年，北京电网大负荷将达到2800万千瓦，届时，一个 世界一流的城市智能电网必定会建成。
第二节 智能电网在中国
3．分时电价推动智能电表的应用 分时电价，是智能电网首先需要实现的功能。另一方面，分时电价
的实行，也将推动智能电表的应用与推广。 分时电价，能平衡电网负荷，同时方便人们选择合理而省钱的用
1．多网融合将会实现
实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可 靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代化电网。
预计到2020年，我国电动汽车保有量将达到3000万辆。智能电 网可以通过分时电价政策引导客户主动调整充电操作，也可以自动 调节控制电动汽车充电操作，进而保证电动汽车有序充电。
• 2007年10月，华东电网正式启动智能互动上网可行性研究项目。
能源行业智能电网技术研发与应用方案
能源行业智能电网技术研发与应用方案第1章智能电网概述 (3)1.1 智能电网的定义与特征 (3)1.2 智能电网的发展历程与趋势 (3)1.3 智能电网的关键技术 (4)第2章智能电网体系架构 (5)2.1 智能电网的总体架构 (5)2.2 智能电网的通信架构 (5)2.3 智能电网的信息安全架构 (5)第3章分布式能源与微电网技术 (6)3.1 分布式能源概述 (6)3.1.1 定义与分类 (6)3.1.2 发展现状 (6)3.1.3 发展趋势 (6)3.2 分布式发电与并网技术 (7)3.2.1 分布式发电技术 (7)3.2.2 分布式发电并网技术 (7)3.2.3 并网技术发展趋势 (7)3.3 微电网结构与控制策略 (7)3.3.1 微电网结构 (8)3.3.2 微电网控制策略 (8)3.3.3 微电网技术发展趋势 (8)第4章电力系统自动化与控制 (8)4.1 电力系统自动化技术 (8)4.1.1 自动化技术概述 (8)4.1.2 电力系统自动化装置 (8)4.1.3 电力系统监控与自动化 (8)4.2 电力系统远程监控与控制 (9)4.2.1 远程监控技术 (9)4.2.2 远程控制技术 (9)4.2.3 电力系统远程监控与控制实例分析 (9)4.3 智能调度与优化 (9)4.3.1 智能调度技术 (9)4.3.2 智能优化算法在电力系统中的应用 (9)4.3.3 智能调度系统实例分析 (9)4.3.4 智能电网控制策略与优化 (9)第5章电力信息通信技术 (9)5.1 电力通信技术概述 (9)5.2 电力光纤通信技术 (10)5.2.1 光纤通信原理及特点 (10)5.2.2 电力光纤通信系统架构 (10)5.2.3 电力光纤通信关键技术的发展 (10)5.3 电力无线通信技术 (10)5.3.1 电力无线通信技术概述 (10)5.3.2 电力无线通信关键技术 (10)5.3.3 电力无线通信技术在智能电网中的应用 (10)第6章智能电网设备与技术 (11)6.1 智能变电站技术 (11)6.1.1 自动化装置 (11)6.1.2 数字化互感器 (11)6.1.3 通信网络 (11)6.1.4 综合监测系统 (11)6.2 智能电网设备状态监测 (11)6.2.1 设备状态监测技术 (11)6.2.2 在线监测系统 (11)6.2.3 数据处理与分析 (12)6.3 智能电网设备故障诊断与预测 (12)6.3.1 故障诊断技术 (12)6.3.2 预测技术 (12)6.3.3 应用案例 (12)第7章电力市场与需求侧管理 (12)7.1 电力市场概述 (12)7.1.1 电力市场的定义与功能 (12)7.1.2 电力市场的结构 (13)7.2 需求侧管理技术 (13)7.2.1 需求响应 (13)7.2.2 能效管理 (13)7.2.3 储能技术 (13)7.3 智能电网与电力市场互动 (13)7.3.1 电力市场信息化 (13)7.3.2 需求侧资源参与市场 (13)7.3.3 电力市场与电网调度协同 (14)7.3.4 电力市场风险防控 (14)第8章电动汽车与智能充电技术 (14)8.1 电动汽车概述 (14)8.1.1 电动汽车的分类 (14)8.1.2 电动汽车的关键技术 (14)8.1.3 我国电动汽车发展现状 (14)8.2 智能充电技术 (14)8.2.1 充电设施类型 (15)8.2.2 智能充电控制策略 (15)8.2.3 智能充电设施布局 (15)8.3 电动汽车与电网互动 (15)8.3.1 电动汽车参与电网调峰 (15)8.3.2 电动汽车参与需求响应 (15)8.3.3 电动汽车作为分布式储能设备 (15)第9章智能电网大数据与云计算 (16)9.1 智能电网大数据技术 (16)9.1.1 大数据概述 (16)9.1.2 智能电网大数据架构 (16)9.1.3 智能电网大数据关键技术 (16)9.2 云计算在智能电网中的应用 (16)9.2.1 云计算概述 (16)9.2.2 智能电网云计算架构 (16)9.2.3 云计算在智能电网中的应用实例 (16)9.3 数据挖掘与分析技术 (17)9.3.1 数据挖掘技术概述 (17)9.3.2 数据挖掘在智能电网中的应用 (17)9.3.3 智能电网数据分析方法 (17)第10章智能电网未来发展趋势与展望 (17)10.1 智能电网技术发展趋势 (17)10.2 智能电网政策与产业环境 (17)10.3 智能电网应用前景与挑战 (18)第1章智能电网概述1.1 智能电网的定义与特征智能电网，即智能化、自动化的电力系统，是传统电网与现代信息技术、通信技术、控制技术相结合的产物。
可再生能源发电与智能电网
Page 1可再生能源发电与智能电网Renewable Energy Power and Smart Grid合肥阳光电源有限公司Sungrow Power Supply Co., Ltd.曹仁贤研究员Cao RenxianPage 2一、智能电网概述二、光伏并网发电技术三、风力并网发电技术四、分布式发电、储能技术与智能电网五、结论Page 3•智能电网定义: 通过信息化手段，使能源资源开发、转换（发电）、输电、储电、配电、供电、售电及用电的电网系统各个环节，进行智能交流，实现精确供电、互补供电，在保证供电安全的前提下，提高能源利用效率，最大限度地接纳可再生能源，以节省用电成本、降低环境压力。
一、智能电网概述Page 4火力风力水力发电—变电—输电—储电—配电—用电太阳能……智能电网就是对这一过程实现自动、可视、互动、智能化Page 5Page 6•可再生能源技术：燃料电池、太阳能、风能、生物质能•集成通信：电力宽频通信技术、无线通信技术、光纤通信•传感与测量：智能电卡（分时定价，实时监测）、传感器•高级电力设施：电力电子装置（交流直流变换器）、超导装置（超导电缆）•储能技术：抽水储能，蓄电池储能，飞轮储能，超级电容储能，蓄冷储能，超导储能，压缩气体储能等•高级控制（自动控制系统，停电管理、资产优化等应用，电网监测分析）•决策支持（可视化技术，优化电网管理）智能电网的关键技术Page 7Page 8•根据美国能源部现代电网发展报告，目前的论述普遍采用这一说法：•1)具有自我修复的能力（自愈性）2)激发用户主动参与电网的运作（激励性）3)抵御袭击（安全性）4)提供高质量的电能，减少停电损失（高质量）5)能够容纳各种发电和蓄电形式，特别是新能源6)繁荣电力市场7)优化设备运行，降低电网运行费用智能电网的七大特征Page 9IT让电网更智能通过IT创建开放的系统和建立共享信息模式的基础，整合系统中的数据，可以优化电网的运行和管理，让电网更智能，从三个层次提高电网的可靠性、管理效率和服务水平。
智能电网的概念
智能电网的概念智能电网的概念智能电网，也被称为智能能源网或智能电力系统，是指利用先进的信息和通信技术，应用于电力系统中以提高电力系统的可靠性、效率、安全性和可持续性的一种电网模式。
智能电网是电力系统向数字化、自动化和智能化方向发展的重要趋势。
智能电网的背景和意义随着人类对电力的需求日益增长，传统的电力系统面临着诸多挑战。
首先，传统的电力系统通常是中央集权式的，也就是说电力的、传输和分配都由中央机构或公司控制。
这导致了电力系统的可靠性不高，一旦发生故障，容易造成大范围的停电。
其次，传统的电力系统往往是单向供电，缺乏灵活性和可适应性。
随着分布式能源（如太阳能和风能）的发展和普及，传统的电力系统难以有效地集成这些分布式能源。
此外，由于能源消耗和环境保护的日益重要性，电力系统需要更高效、更环保的管理方式。
因此，智能电网的出现具有重要的背景和意义。
智能电网利用先进的信息和通信技术，将各个环节的电力系统实现互联互通，实现电网智能化管理和优化。
通过智能电网，可以实现电力系统的可靠性、效率和安全性的提高，促进可再生能源的大规模应用，实现电力系统的可持续发展。
智能电网的关键技术智能电网依靠多项关键技术来实现其目标。
以下是几个重要的关键技术：1. 传感器技术：智能电网需要大量的传感器来收集实时的电力系统数据，如电流、电压、温度等，以便实现对电力系统的精确监测和控制。
2. 通信技术：智能电网依靠先进的通信技术实现各个环节的信息传输和互联互通。
例如，通过物联网技术，可以实现电力设备的远程监控和控制。
3. 数据分析和处理技术：智能电网需要强大的数据分析和处理能力来处理大量的电力系统数据，并从中提取有用的信息。
这样可以帮助电力系统的运营者做出准确的决策和优化运营策略。
4. 和大数据技术：通过和大数据技术，智能电网可以实现对电力系统的自动化管理和优化。
例如，通过智能算法，可以预测电力系统的负荷需求，从而合理安排发电计划和电力调度。
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通过IT创建开放 的系统和建立 共享信息模式 的基础，整合 系统中的数据 ，可以优化电 网的运行和管 理，让电网更 智能，从三个 层次提高电网 的可靠性、管 理效率和服务 水平。
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高级分析决策
传输和集成 电力企业信息
实时监测电网运行状态、 资产设备状态和电力信息
二、光伏并网发电
• 通过大量光伏组件串并联多台逆变器分布式上网发电 • 安装、扩容、移动、维修方便 • 低压发电、逆变器自身输出端电压仅270V～400V • 日电，仅在白天发电，受资源影响，满发小时低，平均每
缺点：
•高频不隔离系统
6.半桥逆变技术
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优点：注入电网的直流分量较小、电路简单 缺点：功率器件利用率低
7.三电平、半桥逆变技术
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8. 双向DC/DC+三电平逆变技术
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9.多重叠加技术 10MW 系统
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10.分布发电，多支路并联上网技术 1—50MW
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3.高频隔离系统
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4.高频不隔离（Boost 升压）系统
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5.多DC-DC （MPPT）、单逆变 系统
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优点：
•同高频不隔离系统 •由于具有多个DC-DC电路，适合多个不同倾斜面阵列接入，即阵
列1～n可以具有不同的MPPT电压，十分适合应用于光伏建筑。
遍采用这一说法：
• 1)
2) 3) 4) 5) 6) 7)
具有自我修复的能力（自愈性） 激发用户主动参与电网的运作（激励性） 抵御袭击（安全性） 提供高质量的电能，减少停电损失（高质量） 能够容纳各种发电和蓄电形式，特别是新能源 繁荣电力市场 优化设备运行，降低电网运行费用
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IT让电网更智能
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火力 风力 水力 发电—变电—输电—储电—配电—用电 太阳能 …… 智能电网就是对这一过程实现
自动、可视、互动、智能化
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智能电网的关键技术
• 可再生能源技术：燃料电池、太阳能、风能、生物质能 • 集成通信：电力宽频通信技术、无线通信技术、光纤通信 • 传感与测量：智能电卡（分时定价，实时监测）、传感器 • 高级电力设施：电力电子装置（交流直流变换器）、超导装置
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11.多电平直接逆变技术 50～100MW 系统
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12.共用变压器逆变技术
•优化直流母线电压、升压变压器配置和变比，避免重复升压，提高
系统效率
•优先考虑当地用电负荷，避免过多电能的远距离传送
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具有应急发电\调峰功能的混合供电系统(一)
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天3 ～5小时
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某一个晴天
多云天气
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● 独立供电系统 －PV组件 －蓄电池 －充放电控制器
DC负载
逆变器 + AC负载
● 并网发电系统 －PV组件 －并网逆变器 －计量装置 －公用电网
● 混合供电系统 －分布电网 －储能电池
光伏并网逆变技术
1.直接逆变系统
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电能质量：输出电流总谐波
输出电流谐波抑制方法：
1. 拓扑结构选择： L-C ，L-C-L 2. 电感和电容参数的设计 3. 控制算法，PWM驱动方式 4. 采样精度 5. 运算精度 6. 目前国际标准要求<5%，但许多用户要求<3%
（超导电缆）
• 储能技术：抽水储能，蓄电池储能，飞轮储能，超级电容储能
，蓄冷储能，超导储能，压缩气体储能等
• 高级控制（自动控制系统，停电管理、资产优化等应用，电网
监测分析）
• 决策支持（可视化技术，优化电网管理）
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智能电网的七大特征
• 根据美国能源局现代电网发展报告，目前的论述普
直接逆变系统的优缺效率（98%左右）、重量轻、结
构简单。
缺点：
(1)太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压， 对人身安全不利。
(2) 直流侧MPPT电压需要大于350V。对于太阳电池组件乃至整个 系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象。
2.工频隔离系统
一、智能电网概述 二、光伏并网发电技术 三、风力并网发电技术 四、分布式发电、储能技术与智能电网 五、阳光公司及产品介绍 六、结论
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一、智能电网概述
• 智能电网定义: 通过信息化手段，使能源资源开发、转
换（发电）、输电、储电、配电、供电、售电及用电的 电网系统各个环节，进行智能交流，实现精确供电、互 补供电，在保证供电安全的前提下，提高能源利用效率 ，最大限度地接纳可再生能源，以节省用电成本、降低 环境压力。
可再生能源发电与智能电网概述
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
作者简介：
曹仁贤，电源变换、可再
生能源发电技术专家、研究 员、博士生导师
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● 中国可再生能源学会理事 ● 中国电源学会常务理事 ● 中国青年科技工作者协会理事 ● 中国农机协会风能设备分会副理事长 ● 安徽省自动化学会副理事长 ● 安徽省政协委员 ● 享受国务院特殊津贴 ● 五四青年奖章获得者 ● 省科技进步一等奖、二等奖获得者 ● 省优秀民营企业家 ● 安徽省纳税先进个人
具有应急发电\调峰功能的混合供电系统(二)
光伏阵列的最大功率跟踪技术（MPPT）
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a.跟踪方法 b.跟踪动态时间 c.跟踪精度 d.跟踪器效率
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孤岛效应保护技术
孤岛效应的定义：
• 所谓孤岛效应是指当电网的
部分线路因故障或维修而停 电时，停电线路由所连的并 网发电装置继续供电，并连 同周围负载构成一个自给供 电的孤岛的现象。
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孤岛效应发生的机理
光伏并网发电系统的功率流图
孤岛效应检测技术
解决方案
• 被动检测： 电网电压的幅值、频率和相位。
当电网失电时，会在电网电压的幅值、频率 和相位参数上，产生跳变信号，通过检测跳 变信号来判断电网是否失电。
•主动式检测：指对电网参数产生小干扰信号，
通过检测反馈信号来判断电网是否失电，其 中一种方法就是通过在并网电流中注入很小 的失真电流。通过测量逆变器输出的电流的 相位和频率，采用正反馈的方案，加大注入 量。从而在电网失电时，能够很快地检测出 异常值。