电气工程专业导论课件

电力系统及其自动化专业方向介绍一、电力系统的历史一、电力系统的历史二、电力系统的基本概念二、电力系统的基本概念三、电力系统与国民经济三、电力系统与国民经济四、教学情况四、教学情况五、电力系统的发展研究情况五、电力系统的发展研究情况一、电力系统的历史 早在1833年，世界上诞生了第一台电机。居今已有160多年的历史。最先诞生的是直流电机，继而是感应电机、同步电机，以及各类控制电机和特种电机。人们对电力的应用和认识以及电力科学的发展都是首先从直流电开始的。19世纪初期发展起来的信号传输电报，虽然传输的电流是很微弱的，但是人们从此得到启发，并应用于电力传输。法国物理学家德普勒提出：如果输电电源选择得足够高，即使沿着电报线路也可能输送较大的功率到较远的距离。1882年，德普勒用装设在米斯巴赫煤矿中的直流发电机，以15002000伏电压，沿着57公里的电报线路，把电力送到在慕尼黑举办的国际展览会上，完成了第一次直流输电试验，也是有史以来的第一次直流输电试验。n以后，直流输电的电压、功率和距离曾分别达到125KV，20MW和225公里。但是，由于当时采用直流发电机串联组成高压直流电源，受端的电动机也是用串联方式运行的。不但高电压大容量直流电机的换向有困难，而且串联的运行方式比较复杂，可靠性差，因此直流输电在当时没有得到进一步的发展。与此同时，随着生产的发展和电能需求的不断增长，从十九世纪八十和九十年代，人们逐步掌握了多相交流电路原理，创造了交流发电机、变压器和感应电动机。因为交流电的发电、变压、输送、分配和使用都很方便，而且经济、安全和可靠。因此，交流电就几乎完全代替了直流电，并发展成今日规模巨大的电力系统。20世纪50年代以后，人们对电力的需求增长得更快，电力系统的规模发展得更大，交流输电的局限性在生产实践中也表现得更为明显，于是直流输电技术又重新为人们所重视。1954年，瑞典在本土和果特兰岛之间建成一条海底电缆直流输电线，是世界上第一条工业性的高压直流输电线。此后，许多国家也积极地开展了高压直流输电的研究和建设工作。六十年代可控硅整流元件(简称可控硅元件，又称晶体闸流管或晶闸管)的出现，为换流设备的创造开辟了新的途径，高压直流输电也出现了新的前景。1972年加拿大EelRiver建成了世界上第一个采用可控硅换流元件的直流工程。近年来，大型直流输电工程不断出现。据IEEE统计，截至1996年底，世界上已投运的直流工程已有56项，输电容量达54.166GW。可以预见，直流输电在未来的电力系统中将有更大的发展。二、电力系统的基本概念发电厂发电厂包括：火力、水力、核电、太阳能、风能、燃料电池、地热电厂等等。电力系统由发电机、变压器、输电线路以及用电设备连接而成的整体就是电力系统。该系统起着电能的生产、输送、分配和消费的作用。电力系统的基本任务保证对用户不间断地供给充足、可靠、优质而廉价的电能，是电力系统的基本任务。一个完整的发电、传输、用电系统一个完整的发电、传输、用电系统电能的质量标志1、电压用户电压偏差在5之内。2、频率用户频率偏差在(0.2-0.5)Hz之内。3、波形要求电力系统的供电电压（或电流）的波形为正弦波。三峡水电站三峡水电站全国最大的火力发电厂江苏谏壁发电厂全国最大的火力发电厂江苏谏壁发电厂大型电力变压器大型电力变压器配电变压器配电变压器三、电力系统与国民经济三、电力系统与国民经济对于国民经济而言，没有电力，国民经济要倒退一百对于国民经济而言，没有电力，国民经济要倒退一百年。年。四四、教学情况我们系电力系统及其自动化方向现有教我们系电力系统及其自动化方向现有教师师12人，其中教授人，其中教授4人，副教授人，副教授2人。有博士人。有博士学位的教师学位的教师7人，在读博士人，在读博士4人。人。有校级精品课程一门（电力工程基础）有校级精品课程一门（电力工程基础）电力系统及其自动化教学团队是校级教电力系统及其自动化教学团队是校级教学团队。学团队。实验教学情况2009年，“电力系统及其自动化”专业实验室被评为校级实验教学示范中心；同年“新能源利用与电气控制实验教学中心”被评为国家级实验教学示范中心。电力系统的实验室电力系统的实验投资很大，而且实验多数是强电。所以对实验室、实验设备的要求就比较高，我们实验室的技术与设备在全省都是拔尖的，这从实验室配评为国家级实验中心可以看出。分布式发电实验室隶属电气与自动化专业中心实验室，用房面积400平方米，固定资产总值500多万元。按照实验教学要求划分为：分布式发电系统实验、轻型直流输电系统实验、模拟风力发电并网系统实验、光伏发电并网系统实验等实验，以及博/硕士生相关实验和科研等。实验室有我院率先自行研制成功的主要实验仪器设备有：分布式发电系统实验装置、水轮/汽轮动模发电机组、(交/直/交)轻型直流输电子系统、模拟风力发电并网子系统、光伏发电并网子系统、燃料电池发电并网子系统、超级电容蓄能发电并网子系统、多线路柔性组合高压输电网络模拟子系统、负荷调控PLC控制子系统、气象站子系统、工业视频监控与集中测控操作实验台、系统仿真与动态模拟实验软件及配套设备和仪器仪表，完整配备了准工业级分布式发电系统的各实验环节。分布式发电实验室分布式发电实验室是学/硕/博士点一级学科“电气工程”的教学实验室。本实验室以本科实验教学为中心，加强研究生培养和科研基地建设，推进学科学位建设发展。现为“电气工程及其自动化”和“自动化”专业本科生、“电力系统及其自动化”、“电力电子与电力传动”、“检测技术与自动化装置”等专业硕士生、“电气工程”一级学科博士生的实验教学与科研基地。五、发展研究情况五、发展研究情况1、柔性输电系统FACTS是英文FlexibleAlternateCurrentTransmissionSystem（柔性输电系统）的缩写。IEEEFACTS工作小组为此给出的定义是：装有电力电子或其他静止型控制器以加强可控性和增大电力传输能力的交流输电系统。所谓“柔性”概念主要是指依靠电力电子技术实现控制过程的快速性、精确性、连续性、柔韧性和有效性。FACTS概念最早由美国EPRI的Hingorani博士提出，经过十几年发展，已取得突飞猛进的发展。FACTS（柔性输电系统）的主要功能较大范围控制潮流使之按指定路径动；保证输电线负荷接近热稳定极限且不过负荷；在控制区域内可传输更多的功率以减少发电机热备用；限制短路和设备故障的影响，防止级联跳闸（Cascadingtriping）；防止那些会损坏设备或限制输电容量的各种振荡（低频振荡、次同步振荡以及机械、电气振荡相互耦合引发的轴系扭振）FACTS技术的发展，只有十几年的历史，但发展及其迅速，并且随着大功率的可关断的电力电子器件的发展，越来越多的FACTS器件将会出现。在中国这样一个国家，由于制造工艺、技术上的原因，对于FACTS技术的研究要落后其它发达国家，但是，目前我们在有些方面的研究技术上已经处于国际先进水平，并且有相关的装置投入运行。进一步研究FACTS的技术，对于构建全国联网的格局，具有重要的现实意义。2、特高压交、直流输电特高压输电包括特高压交流输电和特高压直流输电两种形式。特高压输 输电中，交流为1000kV，直流为800kV。特高压电网的系统特性主要反应在技术特点、输电能力和稳定性三个方面。特高压交流输电中间可以不落点，具有网络功能，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换等实际需要构成特高压骨干网架。特高压交流电网的突出优点是：输电能力大、覆盖范围广、网损小、输电走廊明显减少，能灵活适合电力市场运营的要求。适应“西电东送、南北互供”电力流的变化。特高压直流输电系统中间不落点，点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。在送受关系明确的情况下，采用特高压直流输电，实现交直流并联输电或非同步联网，电力流向清晰，网间相互影响小。高压直流输电的系统构成（多端系统）多端系统比多个两端系统要经济，但其控制保护系统及运行操作比较复杂。目前世界上己运行的多端直流工程只有意大利-撒丁岛（三端，小型）和魁北克-新英格兰（五端，实为三端运行）两项。加拿大的纳尔逊河双极1和双极2以及美国的太平洋联络线直流工程也具有多端直流输电的运行性能。3、分布式发电技术分布式发电（DistributedGeneration,简称DG)是直接相连在配电网或者负荷附近的发电形式。分布式电源包括功率较小的内燃机、微型燃气轮机、燃料电池、可再生能源如太阳能发电的光伏电池和风力发电等。值得强调的是，分布式发电发电量占整个电网发电量的份额多少，并不是区分电网是不是分布式电力系统的标志，只要电网中含有分布式发电，就可以叫做分布式电力系统。优点：减少投资节省能源：使用可再生能源有利于环境保护有利于提高劳动生产率缺点：需要在专业课程中讲解。我们学院光伏中心可再生能源分布式发电综合系统和监控中心，是由光伏中心设计、制造、安装和调试，具有完全自主知识产权的科研试验平台，也是我国高校最为先进的集光伏发电、风力发电、水力发电、规模化储能于一体的可再生能源综合控制系统装置；逸夫楼楼顶有已经安全运行了10余年的30KWp太阳能光伏并网电站，该电站采用了单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜柔性太阳能电池等多种性能与规格的电池组件，也是我国最早实现安全并网的太阳能光伏并网电站。我们在太阳能光伏大规模并网发电技术、屋顶及户用型光伏并网电站技术、离网式光伏发电技术、太阳能光伏系列应用产品、规模化风力发电控制技术、高压大功率节能技术及装备制造技术、风光柴蓄复合能源技术及装备制造技术等方面都有了相关成果，探索出了一条紧密结合实际的产学研创新之路。光伏电池太阳能热发电风力发电地热发电内燃机分布式电源燃气轮机微型燃气轮机潮汐发电燃料电池生物能发电多种形式联合供电在太阳能光伏系统领域中，在现有研发和技术储备以及成果转化的基础上，重点进行光伏系统技术的进一步开发和产品研发，完善科研成果：1）太阳能电池阵列最大功率点跟踪技术2）光伏系统能量转换技术3）光伏系统专用高效配套装置技术4）兆瓦级光伏电站稳定运行技术5）大容量光伏并网发电技术6）光伏系统户用电源技术7）光伏高效照明技术4、电力系统可靠性各种发电形式都有自身的缺陷，单一的供电形式难以满足供电可靠性要求。多种形式联合供电，对维护持续供电,降低后备代价有重要的意义。另外，联合供电还可实现能源的节约或循环利用，提高经济性。我们在电力系统可靠性分析研究方面取得了很大进展，有多个国家基金项目。5、与国外研究机构的合作在“光伏户用系统的商业化质量控制”项目上与荷兰能源基金会进行了合作；在“可再生复合能源系统及电力网用光伏功率调节器”项目上与澳大利亚科廷理工大学进行了合作；在“光伏系统技术”项目上和德国斯图加特大学进行了学术及人员交流；在“容积式小功率户用光伏水泵系统及其市场分析和示范工程”的项目上与德国汉堡劳伦斯泵业公司进行了市场调研及示范工程技术上的交流与合作。主办国际国内学术会议2次，参加国际国内学术会议48人次，作为国际国内学术会议程序委员会、主席8人次，请国内外学者来访交流12人次，聘请国内外著名学者作为顾问教授、客座教授、兼职教授14人。目前正积极争取参加欧盟FP6框架合作，已有英国、西班牙、希腊等国家的科研机构前来商谈合作事宜。密切注视国外技术发展和技术转化动态，加强对国外先进技术及产品的借鉴、引进和消化、吸收，努力提升自身的技术水平和研发能力，缩小与发达国家的差距。我们承担的安徽省可再生能源与工业节能实验室建成以后，将以可再生能源技术与工业节能等领域为重点，大力开展太阳能综合利用、风能综合利用、半导体照明技术、清洁能源技术及设备、电气节能等核心技术的应用基础研究，解决可再生能源利用和工业电气节能中的一系列科学问题。谢谢大家谢谢大家报告的题目1、电力系统及其自动化对电网的作用以及未来发展趋势。2、电机与电力电子技术在国民经济中有什么作用。3、对我校电气工程及其自动化专业的看法与建议。报告格式使用论文格式第一行报告名称第二行报告人姓名学号班级第三行摘要（写明报告的摘要）第四行关键字第五行从这一行开始写正文正文要求在1200字以上，手写。要求文字通顺，采用资料准确。正文写完后，最后是参考资料，表明参考资料的作者，资料名称，所载期刊，年份，卷数。