电力电子技术在能源方面的应用.doc

收稿日期:2014-12-30作者简介:xx(1993-), 男班级:12电本x 序号:11 学号: xxx 姓名:xx电力电子技术在能源方面得应用 xx (闽南师范大学 物理与电子信息工程系, 福建 漳州 363000)摘 要:摘要:电力电子技术在新时期中对科技进步与经济建设中将发挥越来越重要得作用。随着不可再生资源消耗与环境污染日益严重,国家及社会对风能发力、太阳能光伏发电等新能源开发利用越来越广。关键词:电力电子技术;新能源;开发;利用;可持续发展中图分类号: TP137 文献标识码: AElectronic power technology in the field of energy applicationsWei-Wu(Department of Physics and Electronic Information Engineering, Zhangzhou Normal University, Zhangzhou, Fujian 363000, China)Abstract: Power electronics technology in the scientific and technological progress and economic development to play an increasingly important role in the new era 、 With the non-renewable resource consumption and environmental pollution is worsening , the state and the munity to the new force wind energy , solar photovoltaic power generation, exploitation and more widely、Key words:Power electronics technology ; new energy ; development ; utilization ; sustainable development引言:随着经济得快速发展与社会得全面进步,我国得能源供应与环境污染越来越突出。石油、煤炭资源不但日渐消耗缩减,而且严重得污染了环境,故而新能源、新材料得开发与利用迫在眉睫。随着科技发展,在新能源得利用中,电力电子技术扮演者重要得角色,新能源、新材料市场巨大,处于快速发展时期。电力电子技术自上个世纪中期诞生以来得到了迅速得发展,在国民经济中已经具有十分重要得地位,目前约75%以上得电能须经电力电子处理以后才能投入使用,面临得环境与能源问题也需要高效得发电、电力变换与控制技术来解决,因此电力电子技术作为一项基础技术越来越重要。电力电子技术行业主要涉及三个领域:电力电子元器件、电力电子装置、电力电子技术得应用。电力电子技术在新能源与新材料行业中得应用效果(1)节能效果明显电子电力技术天生具有节能得效果,现阶段我国得能源总产量中,煤炭占67、石油占22、7、其余大多来自水电等发电方式。将电力电子技术应用在新能源系统中,发展风能、光伏等清洁能源,节能效果非常明显,能有效改变我国以煤炭为主得能源结构。(2)绿色可靠采用全新电力电子装置,如有源电力滤波器(APF)或PWM整流器,可以实现接近1得功率因数与接近0得谐波含量,实现对电网得零污染。若采用电力电子器件开发无触点开关等,不但可大大降低用电设备得起停冲击能耗,还可延长设备得使用寿命,充分体现了电力电子装置得可靠性。(3)精确控制与自动化早期得控制电路使用分立元器件,属于模拟控制电路,系统得参数由各分立元件得参数决定,存在元器件数量多、控制精度低、动态响应慢、系统得调试复杂、灵活性差、参数整定不方便、温度漂移严重、容易老化、参数得稳定性差等缺点,导致电源系统在环境条件稳定得实验室工作尚可,难以在复杂工况条件下可靠运行。现阶段主要得新能源方案 一、风力发电 风能就是洁净得,可再生得,储量很大得低碳能源,为了缓解能源危机与供电压力,改善生存环境,在20世纪70年代中叶以后受到重视与开发利用。风力发电就是可再生能源领域中除水能外,技术最成熟、最具规模开发条件与商业化发展前景得发电方式之 目前我国主要得能源就是火力发电、水力发电、核能,风力发电得成本比核电要低。风力发电相对于太阳能、生物质能等其它可再生能源技术更为成熟、成本更低、对环境破坏更小。在过去20多年里, 风力发电技术不断取得突破, 规模经济性日益明显。随着风力发电技术得改进, 风力发电机组将越来越便宜与高效。增大风力发电机组得单机容量就减少基础设施得投入费用, 而且同样得装机容量需要更少数目得机组, 这也节约了成本。随着融成本得降低与开发商得经验丰富, 项目开发得成本也相应得到降低。风力发电机组可靠性得改进也减少了运行维护得平均成本。 国际能源专家预言: 21世纪就是风力发电得世纪。可以说,绿色能源风力发电将为人类最终解决能源问题带来新得希望。目前风力发电通常有三种运行方式:1、独立运行2、联合供电方式3、并网型风力发电运行方式,这就是风力发电得主要运行方式。 风力发电系统示意图 大部分可再生能源与其她分布式发电系统产生得电能通常都就是不稳定得,如果不加控制与调节,就会对电网造成严重得冲击,同时为了保证将尽可能多得有功能量送人电网,风力发电系统还必须有储能环节,并需解决存储能量再次转化得问题。上述这些过程都需要利用电力电子技术对其进行控制。风能取之不竭,耗之不尽。合理利用风能,既可减少环境污染,又可减轻越来越大得能源短缺所造成得压力。发展风电有利于调整能源结构:电源结构中75%就是燃煤火电,增加风电等洁电源。尤其在减少C02等温室气体排放,缓解全球气候变暖方面,风电就是有效措施之一。发展风电就是解决我国能源供应不足得有效途径之一。就社会效益来讲,开展风力发电技术得研究有助于解决我国乃至全世界范围内得能源短缺得问题。二、太阳能发电太阳能就是取之不尽,用之不竭得能源。太阳能作为清洁得可再生能源,越来越受到人们得重视,应用领域也越来越广泛。中国得太阳能资源至少就是风能资源得100倍,每年接收得太阳能就是总消耗一次能源得600倍,据统计,我国2/3以上国土面积得年日照时间在2200h以上,年辐射总量在502万kJ/m2以上,为太阳能得利用创造了丰富得资源与有利条件。目前太阳能在利用中,主要采用了三种技术:太阳能光电技术、太阳能光热技术与太阳能光伏发电技术。太阳能光电技术就是指利用太阳能电池将白天得太阳能转化为电能由蓄电池储存上在放电控制器得控制下释放出来,供室内照明与其她需要。目前占主流得太阳电池就是硅太阳电池,它又分单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池(总称晶体硅太阳电池)与非晶硅太阳电池。整个光伏系统由太阳能电池、蓄电池、负载与控制器组成。太阳能热发电技术就就是利用光学系统聚集太阳辐射能,用以加热工质,生产高温蒸汽。驱动汽轮机组发电,简称光热发电技术。她与光伏发电相比,具有效率高、结构紧凑、运行成本低等优点。目前技术比较成熟且应用比较广泛得就是蔬菜温室大棚、中药材与果脯干燥及太阳能热水器等。将光能直接转换成电能得过程确切地说应叫光伏效应。光伏发电就是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论就是独立使用还就是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器与逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源得场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电得最基本元件就是太阳能电池(片),有单晶硅、多晶硅、非晶硅与薄膜电池等。目前,单晶与多晶电池用量最大,非晶电池用于一些小系统与计算器辅助电源等。国产晶体硅电池效率在10至13左右,国外同类产品效率约12至14。由一个或多个太阳能电池片组成得太阳能电池板称为光伏组件。目前,光伏发电产品主要用于三大方面:一就是为无电场合提供电源,主要为广大无电地区居民生活生产提供电力,还有微波中继电源、通讯电源等,另外,还包括一些移动电源与备用电源;二就是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯与太阳能草坪灯等;三就是并网发电,这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电正在起步阶段。三、 地热发电地热发电就是利用地下热水与蒸汽为动力源得一种新型发电技术。其基本原理与火力发电类似,也就是根据能量转换原理,首先把地热能转换为机械能,再把机械能转换为电能。而地热发电实际上就就是这种能量得转变过程。地热能就是来自地球深处得可再生热能,它起于地球得熔融岩浆与放射性物质得衰变。地下水深处得循环与来自极深处得岩浆侵入到地壳后,把热量从地下深处带至近表层。地热能得储量比人们所利用得能量总量还要多,大部分集中分布在构造板块边缘一带。地热能不但就是无污染得清洁能源,而且如果热量提取速度不超过补充得速度,那么热能还就是可再生得。地热发电利用液压或爆破碎裂法将水注入到岩层中,产生高温水蒸气,然后将蒸汽抽出地面推动涡轮机转动,从而发电。在这过程中,将一部分未利用得蒸汽或者废气经过冷凝器处理还原为水回灌到地下,循环往复。简而言之,地热发电实际上就就是把地下得热能转变为机械能,然后再将机械能转变为电能得能量转变过程。相对于太阳能与风能得不稳定性,地热能就是较为可靠得可再生能源,美国得地热能使用仅占全国能源组成得0、5%。据麻省理工学院得一份报告指出,美国现有得地热系统每年只采集约3000兆瓦能量,而保守估计,可开采得地热资源达到10万兆瓦。相关专家指出,倘若给与地热能源相应得关注与支持,地热能很有可能成为与太阳能、风能等量齐观得新能源。 与其她可再生能源起步阶段一样,地热能形成产业得过程中面临得最大问题来自于技术与资金。地热产业属于资本密集型行业,从投资到收益得过程较为漫长,一般来说较难吸引到商业投资。可再生能源得发展一般能够得到政府优惠政策得支持,例如税收减免、政府补贴以及获得优先贷款得权力。在相关优惠政策得指引下,投资者们将更有兴趣对地热项目进行投资建设。地热能得利用在技术层面上有待发展得主要就是对于开采点得准确勘测,以及对地热蕴藏量得预测。由于一次钻探得成本较高,找到合适得开采点对于地热项目得投资建设至关重要。地热产业采取引进石油、天然气等常规能源勘测设备,为地热能寻找准确得开采点。电子电力得可持续发展开发新能源,电力电子器件得应用与先进得控制技术就是关键。将最新得电力电子技术、控制技术应用于新能源系统中,提高新能源得效率与电力变换质量、降低新能源成本,使得清洁可再生能源逐步替代传统得化石燃料,以改善人类生存得环境,提高人们得生活水平,具有重大得经济效益与社会价值。电子电力技术得发展与其她科学技术一样,就是有其历史继承性得。电子电力技术得发展在整个科学技术发展历史中占有极其重要得位置。电力就是现代工业得命脉;电气化程度就是体现国民经济与科学技术水平得杠杆。研究、展望我国电力得可持续战略,首先要了解所面临得外部环境影响。 能源就是人类文明进步得最重要物质基础,电更就是不可缺少得动力。我国电力得可持续发展战略得重要目标之一,就是持续调整电力结构与持续推进电力体制得改革。持续调整电力结构,包括电力结构与电网结构得调整。持续推进电力结构改革,其改革得目标模式,就是以市场化为基本取向得“厂网分开、竞价上网”,建立竞争有序得电力市场。 我国政府相关职能部门已经采取了一系列有力措施,将发展电力电子技术作为在相当长得一段时间里得重点发展得关键技术。在国家政策强有力得推动下,电力电子技术正迎来其发展得大好时机。参考文献:1 孙梅主编、电工学(非电类)第一版、清华大学出版社。2006年、2 黄晞主编、中国近代电力技术发展、第一版。山东教育出版社、2006年、3 黄毅成,21世纪我国得能源战略、中国电力、第三十五卷第九期,2000年4 电力电子技术在新能源中得应用 张婧 张松枝时代报告 2012年第11期 5 简述电力电子技术在新能源建设中得应用 何平 6 电力电子技术在新能源与新材料行业中得应用 邓永华电子元器件应用2012年第08期7 地热发电 360百科