新能源電力技術范文

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第1篇

關鍵詞：電力電子；能量管理系統；電能質量控制

中圖分類號：TU852文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2010) 14-0000-01

Power Electronics and New Energy Power Generation Technology

Yang Lin

(Institute of Electrical Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou730030,China)

Abstract:This paper discusses several new forms of energy generation and integrated power supply system transformation,control,intelligence management and safety issues,and hope in the future development of new energy power,we can overcome difficulties and achieve electronic power of new development.

Keywords:Power electronics;Energy management system;Power quality control

我們已進入21世紀，這是一個全新的時代，經濟的高速發展給人們的生活帶來了很多的便利，但隨之而來的卻是能源的耗竭，原本豐富的能源如今已變得匱乏，并危及到人們未來的生產生活。與此同時，毫無顧忌的能源利用還造成了大氣的嚴重污染，從而又引發能源危及，這樣的惡性循環會直接危及到人類的發展，甚至威脅人類的健康和繁衍。因此，開拓新能源，減少能量源浪費成為當今世界最為關注的話題。

一、新能源的發電方式

（一）太陽能發電

太陽能發電開始于上世紀50年代，當時，第一塊實用的硅太陽電池研制成功，如今，太陽能發電技術已經經歷了半個世紀的發展，其技術也在日益成熟。目前，占主流的太陽電池仍然是硅太陽電池，主要分為單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池和非晶硅太陽電池。典型的太陽能供電系統結構如圖1所示，太陽電池陣列進行光電轉換，把太陽能變為電能，再由功率變換器將太陽電池輸入到直流電中，最后轉換成用戶所要使用的電源模式。根據用戶的需求，功率變換器可以選擇直流斬波器進行DC/DC變換，或采用逆變器進行DC/AC變換。而功率變換裝置還應包括蓄電池系統，主要是為了平衡電流。如果太陽光充足，可以利用太陽能，并利用蓄電池充電；如果在夜晚或者陽光不充足時，就可以使用蓄電池供電。

（二）風力發電

如今，風力的主要運用方式就是風力發電，它的發展速度最快，也最受全世界關注。風力發電主要有3種運轉方式：

1.獨立運行方式，利用一臺小型的風力發電機向需要的用戶提供電能，它還可以通過蓄電池充電，預防無風時影響發電效果；

2.風力發電與其他發電方式相結合的聯合供電方式，主要向交通不便或偏遠山區供電，以及地廣人稀的草原牧場提供電力；

3.并網型風力發電運行方式，將風力發電網安裝在條件較好的地區，常常是一處風場安裝幾十臺甚至幾百臺風力發電機，這也是風力發電的主要發展方向。風力發電機組在不同風速的條件下運行，其發電機輸出的電壓的幅值和頻率是變化的，所以，通常要配置電力電子功率變換器，通過這種裝置控制電流，保證輸出的電壓是平衡穩定的。

（三）燃料電池發電系統

燃料電池（Fuel Cell）是將反應物如氫氣等的化學能直接轉化為電能的電化學裝置。它通過燃料（通常是氫氣）和氧氣結合所發生的光電反應來發電。燃料電池發展了這么久，根據電介質的不同，主要分為5種燃料電池：堿性燃料電池（Alkaline Fuel Cell，AFC）；質子交換膜燃料電池（Proton ExchangeMembrane Fuel Cell，PEMFC）；磷酸燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）；熔鹽燃料電池（Molten Car-bonate Fuel Cell，MCFC）；固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）。

實際上，燃料電池也有其優點，例如：發電效率高：發熱少；噪音低，污染小；功率密度高。目前，燃料電池發電主要集中在以下幾個方面：燃料電池特性研究；燃料電池發電系統結構和高效功率變換的研究；能量管理技術；孤島檢測和保護技術，并網電流控制；并網運行與獨立運行之間的無縫切換控制技術。

燃料電池所輸出的電壓會隨著電壓的變化，發生較大范圍的變化。燃料電池的輸出電壓在負載發生突變時還要經過一段時間才能停止反應，對于質子交換模燃料電池響應延遲達2秒。因此，燃料電池一般與負荷動態的具體要求無法很好的匹配。

二、電力儲能技術

可再生能源發電裝置所產生的電能主要還存在無法預測的周期性變化，例如風能、光伏發電等，如果將其電能直接輸入普通電網，將會對電流帶來不良影響，而電力儲備裝置就可以平衡能源發電輸入與電網之間的矛盾。電力儲能技術有蓄水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、電池儲能等它們都各具特點，各有優勢，但它們的正常運行主要是依靠電子電力技術。

蓄水儲能與壓縮空氣儲能主要是對電力高峰期進行調節，但是對地理條件的要求較高。電池儲能的精密性高，需要在技術成熟的條件下進行，理論上可以用于電力調峰，單電池使用壽命有效，這成為蓄電技術的難點。飛輪儲能的儲能量有限，運行復雜，一般用于電能質量調節。

三、電能質量控制

（一）電源諧波檢測和分析技術

諧波的測量和分析都是以思想諧波治理為前提條件的，精準的諧波測量和分析可以為諧波的治理提供準確的依據。自提出快速傅里葉變換算法（FFT）以來，基于傅里葉變換的諧波測量得到了普遍應用。然而基于傅里葉變換的諧波測量要求整周期同步采樣，不然就會嚴重影響其效果。因此，怎樣減少因同步偏差而引起的測量誤差成為電子電力技術人員迫切要解決的難題。

（二）電能質量控制和管理

首先，電能質量的控制和管理主要包含功率因數校正和濾波器設計，由于傳統的無源濾波器體積和重點都很大，還需要對不同的頻率進行設計，而功率因數較技術正是提高功率因數和降低諧波污染的重要途徑。如今，電能質量控制和管理的研究重點在與PFC控制技術上，比如：單開關、多開關以及軟開關三相PFC電路的研制，軟開關技術與PFC技術的融合已經成為未來的發展趨勢，雖然目前的PFC產品受到功率的限制，但應用于分布式新能源發電系統卻是重要機遇。

四、總結

綜上所述，隨著科技的發展，新能源的開拓和使用技術越來越成熟，但是，要真正做好新能源發電技術，還需要從解決先存的各種問題，因此，電子電力技術人員應在在電氣、電子、控制和信息等工程技術領域加強合作研究，通過系統集成和技術融合，實現各種技術的突破，我相信，我們一定可以克服各種困難，迎來新能源造福人類的燦爛明天。

參考文獻：

[1]Rechten H.可再生能源技術[A].中美清潔能源技術論壇論文集[C],2001

[2]湯天浩.新能源與變換:系統集成、技術融合及應用展望[J].電源技術學報,2004,2,1

[3]李俊峰,高虎,王仲穎.中國風電發展報告[M].北京:中國環境科學出版社,2008

[4]戴慧珠,陳默子,王偉勝.中國風電發展現狀及有關技術服務[J].中國電力,2005,38,1

第2篇

國家出臺相關政策，積極拓展電能替代領域，擴大替代成果，在東北地區率先將熱泵技術應用作為推動社會節能的能效管理重點項目，為項目提供專項扶持基金和優惠電價政策等專項服務。通過特別流轉金和專項補助的形式，鼓勵企業采用先進節能技術，改進生產工藝，提高電力使用效率。目前我國的電力系統節能已經取得了相當可觀的成果。

1.1回轉式空氣預熱器柔性密封技術“回轉式空氣預熱器柔性密封技術”

為入選國家發展改革委《國家重點節能技術推廣目錄》的節能技術，其針對于空預器漏風和堵灰兩大難題提出的解決措施，可以有效解決回轉式空預器的運行問題，使空預器長期處于高效穩定的運行狀態，明顯提高機組運行的經濟性和安全性，從而達到節能減排的效果。“徑流式濕式電除塵器技術”與傳統濕式除塵相比除塵效率高達90%以上，運行電耗、水耗及阻力小，節能減排效果顯著。

1.2壓縮空氣系統節能改造項目

該項目將高載能生產車間原有的壓縮空氣系統加裝了空壓機房節能監控系統，解決了車間末端用氣波動且離心機調節能力弱的難題，實現了動態補償用氣，提高了部分電解車間用氣端的用氣效率，實現了各車間用氣流量的全可控，降低了空壓機群的總能耗。此項改造節能率超過20%，年節電約316萬千瓦時，折合標準煤1137.6噸、減排二氧化碳2980.6噸。

1.3其他洛陽隆華傳熱節能股份有限公司“電力尖峰冷卻技術”

針對火電尖峰冷卻問題提供專項解決方案。重慶富氧科技股份有限公司“富氧燃燒技術”、普瑞森能源集團公司“電廠凝汽器蒸汽噴射器抽真空系統”、國電科學研究院“低位能分級混合加熱供暖技術”、宜興亨達竹格填料有限公司“火力發電冷卻塔竹制淋水填料技術”等。這些技術及其實際應用案例對于引導用戶采用節能技術、促進火電行業節能減排技術進步具有重要的借鑒意義。

2電力新能源的現狀及發展

2.1太陽能

太陽能是目前來說應用最廣泛的新能源，太陽能具有取之不盡和容易收集等特點，只要有足夠的空間和合理的裝置就能夠進行太陽能的應用，目前我國的太陽能熱水器生產應用排行世界第一，已經實現了商業化，對于我國來說更多的需要考慮建筑中太陽能的利用，在建筑設計時充分利用太陽能，從美觀和技術方面綜合考慮，我國對于太陽能的重視會使得太陽能利用在建筑上的應用發展較快，更好的提供能源保障，但是同樣太陽能發電的前期投入較高，推廣普及需要政府的大力支持。我國的太陽能電池板的生產在世界水平上總體較高，隨著太陽能科技利用的不斷發展，硅材料等太陽能利用材料有可能出現降低等現象，光電元件的效率更高，成本越來越低，這就需要我們在太陽能的發展中從技術方面不斷進行突破，保障高效、低價，提高競爭力，保證能源的供應，降低污染問題。

2.2風能

目前，從可再生能源發電成本來看，風力發電成本在可再生能源中最具性價比。相較于傳統能源發電，目前全球部分地區陸上風電已經具備較好競爭力。對于我國掛檔加速的風電產業，如果要實現2020年，中國非化石能源占一次能源消費比重達到15%的目標，大力發展風電是毫無疑問的。目前就陸上風電開發成本來說，全球陸上風電平均度電成本降至約83美元/兆瓦時。而部分地區煤炭和天然氣發電成本不降反升。隨著風電技術進步和發展規模擴大，以及煤電成本的增加，未來風電競爭力將進一步增加，預計在2020年前后中國陸地風電成本將達到與煤電持平的水平。但在發展中我們要注意的是從風電場選址上需從宏觀和微觀角度著手考慮，做好當地風資源評估等前期工作。其次，在建設階段需考慮如何降低設備采購成本以及接下來運行維護成本。此外，現在我國風電行業的主力是國企，強調最多的是社會責任，任何企業想要可持續發展必須要有合理利潤，持續降低風電的全生命周期成本是風電產業健康發展且提升競爭力的必由之路。

2.3核能

目前來說核電常用的為核裂變，雖然核聚變釋放的能量要遠遠大于核裂變，但是技術存在一定的問題還未能真正投入使用，我國的核電經過了一段時間的發展取得了一定成就，但發展速度并不夠快，核電是高新技術，需要高科技和人才的支持，對操作人員的要求較高，所以核電的發展必須從人才的培養方面著手，綜合推進，才能夠保障核電技術的可靠、平穩、快速的發展。

2.4生物質能

對于生物質能的利用我國進行了深入的研究，由于我國農業的比重，我國的生物質能發展潛力很大，對于生物質能的應用分成了兩派，一派不能接受糧食作為燃料，但是隨著技術的不斷改進，目前采用纖維素制作燃料已經投入了不斷的試驗和發展。但是生物質能的應用仍舊存在一定的問題，例如運輸和收集的成本問題，從各個偏遠地區收集秸稈就造成了更多的人力和機械的投入，收集半徑太大就會對經濟效益造成影響，小規模的收購又很難保證能源的供應，這就對生物質能能源的發展造成了影響。需要我們不斷的采取新的科技手段，更好的利用生物質能。

3結語

第3篇

摘要：隨著經濟的快速發展和社會的全面進步，我國的能源供應和環境污染越來越突出。一般估計，地球上的石油還可供人類開采40年~50年 ，煤炭約200年。我國的石油剩余開采量僅有全球人均的1/10，煤炭僅有1/2?；鹆Πl電，燃燒大量煤炭，排放SO2和CO2，汽車尾氣也是城市空氣污染的首要因素。新能源的開發與利用迫在眉睫，而在新能源的利用中，電力電子技術扮演者重要的角色。

關鍵詞：電力電子技術；新能源；開發；利用

一、風力發電

風能是潔凈的，可再生的，儲量很大的低碳能源，為了緩解能源危機和供電壓力，改善生存環境，在20世紀70年代中葉以后受到重視和開發利用。風力發電是可再生能源領域中除水能外，技術最成熟、最具規模開發條件和商業化發展前景的發電方式之一。目前我國主要的能源是火力發電、水力發電、核能，風力發電的成本比核電要低。風力發電相對于太陽能、生物質能等其它可再生能源技術更為成熟、成本更低、對環境破壞更小。在過去20多年里, 風力發電技術不斷取得突破, 規模經濟性日益明顯。隨著風力發電技術的改進, 風力發電機組將越來越便宜和高效。增大風力發電機組的單機容量就減少基礎設施的投入費用, 而且同樣的裝機容量需要更少數目的機組, 這也節約了成本。隨著融成本的降低和開發商的經驗豐富, 項目開發的成本也相應得到降低。風力發電機組可靠性的改進也減少了運行維護的平均成本。

國際能源專家預言: 21世紀是風力發電的世紀?？梢哉f,綠色能源———風力發電將為人類最終解決能源問題帶來新的希望。目前風力發電通常有三種運行方式：1.獨立運行2.聯合供電方式3.并網型風力發電運行方式，這是風力發電的主要運行方式。

風力發電系統示意圖

大部分可再生能源和其他分布式發電系統產生的電能通常都是不穩定的，如果不加控制和調節，就會對電網造成嚴重的沖擊，同時為了保證將盡可能多的有功能量送人電網，風力發電系統還必須有儲能環節，并需解決存儲能量再次轉化的問題。上述這些過程都需要利用電力電子技術對其進行控制。

風能取之不竭,耗之不盡。合理利用風能,既可減少環境污染,又可減輕越來越大的能源短缺所造成的壓力。發展風電有利于調整能源結構:電源結構中75%是燃煤火電,增加風電等潔電源。尤其在減少C02等溫室氣體排放,緩解全球氣候變暖方面,風電是有效措施之一。發展風電是解決我國能源供應不足的有效途徑之一。就社會效益來講,開展風力發電技術的研究有助于解決我國乃至全世界范圍內的能源短缺的問題。

二、太陽能發電

太陽能是取之不盡，用之不竭的能源。太陽能作為清潔的可再生能源，越來越受到人們的重視，應用領域也越來越廣泛。中國的太陽能資源至少是風能資源的100倍，每年接收的太陽能是總消耗一次能源的600倍，據統計，我國2/3以上國土面積的年日照時間在2200h以上，年輻射總量在502萬kJ/m2以上，為太陽能的利用創造了豐富的資源和有利條件。

目前太陽能在利用中，主要采用了三種技術：太陽能光電技術、太陽能光熱技術和太陽能光伏發電技術。

太陽能光電技術是指利用太陽能電池將白天的太陽能轉化為電能由蓄電池儲存上在放電控制器的控制下釋放出來，供室內照明和其他需要。目前占主流的太陽電池是硅太陽電池，它又分單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池(總稱晶體硅太陽電池)和非晶硅太陽電池。整個光伏系統由太陽能電池、蓄電池、負載和控制器組成。

太陽能熱發電技術就是利用光學系統聚集太陽輻射能，用以加熱工質，生產高溫蒸汽。驅動汽輪機組發電，簡稱光熱發電技術。他與光伏發電相比，具有效率高、結構緊湊、運行成本低等優點。目前技術比較成熟且應用比較廣泛的是蔬菜溫室大棚、中藥材和果脯干燥及太陽能熱水器等。

將光能直接轉換成電能的過程確切地說應叫光伏效應。不需要借助其它任何機械部件，光線中的能量被半導體器件的電子獲得，于是就產生了電能。這種把光能轉換成為電能的能量轉換器，就是太陽能電池。太陽能電池也同晶體管一樣，是由半導體組成的。它的主要材料是硅，也有一些其他合金。光伏發電系統分為獨立光伏發電系統和并網光伏發電系統。完全依靠太陽電池供電的光伏系統，系統中太陽電池方陣受光照時發出的電力是唯一的能量來源。首先最簡單的獨立光伏系統是直聯系統，發出的直流電力直接供給負載使用，中間沒有儲能設備，負載只在有光照時才能工作。這種系統有太陽能水泵、太陽能風帽、太陽能路燈等。并網光伏發電系統：太陽電池方陣發出的直流電力經過逆變器變換成交流電，且與電網并聯并向電網輸送電力的光伏發電系統。這類光伏系統發展很快，在20世紀末，并網光伏系統的用量就超過了獨立光伏系統。并網光伏發電系統可分為兩大類：光伏電站和戶用并網光伏系統。

在光伏系統中太陽能電池、蓄電池、控制器，都離不開電力電子技術，在太陽能到電能的轉換中，電力電子技術發揮著重要的作用。