新能源电力技术范文

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第1篇

关键词：电力电子；能量管理系统；电能质量控制

中图分类号：TU852文献标识码：A文章编号：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

我们已进入21世纪，这是一个全新的时代，经济的高速发展给人们的生活带来了很多的便利，但随之而来的却是能源的耗竭，原本丰富的能源如今已变得匮乏，并危及到人们未来的生产生活。与此同时，毫无顾忌的能源利用还造成了大气的严重污染，从而又引发能源危及，这样的恶性循环会直接危及到人类的发展，甚至威胁人类的健康和繁衍。因此，开拓新能源，减少能量源浪费成为当今世界最为关注的话题。

一、新能源的发电方式

（一）太阳能发电

太阳能发电开始于上世纪50年代，当时，第一块实用的硅太阳电池研制成功，如今，太阳能发电技术已经经历了半个世纪的发展，其技术也在日益成熟。目前，占主流的太阳电池仍然是硅太阳电池，主要分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。典型的太阳能供电系统结构如图1所示，太阳电池阵列进行光电转换，把太阳能变为电能，再由功率变换器将太阳电池输入到直流电中，最后转换成用户所要使用的电源模式。根据用户的需求，功率变换器可以选择直流斩波器进行DC/DC变换，或采用逆变器进行DC/AC变换。而功率变换装置还应包括蓄电池系统，主要是为了平衡电流。如果太阳光充足，可以利用太阳能，并利用蓄电池充电；如果在夜晚或者阳光不充足时，就可以使用蓄电池供电。

（二）风力发电

如今，风力的主要运用方式就是风力发电，它的发展速度最快，也最受全世界关注。风力发电主要有3种运转方式：

1.独立运行方式，利用一台小型的风力发电机向需要的用户提供电能，它还可以通过蓄电池充电，预防无风时影响发电效果；

2.风力发电与其他发电方式相结合的联合供电方式，主要向交通不便或偏远山区供电，以及地广人稀的草原牧场提供电力；

3.并网型风力发电运行方式，将风力发电网安装在条件较好的地区，常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机，这也是风力发电的主要发展方向。风力发电机组在不同风速的条件下运行，其发电机输出的电压的幅值和频率是变化的，所以，通常要配置电力电子功率变换器，通过这种装置控制电流，保证输出的电压是平衡稳定的。

（三）燃料电池发电系统

燃料电池（Fuel Cell）是将反应物如氢气等的化学能直接转化为电能的电化学装置。它通过燃料（通常是氢气）和氧气结合所发生的光电反应来发电。燃料电池发展了这么久，根据电介质的不同，主要分为5种燃料电池：碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC）；质子交换膜燃料电池（Proton ExchangeMembrane Fuel Cell，PEMFC）；磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）；熔盐燃料电池（Molten Car-bonate Fuel Cell，MCFC）；固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）。

实际上，燃料电池也有其优点，例如：发电效率高：发热少；噪音低，污染小；功率密度高。目前，燃料电池发电主要集中在以下几个方面：燃料电池特性研究；燃料电池发电系统结构和高效功率变换的研究；能量管理技术；孤岛检测和保护技术，并网电流控制；并网运行与独立运行之间的无缝切换控制技术。

燃料电池所输出的电压会随着电压的变化，发生较大范围的变化。燃料电池的输出电压在负载发生突变时还要经过一段时间才能停止反应，对于质子交换模燃料电池响应延迟达2秒。因此，燃料电池一般与负荷动态的具体要求无法很好的匹配。

二、电力储能技术

可再生能源发电装置所产生的电能主要还存在无法预测的周期性变化，例如风能、光伏发电等，如果将其电能直接输入普通电网，将会对电流带来不良影响，而电力储备装置就可以平衡能源发电输入与电网之间的矛盾。电力储能技术有蓄水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、电池储能等它们都各具特点，各有优势，但它们的正常运行主要是依靠电子电力技术。

蓄水储能与压缩空气储能主要是对电力高峰期进行调节，但是对地理条件的要求较高。电池储能的精密性高，需要在技术成熟的条件下进行，理论上可以用于电力调峰，单电池使用寿命有效，这成为蓄电技术的难点。飞轮储能的储能量有限，运行复杂，一般用于电能质量调节。

三、电能质量控制

（一）电源谐波检测和分析技术

谐波的测量和分析都是以思想谐波治理为前提条件的，精准的谐波测量和分析可以为谐波的治理提供准确的依据。自提出快速傅里叶变换算法（FFT）以来，基于傅里叶变换的谐波测量得到了普遍应用。然而基于傅里叶变换的谐波测量要求整周期同步采样，不然就会严重影响其效果。因此，怎样减少因同步偏差而引起的测量误差成为电子电力技术人员迫切要解决的难题。

（二）电能质量控制和管理

首先，电能质量的控制和管理主要包含功率因数校正和滤波器设计，由于传统的无源滤波器体积和重点都很大，还需要对不同的频率进行设计，而功率因数较技术正是提高功率因数和降低谐波污染的重要途径。如今，电能质量控制和管理的研究重点在与PFC控制技术上，比如：单开关、多开关以及软开关三相PFC电路的研制，软开关技术与PFC技术的融合已经成为未来的发展趋势，虽然目前的PFC产品受到功率的限制，但应用于分布式新能源发电系统却是重要机遇。

四、总结

综上所述，随着科技的发展，新能源的开拓和使用技术越来越成熟，但是，要真正做好新能源发电技术，还需要从解决先存的各种问题，因此，电子电力技术人员应在在电气、电子、控制和信息等工程技术领域加强合作研究，通过系统集成和技术融合，实现各种技术的突破，我相信，我们一定可以克服各种困难，迎来新能源造福人类的灿烂明天。

参考文献：

[1]Rechten H.可再生能源技术[A].中美清洁能源技术论坛论文集[C],2001

[2]汤天浩.新能源与变换:系统集成、技术融合及应用展望[J].电源技术学报,2004,2,1

[3]李俊峰,高虎,王仲颖.中国风电发展报告[M].北京:中国环境科学出版社,2008

[4]戴慧珠,陈默子,王伟胜.中国风电发展现状及有关技术服务[J].中国电力,2005,38,1

第2篇

国家出台相关政策，积极拓展电能替代领域，扩大替代成果，在东北地区率先将热泵技术应用作为推动社会节能的能效管理重点项目，为项目提供专项扶持基金和优惠电价政策等专项服务。通过特别流转金和专项补助的形式，鼓励企业采用先进节能技术，改进生产工艺，提高电力使用效率。目前我国的电力系统节能已经取得了相当可观的成果。

1.1回转式空气预热器柔性密封技术“回转式空气预热器柔性密封技术”

为入选国家发展改革委《国家重点节能技术推广目录》的节能技术，其针对于空预器漏风和堵灰两大难题提出的解决措施，可以有效解决回转式空预器的运行问题，使空预器长期处于高效稳定的运行状态，明显提高机组运行的经济性和安全性，从而达到节能减排的效果。“径流式湿式电除尘器技术”与传统湿式除尘相比除尘效率高达90%以上，运行电耗、水耗及阻力小，节能减排效果显著。

1.2压缩空气系统节能改造项目

该项目将高载能生产车间原有的压缩空气系统加装了空压机房节能监控系统，解决了车间末端用气波动且离心机调节能力弱的难题，实现了动态补偿用气，提高了部分电解车间用气端的用气效率，实现了各车间用气流量的全可控，降低了空压机群的总能耗。此项改造节能率超过20%，年节电约316万千瓦时，折合标准煤1137.6吨、减排二氧化碳2980.6吨。

1.3其他洛阳隆华传热节能股份有限公司“电力尖峰冷却技术”

针对火电尖峰冷却问题提供专项解决方案。重庆富氧科技股份有限公司“富氧燃烧技术”、普瑞森能源集团公司“电厂凝汽器蒸汽喷射器抽真空系统”、国电科学研究院“低位能分级混合加热供暖技术”、宜兴亨达竹格填料有限公司“火力发电冷却塔竹制淋水填料技术”等。这些技术及其实际应用案例对于引导用户采用节能技术、促进火电行业节能减排技术进步具有重要的借鉴意义。

2电力新能源的现状及发展

2.1太阳能

太阳能是目前来说应用最广泛的新能源，太阳能具有取之不尽和容易收集等特点，只要有足够的空间和合理的装置就能够进行太阳能的应用，目前我国的太阳能热水器生产应用排行世界第一，已经实现了商业化，对于我国来说更多的需要考虑建筑中太阳能的利用，在建筑设计时充分利用太阳能，从美观和技术方面综合考虑，我国对于太阳能的重视会使得太阳能利用在建筑上的应用发展较快，更好的提供能源保障，但是同样太阳能发电的前期投入较高，推广普及需要政府的大力支持。我国的太阳能电池板的生产在世界水平上总体较高，随着太阳能科技利用的不断发展，硅材料等太阳能利用材料有可能出现降低等现象，光电元件的效率更高，成本越来越低，这就需要我们在太阳能的发展中从技术方面不断进行突破，保障高效、低价，提高竞争力，保证能源的供应，降低污染问题。

2.2风能

目前，从可再生能源发电成本来看，风力发电成本在可再生能源中最具性价比。相较于传统能源发电，目前全球部分地区陆上风电已经具备较好竞争力。对于我国挂档加速的风电产业，如果要实现2020年，中国非化石能源占一次能源消费比重达到15%的目标，大力发展风电是毫无疑问的。目前就陆上风电开发成本来说，全球陆上风电平均度电成本降至约83美元/兆瓦时。而部分地区煤炭和天然气发电成本不降反升。随着风电技术进步和发展规模扩大，以及煤电成本的增加，未来风电竞争力将进一步增加，预计在2020年前后中国陆地风电成本将达到与煤电持平的水平。但在发展中我们要注意的是从风电场选址上需从宏观和微观角度着手考虑，做好当地风资源评估等前期工作。其次，在建设阶段需考虑如何降低设备采购成本以及接下来运行维护成本。此外，现在我国风电行业的主力是国企，强调最多的是社会责任，任何企业想要可持续发展必须要有合理利润，持续降低风电的全生命周期成本是风电产业健康发展且提升竞争力的必由之路。

2.3核能

目前来说核电常用的为核裂变，虽然核聚变释放的能量要远远大于核裂变，但是技术存在一定的问题还未能真正投入使用，我国的核电经过了一段时间的发展取得了一定成就，但发展速度并不够快，核电是高新技术，需要高科技和人才的支持，对操作人员的要求较高，所以核电的发展必须从人才的培养方面着手，综合推进，才能够保障核电技术的可靠、平稳、快速的发展。

2.4生物质能

对于生物质能的利用我国进行了深入的研究，由于我国农业的比重，我国的生物质能发展潜力很大，对于生物质能的应用分成了两派，一派不能接受粮食作为燃料，但是随着技术的不断改进，目前采用纤维素制作燃料已经投入了不断的试验和发展。但是生物质能的应用仍旧存在一定的问题，例如运输和收集的成本问题，从各个偏远地区收集秸秆就造成了更多的人力和机械的投入，收集半径太大就会对经济效益造成影响，小规模的收购又很难保证能源的供应，这就对生物质能能源的发展造成了影响。需要我们不断的采取新的科技手段，更好的利用生物质能。

3结语

第3篇

摘要：随着经济的快速发展和社会的全面进步，我国的能源供应和环境污染越来越突出。一般估计，地球上的石油还可供人类开采40年~50年 ，煤炭约200年。我国的石油剩余开采量仅有全球人均的1/10，煤炭仅有1/2。火力发电，燃烧大量煤炭，排放SO2和CO2，汽车尾气也是城市空气污染的首要因素。新能源的开发与利用迫在眉睫，而在新能源的利用中，电力电子技术扮演者重要的角色。

关键词：电力电子技术；新能源；开发；利用

一、风力发电

风能是洁净的，可再生的，储量很大的低碳能源，为了缓解能源危机和供电压力，改善生存环境，在20世纪70年代中叶以后受到重视和开发利用。风力发电是可再生能源领域中除水能外，技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。目前我国主要的能源是火力发电、水力发电、核能，风力发电的成本比核电要低。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。随着风力发电技术的改进, 风力发电机组将越来越便宜和高效。增大风力发电机组的单机容量就减少基础设施的投入费用, 而且同样的装机容量需要更少数目的机组, 这也节约了成本。随着融成本的降低和开发商的经验丰富, 项目开发的成本也相应得到降低。风力发电机组可靠性的改进也减少了运行维护的平均成本。

国际能源专家预言: 21世纪是风力发电的世纪。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的希望。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，这是风力发电的主要运行方式。

风力发电系统示意图

大部分可再生能源和其他分布式发电系统产生的电能通常都是不稳定的，如果不加控制和调节，就会对电网造成严重的冲击，同时为了保证将尽可能多的有功能量送人电网，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的问题。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,又可减轻越来越大的能源短缺所造成的压力。发展风电有利于调整能源结构:电源结构中75%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,风电是有效措施之一。发展风电是解决我国能源供应不足的有效途径之一。就社会效益来讲,开展风力发电技术的研究有助于解决我国乃至全世界范围内的能源短缺的问题。

二、太阳能发电

太阳能是取之不尽，用之不竭的能源。太阳能作为清洁的可再生能源，越来越受到人们的重视，应用领域也越来越广泛。中国的太阳能资源至少是风能资源的100倍，每年接收的太阳能是总消耗一次能源的600倍，据统计，我国2/3以上国土面积的年日照时间在2200h以上，年辐射总量在502万kJ/m2以上，为太阳能的利用创造了丰富的资源和有利条件。

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、太阳能光热技术和太阳能光伏发电技术。

太阳能光电技术是指利用太阳能电池将白天的太阳能转化为电能由蓄电池储存上在放电控制器的控制下释放出来，供室内照明和其他需要。目前占主流的太阳电池是硅太阳电池，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)和非晶硅太阳电池。整个光伏系统由太阳能电池、蓄电池、负载和控制器组成。

太阳能热发电技术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。他与光伏发电相比，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的是蔬菜温室大棚、中药材和果脯干燥及太阳能热水器等。

将光能直接转换成电能的过程确切地说应叫光伏效应。不需要借助其它任何机械部件，光线中的能量被半导体器件的电子获得，于是就产生了电能。这种把光能转换成为电能的能量转换器，就是太阳能电池。太阳能电池也同晶体管一样，是由半导体组成的。它的主要材料是硅，也有一些其他合金。光伏发电系统分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。完全依靠太阳电池供电的光伏系统，系统中太阳电池方阵受光照时发出的电力是唯一的能量来源。首先最简单的独立光伏系统是直联系统，发出的直流电力直接供给负载使用，中间没有储能设备，负载只在有光照时才能工作。这种系统有太阳能水泵、太阳能风帽、太阳能路灯等。并网光伏发电系统：太阳电池方阵发出的直流电力经过逆变器变换成交流电，且与电网并联并向电网输送电力的光伏发电系统。这类光伏系统发展很快，在20世纪末，并网光伏系统的用量就超过了独立光伏系统。并网光伏发电系统可分为两大类：光伏电站和户用并网光伏系统。

在光伏系统中太阳能电池、蓄电池、控制器，都离不开电力电子技术，在太阳能到电能的转换中，电力电子技术发挥着重要的作用。