新能源电力技术范文

导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的13篇新能源电力技术范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！

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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。

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中图分类号： F407.6文献标识码： A

引言

电力电子技术自上个世纪中期诞生以来得到了迅速的发展，在国民经济中已经具有十分重要的地位，目前约75%以上的电能须经电力电子处理以后才能投入使用，面临的环境和能源问题也需要高效的发电、电力变换和控制技术来解决，因此电力电子技术作为一项基础技术越来越重要。

1.电力电子器件的发展

一代器件造就一代电力电子装置与应用，新的装置与应用又促进着电力电子器件的发展，让我们来简要回顾一下常用的几类电力电子器件：

1.1功率二极管

大功率的工业用电由工频(50 Hz)交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解、牵引和直流传动等领域。功率二极管是上世纪六十年代开始发展起来的；今天，在现代电力电子装置中仍然扮演着重要的角色，除了大功率工频整流的基本功能之外，功率二极管还日益肩负着高频整流、续流、隔离、箝位、吸收等越来越多的功能。

1.2晶闸管

在大功率和特大功率的工业应用中，晶闸管以其耐压高、电流大、通态压降小、通态功耗低等优势被广泛应用，是这一领域的主力器件，英杰电气在高压大功率晶闸管的应用方面有十几年的应用案例与经验积累。

1.3绝缘栅双极晶体管(IGBT)与功率场效应管(MOSFET)

上世纪八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础，将集成电路的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率MOSFET的问世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘栅双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。

电气紧随时代潮流，一直致力于IGBT和MOSFET的工业应用，依靠该类器件开发出一大批绿色高效的电力电子装置。

2.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。

开发新能源，电力电子器件的应用和先进的控制技术是关键。将最新的电力电子技术、控制技术应用于新能源系统中，提高新能源的效率和电力变换质量、降低新能源成本，使得清洁可再生能源逐步替代传统的化石燃料，以改善人类生存的环境，提高人们的生活水平，具有重大的经济效益和社会价值。

正因为我国在电力电子高端器件上的不足，以及我国要真正建立实现自主创新，我国要真正实现构建自主创新、资源节约型、环境友好型社会主义和谐社会这一目标，迫切需要建立一个自主创新的、强大的、达到世界先进水平的电力电子产业。因此，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的一段时间里的重点发展的关键技术。在国家政策强有力的推动下，电力电子技术正迎来其发展的大好时机。

3.智能电网

智能电网，就是电网的智能化，它是建立在集成的高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。从更高的层面来讲，现今的电网变得比以往更大、更安全及更高能效，但其智能化程度仍然偏低，故智能电网是当今的重要发展趋势。而智能电网的核心就是智能电表，借助智能电表，电力事业机构能够知道用户在任意时间所使用的电能，便于他们提供差异化的定价，帮助用户优化其总体电能消费和电费支出。如今智能电网技术正蓬勃发展，太阳能和风能发电是智能电网的分布式发电组成部分。

智能电网的主要特征有：（1）智能电网是自愈电网。实时掌控电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患；在尽量少的人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。（2）智能电网激励和包括用户。在智能电网中，用户将是电力系统不可分割的一部分。鼓励和促进用户参与电力系统的运行和管理是智能电网的一个重要特征。（3）智能电网能抵御攻击。智能电网将展示被攻击后快速恢复的能力。智能电网要通过加强电力企业与政府之间重大威胁信息的密切沟通，在电网规划中强调安全风险，提高智能电网抵御风险的能力。（4）智能电网提供满足21世纪用户需求的电能质量；（5）智能电网能减少来自输电和配电系统中的电能质量事件；（6）智能电网容许各种不同类型发电和储能系统的接入。

4.结束语

能源是人类生存和社会发展不可或缺的物质基础，电力的利用，使人类从原始走向文明。总之，电力电子技术在全球能源危机以及环境问题上具有独特的特点，发挥着其重要的作用，并且其潜力是非常大的。

参考文献：

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1发展新能源

新能源战略是世界各国在能源危机下，积极对自身能源结构的调整以应对能源危机的策略。以煤炭、石油、天然气为主的化石能源储量有限且不可再生，同时对环境有较大的影响[2]，发展新型环保能源，实现可持续发展成为摆在世界各国面前的课题，新能源战略应运而生。在目前来看，新能源中能够替代传统化石能源，具有商业价值能够透入实际生产的主要包括核能、风能、生物质能、太阳能、地热能。

1.1核能核电是公认的清洁能源。核电虽然具有高效清洁的优点，但是核物质辐射对环境危害巨大，安全性一直是遏制核电发展的瓶颈。核电站一旦发生事故引起核物质泄漏，将对其周围环境造成毁灭性的后果。在核电站设计时要充分考虑核电站的安全性，核物质不能对周围环境以及核电站工作人员造成辐射危害。在世界核电发展史上，只有美国三哩岛核电站、前苏联切尔诺贝利核电站和日本福岛核电站发生过事故，其他核电站均运行良好。

1.2风能从理论上讲，目前已确定风能为32.26×108kW，而电力行业总装机容量为4.5×108kW。如果能充分利用这些风能，那么就解决中国的能源问题。近年来，风能在中国的新能源战略的地位得到认识，促进了中国的风电产业的大规模发展。目前，中国的风力发电总容量4700×104kW，成为世界上第1个风电大国。每年我国风能发电为我国节约煤炭3000×104t，每年减少CO2排放量7860×104t，SO225.5×104t，NOX22.2×104t，对节能减排具有良好的促进作用。但是风能发电不稳定，不受人为控制，调峰问题难以解决。同时我国西部风能储备量巨大，但西部地区用电量少，与我国电力负荷区东部沿海地区距离很远，输电成本高的问题难以解决。

1.3生物质能生物质能是利用生物质材料在燃烧过程中释放的热量。由于生物质能在燃烧过程中进行的化学反应可以看成是光合作用的逆反应。所以，我们可以认为利用生物质能发电过程中可以实现二氧化碳的零排放[3]。生物质可以是农作物秸秆，树木，和其他可以燃烧的有机物，还可以是经过人类加工制造的有机物，例如沼气、发生气等。生物质在日常生产生活中随处可见，用生物质发电成本比煤炭要低。而我国是农业大国，每年农作物秸秆产量巨大，以往都是进行直接焚烧处理，既浪费资源，又污染环境。我国从2006年起开始大力发展扶植生物质发电产业，对生物质电厂进行政府补贴。生物质发电目前技术还不完善，产业规模还未成形，相关政策法规还有待完善，但是，随着“十二五”规划的开始，新能源战略的实施，我国的生物质发电一定会得到大力发展。

2改进传统能源发电技术

目前技术水平来看我国火电厂节能减排的范围很广，可以改进的环节还有很多。例如，我国在2000年每kW•h发电量煤耗为392g，2005年就降到370g，而世界先进水平为每kW•h耗煤335g。火电厂节能减排技术改进还是有着很大的空间。

2.1改进现有发电系统和设备经研究实践表明，现有的火力发电技术中还存在很多能源浪费点。改进和完善现有的火力发电厂设备、控制系统、操作运行人员的业务水平等都是见效快、回报高、易实现的节能方法。锅炉和透平机械是火电厂的主要生产设备，可改进空间巨大。锅炉设备是能源转化的主要部分，煤炭等化石燃料在炉膛中燃烧释放大量的热量，通过受热面将热量传递给循环水完成能源转化。锅炉燃烧过程是通过机组控制系统进行的，一般火电厂对燃烧过程没有进行燃烧控制环节的调整优化工作。通过工作人员的调整试验工作，系统在调整以后在燃烧效率方面会有大幅度的提高。汽轮机是实现高参蒸汽的机械能向电能转换的部分。一般汽轮机设备改进包括3部分，即汽轮机进气排气部分的改进、汽轮机汽封系统的改进和汽轮机流通部分的改进。目前，汽轮机流通部分改进空间不大，原因是在新建机组中汽轮机流通部分设计都比较合理高效，而落后旧机组如果进行改进经济效果不好，影响投资收益。汽轮机汽封系统的改进投资少效果好，但是技术环节要求高需要原设计单位的配合进行。汽轮机进气排气部分的改进主要是减少气流在进出汽轮机是的节流和气流紊乱损失。

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中图分类号：TM92 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）09-0096-02

New Teaching Methods of Power Electronics Combined with New Energies//Li Peng

Abstract Power electronics is the bridge of electrics and electronics. With the rapid development of new energies， the teaching and research of power electronics are facing with chances and challenges. Based on practical teaching experience， this paper describes the necessity， principles and methods of combining power electronics with new energies， which may be of valuable reference for teaching and exploration.

Key words power electronics； new energy； wind power

1 电力电子课程特点

电力电子技术属大学工科专业课程，早期也称半导体变流技术。从学科角度，它由电力学、电子学和控制理论交叉形成，是连接“信息电子”（弱电）和“电力电子”（强电）的桥梁。从目的角度，它旨在利用电力电子器件实现电压、电流、频率和相位等电能变换和控制。从内容角度，它包括器件、电路、系统及其控制三部分。

根据授课对象及课时要求不同，侧重点也应有所差异。在大多电气类相关专业中，本课程多作为专业主干课，课时在64学时以上，上述三部分内容均需细致讲解且辅以专业实验。而对控制类专业，本课程多作为专业选修课，课时多在32学时以下，目标在于与控制工程相关的基础学习，偏重基本原理和方法。因此，课程大纲和课堂讲授应紧密结合学生所需，以最大效率地实现教与学的有机结合。

同时，与许多本科课程相比，电力电子知识点更加分散，各种器件特点、符号、物理参数等容易混淆，且电路波形绘制和分析对于学生理解和记忆难度较大。因此，未来新课程内容和教学模式探索至关重要。

本文结合新能源尤其是风电技术，简析课程教学中的一些探索性方法，为实现教学探索提供一定参考。

2 新能源技术与电力电子教学

2.1 新能源与大学教学

能源与环境是当前世界发展的两大课题，而对于能源问题的技术解决，电力电子技术提供了重要的支撑。在诸多新能源中，风力发电和光伏发电与电力电子技术关系尤为密切，其能量转换部件及控制电路都包含有电力电子器件。尤其是风力发电，作为公认的安全、环保、技术成熟的新能源，是电力电子技术与自动控制技术的有机融合体。

近年来，国内高校陆续开设了新能源课程，甚至增设了相关学科专业，而电力电子课程多作为此类专业的基础课展开。相比之下，在非能源类学科或者信息电子为主导的学科中，适当引入新能源背景对于整个电力电子技术的宏观把握大有裨益。

2.2 基于新能源的电力电子教学示例

下面以电力电子技术的绪论为例，简述基于新能源的课程讲解方法。讲解电力电子课程的绪论时，首先需要学生对整个课程的章节内容有宏观把握。而教学过程中，学生对整流、逆变、PWM等专业技术尚未深入理解，通常很难作为一个有机系统来快速接受。

以国家“十一五”规划教材《电力电子技术》为例，课程共分为9章，其中，第2章“电力电子器件”是基础，第3、4章“整流”“逆变”是核心，第5、6章“DC-DC”“AC-AC”是辅助，第7章“PWM控制”是重点，第8、9章作为拓展简单了解。笔者发现，各章内容可以通过一类简单的风电系统有机融为一体，如图1所示。

风电机组是将“风能”转为“机械能”进而转为“电能”的复杂系统，其基本过程为：风扫过叶轮引起转动产生机械能，经过驱动链耦合输送给发电机转化为电能。由于风的随机特性，该电能无法直接利用或并网，需进行电力变换处理，而处理过程涵盖了电力电子课程的核心章节。

1）整流。发电机所得电能先经过第一次变换，将不规则的交流转化为直流，这种“AC-DC”的变化过程即为“整流”。整流是电力电子核心技术之一，作为第3章内容，是讲授重点。

2）斩波。整流所得直流一般不满足并网幅值的要求，需要进行升降压转化，这种“DC-DC”技术即为第5章的“斩波”。与此类似，可进行“AC-AC”的讲解，即第6章的“交交变频”技术。

3）逆变。斩波所得直流无法直接并入交流电网，需要再次转换为交流并经滤波后并入电网，这种“DC-AC”的技术即为“逆变”。逆变是与整流互逆的电能转换过程，作为第4章内容，也应着重讲解。

4）器件。上述转换多依赖电力电子器件实现，如现代变流技术中的IGBT正逐渐取代晶闸管成为主流控制器件。可结合教材第2章对此展开深入讲述。

5）控制。诸多电能转换控制方法中，脉宽调制（PWM）是主流技术，另有软开关等辅助技术，分别对应第7、8章。这些技术已广泛应用于电力电子工程，大大改善了电路控制性能。

由此可见，看似相互孤立的各章节在风电这一实际系统中紧密联合为一个整体，学生可快速把握课程主线，并对课程的工程应用价值有初步理解。

除此之外，其他新能源系统如光伏发电、电动汽车等，也具有类似的模块或功能构成，可作为课程讲解的工程背景。

3 教学中的其他辅助方法探讨

上节以一个例子简单描述了引入新能源的电力电子课程绪论的讲解方法，下面对教学中的其他辅助方法进行简要的探讨。

3.1 教学方式探讨

1）板书结合Flas。良好的板书可以促进学生的感性认知度，控制课堂节奏，加强师生互动效果。以电力电子为例，诸多电路结构仅用PPT解释难以达到良好效果，利用板书逐层递进地绘制并讲解，需要重点强调以及逻辑推理的用板书，大量的描述或辅解释用PPT，从而很好地利于学生接受。

传统电力电子教学中，电路及波形多用静态PPT描述，生动性较差，难以描述电路动态变化过程，而将Flas引入PPT中，可形象演示电路的工作过程和参数流向。例如：基于晶闸管的整流桥电路，其板书绘制繁琐，静态PPT讲述难度较大，而引入Flash后可以清晰看到各时段晶闸管的通断情况、电流流向以及输出情况，从而极大地提高学生学习乐趣，达到寓教于乐的效果。在实际教学中，建议根据课程内容灵活选择板书、PPT、Flash等教学手段，适当融合，形成“重点突出、形象生动”的教学模式。

2）波形结合MATLAB仿真。电力电子教学通常有这样的体会：最耗时也最难讲解的多是电路波形。MATLAB的引入将教师从繁重的原理讲解中解脱出来，作为数值计算和图形处理的软件工具，MATLAB比传统的高级语言更容易学习和掌握，被誉为“巨人肩膀上的工具”。尤其它集成了SIMULINK和SIMPOWER工具箱，可以很容易地提取元器件，建立系统建模，并利用其友好的交互式界面进行仿真分析。这样，学生可以清楚地看到整个电路运行过程，对诸多结论性的波形“知其所以然”。

3.2 拓展内容探讨

根据课程学时安排的不同，建议有针对性地进行课堂内容的拓展讲解，开阔学生视野，同时为后续课开设做一定的技术铺垫。例如，作为控制与电气学科的连接纽带，电力电子许多知识点会涉及相关先行课程。对此，建议回顾并凝练相关的重要结论，这种学科交叉点最难以讲解但极容易引发学生的积极性并锻炼其发散思维。此外，与主干课不同，作为选修课的电力电子通常没有实验课，建议结合MATLAB等工具进行模拟，加深学生的理解和记忆。

最后需要注意，电力电子是一种工程性极强的技术，课堂中要注意理论与工程的结合。例如前面提到的新能源技术，可以渗透到每章的课程中，这对于实现研究型和启发性教学具有积极意义。

4 结语

电力电子技术既是“强电”和“弱电”的桥梁，也是理论与实践相结合的典范。本文简要探讨了电力电子技术的教学思路，结合新能源技术，探索了一些新的教学方法，希望对于提高大学课堂效率、培养学生兴趣以及实践科研型教学提供有益参考。

参考文献

[1]王兆安，刘进军.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2009.

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Power electronics technologies in the new energy and

new materials industry application

DENG Yong-hua

（Sichuan Yingjie electric Limited by Share Ltd， Sichuan Chengdu 618000）

Abstract: The application of power electronics to power generation, transmission, distribution, electric and other aspects, especially in the new materials, new energy industry has huge market capacity, and is in the fast growth stage.

Keywords: power electronic technology；new materials; new energy；application

电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换及控制的一种现代技术，基本功能包括：整流(交流变成直流)、逆变(直流变成交流)、斩波(直流变成直流)、变频(改变供电频率)、开关和智能控制等。它使电网的工频电能最终转换成不同性质、不同用途的电能，以适应千变万化的用电装置的不同需要。

电力电子技术自上个世纪中期诞生以来得到了迅速的发展，在国民经济中已经具有十分重要的地位，目前约75%以上的电能须经电力电子处理以后才能投入使用，面临的环境和能源问题也需要高效的发电、电力变换和控制技术来解决，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、电力电子技术的应用。

电力电子元器件的发展先后经历了从二极管到MOSFET和IGBT的一系列发展历程，现阶段大功率元器件还主要依赖进口。

电力电子装置种类繁多、行业应用范围极广。电力电子装置主要包括三大类产品：变频器、电能质量类产品以及电子电源产品。

电力电子技术的应用涉及发电、输电、配电、用电等各个环节，特别在新材料、新能源行业市场容量巨大，且都处于快速成长的初期。

四川英杰电气股份有限公司一直致力于电子电源类产品研发、生产、销售与服务，主要涉及电力电子装置及应用领域，是英杰人长期关注和发展的方向。

1 电力电子器件的发展

一代器件造就一代电力电子装置与应用，新的装置与应用又促进着电力电子器件的发展，让我们来简要回顾一下常用的几类电力电子器件：

(1)功率二极管

大功率的工业用电由工频(50 Hz)交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解、牵引和直流传动等领域。功率二极管是上世纪六十年代开始发展起来的；今天，在现代电力电子装置中仍然扮演着重要的角色，除了大功率工频整流的基本功能之外，功率二极管还日益肩负着高频整流、续流、隔离、箝位、吸收等越来越多的功能。

(2)晶闸管

在大功率和特大功率的工业应用中，晶闸管以其耐压高、电流大、通态压降小、通态功耗低等优势被广泛应用，是这一领域的主力器件，英杰电气在高压大功率晶闸管的应用方面有十几年的应用案例与经验积累。

(3)绝缘栅双极晶体管(IGBT)与功率场效应管(MOSFET)

上世纪八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础，将集成电路的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率MOSFET的问世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘栅双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。

英杰电气紧随时代潮流，一直致力于IGBT和MOSFET的工业应用，依靠该类器件开发出一大批绿色高效的电力电子装置。

2 电力电子技术的应用效果

(1)节能效果明显

电力电子技术天生具有节能的效果，现阶段我国的能源总产量中，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的能源结构。

(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的功率因数和接近0的谐波含量，实现对电网的零污染。

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的起停冲击能耗，还可延长设备的使用寿命，充分体现了电力电子装置的可靠性。

(3)精确控制与自动化

早期的控制电路使用分立元器件，属于模拟控制电路，系统的参数由各分立元件的参数决定，存在元器件数量多、控制精度低、动态响应慢、系统的调试复杂、灵活性差、参数整定不方便、温度漂移严重、容易老化、参数的稳定性差等缺点，导致电源系统在环境条件稳定的实验室工作尚可，难以在复杂工况条件下可靠运行。

新型电力电子系统采用数字控制技术，以实现快速、高精度、灵活、多功能、智能化的控制和人机界面和通讯等功能，四川英杰电气股份有限公司一直致力于全数字化产品的研发与应用。

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中图分类号：TM1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0351-01

一、新能源电力电子技术行业概析

电力电子技术是有效利用电力半导体器件，应用电路设计理论及开发工具，实现电能高效能变换与控制技术。该项技术主要是以电子技术、电力技术和控制技术为基础，其中，电子技术是硬件基础，电力技术是主要应用范围，控制技术则是软件算法的主要实现形式。电力电子技术在智能电网、轨道交通和国防军仁等国民经济重要行业，以及新能源、新能源汽车和节能环保等战略新兴产业中有着广泛的应用。电力电子行业，就是对所有采用电力电子技术、研制生产电力电子器件和电力电子设备、提供相关设计与施工服务一大类现代工业基础行业的总称。整体来看，国内新能源电力电子产业可划分为三个环节：上游的电力电子元器件（产业链上游）、中游的电力电子设备（产业链中游）、下游的电力电子的行业应用（产业链下游）。其中，电力电子设备正朝着高性能化、智能化、全数字控制、系统化和绿色化发展。由于电力电子技术是实现节能高效、升级传统产业的关键技术，因而，整个电力电子行业也在倡导节能环保的当下，迅速成为当今世界上新兴节能的先锋。

二、散热仿真技术

散热仿真技术，就是用CFD（计算流体力学）来对散热性能进行模拟，以评估温度分布、对流设计是否合理、高效，是否符合设计指标要求。利用散热仿真技术，能够提高电力电子产品的设计水平，缩短设备等产品研制周期，降低成本。在设备研发初期，利用散热仿真软件进行仿真分析，为设计者提供设计依据和参考，是未来产品设计的大势。

电子元器件及电子设备在工作过程中，输出功率仅占到设备输入功率的一部分，其功率损失通常都以热能的形式散发出来。在电子元器件及电子设备功率密度的不断增加，温度已成为影响其可靠性的主要因素之一。随着温度的升高，电子元器件及电子设备的失效率呈指数增长趋势，一般地，环境温度每升高10 ℃，失效率增大1倍以上，因此称为10 ℃法则。据统计，超过 55%的电子设备的失效是由温度过高引起的。因此，为了避免电子设备在工作过程中，因温度过高而影响电子器件正常工作和运行，就需要在进行结构设计时增加散热功能设计。

三、散热仿真技术在新能源电力电子行业中的应用研究

本文以变频空调电子散热仿真优化设计为例，来探讨散热仿真技术在新能源电力电子行业中的应用。目前，变频室外机的电子元器件散热器的相关参数一般都是设计人员根据经验设计的，为确保保证产品运行的可靠性，散热器各设计参数的裕度通常设计的也比较大。其缺点是散热器开发初期需要不断进行实验测试，导致开发周期变长，开发成本过高。通过CFD 数值仿真计算，能够优化电子元件散热器的性能，降低散热器成本，缩短开发周期，提升变频空调控制器运行的可靠性。本文以某款分体式变频空调室外机的主要电子散热元件及与之相关的散热器为研究对象，运用先进的CFD 方法，并结合相关实验测试的方法，进行计算及详细的对比，验证仿真计算的准确性，并对散热器方案进行仿真优化设计。

初步CFD 仿真计算校核

以某变频空调室外机为研究对象，建立计算的三维模型，通过CFD 仿真软件进行三维定常数值模拟计算，在仿真计算时，将轴流风扇简化为二维模型，设定其速度大小（或风机特性曲线）及出流方向，进口为环境边界条件。计算仅考虑该变频室外机的四个主要发热元件（IPM、二极管、IGBT、整流桥），其他热损耗小的电子元件忽略不计。图1是仿真计算建立的三维模型，图2 是该款变频室外机的散热片示意图。

由于运用电子元件运行的工况复杂性，运用测试仪器难以得到电子元件的真实热功耗，所以，仿真计算首先任务是需要预估各款电子元件的热功耗值。先研究四个主要电子散热元件中的两个元件之间的功耗变化对各自的温度及最高温度 Tmax（4 个元件的最大温度值）的影响，图3、图4分别为仿真计算的预估 IGBT- 整流桥及二极管 -IGBT 对 Tmax的影响曲线。将电子元件的所有以下组合 IPM- 二极管、IPM-IGBT、IPM- 整流桥；二极管-IGBT、二极管 - 整流桥；IGBT- 整流桥，按照如上的思路研究其功耗预估对 Tmax的影响，并将其与实验测试的 Tmax及其他的测点温度值进行比较，从所有的仿真数据里选择一组与实验的测点温度值比较接近的功耗预估值作为最终校核准确的温度值，其预估的功耗值即为各个元件的功耗值。

四、结论

借助热仿真分析软件可以快速、准确地得到系统的热设计分析结果，给出设备的温度场分布以及元器件温度，从而使设计者对设备的散热能力有直观、准确的了解，及时发现设计中的问题并予以修改，迭代进行设计和仿真，使其最终满足技术要求。

通过CFD仿真计算方法对该款变频室外机的风道、电子散热元件以及散热器进行分析，说明电子散热的 CFD 仿真计算具有一定的准确性，可以为设计方案提供方向性的指导。对于此类变频室外机，虽然中间隔板打孔可降低各电子元件的温度（3℃左右），但是同时也增加了风机侧低频噪声与压缩机侧高频噪声的相互影响，恶化了噪声音质。所以当变频室外机运行工况下的电子元件温度过高时，可以考虑采用此种方法来实现降温；在变频室外机运行工况下的电子元件温升正常情况时，不建议采用此种方法。

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0引言

近年来，伴随着未来能源的快速发展，技术创新的重要性在全球逐渐突显，并且成为了新兴产业。目前，全球能源互联网是对已有能源生产方式与消费方法的一种创新，保证相关技术得到有效发展，进一步推进了全球能源电力技术的进步。由此可见，深入研究并分析全球能源互联网电力技术，创新其重点领域及关键技术具有一定的现实意义。

1全球能源互联网技术概述

基于全球能源互联网的构建，要求以技术问题为出发点，重点表现在三个方面。第一，新型能源发电技术要与大型新能源基地开发利用的需求相适应。全球能源互联网中，风能发电、海洋能发电以及太阳能发电是十分关键的源端电源。因此，必须高度重视新能源发电技术的进一步创新，尽量减少新能源发电的成本，突破大容量储能技术，并为新能源基地的规模化开发以及创造奠定坚实基础[1]。第二，全面发展大容量输电技术与特大型电网安全控制技术，保障新能源基地外送与电网运行的安全性和稳定性。新时期背景下，互联大电网的建设速度逐步加快，海上区域与极地区域的新能源基地开发也将实现大容量与高等级的发展。第三，信息通信技术全面融合，电网逐渐实现智能化发展。要想与全球能源互联网的海量信息处理需求相适应，必须积极应用现代化信息通信技术。

2大容量远距离输电技术研究

大容量远距离输电技术主要包括特高压直流输电技术、柔性直流输电与直流电网等。

2.1特高压直流输电技术与装备

要确保互联网与偏远区域新能源基地电力成功外送，必须保证特高压输电技术在未来发展的过程中容量更大、电压等级更高。同时，要求输电距离超过3000km，且输送容量不低于1×107kW。如此一来，优化配置能力将会大大加强[2]。现阶段，特高压直流输电断路器与换流器等诸多高端装备始终无法与高电压等级输电技术性能相适应。所以，未来发展过程中，一定要全面发展±1000kV电压等级的直流输电技术，并且研发高端装备工艺技术。在此基础上，还应全面建设±1100kV电压等级需求的电网工程，以满足极端条件。

2.2柔性直流输电与直流电网

要想确保城市供电、分布式能源成功开展以及实现新能源并网目标，必须高度重视柔性直流输电技术。需要注意的是，高压直流电网有效升级了柔性直流输电，确保了大规模新能源接入的灵活性，使电网运行更加安全、可靠[3]。未来，柔性直流输电与直流电网技术将和特高压电网等现代化科学技术相融合，全面建设全球能源互联网，确保与新能源基地电力大规模送出的实际需求相适应.目前，国内高压柔性直流控制保护技术与绝缘材料等相关技术尚未成熟，特别是电压等级与输电能力，仍然需要不断改进与完善。为此，应将架空线柔性直流输电技术作为重要基础，综合考虑直流电网规划和网架构建理论等方面，保证成功研发高压柔性直流输电装备，尤其是直流电网潮流控制器与高压直流断路器。根据合理预测，2030年，柔性直流输电工程直流电压的等级会超过±800kV，且实际容量大于5×106kW。在此基础上，将成功建成若干直流电网。

3大电网安全运行与控制技术研究

全面发展特高压交直流电网建模和仿真技术。未来发展过程中，基于特高压交直流电网发展速度的不断加快，加之新能源的大规模开发，大电网运行过程中的安全性与控制将面临极大挑战[4]。其中，特高压交直流电网的正常运行，能够确保电网的特性随之改变。在交流、直流和受端的互相影响下，交直流故障的连锁反应将过于复杂。所以，大容量集中馈入与特高压多直流馈入都会导致电压不稳定，不利于频率的稳定性。现阶段，电力系统的实际运行过程中采用的仿真理论、控制技术，都难以与电网发展需求和大规模新能源接入需求相适应。所以，必须掌握特大型电网的发展规律，成功研制出能够与超大规模交直流混联系统相适应的新技术，确保电网的运行更加安全、稳定。

4新能源发电与并网调控技术研究

4.1高效低成本太阳能发电技术

合理运用太阳能，不断提高实际转化效率，可节省发电成本，实现大规模的商业化发展，为技术创新提供保障。未来发展过程中，光伏发电技术与光热发电技术将会实现进一步突破，有效推进全球能源互联网建设，充分发挥大型太阳能发电基地的作用。根据合理预测，2030年，晶硅与薄膜电池的光能转换率提高30%或25%。此外，钙钛矿型与叠层等太阳能的电池效率将大于50%。较之于从前，光伏发电平均度电成本的下降速度也将大于50%。伴随光热发电技术的成熟化发展与应用，塔式系统将成为光热电站的主流开发技术，而且平均度电成本会降低40%左右。

4.2海洋能发电技术

因为全球海洋能资源相对丰富，所以在全球能源互联网创建过程中，海洋能资源同样是不可缺少的源端能源。海洋能发电技术过程中，温差发电、波浪能发电以及潮汐发电等，都是最常见的海洋能发电技术。特别是潮汐能，它的开发与利用时间较长，技术相对成熟[5]。然而，实践中，它却容易受到装机规模的影响。因此，分布式利用模式始终占据主导地位。此外，波浪能与洋流能的技术已经趋于成熟，且有大量技术已经开始实施。在未来的发展过程中，海洋能发电技术可能与海上风电基地实现联合性建设与发展，进而构建大规模且集中性的海上可再生能源发电基地。

4.3新能源并网调控技术

新能源并网调控保障了全球能源互联网的运行安全与稳定。为此，后期发展中需要发展新能源发电功率预测和新能源互补协调调度等技术，并且系统化研究、分析大规模电场和太阳能电站集群控制等技术。

5现代化储能技术研究

创建全球能源互联网的过程中，储能技术的作用不容小觑。储能技术将成为新能源发电必不可少的主力能源，为新能源基地的发展提供不竭的电力供应。储能技术研究方面，电储能是重点、难点。一般情况下，电储能主要包含化学储能与物理储能。其中，物理储能体现在飞轮储能、物理储能与化学储能等方面。化学储能则体现在液流电池与铅酸电池等方面。目前，抽水蓄能是最成熟的储能技术，而前沿的电储能技术则包括超导磁储能与新型储能电池等。

5.1化学储能

与物理储能技术相比，化学储能的安装环境、能量密度以及地址选择等方面优势十分明显。现阶段，储能电池处于研发与示范应用状态的种类多于30种。但是，储能电池的成本相对较高，除电动汽车电池之外，储能电池没有达到大规模商业化应用的目的。所以，在储能电池技术创新发展方面，应将重点放在联合运用可再生能源、提高安全性以及降低成本等方面。

5.2氢储能

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电池，最开始就是指盛有电解质溶液和金属电极产生电流的容器，正因为容器里盛有液体，所以叫“池”。不过，随着科技的进步，电池的概念变得越来越宽泛，比如我们常常用到的手机电池，笔记本电池，都是锂离子电池。电池一词现在已经用来泛指能产生电能的小型装置了。

正如移动通信器材需要“小轻薄”且高效能的电池一样，想让新能源汽车跑得更远、更快、更好，高性能的电池是不可绕过的技术高点。在今年2月21日的新材料“十二五”规划中，国家明确了新能源汽车配套电池的技术公关方向：高效率、大容量、长寿命、安全性等成为突破重点，还将同时推进石墨和钛酸盐类负极材料产业化，加快耐高温、低电阻隔膜和电解液的开发。

锂电池是未来方向

新能源车所用的动力电池一般为化学电池，发电原理是我们在化学课中学过的氧化还原反应。从部件构成来分，化学电池主要由充当氧剂的正极材料、充当还原剂的负极材料以及有良好离子导电性能的电解液组成。习惯上，我们用正极材料来命名电池，锂做正极的电池称为锂电池。

在“十二五”新材料规划中，为配合2015年新能源汽车累计产销50万辆的目标，同期配套动力电池模块150亿瓦时/年、功率型30亿瓦时/年、电池隔膜1亿平方米/年、六氟磷酸锂1000吨/年、正极材料1万吨/年、碳负极材料4000吨/年。省略（迈博汇金）对于传统的铅蓄电池行业则实施行业准入制，加大行业整合力度。

锂电池是新能源汽车电池未来的方向，规划中提到的磷酸铁锂电池是众多锂电池中的一种，指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料有很多种，其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。

锂电性能有待突破

在目前全球锂电的产业格局中，以欧美、亚洲的日、韩为主导，中国则是以竞争者的姿态出现。亚洲主要公司包括韩国的LG、三星，日本的索尼、三洋，以及中国的比亚迪、深圳比克等。其中日韩企业在产品性能和产业链的完整性方面，工业技术和装备方面领先优势比较明显。其中三星在2011年已经位于全球排名的第一位。

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文章编号：1674-3954（2013）09-0253-02

1 总论

1.1系统概述

随着信息技术和通信技术的发展，电力系统远程抄表技术得到了快速发展。电力市场营销业务的日益创新，营销信息化得以迅速推进。客户现场信息的集中采集和分析应用，成为用电管理工作不可缺少的基础技术要求，同时由于国民经济的快速发展，有序用电管理再度成为社会发展的迫切需要。在这样的需求背景下，远程抄表管理系统和智能表越发显示出它的特点和功用。

通过智能电表和远程抄表系统建设，实现了客户和供电企业无缝链接，信息共享，使客户服务更加方便快捷，极大提高了地电企业良好形象。

1.2适用范围

主要适用于：高压用户、低压用户，居民小区等单台变、综合变、公用变等计量的抄表和用电管理。

2 当前系统用电管理现状

营销方面：①目前系统内抄表大多采用传统抄表方式，人工抄取电能表数据，不可避免地存在抄读数据误差、操作难以规范化、数据采集不及时、耗费人工多、成本高、效率低。②由于人员水平曾差不齐，责任心不强、存在抄表不到位，线损不真实。③个别企业如果经营不善，企业倒闭，不能按时交纳电费，存在电费回收风险。④对用户的用电缺乏有效的监督手段。⑤当电能计量装置出现故障或缺相时不能及时发现，导致电量流失。

生产管理：①缺乏对负荷的实时有效监测手段，目前，测试配变负荷主要靠人员现场测试，既不安全还费时费力。②配变利用率不能及时掌握，给配变增容布点带来不便。③由于线路上无故障监测设备，当线路发生故障时，需要组织人员巡视线路来查找发现故障点，影响事故抢修效率。④个别农电工私自工作，供电管理部门对配变台区随意性停电缺乏有效监控手段，影响供电可靠性。

客户服务：①客户无监测设备，不能随时掌握自己的用电情况，电费信息、负荷情况。②供电企业与客户缺少沟通桥梁。

3 项目发展情况

移动通讯业务的产生和全面投入，无线移动数据通讯的应用也越来越广泛。安全的数据传输和永远在线特点，采用带GPRS无线通讯技术的智能电能表，实时采集配变负荷的用电数据，通过GPRS网络将数据自动上传至服务器。具有采集数据快速准确，能快速在后台系统中生成用电统计分析，提供给用电管理人员，以方便管理人员对该配电台区用电进行查询及管理。与传统的人工抄表相比，极大地提高了效率和准确率。对客户配变数据通过短信及时传送，让客户及时了解自己的用电情况以及配变的运行情况，方便了电力部门与客户的沟通，提高为客户服务的水平。

远程抄表管理系统具备以下功能：

（1）变电站管理；

（2）大用户负荷管理；

（3）配变管理；

（4）低压集抄；

（5）预付费售电管理。

3.1遥测计量

（1）数据查询：电量表码查询、瞬时值查询、计量点电量查询、极值查询、最大需量查询、四象限无功查询、主副表电量数据对比、冻结表码查询。

（2）电量统计：在各类数据处理和应用中，电量的正确统计和计算是核心和关键，系统能考虑各种影响电量计算的有关因素，从而确保电量计算的正确性和灵活性。

（3）电量分析：站内数据查询、电量对比、负荷曲线对比、变电站报表统计、站用变电量统计。

（4）工况查询：采集成功率查询、采集进度查询、数据完整性查询及补抄、平台工况监测。

（5）运行事件管理：报警事件查询、换表事件管理、换CT事件管理、旁路事件管理、手工录入表码、手工录入电量。

3.2配变监测

（1）数据查询：电量表码数据查询、瞬时值数据查询、计量点整点、日、月电量数据的查询、极值数据查询。

（2）经济性运行分析：查看电压合格率数据、查看指定对象指定时间段三相不平衡率数据或功率因数数据、查看台区变压器负载率数据、最大需量查询、公变运行情况综合查询。

（3）运行事件查询：报警事件查询、换表事件管理、换CT事件管理。

（4）工况查询：采集成功率查询、采集进度查询、数据完整性查询、终端在线情况查询及补抄、终端流量查询、终端GPRS信号强度查询。

（5）电能质量查询：电压合格率查询、谐波查询、配变停电事件统计、四象限无功查询。

3.3大用户负荷管理

（1）数据查询：表码查询、电量查询、瞬时值查询。

（2）抄表结算：结算数据（冻结值和表码）在系统中经过修补核对，并由主管专责进行审核后，提交给营销系统进行结算。

（3）负荷控制：远程遥控、功率控制、月电量控制、购电量控制。

（4）用户用电统计分析：大客户计量点整点、日、月电量统计、大用户用电情况对比分析、用电异常分析、全公司线损分析、行业用电分析、报警查询分析。

（5）供电质量分析：电压合格率分析、三相不平衡率分析、负载率分析、功率因数分析。

3.4居民客户管理

（1）数据查询：表码查询、电量查询。

（2）报表管理：报表兼容Excel，可自动生成，对报表进行权限控制，支持导入、导出（见图1）。

（3）报警管理：提供多种报警手段，并可按报警类型、终端厂家、管理机构等进行分类统计。

（4）用户用电统计分析：实现低压居民用户日、月电量统计、用电情况对比分析、用电异常分析。

（5）远程断送电：实现远程对低压客户电表进行停送电控制（注：该功能需电表支持）。

（6）统计分析：实现用户同期用电对比分析、多用户用电对比分析、用电异常分析。

3.5预付费售电管理

（1）系统管理：包括角色管理、操作员管理、表型注册、用电类别管理、系统参数配置、本地参数配置、票据格式定义等功能。

（2）日常业务：针对预付费售电单位的业务流程，具备表计入库、开户配表、档案维护功能。

（3）电价管理：设置本系统中所使用的电价，电价类别设置、分时电价设置等。

（4）统计查询：购电明细查询、购电点查询、客户资料查询、操作日志查询、购电异常查询、销户销表查询、综合查询等。

（5）报表管理：按照统计时间范围可分为日报表、月报表、年报表；按照报表类型可分为购电明细报表、购电汇总报表，还可根据需要将报表导出成EXECL、HTML等格式。

3.6短信功能

系统提供短信服务，当计量设备和用电发生异常，如窃电、断相，欠费跳闸等情况发生时，系统将根据情况迅速自动生成短信，根据管理权限设置给相应的管理人员发出短信，使管理人员作出初步判断，对事故或故障处理提供有效技术数据。

4 应用远程抄表技术和智能电能表具有以下三个方面优势

4.1用电营销管理

通过远程抄表技术和智能电能表的应用，使我们的用电营销管理水平上了一个新的台阶，使营销系统趋于智能化。减轻运行人员和算费人员劳动强度，防止估抄、漏抄，使实抄率达到100%，实现对电能计量装置运行情况的在线监测，及时发现电能计量装置运行中发生的异常和故障，具有反窃电功能，当表计数据采样出现异常及时报警。通过短信和报警器及时向用电管理人员发出信号，实现对电能计量装置的自动或随时数据采集，能准确的统计、掌握管辖电网和变电站的用电负荷情况。数据共享的平台，与现在的营销系统有着良好的数据接口，避免系统建设的重复投入，为将来的智能化电网打下基础。

智能电能表能够用远方抄表的方式24h监视用电情况，智能电能表反向有功可以计入正向，防止偷电；表计全失压或分相失压记录可以帮助供电部门准确追补电量；表内数十种事件记录，记录偶然故障和不轨行为。

4.2生产管理

随着，农村用电市场的不断扩大，用电量剧增，原来的生产管理模式，越来越不适用于现代生产管理模式，通过远程抄表系统和智能表的联合应用，我们可以实现对配变台区的用电实时在线监测，掌握配变的运行情况，将配变的实时电压、电流、功率提供给生产管理人员，以便掌握农副台区负荷利用率，为配变增容，新布点提供可靠数据，是增容布点更加合理，节省成本。

对线路的三相不平衡进行监测，是管理者能及时调整负荷的三相不平衡，降低线路损耗，使电压波动降低，提高电压的合格率，防止零线烧断，避免烧坏家用电器。

通过对表计的电压、电流、功率分析，掌握用电负荷变动，分析用电趋势，及时调整用电规划方向。

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中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2017）10-0063-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.10.031

近年来，我国国民经济飞速发展，城市化水平也随之不断提高，政府及相关建设单位也不断加大对基础设施建筑的资金投入，故我国城市照明设施处速的完善进程之中。城市道路照明节能是一项较为复杂的系统工程，其涉及到多个环节，例如电子镇流器、控制决策、照明控制管理、光源、监控技术等。此外，城市照明系统在我国绝大不大部分区域内都极为落后，存在着许多突出问题，例如维护困难、安全隐患大等，大大增加照明的成本投入，制约着我国城市化水平的进展。城市路灯远程智能控制的实现具有深远的意义，可以迅速且有效地增强城市照明系统的科学性与高效性，尤其是低压电力载波通信技术的应用不但可以进一步加快城市化进程，而且可以提高照明的稳定性。

1 城市路灯远程智能监控系统的工作原理与结构特性

据相关资料的考察，城市远程智能控制结构上有特殊的要求，针对其特殊性，该系统必不可少的部分为主机和从机单元。主机与从机单元具有众多不同的单元构成，其中显示器、设备、键盘以及微型打印机等主单片机系统在主机单元中较为常见，光电转换单位、设备等从单片机系统则包含在从机单元中。

综合城市路灯远程智能控制在实际中的应用情况，城市路灯控制室内主要安装主机单元，而城市路灯控制箱内则一般安装从机单元。主机单元与从机单元的通信方式一样，即电力载波，数据交换可以通过从机与电子镇流器来实现，进而达到系统正常运转的需求。而主机系统能够结合实际情况执行继电器的一些命令，得到的信息会由相应的从机及时获得。从机经过一定的处理后，又会把信息反馈给主机部分，主机再次处理后可将有价值的数据打印出来。该信息假若真实有效，那么可以断定该路灯受到了一定程度的损坏。假若主机通过程序将所有路灯都开启，操作人员又将地址信息传送给了从机，从而展开巡检工作，此时则能够获得来自从机的有效信息，进而将该信息通过打印机呈现出来。

在对城市路灯远程控制有一定熟悉之后，依据打印的有效信息，相关技术人员可以准确地判断出从机单元运行所处的各种状态，分析从机的线路故障情况，这样可以有效地缓解物力、人力资源所带来的压力，进而促进城市路灯远程智能控制的不断完善。

2 路灯远程监控系统的硬件结构

2.1 主机单元

现阶段实际应用中，8031单片机应用模式在主机系统中较为常见，其主要组成部分包括4位半显示单元、键盘单元、微型打印机。

2.2 从机单元

电压与电流传感器在从机单元经过一定转换，即将光电转换为相应的输出信号，再对信号采取进一步的处理后，接入输入端（A用转换单元），最后再传输至A8T9C51单片机系统内。通过驱动单元，单片机可实现开启与关闭路灯的功能，信息交换则是主要通过单片机的中断过程来实现。

2.3 路灯远程智能监控系统通信方案

传输方案采用单灯接力式，中继的作用可以在每一个传输方案中体现出来，并且不再需要多余的。一般而言，路灯常见的距离在35m左右，进而极大地降低衰减程度，极大地提高信号的信噪比，精确且高效地接受信号。

3 路灯远程监控系统的软件结构

3.1 主机软件设计

为了最大限度地发挥城市路灯远程智能监控中电力载波通信技g的实用价值，在设计系统主机软件的过程中，通常主机的软件一般包括打印程序、显示程序等。结合系统运转的实际情况来看，从机的地址一般采用报表的形式传输给主机，主机再将相关数据自动保存在存储器内；再结合实际情况，将主机的数据包稳定传输。进一步采用微型打印机再将从机地址打印出来，并及时检查电流值与电压情况，假若从机的电流值趋向于0，由此可以推断出从机中的路灯受到了损坏。假若无法精确接受从机的数据包，则可以推断系统内的线路路灯出现了一定的问题。

3.2 从机软件设计

电力载波在城市路灯远程智能控制中的应用，有效地存进了从机软件的设计。结合实际的设计情况，在满足主机实际需求的条件下，从机的软件可以自由控制路灯的开关，并依据系统内的相关标准，巡检采样路灯的电流与电压值，打包所获取到的信息，最后传送到主机，进一步便于城市路灯智能监控中实现相关操作。

4 低压电力载波通信技术的应用优势

传统的城市照明系统存在众多方面的问题，比如管理不够规范、浪费大、人工作业量大、系统总体规划能力不足、缺乏统计查询功能、路灯寿命较短等。

电力载波在城市路灯远程智能控制中的应用，促进了高效且科学的管理模式在城市中的实现，维修效率也极大地得到改善，确保整个城市照明的节电率、设备完好率、亮灯率等，与此同时还要加强系统自检，减少相关人员的工作量，能及时应对正常运转过程出现的各类问题，切实提高城市的整体服务质量与管理效率。

电力载波在城市路灯远程智能控制中的应用方面加强研究，城市照明设施的数据库系统需要尽快建立，从而获得城市照明设施的相关数据，包括各个设施的性能指标与老化程度等；对各个设施的能耗情况进行统计；综合历史资料与现场数据，结合相关的地理信息展示技术，更加精准地掌握照明设施的相关内容。实时检测系统中可能出现的故障，监控所要统计的照明设施，达到精细化地管理各个设施的目的。

现阶段急缺系统的硬件设备与软件接口方面的规范，需要尽快对硬件控制设备的关键技术进行深入研究，进一步约束并限制集中控制器与终端控制器的应用，对通用接口也应当提出更高的要求。电力载波在城市路灯远程智能控制中的应用，是以先进的计算机网络技术、自动检测技术、通讯手段、自动控制技术等为基础建立起来的，它在未来要实现快速精准地控制与管理城市道路照明设施的目的。

5 结语

综上所述，低压电力载波通信技术在城市路灯远程智能监控中的应用会随着我国经济的快速发展而发展，我国的城市化水平也在不断提高，作为完善城市功能的亮化，对于提高人民生活质量与城市人民的居住环境至关重要，这也对我国照明事业的发展提出了更高的要求。此技术的顺利应用可以促进相关从业人员准确地掌握城市路灯的工作状态，及时发现系统存在的安全隐患并排查，保证系统高效运转，从而为发展低碳经济、提高城市的照明品质等方面做出应有的贡献，促进城市照明系统的精细化、智能化与管理信息化，进而为城市带来广大的社会效益与经济效益。

参考文献

[1] 唐桂忠，张广明，赵亚琴，等.城市路灯饰灯远程智能监控系统的设计与实现[J].测控技术，2004，（8）.

[2] 吕仲瑜，孟力，李璐.低压电力线载波通信中的抗干扰问题[J].电测与仪表，2003，（6）.

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中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（a）-0066-01

近年来，各行业飞速发展对于我国电力能源产业发展提出了新的要求。随着生态资源环境问题的恶化，电力新能源的研究与发展给社会经济建设和生态环境保护提供了新的方向，逐渐成为我国电力行业发展研究的重大课题。但就我国电力新能源发展的现状来看，诸多不完善因素给电力新能源的发展造成了极大的阻碍，严重影响着和谐社会的构建。本文主要研究电力新能源发展的重要性，并分析我国电力新能源重要性和现状，探讨我国电力新能源的发展战略，为我国在电力新能源开发利用方面的进一步开展提供借鉴。

1 电力新能源对生态环境的重要性

从目前的发展现状来看，我国新能源产业的发展速度是极快的，而且有着很大的发展前景，新能源产业的发展不仅仅直接拉动了相关产业的进步与发展，而且还为生态环境的改善带来了巨大的效益。因此，发展电力新能源对于保护生态环境、优化产业结构以及增加能源供应意义重大。总体上看，电力新能源对生态环境重要性主要体现在以下几个方面。

第一，解决能源危机。我国对于能源的需求量是非常大的，能源的需求量一直呈现出上升的发展趋势，能源结构也是不断的完善。电力新能源作为一种能源，在较短的时间内是很难占据我国主要的能源市场。但是电力新能源所呈现出的巨大优势与潜力，却是有目共睹的，电力新能源的利用，可以有效的缓解我国煤电紧张的状态，进一步解决由于社会经济发展而导致的能源危机。

第二，有利于节能减排。电力新能源的崛起，直接导致的结果便是石化能源利用率的降低。举例来讲，电力新能源的利用，会使得非法小煤窑的开采量极大的减少，进而对于小煤窑周围的环境起到保护作用。再举例来讲，电力新能源的利用，火力发电越来越少，使得大气污染的程度越来越低。

第三，满足生态环保。目前，对于我国生态环境污染带来影响的主要是煤炭发电以及冬季北方取暖，这是造成环境污染极为重要的因素。其中，造成大气污染最严重的要数电力生产。通过开发电力新能源不仅可以极大的满足人们的电力需求，而且还可以提高环境的质量。因此，发展电力新能源已经成为今后电力行业发展的重要趋势，是实现我国社会经济可持续发展的重要途径。

2 电力新能源发展现状探讨

电力能源是我国能源结构的重要组成部分，在我国构建社会主义和谐社会中占据着重要的位置。尤其是当前我国国民经济迅速发展的前提下，实现电力能源结构的调整，对我国能源体系进行重组，促进我国能源生态环境的保护，是今后我国新能源发展的主要目标之一。但是，就目前我国电力新能源发展现状来看，电力新能源发展过程中还是存在着很多的问题。下面，我们就我国电力新能源发展中存在的问题进行分析以及研究。

第一，我国的风电数量上看是比较多的，但是从规模上来讲，电网规模偏小，电网的顺利运行需要依靠更高电压的支持，才可以实现远距离运输。但是由于经济成本和电网技术问题，这些都给我国的电力新能源的发展造成了阻碍。

第二，尽管我国目前在风力发电方面积累了丰富的经验，而且风力发电规模也在不断的增加，但是规模的增大又使得系统调峰调频出现问题。众所周知，我国的系统调峰主要是依靠煤电，通过大力开发新能源，使得社会对电力系统的要求越来越高，给我国在系统调峰调频提出了更高的要求。

第三，太阳能发电缺乏社会支持。太阳能发电是一种新能源，作为一种新型的能源，太阳能发电还处于起步阶段，仍然还没有被广大的社会人士所认识和重视，因此太阳能发电缺乏社会支持。另外，新能源核心被国外垄断，目前我国的新能源技术从一定程度上看是国外技术的“代工”，仍然还是缺乏核心技术的支持。

3 我国电力新能源发展战略研究

针对目前我国在新能源开发以及利用方面的构思以及设想，笔者根据多年的工作实践经验，提出了几条发展我国电力新能源的战略。

第一，开发燃煤发电技术。今后我国在发展燃煤发电技术方面应该努力做到主要以高效低排为核心，严格的按照我国的新能源开发与利用的规章制度进行，同时努力学习国外先进的燃煤发电技术，在国外先进技术的基础上进行创新，进而提升本国燃煤发电技术。

第二，大力发展水电。水力发电也是我国发展新能源的重要途径，也是我国社会经济实现可持续发展的关键。但是，在实际的水电发展过程中，需要充分的考虑到水电工程建设以及水库移民、周围环境保护等多方面的因素。在对这些因素充分考虑的基础上发展水电，才可以取得良好的效果。

第三，大力发展核电。根据中国现有的核电技术，想要在此基础上进一步发展核电产业，要求必须达到规模化应用，保证核电的正常持续运行。要建立起一套完善的核电科技和产业体系，强化大量专业人才的培养，为完善科技与产业体系建设提供技术支持，从而提高我国核电开发以及利用效率。

4 结语

综上所述，就我国现状来看，能源问题越来越突出，制约着社会主义现代化建设的进行，严重影响着社会主义和谐社会的构建，迫切需要采取有效的措施，构建可持续发展的能源体系。尽管我国在开展电力新能源开发利用方面做出了重大的突破，但是在实际的电力新能源开发利用中，还是有些问题需要进一步注意。为此，我国有关部门需要进一步研究电力新能源开发利用存在的问题，创新电力新能源开发利用策略，为我们全面构建社会主义和谐社会奠定基础。

参考文献

[1] 蒋坤云.论电力新能源与生态环境的关系[J].资源节约与环保，2013（2）.

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1.1高渗透率的可再生能源

新能源电力系统中的一项重要特征就是高渗透，也是结合我国的基本国情所决定，因为我国在新能源应用方面主要集中在新疆、甘肃等地，这种格局的界定根据地理位置确定。在未来的我国新能源电力系统的主要发展形势仍然会以普遍的集中形式，包含各地分布形式为主要策略，逐渐地远离大电网输送，消除中途输送的能源浪费，从而有效地保证新能源电力系统充分地利用可再生能源。

1.2侧向供应的多能源互补

新能源电力系统的着重发展方向是能够有效利用的可再生资源，运用电源、电网、负荷等方面的技术手段实现统一的协调互动，从而保证新能源电力系统的高效运作。对于侧向供应的多能源互补，主要体现在以下两个方面：一个方面是供应，利用风能、太阳能、水能、海洋能、地热能、生物质能等，这些永不枯竭的绿色能源，配备精确的预测技术，在最大限度上使新能源电力系统得到充分地发挥，将一系列能源之间的运作形成互补，从而减少因为自身稳定性差而出现波动的问题；另一个方面是需求，利用当前电力系统中的先进技术，使所有的用电用户准确地知道自己的用电情况，根据电力系统所提供的运行状态来实时掌握价格的变化，并及时地对自身电力使用情况进行用电调节。

2新能源电力系统优化控制方法

从当前我国电力系统发展的整体状态上来看，控制方法还需要不断改善和优化，在此过程中还要遵循协调与分解的基本原则。一方面要从新能源电力系统的整体方面考虑，另一方面也要从新能源电力系统的局部自主优化考虑。在新能源电力系统的优化控制过程中，多个方面的不稳定性都将随之产生，在难度上呈现递增趋势，局部与全局的协同性问题也在增加。因此，需要在以下几个方面对新能源电力系统优化控制的方法进行分析与探讨。

2.1新能源电力系统友好型控制方法

新能源电力系统友好型控制方法相对于传统的能源形势来讲，能够提供更高的电力输出，有效地提升新能源电力系统的稳定性。新能源通过各项科学分析，依据历史数据以及天文气象等信息，利用数据分析解读可控手段和方法，因此，新能源的分析预测已经成为了调控的重要手段。对于新能源电力系统的分析预测主要是针对其功率进行控制。当前功率预测可以分为3个等级：日、小时、分钟。就当前新能源电力发展的状态看，优化控制方法的功率预测分级已经成为不可缺少的一项方式方法。在未来新能源的道路上，需要更加精细、更加优化、更加稳定的友好控制。同时，沼气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等一系列能源之间的互通互补也将成为重要的发展方向。

2.2新能源电力系统多源互补控制方法

所谓的新能源电力系统多源互补控制方法，主要就是利用水利能源、煤炭能源等一系列传统的发电形式中的稳定性，来协调太阳能源、风力能源等可再生能源较为不稳定的电力输出，从而在多个能源相互之间补充的情况下，使电力系统达到相对平衡的状态。但是，也基于我国的实际国情，当前较为缺乏的就是能够储能灵活的能源，因此，在我国煤炭储量位居世界第三的前提下，就需要努力提升燃煤能源，以此来对当前较为薄弱的多个可再生能源进行互补，从而提升电力系统的利用率。

2.3新能源电力系统双侧资源控制方法

相对于传统意义上的电力系统，其发电的控制方法随着新能源电力的增加，以往的单纯依靠单侧资源控制已经不能够满足当前发展的需要。随着各行各业的发展，电能负荷的需求量成倍增长，单一的供给与需求平衡逐渐被打破。因此，在当前阶段新能源电力系统双侧资源控制方法所具有的独特双随机波动性，能够有效地解决资源合理分配的问题，从而减少误差提高稳定性，整体提升新能源电力系统的利用率。

3新能源电力系统关键技术创新

新能源电力系统的技术主要是通过其结构和运行，使得电力系统能够在稳定性较低的情况下保证新能源电力系统的安全运行，因此，不断的创新和发展是新能源电力所面临的重要问题。想要实现新能源电力系统优化控制，就要实现一系列的技术创新和配套机制，以促进系统的可调控性、安全性、稳定性、信息化、自动化、智能化水平的大幅度提升。

3.1电源响应技术

应用电源响应技术，主要是在技术能力上有所突破，适时引进国外先进的新能源发电、输送以及平抑电力波动等一些新技术，以提高新能源的电力发电与应用效率，重要的是需要通过开放电网，以此来实现所有电力系统的公平接入，利用新型的电网友好型发电技术与其他多种可再生能源互补，实现与源网的协同机制，并且不断地加强和完善清理能源的补偿机制，保障清洁能源电力系统的长效发展，同时开放电网的公平接入，建立新能源电力系统发展的新机制，促进新能源电力系统在“十三五”之后全面发展。

3.2电网响应技术

应用电网响应技术，主要是由于新能源电力存在电网振动的缺陷，使新能源电力无法在电网内大力输送，这是受其系统相关特征影响而产生的电压耐受力与通电能力低的现象。可通过采用合理的低电压、高电压、不对称穿越的方式，改变系统的奔向你通过，使电力系统电网存在一定的惯性。我国的新能源建设与实际地理位置相结合，构建了全新模式的电网机构，运用国外先进的电力输送方式，从而实现各地区之间的电力系统能够进行互通，使太阳能、水能、风能、生物能等一系列的相关可再生能源实现跨区域电力交易机制，并进行系统建设，充分发展新型电网结构与先进的输电方式，进一步实现电网的先进控制与安全防御功能。

3.3负荷响应技术

应用负荷响应技术，是因为新能源电力系统对外界环境的抗干扰能力不足，在外界产生比较严重的干扰时，电力系统的安全性受到严重影响，甚至导致系统功能瘫痪，这就需要提高系统承受高峰能力。同时还应利用发电设备的集中布局优势，充分在距离使用上有所发挥。通俗来讲就是将各种动力设备以及生理组织等在单位时间内承担协同电力额定。在此方面需要建立各项能源的供需协同响应机制，重点是在科学技术与智能调控管理，各种数据分析和大数据处理技术的研发，从而能够在今后一段时期内逐渐地适应全新的新能源电力系统的双侧供应互补。

3.4云端智能综合控制技术

由于大型系统的数据来源复杂多样，控制关系又错综复杂，对系统进行既有控制效率又有实施效果的改进，成为目前主要研究的课题。通过云技术的不断发展应用，云端智能综合控制技术被应用到新能源的电力系统中，一方面数据通过云存储技术实现了自由下载与使用，这使信息互通性大大加强；另一方面，系统规划与协调运行均可通过云计算、云处理技术得以实现，有效提高了系统的协调性；还有云端综合控制技术还完成了系统的智能化管理与控制，这也大大节省了系统资源。

3.5大数据系统技术

大数据技术应用近年来很受青睐，尤其像新能源电力这样的大系统结构，可通过对能量流、物质流、信息流的控制、分配与完成进行一系列的可协调性、稳定性以及能通性的分析，使信息传递更完整，更灵活。除此之外，大数据技术还具备清理、解读、存储等多项功能，尤其是新兴的大数据融合技术与可视化技术等应用，更为新能源电力大系统提供了广阔的发展空间。

4结束语

综上所述，在今后一段时期内，新能源电力系统优化控制方法及关键技术创新发展是我国需要不断深入研讨的一项重要内容，只有真正实现电力系统多项能源互补，能源之间协调存储，才能够最大程度充分利用可再生能源，最终使得可再生能源成为我国电力系统之中的首选。

参考文献

[1]刘吉臻.大规模新能源电力安全高效利用基础问题[J].中国电机工程学报，2013，33(16)：1-8.

[2]刘吉臻，曾德良，田亮，等．新能源电力消纳与燃煤电厂弹性运行控制策略[J]．中国电机工程学报，2015，35(21)：5385-5394．

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    造成我国电力新能源发展问题的原因