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        新能源電力技術精選(五篇)

        發布時間:2023-09-20 17:50:33

        序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇新能源電力技術,期待它們能激發您的靈感。

        新能源電力技術

        篇1

        隨著經濟的發展,各種企業對于能源的需求越來越大,大量的開采不可再生能源造成了全世界性質的能源緊缺,并且大量的燃煤等能源方式造成了嚴重的空氣環境問題,嚴重的影響了人們的正常生活,這種情況下對于低碳環保的理念不斷的宣傳和提高,人類對于能源的探索更多的傾向于可再生綠色能源,更好的保證能源供應和綠色環保,這種形勢下就極大的推動了新能源的發展。除了節能之外,電力應用中新能源的開發和使用也是一個重要的發展方向。

        1 電力節能技術的應用

        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。

        篇2

        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

        篇3

        關鍵詞:綠色化學;電力電子;化學工業

        化學行業的發展對人類的生活,學習,工作乃至國家的發展來說,影響是非常大的。同時它也是把雙刃劍,化學行業的發展是給人類的生活帶來了極大便利與舒適空間,但是也給我們環境造成了巨大的破壞。通常在污染都很難被看見,只有當它破壞我們周圍的環境,開始影響到了人類的生活時,我們才會發現,污染地問題原來如此嚴重。因此,為了避免產生污染,人類必須要懂得如何發展“綠色化學”,在保證污染問題的條件下發展國家經濟。

        1.綠色化學的基本概念

        何為綠色化學,通常來講主要是運用化學的技術、原理和方法消除對人體健康,食品安全與生態環境有毒有害的化學物質,所以,我們也可以叫它也可以叫做環境友好化學或潔凈化學。事實上,綠色化學早已不是一門全新的科學綠色化學課,它不但有占有著舉足輕重的社會、環境和經濟效益,同時化學工業帶來的負面作用可以在一定程度上減到最小,以此來顯現對化學人的能動性。綠色化學結合了化學科學、技術與社會的用,三者之間存在著一定的相互聯系與相互作用,它也是迄今為止化學科學的高度發展,以及社會對化學科學發展的重要產物,這對化學來說是一個新階段。我們作為新世紀的主人,應該要有能力去發展全新的、對環境更和諧的化學工業,以防止化學污染環境;同時也要讓年輕的一代了解什么是綠色化學,同時也要接受綠色化學,我們一起為綠色化學作出應有的貢獻[1]。

        2.將“綠色化學”的概念引入高中課程教學

        我國的化學課程教育最早是從初三開始教學的,但是初三的化學教學相對來說比較簡單,只是讓初中學生對化學學科做一個基本的概念了解,當然,這也是為高中的化學教育進行鋪墊。所以說高中的化學才是我國化學課程教育的開始,高中生在剛接觸化學這門課程的時候,在這個時候引入“綠色化學”的概念很容易被高中生所汲取所吸收的,如果在課堂的教學過程中可以進行舉一反三的說明,并且用以往化學物質帶來的環境污染作為教材,是能高中學生更了解“綠色化學”的重要性。也會讓高中生加深對“綠色化學”的概念更加明確、更加容易被接受,讓高中學生在思考環境的問題的時候首先就能想到要保護環境的概念,只有這樣才能將“綠色化學”的思想貫徹落實在高中生的腦海中。

        3.綠色化學思想在高中教學過程中的案例分析

        3.1酸雨對牧漁業產生的破壞

        不管是怎樣的課程教學,我們都應該貼近結合實際問題進行教育教學。特別是“化學”這門這種到處都是方式,符號的課程,假如不運用實際案例對其進行分析教學,高中學生對化學的了解基本就是抽象的,沒有辦法在生活中運用到在化學課堂上學習到化學的知識,因此,這樣的教學就沒有絲毫的意義了。所以為了能夠讓學生充分理解“綠色化學”的重要性,而且還能將知識運用到生活中去,在課堂上教師們應該多舉例子,讓學生充分了解到化學污染對環境、對生活的嚴重性[2]。比如我國近些年來頻繁降落的酸雨問題,酸雨是如何產生的呢,就是由于化學工業的污染導致的。酸雨的產生對于我國的牧漁業來說是及其重大自然災害,其帶來較大的破壞不言而喻。酸雨不僅影響種子萌發、還會導致葉植物出現看得見得傷害、同時生物量減少、生長也會受到抑制,一般來說酸雨能夠使葉綠素減少、胞膜透性增、光合作用下降,而且酸雨能夠讓葉綠素減少、葉植物的細胞膜透性增加、它的光合作用下降、而且落花落果的現象增加,從而最終導致農作物減產。而酸雨對漁業資源的破壞更為嚴重,由于在酸性水體中,魚類的繁殖能力會逐漸衰退甚至說喪失,而酸雨酸化水體與金屬離子濃度增加在酸性水中同樣會導致魚類的性腺發生變異,所以繁殖能力大大衰退,也是由于在酸性水中魚類的性腺發生了變異,精卵的產生減少了,從而導致仔稚魚大量死亡于對魚卵孵化的重要破壞,直接影響了魚類群體的數量。從魚類死亡、繁殖能力衰退水產減少等問題也讓高中生學生認識到化學污染帶來的問題嚴重性。從而引導學生思考酸雨的分子結構于其形成的基本原因,通過相互探討,共同思索,一起尋求一個完美的“綠色化學”的解決方法。

        3.2在化學實驗中存在的實際問題

        在通常化學的教學過程中,高中生們經常有很多的化學實驗要做,我們在實驗過程中的一些東西常常會被高中生們所忽略,其實在實驗的過程中,我們不經意間就已經制造了化學污染。打個比方,在制取乙烯的實驗過程中會產生化學的副反應物SO2,強烈的氣味會引發學生咳嗽等問題,進而直接影響了高中學生的身體健康[3]。

        3.3應當選取無污染的實驗材料

        通常在剛了解化學這門課程時我們就應當做的一個實驗“自燃”,這個實驗其實也是具有污染性的,它實驗材料是白磷和二硫化碳,兩者都具有毒性,在燃燒時所產生的五氧化二磷也會直接對自然環境進行污染,而為了解決這個實驗帶來的污染問題,通常最為直接了當的辦法就是更改實驗的材料,比如說采用無毒的鎂粉和石英粉末,可以先制取Mg2Si,然后將其投入水中,Mg2Si水解產生SiH4,與空氣接觸即可自燃,從而進行無毒的自然實驗。

        4.結束語

        化學行業的發展對人類的生活,學習,工作乃至國家的發展來說,影響是非常大的,同時它也是把雙刃劍。雖然它能給人來的生活帶來許多便利的地方,但卻也給也給人類的生活環境造成了非常嚴重的破壞,而為了減少化學對環境的污染,我們應當積極發展“綠色化學”教育,致力將“綠色化學”這一概念傳達到每一代的高中學生思想中,以這樣的方式讓大家愛護環境。

        作者:周文揚 單位:河南省開封高級中學

        參考文獻:

        [1]謝秦歡.新能源在高中化學教學中的應用分析[J].中國校外教育,2014(2):232-232.

        篇4

        隨著社會經濟的快速發展,各種能源消耗速度極大,能源短缺已成為社會生產發展過程中亟待解決的問題。近年來,新能源的開發和利用,為解決能源短缺問題提供了一條新的道路,而電力電子技術在新能源的開發利用中扮演著重要的角色。本文通過對電力電子技術的概述、電力電子技術在新能源領域的應用、在電力電子技術運用過程中應注意的問題等方面的著重介紹,讓人們充分認識和了解電子電力技術并加強對其合理有效充分的利用。

        一、電力電子技術概述

        電力電子技術,又稱功率電子技術,學術上稱電力電子學,是指應用于電力領域的電子技術,使用電力電子器件對電能進行變換和控制的電子技術。電力電子技術包括電力電子器件、電力電子設備和系統及其控制三個方面,涉及電力電子器件(上游)、電力電子設備和系統(中游)、電力電子技術在各個行業的應用(下游)三個領域。

        電力電子技術將各種能源高效率地變換成為高質量的電能,是采用電子信息技術改造傳統產業的有效技術途徑。電力電子技術具有高效、節能、省材的特點,對于我國乃至世界范圍內的經濟發展具有極為重要的作用,是現代科學、工業和國防的重要支撐技術。

        二、電力電子技術在新能源領域的應用研究

        電力電子技術是實現節能環保和提高人民生活質量的重要技術手段,在執行當前國家“發展新能源”和“節能減排”基本國策的過程中起著重要的作用。下面以一些能源的開發利用為例,對電力電子技術在新能源領域的應用進行研究

        1、水力發電

        沒有水就沒有生命。這句話充分說明了水的重要性:水是生命的源泉,地球上沒有水,也就不會有生命的存在。有聰明才智的人抓住水在流動過程中產生的動能可以充當天然的推動力這一有利條件,再加上一些物理知識和電路原理,以著名的三峽水電站為標志的一大批水電站挺立起來了。這一創新,不僅僅降低了對媒體等不可再生能源的消耗,更創造性的為人類尋找可再生能源并加以利用的道路提供了方向。在水利發電的基礎上,一系列電力電子技術在新能源的開發利用中得到了創新。

        2、風力發電

        風是大自然產生的一種自然現象,具有清潔、可再生、儲量大的特點,而風能則順理成章的成為了一種能夠被高效利用的低碳能源。風力發電技術的出現,可以有效的減少二氧化碳的排放量、減緩全球氣候變暖,為我們保護環境、節約能源、減少資金成本帶來了突破性進展。這項技術不但將取之不盡、用之不竭的風能轉換成源源不斷的電能,而且有利于緩解能源危機和供電壓力,隨著風電技術的不斷發展和完善,風力發電組等產品的數量和質量逐漸增多增強,在價格和效用上自然也會更具優勢。在當前形式下,除水電技術外,風力發電技術比其它可再生能源技術更為成熟、成本更低、對環境破壞更小,因此還有改善生態環境的重要作用。

        3、太陽能發電

        在大自然賜予地球的能源中,太陽能也是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源之一,陽光是人類賴以生存的因素之一,世間萬物離開了太陽就難以繼續維持生命。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。這些技術的產生和發展,對于新能源的開發利用起到了巨大的作用。太陽能電池是電力電子技術在新能源領域的應用中的典型案例。太陽能熱水器、蔬菜大棚的照明、藥材和果脯的干燥、太陽能路燈等,都是利用了太陽能發電發熱的原理。可以說,太陽能發電技術,在未來生活中具有更廣泛、更有前途的發展前景。

        4、潮汐能發電

        在波濤洶涌的大海上,潮汐狂妄的拍打著海面,巨大的潮汐能為新能源的開發和利用帶來了契機,通過電力電子變換裝置,發電機將巨大的潮汐能轉換成電能,也就是能使這些波動能(潮汐能)的電能以恒壓恒頻方式輸出,再通過其他的電力裝置,為電力系統提供電力,其提供的電能既能源源不斷輸出,又對克服能源危機(煤、石油、天然氣等化石類能源匱乏)提供了重要的解決措施,可以說,自然界的可再生資源也是無窮無盡的,只要我們擁有一雙善于發現的眼睛,并采用先進的各項技術加以不斷創新和完善,就可以在循環利用的基礎上不斷創造出各種新的 清潔、高效、可再生、無限利用的能源。

        三、結束語

        篇5

        關鍵詞 電力電子;新能源;風力發電

        中圖分類號:TM92 文獻標識碼:B 文章編號: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 電力電子課程特點

        電力電子技術屬大學工科專業課程,早期也稱半導體變流技術。從學科角度,它由電力學、電子學和控制理論交叉形成,是連接“信息電子”(弱電)和“電力電子”(強電)的橋梁。從目的角度,它旨在利用電力電子器件實現電壓、電流、頻率和相位等電能變換和控制。從內容角度,它包括器件、電路、系統及其控制三部分。

        根據授課對象及課時要求不同,側重點也應有所差異。在大多電氣類相關專業中,本課程多作為專業主干課,課時在64學時以上,上述三部分內容均需細致講解且輔以專業實驗。而對控制類專業,本課程多作為專業選修課,課時多在32學時以下,目標在于與控制工程相關的基礎學習,偏重基本原理和方法。因此,課程大綱和課堂講授應緊密結合學生所需,以最大效率地實現教與學的有機結合。

        同時,與許多本科課程相比,電力電子知識點更加分散,各種器件特點、符號、物理參數等容易混淆,且電路波形繪制和分析對于學生理解和記憶難度較大。因此,未來新課程內容和教學模式探索至關重要。

        本文結合新能源尤其是風電技術,簡析課程教學中的一些探索性方法,為實現教學探索提供一定參考。

        2 新能源技術與電力電子教學

        2.1 新能源與大學教學

        能源與環境是當前世界發展的兩大課題,而對于能源問題的技術解決,電力電子技術提供了重要的支撐。在諸多新能源中,風力發電和光伏發電與電力電子技術關系尤為密切,其能量轉換部件及控制電路都包含有電力電子器件。尤其是風力發電,作為公認的安全、環保、技術成熟的新能源,是電力電子技術與自動控制技術的有機融合體。

        近年來,國內高校陸續開設了新能源課程,甚至增設了相關學科專業,而電力電子課程多作為此類專業的基礎課展開。相比之下,在非能源類學科或者信息電子為主導的學科中,適當引入新能源背景對于整個電力電子技術的宏觀把握大有裨益。

        2.2 基于新能源的電力電子教學示例

        下面以電力電子技術的緒論為例,簡述基于新能源的課程講解方法。講解電力電子課程的緒論時,首先需要學生對整個課程的章節內容有宏觀把握。而教學過程中,學生對整流、逆變、PWM等專業技術尚未深入理解,通常很難作為一個有機系統來快速接受。

        以國家“十一五”規劃教材《電力電子技術》為例,課程共分為9章,其中,第2章“電力電子器件”是基礎,第3、4章“整流”“逆變”是核心,第5、6章“DC-DC”“AC-AC”是輔助,第7章“PWM控制”是重點,第8、9章作為拓展簡單了解。筆者發現,各章內容可以通過一類簡單的風電系統有機融為一體,如圖1所示。

        風電機組是將“風能”轉為“機械能”進而轉為“電能”的復雜系統,其基本過程為:風掃過葉輪引起轉動產生機械能,經過驅動鏈耦合輸送給發電機轉化為電能。由于風的隨機特性,該電能無法直接利用或并網,需進行電力變換處理,而處理過程涵蓋了電力電子課程的核心章節。

        1)整流。發電機所得電能先經過第一次變換,將不規則的交流轉化為直流,這種“AC-DC”的變化過程即為“整流”。整流是電力電子核心技術之一,作為第3章內容,是講授重點。

        2)斬波。整流所得直流一般不滿足并網幅值的要求,需要進行升降壓轉化,這種“DC-DC”技術即為第5章的“斬波”。與此類似,可進行“AC-AC”的講解,即第6章的“交交變頻”技術。

        3)逆變。斬波所得直流無法直接并入交流電網,需要再次轉換為交流并經濾波后并入電網,這種“DC-AC”的技術即為“逆變”。逆變是與整流互逆的電能轉換過程,作為第4章內容,也應著重講解。

        4)器件。上述轉換多依賴電力電子器件實現,如現代變流技術中的IGBT正逐漸取代晶閘管成為主流控制器件。可結合教材第2章對此展開深入講述。

        5)控制。諸多電能轉換控制方法中,脈寬調制(PWM)是主流技術,另有軟開關等輔助技術,分別對應第7、8章。這些技術已廣泛應用于電力電子工程,大大改善了電路控制性能。

        由此可見,看似相互孤立的各章節在風電這一實際系統中緊密聯合為一個整體,學生可快速把握課程主線,并對課程的工程應用價值有初步理解。

        除此之外,其他新能源系統如光伏發電、電動汽車等,也具有類似的模塊或功能構成,可作為課程講解的工程背景。

        3 教學中的其他輔助方法探討

        上節以一個例子簡單描述了引入新能源的電力電子課程緒論的講解方法,下面對教學中的其他輔助方法進行簡要的探討。

        3.1 教學方式探討

        1)板書結合Flas。良好的板書可以促進學生的感性認知度,控制課堂節奏,加強師生互動效果。以電力電子為例,諸多電路結構僅用PPT解釋難以達到良好效果,利用板書逐層遞進地繪制并講解,需要重點強調以及邏輯推理的用板書,大量的描述或輔解釋用PPT,從而很好地利于學生接受。

        傳統電力電子教學中,電路及波形多用靜態PPT描述,生動性較差,難以描述電路動態變化過程,而將Flas引入PPT中,可形象演示電路的工作過程和參數流向。例如:基于晶閘管的整流橋電路,其板書繪制繁瑣,靜態PPT講述難度較大,而引入Flash后可以清晰看到各時段晶閘管的通斷情況、電流流向以及輸出情況,從而極大地提高學生學習樂趣,達到寓教于樂的效果。在實際教學中,建議根據課程內容靈活選擇板書、PPT、Flash等教學手段,適當融合,形成“重點突出、形象生動”的教學模式。

        2)波形結合MATLAB仿真。電力電子教學通常有這樣的體會:最耗時也最難講解的多是電路波形。MATLAB的引入將教師從繁重的原理講解中解脫出來,作為數值計算和圖形處理的軟件工具,MATLAB比傳統的高級語言更容易學習和掌握,被譽為“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,建立系統建模,并利用其友好的交互式界面進行仿真分析。這樣,學生可以清楚地看到整個電路運行過程,對諸多結論性的波形“知其所以然”。

        3.2 拓展內容探討

        根據課程學時安排的不同,建議有針對性地進行課堂內容的拓展講解,開闊學生視野,同時為后續課開設做一定的技術鋪墊。例如,作為控制與電氣學科的連接紐帶,電力電子許多知識點會涉及相關先行課程。對此,建議回顧并凝練相關的重要結論,這種學科交叉點最難以講解但極容易引發學生的積極性并鍛煉其發散思維。此外,與主干課不同,作為選修課的電力電子通常沒有實驗課,建議結合MATLAB等工具進行模擬,加深學生的理解和記憶。

        最后需要注意,電力電子是一種工程性極強的技術,課堂中要注意理論與工程的結合。例如前面提到的新能源技術,可以滲透到每章的課程中,這對于實現研究型和啟發性教學具有積極意義。

        4 結語

        電力電子技術既是“強電”和“弱電”的橋梁,也是理論與實踐相結合的典范。本文簡要探討了電力電子技術的教學思路,結合新能源技術,探索了一些新的教學方法,希望對于提高大學課堂效率、培養學生興趣以及實踐科研型教學提供有益參考。

        參考文獻

        [1]王兆安,劉進軍.電力電子技術[M].北京:機械工業出版社,2009.

        [2]黃忠霖.電力電子技術的MATLAB實踐[M].北京:國防工業出版社,2009.

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