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新能源电力技术精选(五篇)

发布时间:2023-09-20 17:50:33

序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇新能源电力技术,期待它们能激发您的灵感。

新能源电力技术

篇1

随着经济的发展,各种企业对于能源的需求越来越大,大量的开采不可再生能源造成了全世界性质的能源紧缺,并且大量的燃煤等能源方式造成了严重的空气环境问题,严重的影响了人们的正常生活,这种情况下对于低碳环保的理念不断的宣传和提高,人类对于能源的探索更多的倾向于可再生绿色能源,更好的保证能源供应和绿色环保,这种形势下就极大的推动了新能源的发展。除了节能之外,电力应用中新能源的开发和使用也是一个重要的发展方向。

1 电力节能技术的应用

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。

篇2

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

篇3

关键词:绿色化学;电力电子;化学工业

化学行业的发展对人类的生活,学习,工作乃至国家的发展来说,影响是非常大的。同时它也是把双刃剑,化学行业的发展是给人类的生活带来了极大便利与舒适空间,但是也给我们环境造成了巨大的破坏。通常在污染都很难被看见,只有当它破坏我们周围的环境,开始影响到了人类的生活时,我们才会发现,污染地问题原来如此严重。因此,为了避免产生污染,人类必须要懂得如何发展“绿色化学”,在保证污染问题的条件下发展国家经济。

1.绿色化学的基本概念

何为绿色化学,通常来讲主要是运用化学的技术、原理和方法消除对人体健康,食品安全与生态环境有毒有害的化学物质,所以,我们也可以叫它也可以叫做环境友好化学或洁净化学。事实上,绿色化学早已不是一门全新的科学绿色化学课,它不但有占有着举足轻重的社会、环境和经济效益,同时化学工业带来的负面作用可以在一定程度上减到最小,以此来显现对化学人的能动性。绿色化学结合了化学科学、技术与社会的用,三者之间存在着一定的相互联系与相互作用,它也是迄今为止化学科学的高度发展,以及社会对化学科学发展的重要产物,这对化学来说是一个新阶段。我们作为新世纪的主人,应该要有能力去发展全新的、对环境更和谐的化学工业,以防止化学污染环境;同时也要让年轻的一代了解什么是绿色化学,同时也要接受绿色化学,我们一起为绿色化学作出应有的贡献[1]。

2.将“绿色化学”的概念引入高中课程教学

我国的化学课程教育最早是从初三开始教学的,但是初三的化学教学相对来说比较简单,只是让初中学生对化学学科做一个基本的概念了解,当然,这也是为高中的化学教育进行铺垫。所以说高中的化学才是我国化学课程教育的开始,高中生在刚接触化学这门课程的时候,在这个时候引入“绿色化学”的概念很容易被高中生所汲取所吸收的,如果在课堂的教学过程中可以进行举一反三的说明,并且用以往化学物质带来的环境污染作为教材,是能高中学生更了解“绿色化学”的重要性。也会让高中生加深对“绿色化学”的概念更加明确、更加容易被接受,让高中学生在思考环境的问题的时候首先就能想到要保护环境的概念,只有这样才能将“绿色化学”的思想贯彻落实在高中生的脑海中。

3.绿色化学思想在高中教学过程中的案例分析

3.1酸雨对牧渔业产生的破坏

不管是怎样的课程教学,我们都应该贴近结合实际问题进行教育教学。特别是“化学”这门这种到处都是方式,符号的课程,假如不运用实际案例对其进行分析教学,高中学生对化学的了解基本就是抽象的,没有办法在生活中运用到在化学课堂上学习到化学的知识,因此,这样的教学就没有丝毫的意义了。所以为了能够让学生充分理解“绿色化学”的重要性,而且还能将知识运用到生活中去,在课堂上教师们应该多举例子,让学生充分了解到化学污染对环境、对生活的严重性[2]。比如我国近些年来频繁降落的酸雨问题,酸雨是如何产生的呢,就是由于化学工业的污染导致的。酸雨的产生对于我国的牧渔业来说是及其重大自然灾害,其带来较大的破坏不言而喻。酸雨不仅影响种子萌发、还会导致叶植物出现看得见得伤害、同时生物量减少、生长也会受到抑制,一般来说酸雨能够使叶绿素减少、胞膜透性增、光合作用下降,而且酸雨能够让叶绿素减少、叶植物的细胞膜透性增加、它的光合作用下降、而且落花落果的现象增加,从而最终导致农作物减产。而酸雨对渔业资源的破坏更为严重,由于在酸性水体中,鱼类的繁殖能力会逐渐衰退甚至说丧失,而酸雨酸化水体与金属离子浓度增加在酸性水中同样会导致鱼类的性腺发生变异,所以繁殖能力大大衰退,也是由于在酸性水中鱼类的性腺发生了变异,精卵的产生减少了,从而导致仔稚鱼大量死亡于对鱼卵孵化的重要破坏,直接影响了鱼类群体的数量。从鱼类死亡、繁殖能力衰退水产减少等问题也让高中生学生认识到化学污染带来的问题严重性。从而引导学生思考酸雨的分子结构于其形成的基本原因,通过相互探讨,共同思索,一起寻求一个完美的“绿色化学”的解决方法。

3.2在化学实验中存在的实际问题

在通常化学的教学过程中,高中生们经常有很多的化学实验要做,我们在实验过程中的一些东西常常会被高中生们所忽略,其实在实验的过程中,我们不经意间就已经制造了化学污染。打个比方,在制取乙烯的实验过程中会产生化学的副反应物SO2,强烈的气味会引发学生咳嗽等问题,进而直接影响了高中学生的身体健康[3]。

3.3应当选取无污染的实验材料

通常在刚了解化学这门课程时我们就应当做的一个实验“自燃”,这个实验其实也是具有污染性的,它实验材料是白磷和二硫化碳,两者都具有毒性,在燃烧时所产生的五氧化二磷也会直接对自然环境进行污染,而为了解决这个实验带来的污染问题,通常最为直接了当的办法就是更改实验的材料,比如说采用无毒的镁粉和石英粉末,可以先制取Mg2Si,然后将其投入水中,Mg2Si水解产生SiH4,与空气接触即可自燃,从而进行无毒的自然实验。

4.结束语

化学行业的发展对人类的生活,学习,工作乃至国家的发展来说,影响是非常大的,同时它也是把双刃剑。虽然它能给人来的生活带来许多便利的地方,但却也给也给人类的生活环境造成了非常严重的破坏,而为了减少化学对环境的污染,我们应当积极发展“绿色化学”教育,致力将“绿色化学”这一概念传达到每一代的高中学生思想中,以这样的方式让大家爱护环境。

作者:周文扬 单位:河南省开封高级中学

参考文献:

[1]谢秦欢.新能源在高中化学教学中的应用分析[J].中国校外教育,2014(2):232-232.

篇4

随着社会经济的快速发展,各种能源消耗速度极大,能源短缺已成为社会生产发展过程中亟待解决的问题。近年来,新能源的开发和利用,为解决能源短缺问题提供了一条新的道路,而电力电子技术在新能源的开发利用中扮演着重要的角色。本文通过对电力电子技术的概述、电力电子技术在新能源领域的应用、在电力电子技术运用过程中应注意的问题等方面的着重介绍,让人们充分认识和了解电子电力技术并加强对其合理有效充分的利用。

一、电力电子技术概述

电力电子技术,又称功率电子技术,学术上称电力电子学,是指应用于电力领域的电子技术,使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面,涉及电力电子器件(上游)、电力电子设备和系统(中游)、电力电子技术在各个行业的应用(下游)三个领域。

电力电子技术将各种能源高效率地变换成为高质量的电能,是采用电子信息技术改造传统产业的有效技术途径。电力电子技术具有高效、节能、省材的特点,对于我国乃至世界范围内的经济发展具有极为重要的作用,是现代科学、工业和国防的重要支撑技术。

二、电力电子技术在新能源领域的应用研究

电力电子技术是实现节能环保和提高人民生活质量的重要技术手段,在执行当前国家“发展新能源”和“节能减排”基本国策的过程中起着重要的作用。下面以一些能源的开发利用为例,对电力电子技术在新能源领域的应用进行研究

1、水力发电

没有水就没有生命。这句话充分说明了水的重要性:水是生命的源泉,地球上没有水,也就不会有生命的存在。有聪明才智的人抓住水在流动过程中产生的动能可以充当天然的推动力这一有利条件,再加上一些物理知识和电路原理,以著名的三峡水电站为标志的一大批水电站挺立起来了。这一创新,不仅仅降低了对媒体等不可再生能源的消耗,更创造性的为人类寻找可再生能源并加以利用的道路提供了方向。在水利发电的基础上,一系列电力电子技术在新能源的开发利用中得到了创新。

2、风力发电

风是大自然产生的一种自然现象,具有清洁、可再生、储量大的特点,而风能则顺理成章的成为了一种能够被高效利用的低碳能源。风力发电技术的出现,可以有效的减少二氧化碳的排放量、减缓全球气候变暖,为我们保护环境、节约能源、减少资金成本带来了突破性进展。这项技术不但将取之不尽、用之不竭的风能转换成源源不断的电能,而且有利于缓解能源危机和供电压力,随着风电技术的不断发展和完善,风力发电组等产品的数量和质量逐渐增多增强,在价格和效用上自然也会更具优势。在当前形式下,除水电技术外,风力发电技术比其它可再生能源技术更为成熟、成本更低、对环境破坏更小,因此还有改善生态环境的重要作用。

3、太阳能发电

在大自然赐予地球的能源中,太阳能也是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源之一,阳光是人类赖以生存的因素之一,世间万物离开了太阳就难以继续维持生命。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。这些技术的产生和发展,对于新能源的开发利用起到了巨大的作用。太阳能电池是电力电子技术在新能源领域的应用中的典型案例。太阳能热水器、蔬菜大棚的照明、药材和果脯的干燥、太阳能路灯等,都是利用了太阳能发电发热的原理。可以说,太阳能发电技术,在未来生活中具有更广泛、更有前途的发展前景。

4、潮汐能发电

在波涛汹涌的大海上,潮汐狂妄的拍打着海面,巨大的潮汐能为新能源的开发和利用带来了契机,通过电力电子变换装置,发电机将巨大的潮汐能转换成电能,也就是能使这些波动能(潮汐能)的电能以恒压恒频方式输出,再通过其他的电力装置,为电力系统提供电力,其提供的电能既能源源不断输出,又对克服能源危机(煤、石油、天然气等化石类能源匮乏)提供了重要的解决措施,可以说,自然界的可再生资源也是无穷无尽的,只要我们拥有一双善于发现的眼睛,并采用先进的各项技术加以不断创新和完善,就可以在循环利用的基础上不断创造出各种新的 清洁、高效、可再生、无限利用的能源。

三、结束语

篇5

关键词 电力电子;新能源;风力发电

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.

[2]黄忠霖.电力电子技术的MATLAB实践[M].北京:国防工业出版社,2009.