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中图分类号：TM76文献标识码：A
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.
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.