新能源与电能变换：系统集成、技术融合及应用展望

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新能源与电能变换：系统集成、技术融合及应用展望
汤天浩
摘要：本文主要论述电能变换装置在新能源供电系统中的核心作用、电力电子变换技术与现代电源技术的融合，研究几种电能混合供电方式，着重探讨集成供电系统的电源变换、智能管理及安全控制等r题，并展望新能源供电系统的应用前景。
, m0 L8 N0 {1 Y$ B1  引言
    物质、能量和信息是人类生存和发展的三大要素。历史上利用能源的方式有过多次革命性的变革，每一次能源利用方式的变革都极大地推进了现代文明的发展。目前，在传统能源的利用方面存在的主要问题是：(1)储存于燃料中的化学能必需首先转变成热能后才能被转变成机械能或电能，效率只有33%~35%，一半以上的能量白白地损失掉了；(2)传统的能源利用方式给今天人类的生活环境造成了巨量的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染；(3)化学燃料属于不可再生性能源，随着全球石油煤炭等资源的耗尽，人们必须在矿物能源没有用完的有限时间内找到可以替代的新能源和动力装置。
6 l* j* @: P6 ^3 [  g0 M    对于电力行业来说，一方面传统的集中供电方式虽然采用的技术不断提高，如开发出了超高压、超临界、超超临界机组，开发出了流化床燃烧和整体气化联合循环发电技术，但这种努力的结果是：机组规模巨大、超高压远距离输电、投资上升，到用户的综合能源效率仍然只有35%左右．大规模的污染仍然没有得到根本解决。另一方面，人们对电源的供电方式、变换能力、性能品质和使用范围的多样化需求不断增加。因此，人们多年来
一直在努力寻找能源利用效率高、不污染环境并可以再生的新能源及其利用方式。
' T& G5 k# R8 W2 b, R$ g    世界各国开发和利用新能源投入了大量的人力和物力进行研究，我国也将这方面的研究纳入国家863计划等高新技术项目给予支持，上海市为抢占新能源开发和利用技术的制高点，已将新能源及其电源系统的研制和开发作为重点突破口，以带动相关技术、项目和产品的发展。近年来，国内外在新能源开发和利用方面，将风力发电、太阳能电池和燃料电池等作为当前电气工程重要的研究领域和发展方向，并且已取得了重要的进展和成果。例如：美国和加拿大等国在燃料电池的化学反应机理、合成材料和反应堆研制等方面取得了突破；日本开展燃料电池、太阳能应用于船舶的研究。国内的许多大学和研究所也从事着相关能源的研究开发工作。
    本文主要论述功率变换装置在新能源供电系统中的核心作用、电力电子变换技术与现代电源技术的融合，研究几种电能混合供电方式，探讨集成供电系统的电源变换、智能管理及安全控制等问题，并展望新能源供电系统的应用前景。