電子技術(shù)在新能源材料方面的應(yīng)用探討

作者/王立志，江蘇省宿遷經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校

電子技術(shù)在新能源材料方面的應(yīng)用探討

作者/王立志，江蘇省宿遷經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校

隨著我國社會(huì)全面進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)升級(jí)轉(zhuǎn)型，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源消耗之間的矛盾日益嚴(yán)峻，因此，開發(fā)和利用新能源、新技術(shù)和新材料成為勢在必行的需求趨勢。目前，電子技術(shù)的快速發(fā)展，為汽車、軍事、電能等眾多領(lǐng)域中能源替代、發(fā)展行業(yè)提供了必要基礎(chǔ)，有效緩解了我國面臨的能源危機(jī)，降低了對(duì)自然和環(huán)境的影響，在未來的新能源材料行業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用。本文從電子技術(shù)和新能源材料的發(fā)展研究出發(fā)，闡述了電子技術(shù)在新能源材料中的應(yīng)用優(yōu)勢及效果，并對(duì)如何將電子技術(shù)應(yīng)用到新能源材料中進(jìn)行了深入探討，以期能促進(jìn)我國新能源材料行業(yè)的發(fā)展。

電子技術(shù)；能源問題；新能源材料；應(yīng)用優(yōu)勢；具體應(yīng)用

引言

電子技術(shù)是時(shí)代發(fā)展產(chǎn)物，是利用電子元件實(shí)現(xiàn)對(duì)電能應(yīng)用的一種現(xiàn)代化技術(shù)，在我國眾多領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代化的生產(chǎn)與研究都離不開各種用電裝置和設(shè)備的支持，電子技術(shù)的應(yīng)用為人們的生活帶來巨大便利的同時(shí)也促進(jìn)了科技水平的提升，目前，約75%以上的電能都需要經(jīng)過電力電子處理后才開始使用，當(dāng)前我國面臨的環(huán)境污染綜合防治和能源短缺問題也需要通過控制技術(shù)、電力變換和高效發(fā)電技術(shù)來解決，為此，電子技術(shù)也為新能源的發(fā)展提供了一條新的道路，促進(jìn)了新能源材料行業(yè)的進(jìn)步，在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位。

1.電子技術(shù)概述

電子技術(shù)是一種將電能轉(zhuǎn)換成不同用途、不同性質(zhì)的電能，從而滿足不同用電需求的現(xiàn)代化技術(shù)，主要包括電子器件、電子設(shè)備、電子系統(tǒng)、電子控制等方面，促進(jìn)了現(xiàn)代科技的進(jìn)步。目前，電子技術(shù)在社會(huì)中的地位不斷上升，并且逐漸朝著智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，滿足當(dāng)今高端化、大功率產(chǎn)品的用電需求，可以說沒有哪個(gè)行業(yè)能夠脫離電子技術(shù)而獨(dú)自存在，電子技術(shù)在我國乃至全世界范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都具有重要的作用，是現(xiàn)代國防、工業(yè)和科學(xué)的重要支撐技術(shù)。

2.我國新能源材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著我國的經(jīng)濟(jì)升級(jí)轉(zhuǎn)型和社會(huì)快速發(fā)展，對(duì)能源的過度開采不僅引發(fā)了溫度變化、空氣質(zhì)量等一系列環(huán)境問題，而且也造成了能源的緊缺問題。能源是人類賴以生存的能量來源，隨著煤炭、石油、天然氣等不可再生資源的逐漸減少，人類正面臨著巨大的能源危機(jī)，人們迫切的需要對(duì)新能源、新材料進(jìn)行探索與開發(fā)。新能源材料不僅可以再生，且無污染、清潔、蘊(yùn)藏量大，只有積極開發(fā)新能源才能從根本上解決我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源緊缺之間的矛盾?，F(xiàn)階段的新能源主要是指風(fēng)能、水能、太陽能、潮汐能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿?，其中，由于我國地域遼闊，資源分布較為廣泛，風(fēng)能和水能在我國的許多地區(qū)已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用中，且日趨成熟；利用太陽能發(fā)電，設(shè)備安置靈活，且太陽能源異常豐富，得到了廣泛的使用；利用潮汐能、生物質(zhì)能、地?zé)崮馨l(fā)電開發(fā)過程無污染，少排放，且效益高。對(duì)于這些新能源的研究，與發(fā)達(dá)國家相比，我國仍然處于初級(jí)階段，仍需進(jìn)一步深入的探索。

3.電子技術(shù)在新能源材料方面的應(yīng)用優(yōu)勢及效果

電子技術(shù)的發(fā)展為新能源材料行業(yè)提供了一條新的途徑，成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。電子技術(shù)在應(yīng)用過程中對(duì)于節(jié)能降耗、低碳環(huán)保、提升控制準(zhǔn)確度和安全性等方面起到良好效果。

第一，節(jié)能和環(huán)保效果顯著。相比于傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)系統(tǒng)，電子技術(shù)通過對(duì)電能的轉(zhuǎn)換能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電能的充分利用，減少了資源浪費(fèi)，在節(jié)能方面有著明顯的優(yōu)勢。同時(shí)，隨著電子技術(shù)朝著智能化、數(shù)字化方面的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)對(duì)外界零污染的要求，具有環(huán)保效果。

第二，控制準(zhǔn)確度提升。傳統(tǒng)的模擬控制電路具有元器件多、控制準(zhǔn)確度低、系統(tǒng)反應(yīng)速度慢、調(diào)試程序繁雜等缺點(diǎn)，隨著電子器件和電子產(chǎn)品的不斷更新，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、編碼系統(tǒng)等內(nèi)容的不斷融合，改善了現(xiàn)有設(shè)備的電子系統(tǒng)，增加了控制、糾正、調(diào)試等功能，使得設(shè)備更加簡潔系統(tǒng)更新、遠(yuǎn)程控制等操作變得更加便捷，滿足控制的準(zhǔn)確性要求。

第三，安全性高。近年來，我國各地區(qū)的電力設(shè)備頻繁出現(xiàn)問題，嚴(yán)重危害了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，而且導(dǎo)致了社會(huì)穩(wěn)定性的衰減。為此，安全性的提升成為當(dāng)前電力設(shè)備生產(chǎn)與使用中十分關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。電子技術(shù)的應(yīng)用能使新能源材料在研發(fā)過程中保持一定的安全性，降低能源消耗量，而且通過對(duì)新型電子設(shè)備的研發(fā)能夠提高電力設(shè)備的安全性。

4.電子技術(shù)在新能源材料方面的具體應(yīng)用分析

電子技術(shù)對(duì)于新能源材料行業(yè)的發(fā)展具有極大的促進(jìn)作用，各種電子設(shè)備、電子技術(shù)和電子產(chǎn)品的應(yīng)用，解決了現(xiàn)階段新能源材料研發(fā)中遇到的諸多問題，讓新能源能夠在各個(gè)領(lǐng)域中得到更為廣泛的運(yùn)用，在執(zhí)行當(dāng)前我國節(jié)能減排和發(fā)展新能源基本國策的過程中起著重要的作用。

■4.1 電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

（1）高壓直流輸電技術(shù)

第一，超高壓直流輸電技術(shù)。這種技術(shù)可以在超遠(yuǎn)距離送電以及海底電纜等多種環(huán)境中使用。在新能源電力應(yīng)用中，對(duì)于風(fēng)能發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電中等一些特殊的趨于電能應(yīng)用具有很大效果，確保電能能夠得到充分的利用。

第二，柔性直流輸電技術(shù)。這是一種以IGBT和電壓源換器為核心的新興的、對(duì)環(huán)境保護(hù)有利的輸電技術(shù)，廣泛的應(yīng)用于城市配電網(wǎng)，它有效解決了可再生資源并網(wǎng)難、向特殊地區(qū)和資源緊張地區(qū)送電難、向較遠(yuǎn)距離的島嶼供電難等問題。

（2）柔性交流輸電技術(shù)

柔性交流輸電是一種比較先進(jìn)的交流輸電技術(shù)，該技術(shù)是在具備現(xiàn)代化電子設(shè)備的前提下，綜合運(yùn)用現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的交流輸電系統(tǒng)中的參數(shù)進(jìn)行控制，提升傳統(tǒng)輸電能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性、控制性、安全性。這種新型技術(shù)采用先進(jìn)的可關(guān)可斷器件的靜止同步補(bǔ)償器，來取代傳統(tǒng)輸電系統(tǒng)中的半控器件的靜止無功補(bǔ)償器，對(duì)于新能源電能輸送發(fā)展具有很大的促進(jìn)作用。

（3）在家用電器、電子信息設(shè)備及不同照明設(shè)備中的應(yīng)用

近年來，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前，電子技術(shù)可以在家用電器、電子信息設(shè)備及不同照明設(shè)備中使用，主要是通過對(duì)電子信息設(shè)備的電源管理來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。如控制自動(dòng)開關(guān)的家電有冰箱、微波爐等；控制家電溫度的有電飯鍋、電熨斗、電吹風(fēng)等；控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的家電有空調(diào)、風(fēng)扇、吸塵器等；控制亮度的家電有各種燈具。

■4.2 電子技術(shù)在節(jié)能中的應(yīng)用

（1）電動(dòng)機(jī)節(jié)能

電動(dòng)機(jī)是許多電子設(shè)備的重要?jiǎng)恿碓?。利用電子技術(shù)以根據(jù)各個(gè)電機(jī)的負(fù)載情況，智能化的調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，避免產(chǎn)生無用功，從而達(dá)到節(jié)約用電的目的；可以通過調(diào)整電動(dòng)機(jī)的功率，采用交流異步電動(dòng)機(jī)與補(bǔ)償電容器組并聯(lián)工作的方式，達(dá)到節(jié)約用電的目的；還可以調(diào)整電動(dòng)機(jī)的電壓，降低通過電動(dòng)機(jī)的電流，降低電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

（2）無功功率抑制

無功功率抑制，主要是指當(dāng)諧波電流入網(wǎng)后，通過調(diào)整諧波信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)中的電流損失進(jìn)行有效控制，降低“無用電能”的耗損來達(dá)到節(jié)能目的。

■4.3 電子技術(shù)在太陽能光伏發(fā)電中的應(yīng)用

光伏發(fā)電技術(shù)是可再生新能源中的重要組成部分，應(yīng)用范圍極為廣泛，從玩具、家用電器、航天器到兆瓦級(jí)電站。到2040年，可再生能源將占光能耗的百分之五十以上，而其中光伏發(fā)電將占總電力的百分之二十以上，這些數(shù)據(jù)說明，電子技術(shù)在光伏發(fā)電中的應(yīng)用具有良好的應(yīng)用前景及其在能源領(lǐng)域中的戰(zhàn)略地位。

■4.4 電子技術(shù)在地?zé)岚l(fā)電中的應(yīng)用

地?zé)岚l(fā)電是指利用淺層地能進(jìn)行供熱制冷的一種新型能源利用技術(shù)。近年來，由于我國提出節(jié)能減排的基本國策以及不可再生資源的短缺，地?zé)嵯到y(tǒng)的開發(fā)與利用逐漸的受到人們的重視，而在整個(gè)工程中，需要對(duì)壓縮機(jī)、提水泵、熱源和冷源循環(huán)等方面進(jìn)行控制，這些都需要以電子技術(shù)作為支撐。

■4.5 電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用

風(fēng)能取之不盡，用之不竭，是一種可再生資源。為了緩解當(dāng)前的供電壓力與能源危機(jī)，風(fēng)力發(fā)電具有成本低、技術(shù)成熟、對(duì)環(huán)境破壞小燈優(yōu)勢，在我國受到高度重視和開發(fā)利用，近年來不斷取得突破，規(guī)模和經(jīng)濟(jì)性也日益明顯，由于大部分可再生資源產(chǎn)生的電能通常是不穩(wěn)定的，如果不進(jìn)行調(diào)解和控制，則會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重?fù)p失，同時(shí)為確保能有更多的有功能量輸送到電網(wǎng)中，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)還必須配置有儲(chǔ)能功能，而這些問題的解決都需要利用電子技術(shù)對(duì)其進(jìn)行控制。

■4.6 電子技術(shù)在生物質(zhì)能中的應(yīng)用

植物能源是利用地球上的秸稈、海藻、木材等大量生物質(zhì)材料，進(jìn)行干燥、壓縮、成型等一些列的處理后，送入鍋爐內(nèi)加熱，將其產(chǎn)生的蒸汽用來發(fā)電。植物能源能夠?qū)⒁恍┰局苯臃贌驘o法利用的材料經(jīng)過切碎、干燥、燃燒等處理過程，轉(zhuǎn)變成電能，是一種可再生能源，而這整個(gè)反應(yīng)過程都需要電子技術(shù)作為技術(shù)支撐。

■4.7 電子技術(shù)在綠色建筑的應(yīng)用

節(jié)能、環(huán)保型的綠色建筑成為當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，在建筑工程的整個(gè)施工期內(nèi)，要盡最大限度的實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材，減少建筑施工對(duì)周圍環(huán)境的污染，為人們提供舒適、健康的建筑使用空間，實(shí)現(xiàn)人與自然、建筑與環(huán)境的和諧共生，促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而在綠色建筑工程施工過程中，無線充電系統(tǒng)、風(fēng)電系統(tǒng)等需要電子技術(shù)的支持。

5.結(jié)語

目前，能源緊缺已經(jīng)成為全世界范圍內(nèi)亟待解決的首要問題，國家的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展都離不開能源的支持，新能源的開發(fā)與利用已經(jīng)成為未來發(fā)展必然趨勢，而電子技術(shù)作為現(xiàn)代科技發(fā)展的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了自然界各種資源向電能及其他形式能源的轉(zhuǎn)化，在我國的電力系統(tǒng)、節(jié)能環(huán)保、環(huán)境污染防治等方面有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)人們對(duì)新能源材料的研發(fā)提供了重要技術(shù)保障。當(dāng)今時(shí)代，要想進(jìn)一步的將電子技術(shù)應(yīng)用于新能源行業(yè)的各個(gè)方面，就必須緊抓新能源特點(diǎn)，打破學(xué)科局限，加強(qiáng)對(duì)電氣工程、信息工程、控制工程等多方面的技術(shù)攻關(guān)與合理融合，從而促進(jìn)新能源行業(yè)高能效、無污染的發(fā)展。

＊ [1]邢兵鎖,賴武軍.電子技術(shù)在新能源材料行業(yè)的應(yīng)用探究[J].電子制作, 2016(12):42-42.

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＊ [3]李改娥.電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)b,2015(19):221-221.

＊ [4]管炳文.電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展熱點(diǎn)綜述[J].電子技術(shù)與軟件工程, 2014(16):151-151.