第3章电力电子技术在节能领域的应用PPT文件格式下载.ppt
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百年以后的社会,需要新能源。
现在,我们要做的是:
开发新能源,节能低碳。
6人类利用能源的演化历史:
人类利用能源的演化历史:
第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用7化石能源剩余探明化石能源剩余探明储量居世界前五位的国家量居世界前五位的国家排排序序煤炭煤炭石油石油天然气天然气国家国家储量储量(亿吨)(亿吨)国家国家储量储量(亿桶)(亿桶)国家国家储量储量(万亿米(万亿米3)1美国美国2373沙特阿拉伯沙特阿拉伯2645俄罗斯俄罗斯44.82俄罗斯俄罗斯1570委内瑞拉委内瑞拉2112伊朗伊朗29.63中国中国1145伊朗伊朗1370卡塔尔卡塔尔25.34澳大利亚澳大利亚764伊拉克伊拉克1150土库曼斯坦土库曼斯坦8.05印度印度606科威特科威特1015沙特阿拉伯沙特阿拉伯8.0第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用8世界及我国人均化石能源剩余探明可采世界及我国人均化石能源剩余探明可采储量量品种品种中国中国世界世界中国中国/世界世界煤炭(吨)煤炭(吨)85.9122.770.0%石油(吨)石油(吨)1.527.05.6%天然气(米天然气(米3)1840278436.6%第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用9我国与世界及部分国家剩余化石能源我国与世界及部分国家剩余化石能源储产比比单位:
年位:
年国家国家/地区地区煤炭储产比煤炭储产比石油储产比石油储产比天然气储产比天然气储产比世界平均世界平均11846.258.6美国美国24111.312.6俄罗斯俄罗斯49520.676.0印度印度10630.028.5巴西巴西50018.328.9中国中国359.929.0第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用10第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用中国的能源储量与消费状况:
中国的能源储量与消费状况:
我国是一个人口大国,各种资源的人均占有率远远低于世界平均水平。
中国的人均能源资源占有量为全世界人均水平的1/2,仅为美国人均水平的1/10。
11第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用中国与世界一次中国与世界一次能源消费结构能源消费结构比较(比较(20042004年)年)(美国数据为(美国数据为20012001年)年)中国与世界一次中国与世界一次能源消费结构能源消费结构比较比较:
(%)12第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用中国能源中国能源产消产消现状现状13第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用中国能源消费增长情况:
中国能源消费增长情况:
可见,中国的能源储量少,而能源消耗却同步增加,所以节约现有资源,开发新能源,更是迫在眉睫的事。
14中国的资源和能源储备u人口约占世界总人口的21,u国土面积占世界面积的7.1,u耕地面积占世界面积的7.1,u草地面积占世界面积的9.3,u水资源占世界水资源的7,u森林面积占世界面积的3.3,u石油占世界2.3,u天然气占世界1.2,u煤炭占世界煤炭总量的12。
第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用15资源与供需矛盾突出资源与供需矛盾突出资源贫乏,但能源消费持续增长资源贫乏,但能源消费持续增长。
2010年,中国是世界能源生产和消费第二大国,煤炭的生产和消费是第一大国,石油和电力的生产和消费是第二大国。
具体:
能源消耗总量32.5亿吨标准煤,其中煤炭消耗30亿吨,原油消费量3.8亿吨(原油净进口1.99亿吨),天然气消费量887亿立方米。
我国2010年全年发电量3.65万亿千瓦时,84%是燃煤发电,燃煤为主的能源结构,造成严重污染。
第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用16能源效率偏低,能源效率偏低,新能源新能源技技术滞后滞后目前我们的能源利用效率33.4%,比发达国家平均水平低了10个百分点以上。
日本能源利用效率达60%-70%,我国能源利用水平比日本落后30年。
可再生能源、清洁能源技术开发滞后,正在急起直追。
第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用1720092009年全球新能源投资方向年全球新能源投资方向(1010亿美元)亿美元)第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用18第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用世界能源发展趋势:
世界能源发展趋势:
19第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用能源危机的应对策略能源危机的应对策略:
在能源紧缺的情况下,“开源”和“节流”是解决能源短缺和保障经济发展的必由之路。
发展低碳经济,开发利用风能、太阳能等新能源,以替代煤、石油、天然气等不可再生的能源,属于“开源”的范畴;
而提高供电、用电系统的效率,降低能耗,则属于“节流”的范畴。
电力电子技术不仅在风能、太阳能发电等新能源领域有着不可替代的作用,在节能领域也有非凡的表现,也是实现新能源可靠利用的重要保障。
20第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用光伏发电光伏发电21风力发电风力发电第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用22水力发电水力发电第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用23第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用电力电子节能效果粗略估算:
电力是人类最理想的能源使用方式,目前在所有的能源中电力能源约占50%。
据粗略计算,采用电力电子技术对设备进行改造,平均可节电1520%左右。
据统计,2006年我国电能有35%左右通过电力电子使用,如果这个比例提高到60%,以2010年用电量为4万亿千瓦时计算,可节电约3600亿千瓦时,折合标准煤12000万吨,相当于减排CO2约为3.24亿吨。
(相当于4个三峡,70个黄台电厂)在产品细分中,节能效果比较明显的电力电子产品包括变频器、节能灯、无功补偿装置、开关电源、逆变焊机等。
24第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用3.2变频器节能变频器节能据统计,我国电动机用电量占总发电量60%以上。
若全国电机都用变频调速,可节电10%40%,仅此一项,就可节约全国总发电量的10%至15%。
所有电机负荷中,风机、泵类约占50%,占全国用电量的31。
正是这类负荷其节能潜力最大,主要原因:
u一是设计驱动裕量过大,形成“大马拉小车”现象。
u二是系统需要风量或流量减小时,控制风门或节流阀的转角,减小风道或水管的横断面积,而电机转速不变,因而消耗功率变化很小。
空调、冰箱、风扇洗衣机、吸尘器25第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用采用变频调速后,变频器可以根据负载要求调节输出交流电的频率,从而调节电动机转速,实现对风量或水流量的控制。
(不用遮挡管道面积)图图变频器、水泵、风机的实物外形图变频器、水泵、风机的实物外形图26第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用变频调速节能的基本原理:
变频调速节能的基本原理:
由流体力学理论可知,风机或泵的轴功率P等于流量Q与压力H的乘积。
流量Q与转速n的一次方成正比,压力H与转速n的平方成正比,则功率P与转速n的三次方成正比。
P=QH如果水泵的效率一定,当要求调节流量Q下降时,转速n可成比例的下降,而此时轴输出功率P成三次方关系下降,因此节能效果相当明显。
QnPn3n2n27第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用图图风机运行曲线风机运行曲线风机的风压-风量特性(n1)风机的风压-风量特性(n2)管网风阻特性(风门全开)管网风阻特性(风门遮挡)风机运行曲线:
风机运行曲线:
满负荷运行,风量Q1,转速n1,工作点A面积P1=Q1H2流量压力28第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用图图风机运行曲线风机运行曲线图图风机运行曲线风机运行曲线1.调节风挡,管网风阻特性:
23,风机特性不变,转速n1,工作点AB2.调节转速,管网风阻曲线不变2,风机特性:
14,转速n2,工作点ACP=Q2H1P=Q2H3节省的功率:
P=(H1-H3)Q2现在要减少风量到Q2,两种方案:
P29第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用采用变频器进行调速:
(不考虑摩擦阻力)u风量下降到80%,轴功率P下降到额定功率的51.2%;
u风量下降到60%,轴功率P下降到额定功率的21.6%。
实例:
茂名石化公司炼油厂,1990年先后在20条生产线上使用161台变频调速装置,总功率达8091kW。
1990年10月到92年2月,对其中30台泵进行测试,采用节流阀耗电999.9kW;
而采用变频调速耗电396.7kW,节电603.2kw,节电率60.3%。
此外,由于电机软启动软启动与泵的转速下降、管道压力下降,轴承等机械摩损降低,泵端密封系统不易损坏,机泵故障率降低,维修工作量大大减少。
30第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用3.3绿色照明节能绿色照明节能1991年1月美国环保局首先提出实施“绿色照明工程(GreenLightsProgram)”概念。
1993年11月中国经贸委启动绿色照明工程,并于1996年正式列入国家计划。
照明是用电大户。
美国照明占总发电量的24,我国占15左右,且以低效照明为主,是终端节电主要对象之一。
2004年我国总发电量21870亿度,照明耗电3280.5亿度,相当于三峡工程26台70万kw年发电量(840亿度)的四倍左右。
发改委统计,1996-2005年,中国绿色照明工程累计节电590亿度。
31第第3章章电力电子技术在节能领域的应用电力电子技术在节能领域的应用我国主要照明灯具是白炽灯(家用)和日光灯(办公、商场)。
白炽灯白炽灯:
钨丝,电阻。
发光效率低、热损耗大。
工作原理:
电首先被转化成了热,将灯丝加热至极高的温度-20
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