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1、导言
建筑产业是全球土地、环境资源的开发使用者,对于能源方面消耗也十分巨大。因此,房地产开发商们在建设房屋时,除了将房屋建造的宜人以外,也要思考关于可持续发展和利用的相关问题,因此新能源应运而生。所熟知的太阳能、风能、生物质能和地热能都是可再生的新能源。对于这些新能源的研究、使用与开发,会从某种程度上减少对环境的破坏;另外,物美价廉、安全可靠又是一个重要的因素。若加强对新能源的利用,就会减少对煤、碳、石油的开采,稳定生态系统,更加强可持续发展战略。
2、绿色建筑与新能源
2.1绿色建筑
在《绿色建筑评价标准》中,有关绿色建筑的概念界定是这样的:绿色建筑是指在建筑的整个寿命周期内,通过最大限度地从节能、节地、节水、节材等方面节约资源,从而达到保护环境、减少污染的目的,促进自然和谐共生,为人类提供一个健康、适用和高效的使用空间。也就是说,绿色建筑是一种最高效率地利用能源、最低限度地影响环境的建筑物,它为人类提供一个健康、舒适的工作、居住、活动的空间,具有全寿命期、绿色化、以人为本、因地制宜、整体设计等特点,实现了“以人为本”与“人―建筑―自然”三者的和谐统一,促进了我国经济社会在21世纪的可持续发展。
2.2新能源
对比新能源和传统能源可以发现,新能源具有丰富的来源,且新能源具有用不完的特征,同时在利用新能源的过程中也很少会产生环境污染问题,具有良好的生态性、清洁性。目前我国新能源主要分为传统的生物质能、太阳能和可再生能源等、大中型水电三类。而一次能源(如核电站外的地热能、风能、太阳能等)、大中型水电站、常规的化石能源是目前我国开发利用的主要的新能源。这些资源的优势在于干净清洁、可再生、具有丰富的资源,将其作为替代性能源发展具有良好的发展前景、发展潜力。
3、新能源技术在绿色建筑中的应用
3.1地源热泵节能技术
地源热泵技术可以有效地控制室内温度,并持续的减少建筑所需要的能源消耗。在应用到绿色节能技术的过程中,我们还需要根据地理进行建设和理性的选择自然环境的特点,特别是在大温差的地区,其中重要的是我们要保障施工的合理性。在使用地源热泵的成果上,夏天时,它可以对建筑内部进行有效的吸收多余的热量,在冬天时又会对室内产生大量的热量,以最合理的方式稳定的调整着温度。在所有绿色的节能建筑中,墙地源热泵技术就是一种非常有效的能够应用到实际的节能技术,当前我国的技术与世界领先的水平还有着不小的差距,那么这就需要我们对绿色的节能技术加强研究和推广,这样才会更好地实现高效、绿色节能建筑的节能。
3.2太阳能技术
3.2.1太阳能建筑
现在传统的太阳能建筑主要分为主动式和被动式。主动式太阳能建筑因为设计步骤太为复杂、地理原因产生的成本过高,因此不易建造,基本没有出现在现实的住宅产业中。被动式的太阳能建筑由于整个过程中不主动使用能源,因而相对会比较简约,容易设计和操作,也是现行住宅中使用的比较多的形式。被动式太阳能住宅主要使用栏杆等围护结构来实现自我的放热吸热,不依靠任何外界的辅助手段,广受人们的喜爱。如使房间朝向南边,阳光直射过来;在房屋的顶部建造一个水池,也可以聚集热量。
3.2.2太阳能发电与发热
将太阳能转化为电能,就是太阳能发电技术;将太阳能转化为热能,就是太阳能发热技术。太阳能热水器、太阳能供暖和利用太阳能发电都是常用的方式。现在许多住宅小区中,随处可见有太阳能热水器和太阳能电池板,其被广泛的使用于楼道、路灯和草坪灯等多处照明设备。值得一提的是,太阳能热水器已成为使用范围最广、技术最成熟的一个家用产品。用户在顶楼上放置一个太阳能真空集热管,收集太阳能将水进行加热,然后连通管道到住户,就可以坐在家中使用热水,这项开发给业主带来方便。如何将太阳能充分吸收和有效的进行采集,是建造房屋保温工艺需要解决的两大问题。我国北方广泛采用的是被动式的太阳能建筑系统,设计者采用特殊的建筑部件,使建造出来房屋的屋顶、墙壁以及地面都带有一定的保温效果。防止外界的高温进入室内,需要隔热墙的防护。冬天的时候可以收集大量的太阳的热能,从而使房间的温度升高;夏天的时候能对热量产生一个特定的通路,加快气体的流动,从而使房间的温度下降。另外,储热墙还有一个功能,防止外界的气体进入,同时也阻止内部的气体散发,通俗来讲,即里面的东西出不去,外面的东西进不来。利用太阳能还能制冷,主要有两种方式:一需要用到机械装置,太阳能让机械装置开始工作,机械装置自行制冷;二需要吸收式制冷机,太阳能让吸收式制冷剂工作,然后制冷机制冷。
3.3可再生能源利用
所谓的使用可再生能源像现在常见的太阳能与风能等,我们就可以利用可再生能源,这样就可以减少日常所需补充建筑物的能源消耗、能源消费的问题。目前,太阳能、风能是大多数使用较为熟练应用的节能技术。利用常见的太阳能,大部分是通过对建筑物的外墙安置太阳能电池板产生的可利用的太阳能光电、在其他建筑物中经常会用到的就是电力和热水,这些节能方式大部分是使用风能的设施,在我们常见的风力发电技术中一般会使用简单明了的建筑设计,从而减少了建筑物、工作内部线路节能建筑。
结论
总之,新能源在建筑的应用可有效减低环境污染,缓解能源危机,提供居民生活条件,促进经济社会的可持续发展。绿色建筑作为一种建筑发展方向,立足于人与自然的和谐,充分融合自然环境、科学技术与经济社会的发展关系,必定成为未来建筑的发展走向,被越来越多的人所接受和青睐。
【参考文献】:
[1]常慧.可再生能源技术在绿色建筑中的应用[J].建筑节能,2013,04:39-41.
关键词:新农村;新能源技术;建议
1.处理农村新民居冬季取暖用能问题的方法
1.1更新供热模式
新的供热模式多数指秸秆半气化多功能水暖炉具供暖,主要集中在以下两方面:(1)独立供热。若对于能耗条件没有过于特别的要求,则常常要使用直燃式秸秆半气化多功能水暖炉采暖、墙体保温与地盘管独立供热模式。由于供热形式的独立性较强,在各类建筑结构以及外墙美观和房顶方面的运用较多。(2)集中供热。若用户条件允许,则尽可能建设锅炉房,使用秸秆压块专用供暖锅炉能相对集中起来供热模式。这类模式与普通的供暖形式一样,但最大的特点在于此锅炉燃烧的是秸秆压块,要配备相应的机械设备。
1.2运用水源热泵
与其它供热方式不同的是,水源热泵是依赖于地下水或者地表水的温度当成能源的基础,以此对建筑物实现制冷、制热效果的一项综合技术。水源热泵供冷、供热具有良好的节能作用,对外界几乎不会造成污染,使得该技术在现代化城市建设中的运用更加广泛。水源热泵供暖供冷技术对于经济发达、电力充足的农村居民用户也较为实用,在集中供暖供冷的各类平房、楼房里运用效果也很好。尽管这种技术一次性投资较大,但是后期管理可采取无人坚守的状态运行,设备用电要比空调节省60%,并且发挥出来的供热效果也十分理想。
1.3多能补充供暖
(1)发挥技术优势。充分运用太阳能技术互相补足,可将供暖技术的集成优势发挥出来,从而发挥出多能互补的作用,且在冬季取暖时起到节能减排作用。太阳能多能补充供暖技术常用在农村新民居的平房和2层小楼的供暖,根据建筑面积的大小需要投资的成本也不一样。建设时需要包含的方面有太阳能热水供暖系统、被动式太阳能集热墙热风供暖系统、秸秆半气化炊事等不同部分。
(2)分散单项技术。表面上看太阳能多能互补技术集合了多项不同方面的技术,但对该综合性的技术全面解剖之后,划分出来的单项技术也能发挥出非同一般的作用。如:在处理楼房的取暖问题时,我们需对被动式太阳能集热墙热风供暖系统、秸秆半气化多功能水暖炉供暖、墙体保温及地盘管供热等三大结构组合起来,这样可以保证5层楼房的取暖状况得到改善。
2.对于农村新民居炊事用能的推广
2.1沼气
从所有不同的方案中进行对比后,发现选择沼气处理农村用能问题获得的效果十分满意。技术改造过程中若能够全面执行技术指标,则基本上能保证一年四季一日三餐的炊事用能状况显著改善,此外还可以全面协调好居民用户的环境问题,处理好生活污水遇到的各种困难。利用平房小院和独家小楼建造全新的住宅区域,就可以在院内地下建设沼气池来满足日常能量需要。对于农村搞养殖的农户,我们可采取建立小型沼气工程,实施联户供沼气的模式。沼气能源的成本投资较低,整体创造出来的能源效率较为理想。
2.2秸秆
农作物成熟丰收后会获得大量的秸秆,将这些秸秆运用起来同样可以创造出理想的能源。压块燃料能源化技术对于农村百姓的炊事用能可起到很好的作用,从实际能源效率情况看,选择当前常用的两大模式较为适合。(1)秸秆燃料块以及专用炉具。直燃式秸秆半气化炉是专用炉具的全称,该种形式的新型炉具有着很大的优点,如:燃烧火旺、封火时间长、可以柴煤两用等,与常规的节煤炉具相比能节约的煤燃料达50%。此外,在安全性能方面,这种技术不会出现爆炸等严重的问题。(2)建设大型秸秆气化站管道供气入户。如果农村区域已经建立了居民小区,为了达到楼层建筑的使用需要,我们应该建立大型秸秆气化站完成管道供气入户模式。虽然这种模式成本消耗较大,但正式运行之后可处理上千户居民的供气问题,如:气化站建设、供气管道及料场建设等等。
3.处理农村民居污水问题的方法
社会调查显示,我国农村居民的人口数量在不断增加,这些使得新居民建设带来的生活污水量增大。对生活污水的有效处理也是现实生活需要面临的一大难题,而选择适当的沼气净化池对生活污水实施处理,能够让农村用水情况得以改善。生活污水沼气净化池是一项多级处理体系,其涉及到水压式沼气池、厌氧滤器、生物过滤沉淀、好氧处理等许多方面的操作。对于粪便污水、生活污水等应该通过厌氧消化前的处理操作,对污水里存在的不同有机物质进行净化处理,然后将其通过液化酸化气化降解反应,促进有机物质变为甲烷和二氧化碳,这样就可以消除污水里存在的不同病菌物质。为了保证生活污水中干物质含量、COD浓度、BOD浓度减小到环境规定的标准值范围内,可以利用过滤沉淀、好氧分解等方式加以处理,通常被处理的水都需要满足国家Ⅱ类水标准才能排放。生活污水得到有效处理之后,则一般都直接用在农作物灌溉里。有的生活污水指标符合要求则能排放到江河里,这样能维持良好的水资源环境。生活污水沼气净化池的使用无需过多的管理,只要保持净化池运行正常既能获得新能源。
4.结语
综上所言,社会主义现代化建设中对于新型农村给予了厚望,农业经济发展在国民经济中占据的比例也在不断增大。努力提升农民生活质量、优化农村环境,不仅是“三个代表”重要思想的体现,也是科学发展观可持续发展的要求。
参考文献:
[1]孙振锋,贾海燕.农村新能源技术推广体系建设的思考[J].农业科技管理,2009,28(1):68-70.
[2]法忠勇.推进我国农村新能源推广应采取的措施[J].甘肃农业,2007(9):49-51.
通过各学校一段时期的使用,有些教师和学生反馈,本课程使用的教材存在以下不足:
1.1综述较多,技术方面知识相对较少
其中核能及新型化学电源方面介绍不尽详细。例如,燃料电池中的“质子交换膜燃料电池(PEMFC)”,只是简单地介绍了这种电池的结构、原理及新的应用,而对于电池的材料、性能及电极制备工艺、PEMFC的应用和发展没有做详细的列举,工作原理也只是以“氢离子通过电解质渗透到阴极,而电子通过外部网路流动,提供电力。同时,以空气形式存在的氧供应到阴极,与电子和氢离子结合形成水”这样一句话带过。
1.2在材料制造和工艺计算方面有所欠缺
例如太阳能集热器,只介绍其结构、特点、原理,没有进行相关的分析计算。高职院校化工技术类专业的学生,已经学过《化工原理》及《物理化学》课程,具有工艺计算及设计计算的能力,如果能将太阳能集热器的原理和工艺计算结合起来讲解,收效会更好。
1.3理论与应用结合不够紧密
教材中第四章核能,只讲了核能的发展简史、核资源的分布、发电概述等,对于没有实践经验的同学们来说,他们没有机会接触核能,所以只通过理论学习并不能了解核能在实际应用当中的重要性。
2《新能源技术》课程使用教材的改进方法
2.1增加技术层面的知识
例如可以从技术角度详细介绍燃料(含氢、富氧)如何到达质子交换膜,在膜的阳极、阴极发生了怎样的反应而产生了电能,PEMFC从结构性能方面又分为单电池及电池组,以及它们的工作原理和特点。
2.2加强工艺计算
如可以对太阳能集热器传热进行分析计算,其效率方程为:fiajcTTttqAHABH其中Ac——太阳能集热器的面积,m2;A,B——与太阳能集热器类型和型号有关的常数;tfi——太阳能集热器入口流体温度,℃;ta——周围环境温度,℃;qj——热量;HT——热焓。由此可以看出,太阳能集热器的集热量一方面来自辐射,另一方面来自与周围环境交换的热量,而且与太阳辐射强度成正比,与外界空气温度成反比。
2.3理论与实际应用相结合
增加对核能在军事、民用、供热及核动力等方面的介绍,尤其是核电技术层面,可以分别就核裂变反应堆和核聚变装置,阐述电站装置结构、工作原理、分类,以及其安全性、核废物处理等发展。如核裂变反应堆235U,其合理结构:核燃料+慢化剂+热载体+控制设施+防护装置,由核燃料、慢化核和冷却剂三种材料的不同组合,产生出各种堆型,有轻水反应堆、重水反应堆、高温气冷堆和快中子反应堆。核聚变反应方式有四个氢核聚合成一个氮核,由氘到氘,由氘到氚,根据反应特点,分析其实现的可能性。
3结语
关键词:新能源客车技术;方法;核心;科学;发展
分类号】:F426.471
新能源(new energy resources )又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
一、新能源客车技术发展的背景和现状
新能源客车的普及以及产业化来说是一条任重而道远且还是一个长期的工程。尽管产业化对于新能源客车来说是一个长期的工程,但随着零部件在核心位置上技术突破,让纯粹的电动客车的发展前景变得更加广阔。现阶段有关客车的企业会根据现有的新能源技术,对市场在商业上的需求进行结合,找寻到市场容纳此技术的契合点,使其能有所重大的突破。想要提高市场的需求量必须要在遵守国家政策的前提下多利用其加以引导,使国家政策可以对新能源客车技术达到一个扶持的作用,让对客车新能源的技术示范可以尽快的变为产业化,达到推动其发展的意义。
二、新能源客车技术发展的方法
我国在针对节能和推广新能源客车开启了一个名为“十城千辆”的工程,(十城千辆工程,全称为“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”,是由科技部、财政部、发改委、工业和信息化部于2009年元月共同启动,主要内容是,通过提供财政补贴,计划用3年左右的时间,每年发展10个城市,每个城市推出1000辆新能源汽车开展示范运行,涉及这些大中城市的公交、出租、公务、市政、邮政等领域,力争使全国新能源汽车的运营规模到2012年占到汽车市场份额的10%。)开启“十城千辆”工程是目的是希望可以通过对财务政策的补贴来实现对新能源客车技术发展的拉动。可见国家在这方面还是给予了很慷慨的投入,但是国家的投入是要讲究成果的,如果只是一味的炒作而得不到实质性的成效,那么其效率将会大大降低,而在新能源实施国家政策的初期客车的受益非常靠前和明显。
(一)对核心的紧紧围绕
对于新能源客车不管是国家的政策还是地方的项目展开时都必须要紧紧围绕其核心,不然就会严重影响政策在实行上的效率和项目最后的成效。那么什么才能成为核心,前几年曾经有过一个标准:必须具有一定市场的基础(企业一年的销量必须要达到2000或者2000辆以上);在技术上必须具有一定的优势(技术中心必须在省级以上);在经济上必须具有一定的实力(一年的收入必须是10亿或者10亿以上)。而以上的标准在现如今的社会却显得过低了。之所以会产生对某些地区新能源客车技术投入不够的质疑,正是因为没有核心加以围绕,企业没有了核心,那么技术和资本也都没有了核心,成为了一个早就被架空了的架子,而像这样的空架子却不止一个。而有的企业在发展新能源客车技术时大量投资上达二十多亿,产业基础如此雄厚是其可以赖以生存的关键。当企业的销量达到一定数量时,营业收入也会随之增加。“宇通”企业就曾经斥资24.35亿用来发展新能源,这个数字至今都是新能源客车技术在此行业得到的最大一笔投入。新能源客车技术的发展正是要以此来作为希望。
(二)要注重对科学的讲究
发展新能源客车技术并不是一朝一夕就可以完成的事情,它是一项非常浩大并且持续时间非常久的工程。所以新能源客车技术这个项目并不适合渴望能在短时期内就能够盈利的企业投资。有的地区曾一年只生产了一辆客车,那么就算政府给每辆客车一千万上下的补贴也不能够良好地支撑其项目的运转。这样的情况与经济规律的发展是互相矛盾的。在上文中提到的“宇通”企业在发展新能源技术时就非常注重对科学的讲究。“宇通”的总投资可以生产一万辆上下的客车,其中新能源就占了百分之四十。从2006年到现在,“宇通”已经将六米和十三点七米的公交和客运产品全部覆盖。虽然国家对于新能源客车技术的发展投入了大量的精力,但因为此技术在很多方面还未完全成熟导致现如今其技术的发展还是比较缓慢。所以我们可以得出一个结论:市场规模在接下来的三到五年里并不会产生太大的突破。而“宇通”选择将百分之六十的产能规划给节能客车,百分之四十给新能源,这样既能为新能源技术的发展提供保障,又能针对其技术进行很好的研究。正是这种科学的发展方法让“宇通”能在新能源市场上遥遥领先。
(三)切忌急功求利
有的企业在发展新能源客车技术时不能持之以恒,最初得不到市场回应时便选择放弃,导致一开始投入的资本打了水漂,使整个项目变成了一块无人使用的荒地。而“宇通”企业却用了六年的时间循序渐进,最终得到了良好的发展。“宇通”在第一年的时间里完成了混合动力的第一款发展。第二年里将十二米低地板客车发展完成,在北奥会进行销售。第三年的时间里完成了新能源客车技术项目这个组织的组建工作,主要用来研发其技术的核心发展。第四年完成了使用并联式混合动力低地板客车技术的发展。第五年完成了产品部的组建,并从战略入手,开始进一步研发新能源客车技术。第六年“宇通”的驱动系统第一代纯电得以研发成功。可以看出“宇通”的发展并不只是一年两年就可以达到的,而是经过了一个漫长并且有秩序的过程。
三、新能源客车技术未来的发展
当新能源客车技术越来越得到重视后,我国开始对其产生研发的企业便越来越多,已经达到了三十五家左右。
(一)企业主要针对混合动力以及纯电动展开研究
大型客车是指车长大于等于6米或者核定载客人数大于等于20人的载客汽车,大型客车的运距多达数百公里,有的车厢内全部设座位;有的全部设铺位,所以俗称“卧铺车”,并有存放乘客随身行李的行李架或行李仓。
大型客车是这些企业进行研究的首要对象,也是他们对新能源这个领域在未来的发展开拓出的一个途径。除了小城市以外的市场都是其研发的主要目标。
(二)企业同时将大量的资金投入新能源的核心技术中
如系统的控制、服务的配套设施,电池原材料等等都是资金投入的对象。这将良好的促进新能源客车技术在未来的发展,而使其变得更加商业带来的作用是积极的,会让新能源客车技术更加产业化。这是其在未来能够得以良好发展的前提。
(三)新能源客车技术成为了以客车为主的大量企业在未来的发展目标
他们对其进行了很大的投入,有着宏大的发展目标。这样既可以对我国在产业上的政策起到迎合的作用又能以其技术的发展作为提高企业形象的途径之一,让新能源客车技术良好发展的同时也加快企业自身的发展。
参考文献:
[1]周晶. 新能源客车将迎来“大考”[J]. 人民公交,2011,06:104.
[2]李永生,邓平,王文兵,汪先锋,秦志东,励伟,刘勇.新能源客车之路(中)[J].驾驶园,2012,08:44
[3]王钦普,宋金香,范志先,王波. 新能源客车前景展望[J]. 山东交通科技,2010,05:59-62.
为了适应电力系统及其自动化专业学生的教学,在课程改革过程中,根据新能源发电行业现状和电气工程对新能源发电技术课程知识体系的需求,结合电力工程及其自动化专业的特点,精选教学内容,重新构建了新的课程知识体系,加强与电力系统及其自动化专业之间的联系。根据新能源发电站接入电网的影响不同,将这些新能源技术分为两类:稳定性能源发电技术和间歇性能源发电技术。
一些新能源技术(如生物质能、地热能和常规水电)在接入电力系统方面和常规电力技术一样容易,除了一次能源的形式不同,转换成电能环节基本相同,都采用同步发电机进行发电,对电网的安全和稳定不会造成影响。因此,这部分新能源知识重点讲解各种新能源发电技术的基本原理,最新的发电技术的现状和动向,及在利用过程中对改善环境带来的好处,培养学生新的能源观念和意识。同时结合电网发展的最近进展,这些发电技术作为分布式电源接入电网时,如何规划电网,接入电网对电网的影响等方面进行适当的讲解,加强与电力系统知识的联系,提高学生学习的积极性,由于受到季节、气象和地域等条件的影响,另一些新能源技术具有随机性、波动性和间歇性的特点,如风能和太阳能发电等新能源发电技术,在接入电力系统方面需要克服更多的挑战,其电力大规模并入常规电网会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响。这部分内容重点讲解与电力系统相关的技术,涉及到电机学、电力电子技术和电力系统相关的知识点。在间歇性能源并网过程中,电力储能技术可以补偿负荷波动,解决风能和太阳能等间歇式新能源发电直接并网对电网的冲击,调节电能质量,使大规模风力发电和太阳能发电能够方便可靠地并入常规电网。随着可再生新能源发电技术的快速发展,电力储能技术也是电力系统及其自动化专业学生必须掌握的知识,所以储能技术也是该课程知识体系的重要部分。
本文提出的课程知识体系目前还没有相关教材,为此,笔者较为系统地构建并编写适合电力系统及其自动化专业的“新能源发电技术”课程讲义,使之更符合电力系统及其自动化专业的教学。从两学期的试用情况来看,学生认同感增强,明确该课程是本专业不可或缺的重要选修课,重视程度显著提升,在教学过程中取得了良好的效果。
二、教学模式改革
选择合适的教学方法,能够提高课堂效率。教学内容的不同,授课的教学方法也需要相应的改进,为此笔者对教学方法也进行了改革,使之与课程知识体系相适应。
1.采用学术专题讲座的教学方式“新能源发电技术”课程知识体系要求运用新的教学方法。每种新能源发电技术各自成章,自成系统,各部分内容均有很多前沿的技术,仅靠书本知识已经不能适应科技的进步。因此需要任课教师补充相关发展的新动向和新技术,以学术讲座的形式进行讲授与课程相关知识点。讲解过程中,以具体的行业问题为背景,采取启发式的讲解方式,层层剖析问题,可以让学生在有限的学时内,掌握发电技术的发展现状、发电原理、利用方式、开发存在的问题和研究现状及动向。如地热发电、海洋能发电、生物质能发电、太阳能热发电技术,都可以采用讲座的方式进行讲解。同时在讲座过程中,增加学生提问环节,让学生可以积极参与,引导学生自主思考。为了强化实践,在每一个专题授课结束后,教师通过布置与该专题相关的设计题目,让学生学以致用。比如让学生设计太阳能热电站,利用波浪能发电原理设计相应的波浪能电站,设计新农村综合利用生物质能的方案,设计垃圾发电站工艺流程等,作为分布式电源接入电网时,结合不同能源开发利用的特点对该地区新能源开发和电网结构做出合理规划,并给出理由。通过这些综合性设计作业,可以增强大家的创新意识和实践能力,激发了学生的学习兴趣和主动性,训练了学生分析问题、解决问题的综合能力,起到了非常好的效果。
2.基于问题的探究式教学方式传统的讲授方式,可以系统地讲解,课堂容量大。风力发电和光伏发电技术涉及知识点多,知识点零散,因此需要教师合理组织教学内容,使其与所学专业知识相结合。为此笔者精心设计每一个教学环节,精讲多练。但传统的授课方式,学生被动接受,学习积极性不高。为此,笔者采用基于问题的探究式教学方式,在教学的过程中,教师起引导作用,对课程中的知识点进行分析,提出基于问题的讨论题目;并分析学生需要掌握的知识要点,为学生提供必要的参考文献,让学生课后自己查阅资料,引导他们学会自己总结知识点,利用所学知识分析实际问题。而学生在课后根据自己的兴趣自愿选题,并分小组进行研讨,研讨后,该小组总结讨论结果。在课堂讨论中,每个小组推荐一名学生做交流发言,将自己的研究内容做简要汇报。学生互相提问展开讨论,老师进行有针对性的点评,肯定了学生们取得的成绩,对错误的地方进行了补充和纠正。为了达到分组讨论学习预期效果,要求每个小组在上交的文献报告中,明确每个学生所做的工作和参加小组讨论的发言内容,督促每个学生都参与讨论学习。通过这种教学方式,充分调动了学生的积极性和主动性,也很好地完成了教学目标,促进了教学质量的提高,达到“授人以渔”的目的。
3.改进多媒体教学方式由于该课程设计的专业知识具有跨学科的特点,有些知识点学生难以掌握,有些原理较为抽象。如风机的偏航过程、变桨过程、风机的失速原理、斯特林发动机的发电过程等都比较抽象,在没有实物演示的前提下,学生经常不容易理解。因此在讲这些课程内容时,采用多媒体动画演示的方法,帮助学生理解基本概念和知识,让学生更快更易地理解和掌握这些内容。
三、考试方法的改革
虽然在教学内容和方法上进行了改革,提高了学生的学习兴趣,激发学生的学习热情,但仍有不少学生选课和学习动机不端正。他们不是为了完善自己的知识结构,提高自己的综合素质,只是为了凑满学分,对选修课缺乏足够的重视。传统的闭卷考核方式不能全面地反映真实的教学情况。撰写课程论文,成绩只与论文写得好不好有关,有的同学东拼西凑,也能获得一个理想的成绩。这些方式都难以督促学生平常的学习,因此仍需完善课程的考核方式。根据“新能源发电技术”课程的特点,笔者对该课程的考试方式做了合理的改革,促进学生学习,公正地反映了学生的成绩。主要采取了以下一些措施:
1.注重对学生平时的考查增加课堂随机考查的次数。通过提问、课堂测验等方式,让学生在上课时能集中精力听讲,防止学生上课“开小差”。回答问题和课堂测验计入平时成绩。
2.增加撰写文献报告和大作业基于问题的探究式教学方式中,撰写文献报告和小组讨论环节能够有效培养了学生查阅文献、撰写论文、发现问题、解决问题、独立思考的能力,因此能够较为科学评价学生平时的努力程度。因此,课堂讨论和小组讨论中,根据学生在该环节中的贡献不同给学生不同成绩,这样能起到督促学生学习和检验学生学习效果的作用。作业是课堂教学的有效补充和延伸,是教学中必不可少的环节。大作业一般具有综合性的特点,能够有效锻炼学生的综合能力,巩固平时所学的知识,是反馈教学效果的有效手段。因此增加大作业和撰写文献报告在平时成绩中的比重也是考查学生平时学习的有效手段。
3.增加平时成绩的权重平时考核成绩权重由原来的30%提高到目前的50%,有效地避免了学生平时不学习,考试时突击学习也能取得不错成绩的弊端,提高学生学习的积极性和自觉性。通过上述措施的实施,经调查表明多数学生都认可这种成绩考核方法较合理、公正,能够真实反映学生的成绩,受到了多数学生的欢迎。
四、结束语
【关键词】新能源;汽车;技术路线
引言
汽车自问世以来,已经成为社会发展和人们生活中不可缺少的工具。而随着世界石油资源的枯竭和对节能环保意识的日益重视,各国均致力于降低汽车的能源消耗和尾气排放量,开发低排放甚至零排放的新能源汽车。在当前新能源汽车行业领域内,众多汽车厂家也不遗余力的推出其新能源汽车产品,通过各种先进的技术实现手段,以满足市场和社会的需求。
1.新能源汽车的主要技术路线
1.1 纯电动汽车
传统汽车的主要动力源为内燃机,其中内燃机将能量从热能转化为旋转机械能[1]。而在纯电动汽车中,利用二次动力电池提供能量源,并通过高性能电动机输出旋转机械能,从而实现零排放、零污染的效果。
纯电动汽车动力系统的组成和工作原理如下图所示:
纯电动汽车动力系统的主要模块为动力电池、充电器和电动机及其控制器。其中动力电池作为汽车的唯一能量源,是组成纯电动汽车的关键部件,对汽车的续航能力起到决定性影响。充电器包括快充和慢充两种类型,其中快充主要适用于充电桩等专门的充电装置,可以在30分钟内快速将电池电量充到80%以上。而慢充是安装在车上的车载充电装置,只要接上220V交流电源,可以在6到8小时内将电池完全充满并自动中止充电,这样在休息时间内,就可以完成电池充电过程。
电动机与电机控制器组成的驱动系统提供扭矩给传动机构,直接影响到车辆的各项动力性指标,如车辆的行驶速度、加速和爬坡性能以及制动能量回收效率。同时由于电机的本身特性,可以在低速区内提供大扭矩输出,配合IGBT控制单元,实现内燃机无法比及的机械特性。
1.2 混合动力汽车
混合动力汽车是指由两种及以上的能量源提供动力输出,以“油—电”混合居多,其特点是通过两者的优势互补,减少能耗和排放,同时又避免动力电池能量不富裕的缺陷[2],越来越多的受到市场的亲睐。
当前混合动力应用比较热门的一种类型是插电式混合动力汽车,这是一种纯电动系统和混合动力系统相结合的产品。车辆配备较大容量的电池组和车载充电装置,在电池能量较高时,可以使用纯电模式行驶,而当电池能量不足时,内燃机参与工作,在提供动力输出,在车辆停止后,可通过车载充电装置进行电量补充。这样在日常短距离内,可作为纯电动汽车使用,而远距离行驶时,使用混合动力模式进行工作,从而最大程度的降低油耗和排放。
1.3 燃料电池汽车
燃料电池汽车是以燃料电池发电作为主要能量源,通过电机驱动车辆行驶的汽车,其动力系统主要由燃料电池系统、储氢系统、驱动电机、动力蓄电池等组成。
燃料电池实质上是电化学反应发生器,其反应原理是将燃料中的化学能直接转化为电能。氢氧燃料电池供电的过程实际上就是通过氢氧的化学反应生成水并释放电能[3]。氢气和氧气分别是燃料电池在电化学过程中的燃料和氧化剂。下图为燃料电池工作原理示意图:
2.主要汽车厂家的新能源产品
2.1 美国特斯拉汽车公司
美国特斯拉(Tesla)汽车公司是世界上最知名的纯电动汽车生产厂家,其推出的全球第一辆全电动跑车Tesla Rosdster受到很多高端用户的喜爱,也是目前利润最高的新能源汽车公司。而最新的Tesla Model S纯电动汽车采用8000个电池单元组成,续航里程可达到483公里,同时配合高性能驱动电机的优良特性,只需5.6秒即可从静止加速到96公里/小时,而从96公里/小时制动到静止仅需42米,展现了优异的动力性能。
2.2 日本丰田公司
日本丰田(Toyota)汽车公司是全球最早实现批量量产混合动力汽车的生产厂家,其典型的新能源汽车就是1997年问世的普锐斯Prius油电混合动力汽车,也是目前销量最大的一款新能源车辆,从第一款产品问世以来,累计销量超过60万辆。
普锐斯Prius油电混合动力系统将汽油发动机与电动机进行完美组合,在保证高水平的燃油经济性和环保性能的前提下,实现了出色的动力性。城市工况下,排量为1.5L的普锐斯Prius达到了相当于2.0L传统车型的动力性能,而油耗仅相当于1.0L的传统车型。
2.3 上海汽车集团公司
上海汽车集团是目前国内最大的汽车生产厂家,一直以来重视新能源汽车的战略发展,并推出多款自主研发的新能源产品。其2012年底上市的纯电动汽车荣威E50采用自主研发的永磁电机,并结合18千瓦时的磷酸铁锂电池,220V电源慢充只需6小时。从推出市场仅半年,已累计销售三百台以上,成为国内新能源汽车产品的一大亮点。
此外,上海汽车集团的新能源产品还包括多款混合动力汽车和燃料电池汽车,如荣威550插电式混合动力轿车、荣威新750混合动力轿车和上海牌燃料电池轿车。
3.新能源产品的未来发展趋势
3.1 生物能源汽车
生物能源汽车是指利用生物燃料替代车用燃油,实现可再生能源开发利用。生物燃料以大豆、油菜籽和微藻等植物为原料,提取或分解后制成的液体燃料,可直接在传统内燃机中使用。如美国OriginOil公司发明的微藻燃料,通过超声波和电磁脉冲分解藻类细胞壁,使天然油成分从微藻生物质中释放出来,直接用于汽车使用,目前已进行商用测试,未来应用前景巨大。
3.2 车身面板蓄电池技术
车身面板蓄电池技术是利用超细碳纤维夹合树脂/玻璃纤维的纳米材料制成车顶、车门以及其他部件,在提供高支撑强度的同时发挥蓄电池的功能,有效的扩大电池总容量。此外,配合光伏组件制成汽车顶棚,在室外还可以吸收太阳能并转化为电能,提高新能源汽车的续航里程。
4.结语
目前,虽然新能源汽车的成本较高,技术应用还没有被完全认可。但随着国家对于新能源产业的大力扶持,推动了新能源汽车关键技术的不断进步,特别是动力电池技术的不断成熟,未来新能源汽车的市场应用会越来越广阔,成为汽车市场的主要发展潮流。
参考文献
[1]门保全.电动汽车[M].湖南:湘潭大学出版社,2010.
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。
关键词:风电新能源 并网技术 分析 评价
1 风电新能源特点
1.1 风电场的位置偏远 因为我国的风资源分布地与负荷中心存在较远的距离,网架结构非常薄弱,进而使得电网的输电能力在某种程度上对风电外送起到限制作用,在对风电进行大规模开发的情况下,还需建设配套风电送出工程,同时还应对电网建设予以加强。
1.2 风能能量的储存非常小 因为风能的蓄电成本相较于发电的成本更高,使得整个电网欠缺蓄电能力,一般而言会经由输出电量调节收纳电量。
1.3 风能能量密度小 在发电容量相等的情况下,所需风力发电机风轮的尺寸比水轮机要大几十倍。
1.4 风能稳定性差 由于风能是过程性的能源,风向和风速会时常发生改变,风力发电机很难对其进行控制和调节,所以风电机组形成的电能也是随机变化和波动的。
1.5 风轮机的效率低下 按照理论而言,风轮机的最大效率大概在百分之六十左右,但事实上其实际效率更低。统计表明,垂直轴风轮机其最大效率处于百分之三十到四十之间,而水平轴风轮机的最大效率则位于百分之二十到五十之间。
1.6 电网无法调度 由于风能不可控,因此不能根据负荷的大小来对风力发电进行调度,从而给电网调度造成压力。再加上,绝大多数的风电机组都是无人看守的。
2 电网受风电发展的影响
2.1 影响电能质量 以前风电单机容量很小,并且绝大部分都是采用并网方便以及结构简单的异步发电机用以和配电网直接相连。但由于风电场常常位于供电网络末端,其配电网电压低、结构松散、承受冲击能力差,电压低。所以,风电极有可能造成配电网出现谐波污染和电压闪变的情况。
2.2 系统稳定性不好 在三相短路故障、线路开断、风速扰动、发电机开断的状况下,系统频率与电压极易产生大幅度波动。
2.2.1 电压稳定性 当电力系统里面有大量风电场被接入之时,导致电压出现不稳定状况最主要的原因就在于风电场需要无功功率。目前,绝大部分风力发电会采用异步发电机,同时由外部系统为之提供无功功率支撑。而在风电场容量比较大,而无功功率呈现控制力不足的状况之时,容易对电压稳定性产生影响。
一方面,风电场的有功功率使负荷极限功率增大,从而使静态电压的稳定性得到加强;二来,无功功率需求又会导致负荷极限功率下降,进而使静态电压稳定性能降低。由于大部分风电场都会采用异步发电机,因此当在电网里面注入功率时,变速恒频风电系统会由电网内部来对无功功率进行吸收,所以风电场便极有可能引发电压崩溃或电压稳定性下降。然而,如果提供的系统无功功率非常多,那么也可将之视为风电场并网可以让系统静态电压稳定性增强。也就是说,风电并网会对电网静态电压形成双重影响,这与风力发电机的运行点还有着密切的关系。
2.2.2 频率的稳定性 事实上,系统频率受风电场的影响最主要由系统容量里面风电场所占比例来决定。在系统风电容量占据较大比例之时,其输出功率的波动性会对电网频率产生一定的影响,对电网电能的质量形成一定影响。如此一来,便需电网中其他机组频率具备很强的响应能力,能展开相应的跟踪调节,从而对频率的波动形成抑制作用。由于风电不稳定,在风电失去出力之后,便会造成电网频率减小,尤其是当风电占据较大比重之时,会对系统频率的稳定性产生影响。要想使此影响消除最主要的方法便是选取优化调度运行形势和提升系统备用容量。因为大型电网其调节能力与备用容量非常充足,无需考虑风电进入影响频率稳定性。但对小型电网来说,便不能不考虑风电对稳定性以及频率偏移所造成的影响。
2.3 影响电网调度及其规划 由于风能存在不可控的性质,因而不能对其进行可靠的预测。在风电场并网之后,可用调峰容量将备用容量减去,剩下的容量便可用来进行风电调峰,但要是用于风电调峰容量很有限,便会对风电场的实际运行起到限制作用,在电网不能将风电场功率波动予以完全平衡之时,一定要对风力发电的注入电网功率进行限制。所以,在对发电计划进行安排实施,一定要对系统的调频与调峰进行分析,此时系统的旋转备用除了需要与调频、调峰彼此相符以外,还需和风电机组出力波动对负荷平衡构成影响相符。
风电场建设不但与发电机组类型、装机容量、布置有关,还与电网规划以及风电传输等问题相关。在将风电场引入之后,由于风电存在随机性和不确定性,不但会使运行成本和电网投资产生改变,同时还会造成供需平衡关系产生改变。风电利用的小时数较为低,通常情况下,一个好机组可达到大约每年二千五百小时,因此相比于火电电网的投资效益,效益更好的是风电投资。因为风电具备间隙性的特点,从而形成超出范围的危害,还有就是风电最优装机比例问题等。所以,一定要对接入电网之后的风电场进行规划,也就是风电场建设必须和电网建设同步发展,从而展开大电网的配套建设。
3 风电并网性能的改善对策
3.1 预测风力发电的功率 将风电转变成可调度电源最为关键性的技术预测风力发电量。最近几年的研究显示,需要将多个数字天气预报的模型进行相应的组合,同时和功率短期预测彼此结合来使精度得到提升。一来,它会对天气预报系统的预测数据结果加以利用,从而得出气温、风向、气压、风速等数据,二来,根据风机四周信息把风力发电机组的轮毂高度风向以及风速信息等得出,三来,通过风机功率曲线将风机实际的输出功率算出。此方法能将恶劣环境下出现预测差这一问题解决掉,从而使预测的精度得到明显提升。
3.2 无功补偿方式 风电并网运行中普遍存在的问题则是电压稳定问题。但对电压稳定形成影响最为关键的因素还是无功率的补偿因素,尤其是对异步发电机实行风力发电,因此,如果想要保证电网的稳定性可采取如下对策:
①采取动态的无功补偿,例如静止的补偿器SVC等,它可使系统暂态特性予以改善,进而使风电场安全容量得以提升。在对SVC容量进行选择之时,还需与SVC调节性、风电场容量以及电网结构相结合来确定。②提升电网负荷功率因素以及加强电网结构也能使风电场安全容量以及系统暂态稳定性得到提升。③排除系统故障之后,低电压自动切除的风电机组使电网维持稳定最有效的控制方式,但在切除过多之时,要对电网调节控制能力予以考虑。
4 结语
文章就电力系统受大规模风电并网影响的因素进行了讨论与总结,通过对这些因素加以了解能确保大型风电并网的安全运行。对风电场并网技术加以研究,能帮助把风电发展中遇到的问题加以解决,从而对风电产业的发展产生一定的推动,进而满足国家能源结构变化的需求。
参考文献:
[1]张全成,张永明,林钧斌等.风电新能源发展与并网技术分析评价[J].上海节能,2011(3):19-23.
[2]马飞,王宏华.并网风电系统功率因数校正技术的发展[J].机械制造与自动化,2012,41(6):156-159.
一、 背景:当下能源形势
1、汽车旧能源导致的问题
旧能源以煤炭、石油为主,汽车上使用的是汽油或柴油,旧能源结构造成了全球性的环境问题:酸雨,臭氧层破坏,温室气体的大量排放等等。
城市大气污染已日趋严重,不仅发展中国家,在欧洲和北美也出现了超越国界的大气污染。
就我国而言,地大物博,人口众多,汽车占有量居世界前列,二氧化硫和二氧化碳的排放量首屈一指,而我国又正处于工业化进程中,社会经济发展对能源的依赖要比其他国家大得多,巨大的能源消耗无疑对我国环境造成了巨大的威胁。因此,一种新型无污染的新能源汽车成为迫切需要。
2、危机:汽车旧能源供应日趋不足
旧能源不仅污染严重,而且“濒临灭绝”。众所周知,石油经过开采和提炼才得到汽车用的汽油和柴油。石油是1000万至6亿年前的有机物变来的。然而,石油的储量毕竟有限,开采技术也有待提高,但人们对于它的需求却日益增长,因此石油资源越来越少,这也是近年来油价上涨的一个重要原因。
此外,由于人类无计划、不合理的大规模开采,资源和能源短缺问题已经在世界大多数国家甚至全球范围内出现。半个世纪以来,全球消耗量大增,2004年消耗量为146.10吨标准煤。据美国能源信息暑的国际能源展望,世界能源市场消耗量在2005到2030年间预计增加50.7%,世界能源供应日趋紧张。石油是目前汽车的主要能源,而汽车工业作为各国的支柱产业被大力发展,显然汽车工业的发展将进一步加剧能源短缺问题的严重性。
二、新方向:新能源汽车的无限潜力
1、什么是新能源汽车
新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计,全世界现有超过400万辆液化石油气汽车,100多万辆天然气汽车。
具体来说,新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料但采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括五大类型:混合动力电动汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、其他新能源(如超级电容器、飞轮等高效储能器)汽车等。
2、预计未来发展方向
毫无疑问,纯电动车是未来汽车技术发展终极趋势,但是目前来看,短期投资回报不明显,面对能源和环保压力,很多国家都把发展节能与新能源汽车提升至国家战略高度。以丰田、本田、通用为代表的多种混合动力汽车的成功量产,标志着新兴汽车产业已经初步形成以混合动力汽车为主导的格局。可以预见,随着油耗标准越来越严,油价越来越高,今后的大多数车型都将走上混合动力这条路,这是传统汽车发展的自然选择。
三、新能源汽车优势及技术
1、 电动汽车的优势
(1)电动汽车可以部分或者全部地利用电能。电能除了可以通过火力发电、核能发电之外,还可以通过其他形式的转换获得,如水能(水力发电)、风能(风力发电)、化学能(电池)及光能(光电池及太阳电池等)等,可以减少石油资源的使用量。
(2)电动汽车的有害排放物很少甚至可以实现零排放,大大减小对环境的污染。在全球范围内,由电动汽车产生的有害排放物比燃油车的少得多。另外,为了减少全球污染物的排放,电动汽车的使用为通过集中处理进一步减少空气污染物的排放提供了一种可能。即在发电过程中会产生相应的排放物,通过集中处理的方法,这些污染物很容易被收集起来,但这种集中处理的方法不适用于燃油车。
(3)此外,电动汽车还有一个明显的优势,就是基本不会产生噪声污染。燃油车的发动机和复杂的机械传动装置会对环境产生严重的噪声污染,而电动汽车用电机驱动,电机工作时噪声很小,通过有效的控制手段,甚至可以使电动汽车运行时“无声无息”,从而大大改善对环境的噪声污染。
2、 电动汽车的技术
电动汽车技术包括较广,主要有车身设计技术、电机驱动技术、能源系统及能源管理技术、系统优化技术,其中最重要的就是能源系统,简而言之就是动力电池,下面就此进行说明。
长期以来,电池的寿命和成本问题一直是制约电动汽车发展的技术瓶颈。通过不断的技术创新与技术改进,电池技术得到了飞速的发展。动力电池已经从传统的铅酸电池发展到镍氢动力电池、钴酸锂、聚合物、三原材料、磷酸铁锂等先进的绿色动力电池,动力电池在比能量、比功率、安全性、可靠性、循环寿命、成本等方面,都取得很大的进步。
3、 混合动力汽车
(一)混合动力汽车是指由两种或者两种以上不同类型的动力源(其中至少有一种能提供电能)联合驱动的车辆,车辆的行驶动力依据车辆行驶状态由单个动力源或多个动力源共同提供。混合动力汽车提高燃油经济性和降低排放的原因:
(1)混合动力汽车只需采用能够满足汽车巡航需要的较小发动机,由电能提供汽车加速、爬坡时所需的附加动力,因此提高了发动机的负荷率。
(2)可以控制发动机在高效率、低污染的区域内运行,发动机的功率不能满足车辆驱动需求时,由电池来补充;发动机的功率过剩时,剩余功率给电池充电。
(3)因为有了电机、电源系统,可以方便的回收汽车制动、下坡时的能量。
(4)在车辆频繁起停的繁华市区,可以关闭发动机,由电池单独驱动,从而消除发动机的怠速能耗,并实现零排放。
四、总结
本文主要分析了新旧能源优劣与走向以及新能源汽车技术的发展状况。当然,去旧革新是历史的必然,随着新能源汽车技术的日渐成熟与完善,新能源汽车无疑将登上历史的舞台,焕发迷人的魅力,集环保、节能、高效于一体,成为未来的“陆上之舟”。本文只是提供了一个思考方向,希望能引起志同道合的朋友的共鸣,集思广益,让新能源汽车能更好地发展,引起人们更多的关注。
参考文献
[1]石川宪二(日),康龙云,余开江. 新能源汽车技术及未来 北京 科学出版社 2012.5.
[2]王志福,张承宁. 电动汽车电驱动理论与设计 北京 机械工业出版社2012.7.