第3章 电力电子技术在节能领域的应用.ppt

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1、1电力电子与现代生活电力电子与现代生活第第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 电力电子与现代生活电力电子与现代生活第第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3.1 3.1 能源危机与对策能源危机与对策3.2 3.2 变频器节能变频器节能3.3 3.3 绿色照明节能绿色照明节能 3.4 3.4 无功功率补偿节能无功功率补偿节能 3.5 3.5 逆变焊机的节能逆变焊机的节能3.6 3.6 开关电源的节能开关电源的节能4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3.1 能源危机与对策能源危机与对策能源和水、土地一样都

2、是人类赖于生存和发展的基础。什么是能源？能源是能量的来源，是在一定条件下可转换成人类所需的燃料或动力来源的物质。能源包括：煤炭、石油、天然气、水能等常规能源，也包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能和核能等新能源。有些能源储量非常有限，如煤炭、石油等，用一点就少一点，不能再生，所以称之为不可再生能源；有些能源如水能、太阳能、风能、生物能等，可以不断重复产生，所以称之为可再生能源。5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的重要性：能源的重要性：能源是人类文明发展的基石能源是人类文明发展的基石。近二百年来，能源的利用能源的利用，推动科技迅猛发展，人类社会急剧变

3、革，几千年来的手工作坊，跃变到今天的工业化、电气化社会。第一次工业革命，瓦特发明蒸汽机，煤炭提供了工业动力。第二次工业革命，电力工业迅速崛起，煤炭让电能流进千家万户、工厂企业。内燃机的发明，是石油让汽车交通方便、迅捷。能源是国民经济的命脉。能源是国民经济的命脉。经济的发展是能源作为支撑的，GDP的增速与能源消费的增速是成正比的。能源相当于社会的血液，它驱动着社会的运转，现代化程度越高的社会对能源的依赖越强。能源的争夺能源的争夺是国际政治、外交、战争的重要根源。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但是，由于人类对化石能源的过度依赖，致使化石类能源面临日益枯竭的危

4、险。我国的能源问题体现在：一是过度依赖化石燃料，二是经济社会发展对能源的依赖度过大，三是要满足小康社会对环境的要求的可持续发展面临着巨大挑战，四是能源安全尤其是石油安全问题越来越重要。过去过去100100多年世界能源消费变化多年世界能源消费变化7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据国际能源机构的预测，目前全球已探明的剩余可采石油储量1700多亿吨，按年产原油38亿吨计算，假如今后不再发现新的石油资源，理论上还可以开采40年。世界煤炭研究所（WCI）研究报告分析指出，目前已知的煤炭资源分布在全球近100个国家。按照目前的开采速度，已勘测到可供开采的煤炭储量可够开

5、采160年。化石类能源，不可再生，用一点少一点，终有用完的一天。在人类社会的历史长河中，几百年只是一瞬间，化石能源只能为人类向现代化社会发展的转折过程中，提供一个跳板。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。8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9化石能源剩余探明储量居世界前五位的国家化石能源剩余探明储量居世界前五位的国家（2011）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

6、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目前，中国的煤炭开采量是全世界煤炭开采量的50%。10 世界及我国世界及我国人均人均化石能源剩余探明可采储量化石能源剩余探明可采储量（2011）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

7、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11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储产比（2011）单位：年单位：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

8、的应用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的能源储量：中国的能源储量：（2000年）年）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。（2000年）年）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我国一次能源消费结构我国一次能源消费结构年份能源消费总量（亿吨标准煤）占比（%）煤炭石油天然气水电.核电.风电19806.072.220.73.14.019909.976.216.62.15.1200014.669.222.22.26.420

9、0523.670.819.82.66.8200728.171.118.83.36.8200930.770.417.93.97.8201032.568.019.04.48.61）能源结构不合理，大量燃煤增加了碳排放 2）交通运输压力巨大，包括燃油供应、尾气污染14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:(%)15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

10、的应用我国与世界及部分国家人均能源消费量比较 单位：吨标准煤/人国家1980年1990年2000年2008年2009年2010年美国11.310.911.510.710.010.3俄罗斯-8.56.06.96.5-法国5.05.55.95.95.75.8德国6.56.35.95.85.65.8日本4.25.15.85.55.35.6韩国1.53.15.66.76.77.2印度0.40.50.60.80.8-巴西1.31.41.61.81.8-中国0.60.81.22.22.32.4世界2.32.42.42.62.6-16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

11、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。17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18中国的资源和能源储备u人口约占世界总人口的 21u国土面积占世界面积的 7.1u耕地面积占世界面积的 7.1u草地面积占世界面积的 9.3u水资源占世界水资源的 7u森林面积占世界面积的 3.3u石油占世界 2.3u天然气占世界 1.2u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19资源与供需矛盾突出资源与

12、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。2010年能耗结构：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20能源效率偏低，能源效率偏低，新能源新能源技术滞后技术滞后目前我们的能源利用效率33.4%，比发达国家平均

13、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2120092009年全球年全球新能源新能源投资方向投资方向（单位：（单位：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22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：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能源危机的应对策略能源危机的应对策略：在能

14、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。在新能源还不能替代化石能源时，节流很重要。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。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光伏发电光伏发电25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26水力发电水力发

15、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27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二次能源和能源使用方式，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15%20%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

16、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。28二氧化碳（CO2）包含1个碳原子和2个氧原子。一吨纯净碳在氧气中燃烧后能产生大约3.67吨二氧化碳。电与标煤的等价值折算系数为：u1千克原煤=0.7143千克标准煤u1度电(1千瓦小时)=0.4千克标准煤 每节约1度电 =节约 0.4千克标准煤 =减排 0.997千克二氧化碳C02 =减排 0.272千克碳粉尘 =减排 0.03千克二氧化硫S02 =减排 0.015千克氮氧化物NOX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29u节约1千克标准煤 =减排2.493千克“二氧化碳”=减排0.68千克碳粉尘 根据BP中国碳排放计算器提供的资料：u节约1升汽油 =减排2.3千克二氧化碳 =减排0.627千克碳粉尘u节约1升柴油 =减排2.63千克二氧化碳 =减排0.717千克碳粉尘第第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3.2 变频器节能变频器节能 变频器的基本原理：变频器的基本原理：变频器的功能变频器的