导读近日,日本早稻田大学、大阪大学、静冈大学的研究人员成功开发了一种新型硅纳米线热电发电机,它具有较高的功率密度,且只需很小的温差,就足以驱动传感器或者实现间歇的无线通信。背景我们日常生活中越来越多的设备,例如扬声器、冰箱、汽车等等,“智能化”的程度都在日益增长。它们变得可以连接网络并且交换数据,形成了所谓的“物联网”(IoT)。顾名思义,物联网就是指各种物理对象之间的联网,简单说就是“物物互联”。(图片来源于:维基百科)随着人类逐渐向“物联网”社会迈进,物联网设备的“供电”问题显得越来越重要。采用电池的传统供电方案存在着一些弊端,例如:续航时间短、需要反复充电、完全性问题等。为此,笔者介绍过许多“自供电”方案,无需电池就可以为设备供电,其中一种非常典型的方案就是:小型化的“热电发电机”,它们特别适合“便携式”和“可穿戴”的物联网设备。(图片来源:北卡罗莱纳州立大学)由于导热率相对较低,但是导电率相对较高,硅纳米线逐渐成为一种颇具前景的热电材料。按照惯例,基于硅的热电发电机会采用约10纳米到100纳米的较长的纳米线,挂在腔体之上,用于切断旁路的热电流和保证纳米线上的温度差异。但是,腔体结构削弱了设备的机械强度,也增加了制造成本。创新为了解决上述问题,来自日本早稻田大学、大阪大学、静冈大学的研究人员设计并成功开发了一种新型硅纳米线热电发电机。实验表明,它具有高达12微瓦/平方厘米的功率密度,只需很小的温差,就足以驱动传感器或者实现间歇的无线通信。技术传统的热电发电机(左)与新开发的热电发电机(右)(图片来源:早稻田大学)这种新开发的热电发电机去掉了腔体结构,取而代之的是将纳米线减短至0.25纳米。仿真显示,设备的小型化可以改善热电性能。Watanabe 教授解释道,新的热电发电机除了具有新的结构,同时也具有与传统设备一样的功率密度。更令人惊喜的是,热变电阻得到了抑制,通过背面减薄工艺,热电机的硅基底从传统的750纳米变薄为50纳米,功率密度变为原来的10倍。价值早稻田大学教授、这项研究的首席研究员 Takanobu Watanabe 表示:“因为我们的发电机采用了与制造半导体集成电路同样的技术,其量产加工成本可以极大地削减。同样,它也为通往各种利用环境和身体热量的自供电物联网设备开辟一条新途径。例如,有朝一日,它将通过晨跑为你的智能手表充电。”研究团队将会进一步改善发电机的性能,使之可以在各种条件下可以稳定地发电。Watanabe 希望,这项研究的成果将促进物联网设备供电技术的发展。关键字热电发电、物联网、可穿戴参考资料【1】https://www.waseda.jp/top/en-news/60151
8月30日,在白鹤滩水电站,由哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司研制的百万千瓦“波绕组水轮发电机定子”,一次性顺利通过整体耐压电气试验,为机组定子安装画上圆满句号。试验结果充分表明,该定子完全满足白鹤滩“精品机组”质量标准,为2021年白鹤滩工程首批机组如期发电提供了有力保障。白鹤滩水轮发电机组额定电压、发电机定子的交流耐压值与直流耐压值堪称全球水电行业之最,绕组作为发电机定子输出电能的“动脉血管”,是确保发电机定子指标性能的核心与关键。哈电电机设计制造的定子绕组采用了波绕组的接线方式,各部件均需现场进行安装,哈电电机面临极大挑战。为确保机组高质量安装,哈电电机成立了包括总师在内的由项目管理部、技术管理部等多个部门人员组成的白鹤滩现场技术服务团队,确保技术交底准确无误。施工过程中服务团队全过程、全时段的安装指导,为首台机组定子组装提供最有效保障。
SiC(碳化硅)项目可行性研究报告-为何被称为是新一代功率半导体SiC(碳化硅)作为第三代半导体,以耐高压、高温和高频,在高性能功率半导体上显出优势。据SiC厂商罗姆基于IHS的调查显示,2025年整个市场规模将达到约23亿美元。在应用中,在光伏和服务器市场最大,正处于发展中的市场是xEV(电动与混动汽车)。随着SiC产品特性越做越好,在需要更高电压的铁路和风电上将会得到更多的应用。不过,制约SiC发展的关键是价格,主要原因有两个:衬底和晶圆尺寸。例如晶圆尺寸越大,成本也会相应地下降,罗姆等公司已经有6英寸的晶圆片。在技术方面,众厂商竞争的有两个焦点:技术和原材料。不久前,罗姆半导体(北京)有限公司设计中心所长水原德建先生介绍了SiC的优势及工艺技术。1、什么是SiCSiC(碳化Si)是以1:1的比例,用Si(Si)和碳(C)生成的化合物。SiC硬度很高。市面上最硬的是钻石,硬度为15,SiC的硬度是13,已接近钻石的硬度。SiC的物理特性。与Si和GaN(氮化镓)相比,如图。Si是市场上现在用得最多的材料。目前半导体功率元器件中的材料主要是这3种材料。SiC在物理特性上的好处。第一是击穿场强度会更强,因此耐压更高,所以它可以做成耐高压的产品。第二是熔点和Si相比会更高一些。这样可以耐更高的温度,大约可以耐到Si温度3倍以上。第三个好处是电子饱和速度会更快一些,所以SiC的频率可以做得更高。另外还有两个优势:一是热传导性很高,这样冷却更容易去做;再有,禁带宽度更宽,这样可以使工作温度更好做。因此总结起来SiC的五角形优势,从产品本身看,SiC耐高压、高温和高频;另外在设计上,因为SiC耐的温度会更高一些,因此更容易做冷却和散热设计。2、SiC性能优势明显,是更佳衬底材料随着半导体工艺及材料的发展,以SiC为代表的半导体材料在禁带宽度、击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面具有显著优势进一步满足了现代工业对高功率、高电压、高频率的需求,其主要性能优势如下:1)低能量损耗。SiC具有3倍于硅的禁带宽度,使得SiC器件泄漏电流比硅器件大幅减少,从而降低功率损耗,同时SiC器件在关断过程中不存在电流拖尾现象,开关损耗低,大幅提高实际应用的开关频率。2)耐高压。SiC击穿电场强度是硅的10余倍使得SiC器件耐高压特性显著高于同等硅器件。3)耐高温。SiC相较硅拥有更高的热导率,使得器件散热更容易,极限工作温度更高。耐高温特性可以带来功率密度的显著提升,同时降低对散热系统的要求,使终端可以更加轻量和小型化。SiC与传统材料性能对比SiC功率半导体的性能优势主要体现低关断损耗与导通损耗。通过两组实验对比可以发现,硅基IGBT、FRD模组在开关关断时会产生尾(tail)电流,因而产生不必要的开关损耗,使用SiC MOSFET、SBD的模组的关断损耗(Eoff)降低了88%。同时,因硅基IGBT的尾电流随温度升高而增加,在高温时损耗相较于SiC MOSFET将进一步加大;而硅基IGBT、FRD组成的模组在开关导通时,恢复电流(红色虚线圈起部分)是开关导通时的一大损耗,而在SiC MOSFET、SBD组成的模组中则几乎无相应波形,SiC MOSFET、SBD的模组与硅基IGBT、FRD的模组的导通损耗Eon相比降低了34%。同时,由于SiC有较高的禁带宽度,SiC功率器件可承受较高的电压和功率,其器件体积可变得更小,约为硅基器件的1/10;此外同样由于其高禁带宽度,SiC器件可进行重掺杂,SiC器件的电阻将变得更低,约为硅基器件的1/200。同规格SiC器件与硅器件对比情况SiC晶片在生长时根据掺杂不同可分为导电型及半绝缘型,导电型晶片用于生长SiC外延,主要用于制造功率器件,下游应用于新能源汽车及光伏;半绝缘型晶片用于生长氮化镓外延,主要用于制造微波射频芯片,应用于5G、通讯等。SiC生长制备环节及应用分类3、成本是主要瓶颈,下降趋势明显目前各类SiC器件成本仍比Si基器件高2.4~8倍,但受下游扩产及电动车需求逐步增加,年降幅达36~46%,逐步接近商业化应用。根据CASA统计,SiC二极管中耐压600V-650V的SiC SBD,2019年底的平均价格是1.82元/A,较2018年底下降了35.92%,与Si器件的差距缩小到2.4倍左右;1200V的SiC SBD的均价降至4.09元/A,较2018年下降了45.76%,但与Si器件的差距仍然保持在5倍左右,耐压600V-650V的SiC晶体管在2019年底的平均价格是2.44元/A,较2018年底价格下降了46.4%,与Si器件的差距由12倍缩小到8倍左右。耐压1200V的SiC晶体管的价格降价明显,降至3.9元/A,较2018年底下降了45%,与Si器件的差距仍然保持在6倍左右。SiC与Si二极管价格对比(元/A)SiC与Si晶闸管价格对比(元/A)我们预计2022~2023年为达到SiC达到合理性价比的关键节点,主要原因在于:1)根据Cree官网,Cree龙头厂商预计2022年扩产完成,产能扩大至30倍,大规模量产带来的规模效应将导致SiC器件成本大幅下降;2)据CASA第三代半导体白皮书,目前国内6寸线良率较低,约20%~30%左右,随着国内加速研发及扩产,未来6寸线良率将逐步上升,提高每片晶圆利用率,从而降低成本,且6寸线的应用较4寸线将节省30%左右的成本;3)全SiC的逆变器预计从2022/23年在主流豪华电动车品牌中开始量产,终端需求逐步释放将提升厂商产能利用率,摊薄SiC器件生产成本。4、新能源车及光伏普及,驱动需求高速增长SiC MOSFET 未来有望成为主流应用的半导体功率器件。目前,主流的功率器件可分为二极管、晶体管及 IGBT 等,二极管特性为耐高压但开关速度较慢,以 MOSFET 为例的晶体管则具有开关速度快,高压情况下损耗较大的特点,IGBT 则是兼具耐压较高、开关速度高两种特性,因此也在下游汽车、光伏等领域大范围得到应用,但未来随着下游应用的发展,对器件的耐高压、耐高温及低损耗有了进一步的要求,而由于 SiC MOSFET 由于具备高导热特性,更符合高温作业应用与高能效利用的要求,因此随着 SiC 成本的下降,SiC MOSFET将会逐步取代 IGBT,广泛应用于新能源汽车、光伏、轨道交通、智能电网等领域。根据 Yole 统计,2019 年全球 SiC 功率半导体市场规模为 5.4 亿美元,受益于新能源汽车及光伏领域需求量的高速增长,预计到 2025年 SiC 功率半导体市场规模预计将达 25.6 亿美元,2019~2025 年 CAGR 达 30%,其中,在 xEV 与充电桩在 2019~2023 年的 CAGR 分别达到了 38%与 90%,光伏领域则达到 17%,考虑到今年以来光伏接近平价进入普及拐点、新能源车销量明显提升,我们认为未来几年 SiC 市场规模预测将显著上修。2019-2025 年 SiC 功率半导体市场规模情况2019-2025 年 SiC 下游各应用复合增长率降损效果显著,汽车成为 SiC 市场增长主要驱动力新能源汽车在使用过程中涉及电能转换的部分有:1)电网的交流电、发电机发出的交流电转换为向电池充入的直流电,即直流充电桩、车载充电机及混动汽车发电机的 AC/DC 整流转换部分;2)电池的直流电转换为电机所需要的交流电,即汽车主逆变器、电机、空调、照明等交流电设备的 DC/AC 逆变转换部分;3)电池的直流电转为小功率电子设备供电,即汽车的高压直流电转换为低压直流电的 DC/DC 直流变压转换部分。而这其中较为关键的、影响整车性能表现的电能转换部分即充电桩、主逆变器和电机三部分,其功率器件用量较大。光伏逆变器市场大幅增长,SiC 渗透率提升据天科合达招股书,在光伏发电应用中,基于硅基器件的传统逆变器成本约占系统的 10%左右,却是系统能量损耗的主要来源之一。SiC MOSFET 或 SiC MOSFET+SiC SBD 结合的功率模块的光伏逆变器能将转换效率将由96%提升至99%以上,能量损耗则可降低50%以上,设备循环寿命提升 50 倍,此外能缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命等也符合未来光伏逆变器未来的发展趋势。目前安森美已推出适用于太阳能逆变器应用的全 SiC 功率模块,集成了一个 1200V、40mΩSiC MOSFET 和具有双升压级的 1200V,40A SiC 升压二极管,SiC 价值量占整体逆变器成本的 10%,根据 CASA 预测,2025 年光伏逆变器中 SiC 器件价值占比将增长至 50%,因此我们认为光伏逆变器中 SiC 的应用将成为 SiC 器件市场需求增长的另一驱动因素。光伏逆变器中 SiC 功率器件占比预测全球光伏装机量预测此外,光伏逆变器需求量与下游光伏装机量相关性较高,受益于光伏发电经济效益优势日益显著,全球光伏产业已由政策补贴驱动转入"平价上网"过渡阶段,2019 年我国第一批光伏发电"平价上网"项目申报数量达到 168 个,累计规模达 14.78GW,2020 年全国 19 省申报平价项目 33GW,CPIA 预计到 2025 年时,乐观情景下全球光伏新增装机量有望增加至287GW,2019-2025 年间复合增长率为 16.40%。受益于光伏装机量上升,逆变器市场需求将大幅增长,根据 CPIA 统计全球均价约 0.4 元/w 计算,2023 年每年光伏逆变器新增市场将增长至 800 亿元左右,约 110 亿美元,按照 SiC 器件在功率器件中 30%左右的渗透率,根据索比光伏网数据,功率器件价值量占总成本比重 10%的水平,对应市场空间为 3 亿美元。SiC(碳化硅)项目可行性研究报告编制大纲第一章总论1.1SiC(碳化硅)项目背景1.2可行性研究结论1.3主要技术经济指标表第二章项目背景与投资的必要性2.1SiC(碳化硅)项目提出的背景2.2投资的必要性第三章市场分析3.1项目产品所属行业分析3.2产品的竞争力分析3.3营销策略3.4市场分析结论第四章建设条件与厂址选择4.1建设场址地理位置4.2场址建设条件4.3主要原辅材料供应第五章工程技术方案5.1项目组成5.2生产技术方案5.3设备方案5.4工程方案第六章总图运输与公用辅助工程6.1总图运输6.2场内外运输6.3公用辅助工程第七章节能7.1用能标准和节能规范7.2能耗状况和能耗指标分析7.3节能措施7.4节水措施7.5节约土地第八章环境保护8.1环境保护执行标准8.2环境和生态现状8.3主要污染源及污染物8.4环境保护措施8.5环境监测与环保机构8.6公众参与8.7环境影响评价第九章劳动安全卫生及消防9.1劳动安全卫生9.2消防安全第十章组织机构与人力资源配置10.1组织机构10.2人力资源配置10.3项目管理第十一章项目管理及实施进度11.1项目建设管理11.2项目监理11.3项目建设工期及进度安排第十二章投资估算与资金筹措12.1投资估算12.2资金筹措12.3投资使用计划12.4投资估算表第十三章工程招标方案13.1总则13.2项目采用的招标程序13.3招标内容13.4招标基本情况表关联报告:SiC(碳化硅)项目申请报告SiC(碳化硅)项目建议书SiC(碳化硅)项目商业计划书SiC(碳化硅)项目资金申请报告SiC(碳化硅)项目节能评估报告SiC(碳化硅)行业市场研究报告SiC(碳化硅)项目PPP可行性研究报告SiC(碳化硅)项目PPP物有所值评价报告SiC(碳化硅)项目PPP财政承受能力论证报告SiC(碳化硅)项目资金筹措和融资平衡方案第十四章财务评价14.1财务评价依据及范围14.2基础数据及参数选取14.3财务效益与费用估算14.4财务分析14.5不确定性分析14.6财务评价结论第十五章项目风险分析15.1风险因素的识别15.2风险评估15.3风险对策研究第十六章结论与建议16.1结论16.2建议附表:
20兆瓦发电机组研制成功 电磁炮上舰成为可能 开启中国全电舰时代中国自主研制的20兆瓦船用汽轮发电机组首次投入实际使用。它被广泛期望用于中国未来的战舰来支持先进的综合电力推进(IEP)技术,这将使使用包括电磁轨道炮和激光在内的高能武器成为可能。中国船舶工业集团公司(CSSC)第七〇四研究所在上周发布的一份声明中说,这台由中国船舶工业集团公司(CSSC)第七〇四研究所独立开发的20兆瓦船用涡轮发电机组最近已经投入使用。声明没有具体说明新发电机组安装在哪种船只上,发电机组的名称也没有披露。2018年12月4日,由中国船舶重工集团有限公司第七〇四研究所自主研制的、拥有完全知识产权的20兆瓦级船用汽轮发电机组通过科技成果鉴定,成为国内功率等级最高的船用汽轮发电机组。标志着我国已掌握船用大功率、中压汽轮发电机组研制的核心技术,船用大功率汽轮发电机组研制技术取得重大突破,成功跨入20兆瓦级时代。该项目成功突破了多油动机高压电液调速、双通道返流式集成旁排及变转速运行发电等多项关键技术,创新应用了直联双挠性转子轴系及低频多线谱主动控制等设计,功率达到我国现有船用汽轮发电机组满功率的4倍,与欧美最先进汽轮发电机组功率等级相当。中国工程院院士马伟明、中国工程院院士何琳及国内相关院所专家担任鉴定委员会委员。七〇四所所长高晓敏、所长助理赵跃平参加鉴定会。鉴定委员会专家一致认为,该项目成果填补了国内大功率船用汽轮发电机组空白,达到国际先进水平,作为船舶大容量电力系统的核心设备,不仅为推进系统提供了电力保障,更为未来船舶全电力化应用奠定了基础,具有重大的军事价值和社会效益。据《兵工科技》周一报道,美国“朱姆沃尔特”级导弹驱逐舰使用两台36兆瓦发电机组,排水量为1.5万吨,最高航速可达30节。根据这个计算,两个20兆瓦的这种发电机将能够为中国的下一代大型护卫舰提供电力,潜在的排水量为5000到6000吨。3到4台就足以驱动中国的10000吨级055型驱逐舰,报告说,并指出,中国的新一代潜艇在技术上也可以使用新的发电单元。20兆瓦级发电机组的研制成功和应用,意味着中国海军新一代电力推进主战舰艇已经取得了核心技术的重大突破,我军新一代驱护舰的“心脏”研制有了可靠的保障!分析人士称,这种新发电机的最大价值在于其在IEP系统中的潜在应用,可以更有效地存储和分配电力。海军专家李杰告诉《环球时报》,包括电磁轨道炮、激光以及航空母舰电磁弹射器在内的高能武器在短时间内消耗大量电力,而由发电机、IEP系统,将能够提供稳定的电力,使它们能够运行。据报道,中国正在发展一种电磁轨道炮,分析人士推测它可能在未来安装在055型驱逐舰的升级版上。虽然20兆瓦船用汽轮发电机的研制成功为中国船舶的全电化奠定了基础,但是也要清醒看到与世界先进水平还是有差距的。目前,美国作为船用大功率发电机组的领头羊,已经拥有了成熟的40兆瓦级大功率船用发电机组。版权属于原作者,特此感谢我国要想在大型驱逐舰、两栖攻击舰和航空母舰上全面推进综合电力推进系统技术,就不光要攻克大功率燃气轮机、核动力反应堆等技术,也必须攻克40兆瓦级乃至更大功率的发电机组这一技术难关。届时,中国海军新一代水面主战舰艇全面“综合电力化”的目标,才能顺利地得以实现。(幂谈天下/张幂)
14iCANX Talks Vol.14大家好,7月17日电子科技大学(UESTC)的张晓升(Xiaosheng Zhang)教授在iCANX Talks为全球观众作了“单片全集成自驱动智能微纳系统”的精彩英文讲座,介绍了在高性能微纳能源采集和自供能智能微纳系统的系列研究成果。会后iCANX Talks学术报告小组的电子科技大学硕士生陈波和李良原总结了讲座的主要内容,包括研究背景、高性能纳米发电机、自驱动传感器和执行器、自供能智能微纳系统等,最后还对讲座的问答(Q&A)环节进行了翻译与归纳。本文共约11000字,图文并茂,通俗易懂,相关内容对理解微纳能源采集技术、微纳复合制造、自驱动智能微纳系统等前沿科技有一定帮助。本文的收费将全部作为撰写学术报告的两位同学的稿费,感谢大家的宝贵支持,相信有您的支持和鼓励,iCANX Talks的学术报告会更加精彩。iCANX Talks 学术报告张晓升教授·单片全集成自驱动智能微纳系统——陈波/电子科技大学硕士生,李良原/电子科技大学硕士生7月17日iCANX Talks有幸邀请到了电子科技大学的张晓升教授为我们作了线上报告分享其最新研究工作,报告吸引到了海内外34万余人次在线观看。报告的主题是:单片全集成自驱动智能微纳系统。张晓升教授2007年和2010年于电子科技大学取得工学学士和硕士学位,2014年于北京大学取得理学博士学位,曾任职瑞士洛桑联邦理工大学Research Scientist,兼职日本东京大学Research Associate。2017年11月起,任电子科技大学教授、博士生导师,入选电子科技大学百人计划。张晓升教授长期在微电子机械系统(MEMS)领域开展研究工作,在其重要前沿交叉方向—微纳集成制造及其在智能微系统中的应用,开展了创新性的研究工作,为解决微纳电路和集成系统的关键科学问题—微纳集成制造,及物联网智能自驱动节点的工程瓶颈—微纳复合能源,做出了重要贡献。主持负责了多项具有重要科学意义和重大工程需求背景的研究课题,取得了一系列具有创新性的研究成果,发表论文50余篇(一作ESI高被引2篇),出版英文专著2本,授权发明专利22项,获NSFC官网专题报道述评,并多次被科技媒予以亮点报道。获中国电子学会优秀博士学位论文、中国新锐科技人物、日内瓦发明展金奖等荣誉奖励20余项。图1. 张晓升教授在iCANX Talks的讲座信息物联网的飞速发展需要探寻一种清洁、可靠、可持续的能源供给方式,而当前基于微纳制造技术的环境能量采集技术因其独特的特性和优势,引起了人们的广泛关注。这一类微纳能源能够有效地、持续地将环境中的各种形式能量转化为电能,且对环境污染的影响微乎其微,因而被认为是一种绿色能源。但是这类微纳能源要在实际生活中的进行应用,仍然需要进一步提高性能并降低制造复杂度。本次讲座中,张晓升教授围绕高效微纳能量采集介绍了课题组在大规模批量化制造技术、环保低成本材料及复合集成机理等方面的研究工作进展。此外,与进行有效的能量采集转化相比,将多种功能组部件,包括传感-处理-响应-电源,进行一体化集成也非常重要,本次讲座同时探讨了实现单片全集成自驱动智能微纳系统的可行性。iCANX
据外媒报道,国际能源机构说,在大多数国家,太阳能发电机比新的燃煤或燃气发电厂更便宜。国际能源署表示,太阳能产量预计将在未来10年引领可再生能源供应的激增,在目前情况下,可再生能源将占全球发电量增长的80%。在周二发布的年度《世界能源展望》中,国际能源机构在其核心情景中表示,到2025年,可再生能源有望取代煤炭,成为主要的发电方式。该情景反映了国际能源机构已宣布的政策意图和目标。该报告称,太阳能光伏和风能在全球发电中的总份额将从2019年的8%上升到2030年的近30%,太阳能光伏发电能力将以平均每年12%的速度增长。国际能源署执行干事法提赫·比罗尔说,“我认为太阳能将成为世界电力市场的新霸主,根据目前的政策设置,2022年以后每年的部署都将创下新的记录。”国际能源署称,成熟的技术和政府支持机制降低了大型太阳能光伏项目的融资成本,有助于降低总体产出成本。它说,在大多数国家,太阳能光伏发电比新的燃煤或燃气发电厂更便宜。可再生能源发电是2020年持续增长的唯一重要能源。报告称,希望到2050年采取净零排放目标,将使光伏发电的表现更加强劲。报告还指出,尽管太阳能和风能发电有所增长,但碳排放预计在2020年下降24亿吨之后,将在2021年回升,并在2027年超过2019年的水平,到2030年达到36亿吨。国际能源署表示,在许多情况下,长期目标与具体的近期减排计划之间仍存在差距。该报告还说,将新的风能和太阳能发电整合起来,将取决于包括配电网络在内的系统各部分的充分投资。潜在的原因是需求低于预期、未支付账单或发展中经济体公用事业财务状况恶化,这可能会使电网成为一个薄弱环节。据外媒报道,国际能源署在关于可再生能源的报告中预计,2019年至2024年期间,全球可再生能源总装机量将增长1200GW,增幅达到50%,太阳能光伏将成为主导。其中,仅太阳能光伏一项就占了预期增长的60%,而大陆上风能则占据了增长中的四分之一。尽管水力仍占可再生能源总装机量增量的十分之一,但其增长速度正在放缓。报告指出,到2024年,中国占全球可再生能源装机量增长总量中的40%。对中国的预测值高于去年,主要是因为中国的系统集成有所改善,更低的弃风率,以及增强的太阳能光伏和陆上风能的竞争力。#电力#, #太阳能#, #动力#作者:吃多不长肉责编:路一斯
本来,行车充电应该归在锂电池中,因为行车充电还是少不了锂电池,但为了不使锂电更复杂,所以单独讨论分析。在说之前,先说下汽车的电压。我国的汽车都是12伏,哪怕是外国车销中国,也仍然是12伏,有人说,12伏电压不科学,而应该是48伏才科学。我们知道,存在就是合理,汽车这么多年了都是用12伏电压,肯定有他的道理。前面说过,电压越低,相同的电流,所需要的导线越大,电压越高,相同电流需要的导线越小,当然48伏就比12伏的小四倍。从这点看48伏的有优势。但也有很大的问题,一是,36伏以下才是安全电压,二是,行车充电你是用汽车的发电机吧,如果是,汽车的整个电路,配置都要改成48伏的,影响有多大自己想去。三是,可能搞成双发电机,一个是12伏,一个是48伏,但这样虽然不影响汽车,但逆变器,车载12伏的电器通通都要改。影响也不小,为了省12伏的一条电线小一点,就这样兴师动众,也太划不来了。表面上这为了和其他房车不同,以提高竞争力,但其实是某房车厂家又在忽悠消费者了,又在挖坑欺诈,他们忽悠说,他们的48伏生活电池,250AH的等于12伏的1000AH,这种忽悠竟有人信,我也是服了。打个比方,有个水池,容积一立方水,在12米高时,用5分管放完这1立方水,需时10分钟,显然流量达不到我们的需要,但用1寸管,只需要5分钟,流量基本达到了。如果这水池加高到12X4=48米时,因为水压高了4倍,5分管也能在2.5分钟放完。显然流量更大,更符合我们的需要。但是,一立方的水池,决不会变成4立方的水池!三峡电站的发电量占我国总发电量的3%,220伏(或380)的电要输送出来,为了减少输送过程中的损失,也为了电线不要过大,就会在电站旁边建个升压站,把电压升几十万伏,到目的地后,又建个降压站,把电压又下降到220伏(或380),三峡电站发电量占我国总发电量的3%,如果他们这个“理论”成立,三峡电站的发电量就会占我国发电量的3000%,哪还需要什么火电呀?这比什么加水的汽车还牛逼了。这不是明显在骗人吗!回到正题,行车充电,本来汽车就有发电机,而且汽车电瓶很小,充满了也就浪费了,另加个电瓶,等于是白得的电,如果你只是黄金周出来玩,反正天天要行车,晚上开空调呀,生活用电什么的,利用这个白得的电,看来很划算,但要考虑到电池有300公斤,行车必然要增加油耗,平时一小时百公里,10个油,加了这300公斤,可能要11个油,哪么也就是一小时一个油,如果你每天5小时充满10度电,这10度电也就是要用5L油,5X7元=35元,每度电约3.5元,因此这电也不是白得的,再加上锂电池的双重安全隐患,我觉得行车充电也没性价比!行车充电,是“电池党”的主要的电力取得方式。也有人行车时间少,用汽车怠速发电来取得电力,这更划不来,一是为了得到点点,不惜以牺牲汽车发动机来取得电,代价太大了。二是,汽车的动力,一般都有几十上百个KW,而汽车发电机,只不过是500到3000W,明显是大马拉小车,虽然是怠速发电,但转速达不到发电机的额定转速,其发电效率也不好,增加转速必然要油耗高,更是双重的划不来!当然,这以上这些你都不计较,那就没有讨论的必要了,以自己喜欢的配置,喜欢的方式尽情玩吧!哪怕是250AH的电池升压到48伏就可以得到1000AH的效果,也尽可试验。说了这么多,难道房车就没有合适的用电方案了吗?也不是,下节我们讨论发电机供电的方案,我觉得这才是房车用电的王道!
相信大家在初中学习物理的时候都做过一个实验:用气球摩擦头发起电。摩擦起电是生活中最常见的物理现象。自2012年中科院北京纳米能源与系统研究所王中林院士发明摩擦纳米发电机(TENGs)以来,摩擦发电已逐渐成为环境能源收集的主流技术之一。迄今为止,人们都认为TENGs的输出仅取决于极化效应。但这种观点是不全面的,实际上,磁化效应对TENGs的输出也有重要贡献。近日,上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系杨卓青研究员团队与王中林院士团队合作,通过对铁磁介质中麦克斯韦方程的理论推导和分析,首次发现了对TENGs输出的新见解。团队基于麦克斯韦方程组,首次从理论上推导并证实了磁化效应对摩擦纳米发电机(TENG)输出的贡献,使其与现有的极化效应构成更为统一的理论体系。研究团队通过实验构建了基于铁磁介质的TENGs,其输出性能高于基于非铁磁介质的TENGs。有趣的是,基于铁磁介质的TENGs的输出行为与外部磁场环境密切相关,这一点在实验当中得到了很好的证明。这是从摩擦纳米发电机诞生以来,首次发现磁效应对其输出特性的贡献。从TENGs的工作原理出发,研究团队精确地推导出TENGs的输出特性,同时构建了一个完整的、统一的TENGs理论体系。这一重大发现和理论将对现有的TENGs研究起到不可或缺的补充作用,同时也为人们对TENGs的认识提供了普遍的指导和更深入的了解。该研究工作是对现有TENG基础理论研究必不可少的补充,将有助于构建一个完整而统一的理论体系,并将为摩擦电器件的理论机理提供深刻的理解和有意义的指导。参考论文:https://doi.org/10.1002/aenm.202003921立足学术前沿,远瞻产业发展。更多数据请参考前瞻产业研究院《2021-2026年中国发电机及发电机组行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》,同时前瞻产业研究院提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资、IPO募投可研等解决方案。
2021年美国电力市场分析及预测一、美国电网运营主体:美国电网主要由三个分散而互联的部分构成:东部电网、西部电网和德克萨斯州电网,而其中的大部分线路、变电站都属于私营公司,外加500多家互相独立的电网运营公司,这对国内中小企业打入美国也降低了门槛。美国地铁二、美国电力系统现状:近年来频遭极端天气等自然灾害的影响,大规模停电事件时有发生,放眼近五年美国电网发生过的几次大型停电事故,特别是今年 2021年2月19日 连日侵袭全美多州的冬季风暴,造成400万人寒冬断电,至少33人死亡,电费一路高涨200倍,高达10美元/KWH(美国有线电视新闻网报道)。加州事件充分暴露了美国的国家电网的脆弱性,急需大量投资改善提升,否则大规模停电时间依然会继续。可想而知,美国现有存量配网电力设备的更新,必将是巨大市场,相信这也正是中国企业的机遇所在!三、市场分析:美国2017年从中国进口电气设备218亿美元,主要以变压器和电缆为主(电气设备主要集中在85与84HS二位码目录下)。其中,输变电设备占比73%(主要是变压器和电缆103亿美元),2017年美国从中国进口输变电设备金额为159亿美元;发电设备占比17%(主要是发电机和电动机),2017年美国从中国进口发电设备金额为37.3亿美元。青岛恒丰友电气首席经济分析师MARTIN认为:我国电网投资每年保持5000亿元的投资规模,配网逐渐成为我国电网投资重心,美国电网近几年投资年均440亿美元,约为中国电网年均投资的一半,配网也成为美国电网的投资缺口。据《美国电网投资情况分析及其启示》,2020-2030年的10年间,在美国电网建设投资中,配电网投资将高达5000亿美元。据美国土木工程师协会于2016年发布的《美国基础设施投资缺口研究报告》,美国电网投资缺口持续扩大将严重损害经济社会的发展。到2025年,投资缺口额将累计达到1770亿美元,其中配网部分占比超过50%。TIPS:中美用电量对比2019年全年美国所有部门的电力销量为14351.47亿千瓦,人均用电量为4367.5度;2019年中国大陆全社会用电量72255亿千瓦时,用电量约为732度。
发电机供电本来是房车供电的正确方法,但由于发电机的噪声问题,使得发电机成了房车的弃儿,这和发电机的噪声测试也有关,厂家所谓的分贝测试,一是怠速测试,二是在6米远,自己用不可能是在6米远,而且带上负载就是两回事了,从发电机的本身构造来说,由于他是风冷式,要封闭噪声,散热就成了问题,由于空气也传播噪声,散热解决了,噪声又无法降下来,这是一个矛盾体,如何平衡散热又封闭噪声,就成了发电机的难点。真正的静音发电机不是不可能,但一是造价太高,随之体积也更大,房车本来空间就不大,所以无法运用。就算不怎么静音的进口发电机,也基本上半张房车的价格了,所以只能是考虑折中的办法,鱼和熊掌不可兼得是常理。几年前我就在计划,可房车厂家的发电机仓太小,还可能是他们不想打破这利益平衡关系,也有叶公好龙的成份在里面,所以一直难产。现在,这个问题已经解决了,不知大家看过王续东老师的视频没有,他装的这个发电机,噪声控制在50分贝,白天完全可以接受,当然晚上睡觉时,还有影响。不知大家有没有这种经历,人其实是最适应环境的,比如我16岁时在电站工作,住在大河边,哪个水声根本无法入睡,但时间一长,这水声反而成了催眠曲,一点也不影响了,有时出差到外地,听不到水声还不习惯呢。就如同有些老人,开着电视就想睡觉,到床上又睡不着了。50分贝其实不高,我们平常说话就是50分贝,大声说话就到了60分贝了,所以如果经常玩房车,就算是睡觉也可以接受,只是偶尔坐一次,哪肯定是失眠了。为了更好更舒适的玩房车,我采取的办法是:标配200A的电池我加大到400A,睡觉前一定充满,原顶置空调,由于外机内机都在顶上,车的空间就成了个共鸣体,所以噪声大,而且费电,我减了顶置空调,换成12伏的变频空调,外机放在尾床下储物箱内,这样空调噪声小,12伏的空调,晚上不用开逆变器,又减少了一个噪声源。开空调时用电池供电,所以发电机不用开,这发电机的噪声就没有了,以保证能安静的睡觉。也许有人说400A的电池能带一整晚吗?据厂家说,完全可以,因为是变频的,温度下降到设定时,基本不用多少电。另外,这晚上只是前半夜热,后半夜是凉的,空调是带遥控的,在床上也可以关机。本来我不想自己设计了,买王续东老师哪一款也行,但我最终还是放弃买,自己另行设计,有两个原因,一是价格我觉得有点高,近两万元,我的控制在一万元左右。二是我嫌他体积太小,怕发不出3000W的电,一个小孩子,怎么也不会有成人的力气大。说到这里,顺带说一下,有人说买个2000W的就行,噪声会更小,但我觉得,只要体积在房车上没问题,还是尽量大一点的好,发电机是可以按照功率自动调节油门的,输出功率小,油门也小,噪声自然也小,如果是2000W的,你要输出2000W的功率,已经到了他的极限了,噪声会更大,而且对发电机的寿命也没好处,我的发电机是3800W的,输出2000W,油门相应的也不大,噪声也差不多,无非价格差千多元,不要省这点钱吧。而到了白天,做饭,烧洗澡水等等生活用电完全启动发电机解决,像大声说话的噪声,也影响不了什么。而且生活用电基本上220伏的,不用开逆变器,因此损耗很小。假如昨晚电池用得差不多不了,哪就开逆变器,生活用不完的电,同时可以充电池。哪怕是外置厨房,我也用2000W的电磁炉,免去液化气明火的隐患。用发电机发电,3元左右一度电,比市电是高了一点,但对于房车,可以用价廉物美来形容了,完全可以做到用电自由。面的省去了很多的安全隐患,对于退休的老年人来说,停车在山水间小住十天半月不动车也可以,无非是几天加一点油,总比整天为电发愁好太多了。发电机的弊是什么?他最大的弊是占用储物空间,不完全静音,也为改装房车带来难度!利就太多了,省了2万多元,少超载250公斤,能合理的利用车顶行李架,避免了冲爆电池的风险,做到用电自由!大家怎么取舍,相信会有正确的选择,适合自己的房车才算是好房车!