电力新技术.ppt

陈志君12级机械机自动化查找资料和集成电路邱玲红12级外国语日语起源资礼琅12级外国语日语负面影响和总结苗剑茹12级外国语日语PCL技术和混合动力车吴永再12级材料学院材科智能电网和锂离子电池 电力新技术给社会进步和 人民生活所带来的影响 电力新技术革命给 社会进步和人们的 生活带来的影响 电力的革命使人类从蒸汽机时代过渡到了电力时代 第二次工业革命开始的时间是19世纪下半叶 1831年法拉第发现了磁电感应现象 到1865年德国人西门子发明了发电机 1870年比利时工程师格拉姆发明了电动机 电力在工业领域开始代替蒸汽成为主要的能源和动力的来源 之后一系列与电有关的发明也开始应用与生产和生活如电话电灯电报电影 从此人们迈进了电力时代 电动机作为最重要的动力源 从根本上改变了19世纪以蒸汽动力为基础的初级工业化的面貌 电热 电化学 电物理的发展 开辟了一个又一个新的工业部门和科研领域 而到了20世纪 便出现大电力系统 它构成工业社会传输能量的大动脉 在发展过程中电力逐渐成为推动社会生产和科学技术发展 促进社会文明的有力杠杆 1 PLC技术在智能路灯中的使用2 混合动力汽车的发展3 国家智能电网的建设4 集成化电路的发展5 锂离子电池技术 电力新技术在社会中所扮演的重要角色 PLC技术 它是什么 它是一种编程控制器它的构成 PLC系统由现场控制器 单灯控制器 监控中心三大部分组成 功能是什么 能够完成逻辑 顺序 定时等功能在生活中的应用 用于控制机器或生产过程的自动控制装置 PLC技术在路灯控制中的应用 本系统从路灯控制的具体要求出发 建立了友好的可视化界面 集无线通讯技术 自动化控制技术 监控系统组网于一体 有效的解决了路灯控制的灵活性 实时性 可靠性 经济性等问题 抗干扰力强 通信稳定 上位机给监控终端发出的命令能准确到位 PLC系统控制路灯的优点 节约了铺设通信电缆的费用 减少劳动力的投入 让路灯延长了使用寿命 降低了电能的损耗 节约了能源 混合动力汽车的发展历程经济发展汽车普及化石燃料汽车带来问题电动汽车应运而生混合动力汽车 统计表明在占80 以上的道路条件下 一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40 在市区还会跌至25 更为严重的是排放废气污染环境 大气污染的很大一部分的原因就是汽车所排放废气引起的 电池技术问题阻碍了电动汽车的应用 由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍 远未达到人们所要求的数值 专家估计在10年以内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车 除非燃料电池技术有重大突破 混合动力汽车之混合混合动力汽车 HybridElectricVehicle HEV 是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆 广义上说 混合动力汽车是指拥有至少两种动力源 使用其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力车辆的动力 但是 在实际生活中 混合动力汽车多半采用传统的内燃机和电动机作为动力源 通过混合使用热能和电力两套系统开动汽车 工作原理 要使内燃机和电动机之间协调合作 从而为汽车提供持久不断的能量 HEV 混合动力装置 它的主要工作是在车辆启动停止时 通过智能控制系统 使内燃机停止工作 汽车靠电动机带动 不达到一定速度 发动机就不工作 因此 便能使发动机一直保持在最佳工况状态 动力性好 排放量很低 而且电能的来源都是发动机 只需加油即可 在车辆行驶之初 蓄电池处于电量饱满状态 其能量输出可以满足车辆要求 辅助动力系统不需要工作 电池电量低于60 时 辅助动力系统起动 当车辆能量需求较大时 辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量 当车辆能量需求较小时 辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时 还给蓄电池组进行充电 由于蓄电池组的存在 使发动机工作在一个相对稳定的工况 使其排放得到改善 它主要优点有 行程和普通汽车一样 可回收制动时 下坡时 怠速时的能量 大大降低了油耗 节约了资源 动力性优于同排量的传统内燃机汽车 尤其是在车辆起步加速时 电动机可以有效地弥补内燃机低转速扭矩力不足的弱点 而且有效的减少了汽车内部的机械的噪音 集成化电路的发展 世界上第一台电子计算机是个庞然大物 重30吨 占地150平方米 肚子里装有18800只电子管 它是1946年 在美国宾夕法尼亚大学诞生的 这台叫做 埃尼阿克 的计算机占地面积170平方米 总重量30吨 使用了18000只电子管 6000个开关 7000只电阻 10000只电容 50万条线 耗电量140千瓦时 是名符其实的巨无霸 集成电路 集成电路 integratedcircuit 是一种微型电子器件或部件 采用一定的工艺 把一个电路中所需的晶体管 二极管 电阻 电容和电感等元件及布线互连一起 制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上 然后封装在一个管壳内 成为具有所需电路功能的微型结构发展历程 1958年以来 自从美国德州仪器公司展示了全球第一块集成电路板 这标志着世界从此进进到了集成电路的时代 集成电路在微型化的道路上高速向前迈进 到了如今 已达到了纳米级别 例如苹果的A7HE三星的八核Exynos5410处理器 就是使用了28nmHi KMetalGate制作工艺 酷睿i系列全新推出的intel处理器 更是创纪录采用了领先的32纳米工艺制作而成 苹果A7处理器 酷睿intel处理器 正由于集成化电路的发展 电脑也向着微型化的方向发展 在向着微型化发展的同时 由于集成电路所具有体积小 重量轻 引出线和焊接点少 寿命长 可靠性高 性能好 同时成本低 便于大规模生产的优势 电脑的价格也变得越来越低 已经走进了老百姓的家庭 21世纪产生的平板电脑更是在全世界挂起了一股狂潮 集成电路 又称为IC 按其功能 结构的不同 可以分为模拟集成电路 数字集成电路和数 模混合集成电路 分类 集成化电路技术的影响 集成化电路技术的出现 使电子元件向着微型化 低功耗和高可靠性方面迈进了一大步 从而降低了能耗 使得手机和电脑做得越来越小集成电路具有体积小 重量轻 寿命长 可靠性高 性能好 同时成本低 便于大规模生产的有点 集成电路在计算机以及各种电器上的广泛应用 使得很多电器的价格变得平民化 如果没有这个技术的出现 计算机的普及是难以想象的 集成电路的出现推动了移动互联网 三网融合 物联网 云计算 智能电网 新能源汽车为代表的战略性新兴产业快速发展 使国民经济快速发展 体积 微型化 价格 平民化 经济 快速化 自19世纪80年代开始应用电能以后 几乎所有社会生产的技术部门以及人民生活 都逐步转移到这一崭新的技术基础上 电已经成为现代社会不可须臾离开的必需品 然而随着社会的发展 能源和电力的需求也日益增长 但是电力资源利用的效率低下 能源的稀缺将导致能源和电力的短缺 便会严重制约经济和社会的发展 智能电网的建设的背景 国家智能电网的建设 就如美国加州由于长期依赖外部输入电力 加上电力改革措施的不当 电力资源的调配不当 导致电力危机 使电价飞涨 电力企业破产 缺电严重 于是智能电网的建设越来越受到国家的重视 智能电网是什么 所谓智能电网 指的是电网的智能化 智电电力 也被称为 电网2 0 它是建立在集成的 高速双向通信网络的基础上 通过先进的传感和测量技术 先进的设备技术 先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用 实现电网的可靠 安全 经济 高效地运行 为什么要建设智能电网 国家智能电网的规划发展 十二五 期间 国家电网将投资5000亿元 建成连接大型能源基地与主要负荷中心的 三横三纵 的特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程 初步建成核心的世界一流的坚强智能电网 到2015年基本建成具有信息化 自动化 互动化特征的坚强智能电网 形成以华北 华中 华东为受端 以西北 东北电网为送端的三大同步电网 使电网的资源配置能力 经济运行效率 安全水平 科技水平和智能化水平得到全面提升 近年 我国智能电网的发展成果 智能电网的优势以及对社会的影响 1 具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系 能够抵御各类外部干扰和攻击 能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入 最大限度的使用好电力这种清洁能源 2 信息技术 传感器技术 自动控制技术与电网基础设施有机融合 可获取电网的全景信息 及时发现 预见可能发生的故障 故障发生时 电网可以快速隔离故障 实现自我恢复 从而避免大面积停电的发生 保证居民的生活不受影响和工厂生产的持续性 3 建立双向互动的服务模式 用户可以实时了解供电能力 电能质量 电价状况和停电信息 合理安排电器使用 电力企业可以获取用户的详细用电信息 为其提供更多的增值服务 4 具备强大的资源优化配置能力 我国智能电网建成后 彻底改变国内资源分布不均的状况 5 促进电网相关产业的快速发展 为我国占领世界电力装备制造领域的制高点奠定基础 6 发挥电网基础设施的增值服务潜力 有力推动智能城市的发展 随着手机和平板电脑的广泛使用 在日常生活中 相信大家对一下几种情况应该是很熟悉的 锂离子电池技术革命 1 锂离子电池的介绍 锂离子电池是一种充电电池 它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作 在充放电过程中 Li 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌 充电池时 Li 从正极脱嵌 经过电解质嵌入负极 负极处于富锂状态 放电时则相反 一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池 是现代高性能电池的代表 锂离子电池能量密度大 平均输出电压高 自放电小 好的电池 每月在2 以下 可恢复 没有记忆效应 工作温度范围宽为 20 60 充电特性快速充电是电池的动力方面应用的一个关键研究点 目前锂离子快速充电性能进展迅速 5 10min即能充电90 以上的锂离子电池已具商业化的可能 组成部分 1 正极 活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂 镍钴锰酸锂材料 一般为含有锂的化合物 2 隔膜 一种经特殊成型的高分子薄膜 薄膜有微孔结构 可以让锂离子自由通过 而电子不能通过 3 负极 活性物质为石墨 或近似石墨结构的碳 导电集流体使用厚度7 15微米的电解铜箔 4 有机电解液 溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂 聚合物的则使用凝胶状电解液 5 电池外壳 分为钢壳 方型很少使用 铝壳 镀镍铁壳 圆柱电池使用 铝塑膜 软包装 等 还有电池的盖帽 也是电池的正负极引出端 2 锂离子电池技术革命所带来的影响 电力新技术其实离我们并不遥远 它就在我们的身边 与我们的生活息息相关 集成化电力设备 占地小结构简单可以减少变电站投资 缩短安装周期 减少环境影响 分布式发电装置 大大地提高供电可靠性在电网崩溃和意外灾害情况下维持重要用户的供电 燃料电池是分布式电源的一种 洁净高效 灵活 可靠 智能配电系统 灵活可提供多品质电力的电能流通可靠性高 配电管理系统 采集监视无功自动调节故障隔离设备管理负荷控制用电管理 先进表计系统和电力线通信系统 负荷调查 实现所谓的 不打扰的调查 实时电价电价区间指示电能质量监控 为了改变电能短缺的现状 为了推动社会的发展 为了提高人民的生活水平 传统电力发展必须被改变 由于可持续发展的要求 电能高效 洁净地生产 传输 储存 分配和使用的要求将会不断推动电力新技术出现 成为未来电力发展的主导发展方向 电力新技术革命革命是否只有积极影响 没有消极影响呢 电力新技术革命的迅猛发展 在给人类带来了巨大的物质性成就的同时 由于片面地把自然当作征服的对象 也带来了严重的负面影响 一方面是经济的发展带来了全球性的环境污染与生态危机 另一方面对自然资源无节制的开发利用不仅是寅吃卯粮甚至已经到了竭泽而渔的地步 这对于人类的生存及发展产生了直接的威胁 在不同的历史阶段 由于生产方式和生产力水平的差异 环境问题的类型 影响范围和程度也不尽一致 可大致分为三个阶段 1 自人类出现直至工业革命为止 是早期环境问题阶段 2 从工业革命到1984年发现南极臭氧空洞为止 是近现代环境问题阶段 3 从1984年至今为当代环境问题阶段 十八世纪兴起的工业革命 既给人类带来希望和欣喜 也埋下了人类生存和发展的潜在威胁 西方国家首先步入工业化进程 最早享受到工业化带来的繁荣 也最早品尝到工业化带来的苦果 二十世纪五十年代开始 环境公害事件 层出不穷 导致成千上万人生命受到威胁 甚至有不少人丧生 伦敦烟雾事件1952年12月5 8日 发生在伦敦市 12月5 8日英国几乎全境为浓雾覆盖 在40 50m低空发生逆温层 致使燃料产生的烟雾不断积累 达到平时6倍以上 烟雾中的铬渣粉尘使二氧化硫发生催化氧化继而生成硫酸雾沫 4天内死亡4000余人 以后两个月陆续死亡8000余人 水俣病事件1953 1959年 发生在日本熊本县水俣湾 因含甲基汞的工业废气污染水体 使水俣湾地区居民出现神经性中毒病症 中毒者283人 死亡60人 1953年发病后 一直不明真相 直至1959年 历时7年的研究才查明污染的原因 这种中毒病症现在被为称为水俣病 环境公害事件 骨痛病事件1955 1972年发生在日本富士山县神通川流域 当地的铅 锌冶炼厂排放的含脱色剂废水污染了神通川水体 两岸农民历来以河水灌溉农田 使稻米中脱色剂含量上升 当地人民食用含脱色剂量高的大米 蔬菜 水等 发生脱色剂中毒形成的骨痛病 患者130余人 其中死亡81人 此事件持续十多年 至1972年才查明病因 四日市哮喘事件1961 1970年 发生在日本四日市 1955年以后该市石油炼制及工业燃油产生的废气日愈严重 污染城市大气 全市粉尘及二氧化硫排放量每年高达130kt 大气中二氧化硫浓度超标5 6倍以上 造成哮喘病发作 1964年烟雾连续不断 气喘病患者大量死亡 1967年甚至出现患者因不堪忍受痛苦而自杀现象 此事件持续时间