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没有电的纽约
热度 1 xuxiujiang 2012-11-2 13:24
10月29日肆虐美国东部海岸的飓风“桑迪”，是一次难得的现代城市灾害案例。我们不仅要关心死了多少人，更要关注纽约这个国际大都市，在大面积长时间停电以后，所带来的各种后果。 在没有电的情况下，纽约人怎么活，能坚持几天。 　 我们要借这次机会弄清楚，停电，对于国际大都市来说，到底意味着什么，这是，中国科学家最该关注的事，错过了这个正在发生的过程，就很难再遇到这么生动的研究对象了
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关于无线电力传输科技的展望与猜想
热度 13 gy5134 2012-10-29 13:33
一直都想写写关于电力传输科技的展望与猜想，可是都没有勇气，主要原因是自己不能很好地看清楚未来能源的真正走向和新能源的出路。现在终于鼓足了勇气，尝试着对电力传输科技的期望，去完成自己的思考与判断。 中国电力能源的现状还处在初级阶段，很多都是发了即用，没有很好的电力能源的充分配置。打个很简单的比方，你烧一壶水的同时可以洗衣服或去看书充实一下自己，可是电力传输的现状是，烧水时还在旁边等着水开。这在某些方面上是很谨慎的做法，防止水开了，烧坏壶底，可是你想过没有，我们用的是电热水壶，当水开了，它会自己停下来，其他设备被影响的概率很低。电力能源的方面也是如此，发出的电很多，可是有很大的一部分被损失率。正是由于现在的电能使用效率不太高，才引发了人们去开发大功率的电力传输设备。 这种设备起源于尼古拉 · 特斯拉（ NikolaTesla ）的梦想 —— 使用电磁波来远距离供电 —— 也许很快就会变成现实。早在 1890 年，这位现代交流电系统的奠基者就开始构想无线供电方法，最后提出了一个非常宏大的方案 —— 把地球作为内导体、距离地面约 60 千米的电离层作为外导体，在地球与电离层之间建立起大约 8Hz 的低频共振，再利用环绕地球的表面电磁波来远距离传输电力。他想像广播一样，将电能传遍全球。为此，在 J.P. 摩根的资助下，他在纽约长岛建立了 57 米高的瓦登克里夫塔（ WardenclyffeTower ）来实现这一构想，但最终被迫放弃。虽然我们现在可以从理论上证明特斯拉的方案的确可行，但是出于世界上各个国家的区隔，这种 “ 天下大同 ” 在短时间内恐怕不会成为现实。 不过另一种远程无线供电方案可能会更容易实现一点。加拿大科学家正计划制造一架无人飞机，飞行高度 33 千米，可以在空中连续飞行几个月。这可能是世界上第一架可以真正投入使用的远程供电飞机，本身不携带燃料，而是从地面的微波站中获取能量。 微波是指那些频率在 300MHz 到 300KMHz 之间的电磁波，它的波长在 1 米到 1 毫米之间。因为电磁波的频率越高，能量就越集中，方向性也越强，所以人们认为，使用微波来无线传递能量可能是最好的选择。更何况，微波可以通过硅整流二极管天线转换成电能，转化效率可以高达 95% 以上 —— 这样高的转化率已经可以让人满意了。 在这架无人机起飞之后，地面的高功率发射机通过天线将发射机所产生的微波能量汇聚成能量集中的窄波束，然后将其射向高空飞行的微波飞机。微波飞机通过微波接收天线接收能量，转换成直流电，再由直流电动机带动飞机的螺旋桨旋转。因为无需携带燃料和发动机，这种飞机的有效载荷将会大大提升。 其实早在 1968 年，美国航天工程师彼得 · 格拉泽 (PeterGlaser) 就已经更进一步，提出了空间太阳能发电 (SSP ， SpaceSolarPower) 的概念。他设想在大气层外通过卫星收集太阳能发电，然后通过微波将能量无线传输回地面，并且重新转化成电能供人使用。这一设想，不是在仅数十千米的距离上用微波传递能量，而是要把能量在三万多千米之外，从太空精确地射向地面接收站。 想象一个地球同步卫星。它停留在赤道上空 36 ， 000 千米的高度，太阳能电池阵列始终对太阳定向，微波发射天线则瞄准地面的接收天线。这儿，不存在在地面接收太阳能所必然面临的照射时间、气候、重力等问题，每年有 277 天可以全天接受日照，而被地球遮挡时，最长停电时间也不过 75 分钟。它每年有 99% 以上的时间把源源不断的太阳光能转化为电能，效率将比地面上同样规模的太阳能电站高出十倍左右。 1977~1980 年，美国宇航局和能源部共同出资，对空间太阳能发电的问题进行了概念研究，得出结论：这种方式不存在不可克服的技术困难。但是后来这个计划一度被锁进保险柜，原因在于耗资惊人。目前把物品送上太空还是很花钱的，要在太空中组装一颗收集太阳能来发电的卫星，成本令人难以接受。 不过，随着地球上不可再生资源的逐渐消耗，这个计划又被摆上了桌面。现在有几个能源消耗大国和能源匮乏的国家正在论证这种方案的可行性，并且开始了小规模实验，来验证在大气内进行微波能量传递以及从太空向地面发射微波束的实际效果，而目前比较乐观的估计是， 2010 ～ 2020 年太阳能发电卫星就可以进入实用阶段了。  这些都是在大的方面的进展，在小的方面我们也取得较好的成绩，可是都非国人，希望我们的电力研究人员不要错过这种机会去发展我们的大功率无线传输技术 。 17世纪人类发现如何发电后就用金属电线来四处传输电力，一直到今天供电网、高压线已遍布全球的角角落落。生活中，大人们总少不了教导孩童“不要碰电源插口和裸露的电线”，想来那些高压电线更是给不少人留下过“恐惧”感的记忆。而如今，无论是在工作还是生活中，越来越多的电器给我们带来极大的便捷，不知不觉中各种 “ 理不清 ” 的电源线、数据线带来的困扰也与日俱增 —— 这样下去难道人间要 “ 作茧自缚 ” ？ 不过，这些年的科技发展表明，在无线数据传输技术日益普及之时，科学家对无线电力传输 (WirelessPowerTransmission,WPT) 的研究也有了很大突破 —— 从某种意义上来讲，无线电力传输也不是幻想 —— 在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线也已成为可能。 最近有报道称， 2008 年 8 月的英特尔信息技术峰会 (IDF ： IntelDeveloperForum) 上演示了无线供电方式点亮一枚 60W 电灯泡 ( 图 1) 。该研究是由英特尔西雅图实验室 JoshuaR.Smith 等基于美国麻省理工学院 (MIT ： MassachusettsInstituteofTechnology) 马林 • 索尔贾希克 (MarinSoljacic) 的研究理论进行的，可以在 1m 距离内隔空给 60W 灯泡提供电力，效率高达 75% 。 在 2006 年末有报道称 MIT 在无线电力传输技术上获得突破：物理学助教授马林 • 索尔贾希克为首的研究团队试制出的无线供电装置 ( 图 2) ，可以点亮相隔 7 英尺 ( 约 2.1m) 远的 60W 电灯泡，能量效率可达到 40 ％ —— 有关内容刊登在 2007 年 6 月 7 日的《 Science 》在线版《 ScienceExpress 》上。这个 “ 隔空点灯泡 ” 实验引起了欧美及全球各大媒体的极大关注并进行了 “GoodbyeWires” 之类的广泛报道。 在 2001 年 5 月，国际无线电力传输技术会议在印度洋上的法属留尼汪岛 (ReunionIsland,France) 召开期间，法国国家科学研究中心的皮格努莱特 (G.Pignolet) ，利用微波无线传输电能点亮 40m 外一个 200W 的灯泡。其后，据研究者有关文章介绍 2003 年在岛上建造的 10kW 试验型微波输电装置 ( 注：有些国内报道误作 10 万 kW) ，已开始以 2.45GHz 频率向接近 1km 的格朗巴桑村 (Grand-Bassin) 进行点对点无线供电。 无线电力传输这种特殊的供电方式，是人类的梦想之一。世界上第一台交流电发电机的发明者尼古拉 • 特斯拉 (NikolaTesla) 在 19 世纪末就进行过无线电力传输的实验，但最终未能成功。一百年后的今天，随着无源式 RFID 电子标签和各种非接触式无线充电 ( 用于电动牙刷、剃须刀等低功率家电 ) 技术的实用化，以及无线网络技术的大发展，无线电力传输已经引起人们的极大兴趣。本世纪以来，能点亮灯泡的无线供电技术，毫无疑问也点亮和刷新了人们对 “ 无线 ” 未来生活的无限憧憬。 对于在空间实现无线电力传输 / 供电的形式，总起来看大致有三类：第一类是通过电磁感应 “ 磁耦合 ” 进行短程传输；第二类是将电能以电磁波 “ 射频 ” 或非辐射性谐振 “ 磁耦合 ” 等形式中程传输；第三类是将电能以微波或激光形式远程传输 —— 发射到远端的接收天线，然后通过整流、调制等处理后使用。下面将举例简要介绍这些方面研究开发情况或相关信息，供读者参考。 短程无线供电技 术。 现在已经广泛应用的变压器是基于电磁感应原理来工作的：由一个磁芯和二个线圈 ( 初级线圈、次级线圈 ) 组成；当初级线圈两端加上一个交变电压时，磁芯中就会产生一个交变磁场，从而在次级线圈上感应一个相同频率的交流电压，电能就从输入电路传输至输出电路。现在已经商品化的非接触式充电系统，其电能发射端的线圈 ( 连接电源 ) 与接收端的线圈 ( 在电子产品中 ) ，处于两个分离的装置中，电能通过感应线圈传送，这类似一个线圈间耦合不紧密的变压器。最早使用变压器原理进行无线供电的产品是一些电动牙刷、电胡刀和无绳电话等，下面介绍一些相关产品及其构造或原理。 无接点充电插座 。 因电动牙刷难免经常接触到水，采用无接点充电方式，可使得充电接触点不暴露在外，增强了产品的防水性，利于整体水洗、清洁方便。在充电插座和牙刷中各有一个线圈，当牙刷放在充电座上时就有磁耦合作用，利用电磁感应的原理来传送电力，感应电压整流后就可对牙刷内部的充电电池充电。 苹果公司、摩托罗拉公司、 LG 以及 Panasonic 联手 NTTDoCoMo 都在开发各自的无线充电器。而对用于手机的无接点充电器而言，只要在充电座和手机中安装发射和接收电能的线圈，便可实现无接点充电 —— 这不仅将摆脱线缆的束缚而且还将消除接口差异的限制，因此无线充电器设计更加人性化并且减少资源浪费。 “ 免电池 ” 无线鼠标 。 鼠标的工作需要电力支持，有线鼠标通过与电脑的连接线来获得电力，而无线鼠标一般采用电池供电。电脑鼠标从易招致污垢的机械鼠标到无线光电鼠标，使用的舒适度已有很大提高。而老牌鼠标厂家双飞燕公司从 2004 年开始推出的 “ 免电池 ” 无线鼠标 ( 需要在专门配备的鼠标垫上操作 )—— 这里的鼠标和配垫都有 “ 奥秘 ”—— 两者内部都安装了电磁感应线圈，鼠标垫通过连接电脑的 USB 接口即可获得电能，并由其感应线圈向鼠标内的感应线圈输送电能，可以给鼠标进行无线供电并进行信号感应，这里也涉及到了人们常讲的 “RFID( 无线射频识别 )” 技术。 通用型无线供电 “ 垫 ” 。 2003 年英国剑桥 SplashPower 公司发明了无线充电 (wirelessrechargingsystem) 技术，也是根据电磁感应进行电力传输的，电能接收器 “SplashModule”( 厚不足 1mm) 可配置于充电终端 —— 手机、笔记本电脑，电能发送器则配置成充电器， 2005 年初这种商业化的无线充电器 “SplashPads”( 厚约 6mm 、大小如鼠标垫 ) 上市，只要便携终端安装有电能接收器即可放到上面充电。 类似的产品还有美国 WildCharge 公司开发的无线充电系统，充电板的外观像一个鼠标垫，能够放置在桌椅等任何平坦表面，可提供高达 90W 的功率，足以同时为多数笔记本电脑以及各种小型设备充电。香港城市大学的许树源教授也曾成功研制出一种 “ 无线电池充电平台 ” ，可将数个电子产品放在一个充电平台上充电，充电时间与传统充电器无异。 2007 年微软亚洲研究院披露新成果 —— 设计和实现了一种通用型 “ 无线供电桌面 (UniversalWirelessPowerSurface)” ，如果随意将笔记本、手机等移动设备放置在桌面上，即可自动开始充电或供电。 多功能家用电器无线供电 “ 膜片 ” 。 2006 年日本东京大学产学研国际中心的樱井贵康教授主持开发出一种家用电器无线供电方式，用一片图书大小的柔软塑料膜片就可对家电进行无线供电 —— 该特制塑料膜上面印刷有半导体感应线圈，厚度约 1mm 、面积约 20cm2 、重约 50g ，可以贴在桌子、地板、墙壁上，可为圣诞树上的 LED 、装饰灯、鱼缸水中的灯泡或小型电机供电。使用前家用电器需要装上可接收电能的感应线圈，然后放到相应位置即可得到无线供电。 据报道这种薄膜电源由四层塑料薄膜组成，从下到上依次是电导可控的有机晶体管，感测兼容电子设备接近的铜线圈、接通或断开电源的 MEMS 开关、传送电能的铜线圈。当电器进入薄膜 2.5cm 范围内，最靠近的 MEMS 开关接通电源，电感线圈就利用电磁感应向设备供电。试验验证，扣除发热损耗的情况下能量转换率可达 62.3 ％，可转送 30W 电力 ( 如果加大膜片尺寸可达 100W) 。据称该无线供电膜片将自行判断电器所在位置，在居室空间的较大范围内可随意放置。在无电源线的吸尘器、笔记本电脑以及家用机器人等的应用方面有广阔前景。 植入式医学器件的充电技术 。 目前，心脏调节器、心脏除颤器等单植入式医疗装置市场已达数十亿美元，这些植入装置需要电池供电，当电池将耗尽时，如果能通过无线供电方式充电则将避免动手术等大麻烦。 日本东北大学小柳光教授，在 2007 年 SSDM 国际会议上，发表过使用电磁感应型无线供电技术成果，他主持试制出可从外部向植入眼球的人工视网膜用 LSI(Large-ScaleIntegration 大规模集成电路 ) 进行无线供电的系统。另外，据 2007 年 7 月多家媒体报道，英国南安普敦大学的研究者成功地研发出一款能将振动转化为电能的 “ 迷你发电机 ” ，可望将来能凭借心脏病人的心跳为自己的心脏起搏器供电 —— 避免更换电池时动手术。据说这项技术也可能应用于手机、 MP3 等移动装置 —— 仅靠人类的心跳就能无线充电。 中程无线供电技术 。 我们了解频率介于 75kHz 和约 10GHz 之间的电磁波俗称 “ 无线电波 ” ，可以用来传送广播和电视节目、进行通信和传真，但是对其传输电能的本领比较陌生。通常电磁波在自由空间传输能量的过程中会向四面八方散发、不易集中、定向性差，因而供电效率是个问题；另外，还有对空间造成电磁 “ 污染 ” 的担忧。有人认为电磁波可以无线传输较长的距离，但输送能量有限，存在传输功率比较低 ( 甚至只有几微瓦到几毫瓦 ) 的问题。 Powercast 公司的相关研究是利用电磁波损失小的天线技术，借助二极管、非接触 IC 卡和无线电子标签等，实现效率较高的无线电力传输。 JenniferChu 在《科技评论》中提到， MIT 的索尔贾希克曾考虑使用电磁波，但难以避免有大部分能量在传输过程中损耗，而激光等传输方法也存在难题，最终提出了 “ 电磁共振耦合 ” 概念 , 与电磁感应方法相比，虽然采用的磁场弱，但可以实现更长距离的传输；与电磁波传播方式相比，电磁共振方式的能量流失少。 Powercast 无线充电器 2007 年 3 月 “Business2.0” 等媒体报道，美国宾夕法尼亚州的 Powercast 公司开发无线充电技术，可为各种耗电量相对较低的电子产品充电或供电，诸如手机、 MP3 、随身听、温度传感器、助听器、汽车零部件，甚至体内植入式医疗装置等。 Powercaster 公司表示开发工作早在 2003 年就开始了，该技术已获得 FCC 的批准，其中整个系统主要包含两个模块：一个模块是 “PowerCaster” 发射器，可插在电源插座上；一个模块是 “Powerharvester” 接收器 ( 硬币大小 ) ，可嵌入电子产品里。发送器这边利用安全的超高频 915MHz 频段把能量发送出去，而接收器在距离发送器将近一米范围内都可以接收到发射的电磁波而实现充电 —— 据称约有 70% 的电磁信号能量转换为直流电能。 Powercast 已经开始商业化运作，与荷兰菲利浦公司等百家以上的公司签订了合作协议，计划到 2008 年年底将交付数百万个无线充电器。基于此，飞利浦公司还曾准备推出具有无线充电功能的无线键盘和鼠标。报道称该项技术之所以会得到多家厂商的青睐，原因在于它独特的电磁波接收装置，能够根据不同的负载、电场强度来做调整，同时还能维持稳定的直流电压。 MIT 隔空无线点灯实验 。 在文章开始提到的 MIT 的索尔贾希克研究团队认为，他们发现的是一种全新的无线供电技术 —— 非辐射电磁能谐振隧道效应，称作 “Witricity” 无线供电技术。采用 “ 不发出电磁波的天线 (WirelessNon-radiativePowerTransfer)” 实现非幅射共振能量传输。 MIT 的研究者用两个直径 60cm 的特殊铜线圈做实验，作为送电方的一个线圈接在电源上，作为受电方的另一个线圈置于 2m 外并连接一个灯泡。当送电方的接通电源后，两个线圈都以 10 兆赫兹的频率振动，从而产生强大的电磁场，通过 “ 电振 ” 电能被传递了，隔空供电使灯泡发光。在电源与灯泡中间放置木料、金属或其他电器等，灯泡仍会发亮。研究人员表示，没有发现这一系统会影响人体健康，现在的电磁辐射水平大概和核磁共振仪类似，应该是在安全范围之内。 该无线供电技术也称为共振感应耦合技术，关键在于利用了非辐射性磁耦合 —— 两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合，采用单层线圈，两端各放置一个平板电容器，共同组成谐振回路，减少能量浪费。基于普通电磁感应耦合的非接触电力传输，则是利用数百圈紧密缠绕的线圈，但只能在数毫米的范围才得到 60 ％以上的传输效率。而该系统只是缠绕了 5 圈粗铜线作为天线的线圈，在进行 2m 传输时效率约为 40 ％，距离为 1m 时效率竟高达约 90 ％。可见这种融合了电磁共振的无线供电技术别具一格。 关于这项技术离实用化还有多少距离的问题，该研究团队承认技术还需改进才能走进家庭。一方面是输电效率必须提高一倍才有望取代化学电池；再是铜线圈需要最小化才可实用 —— 目前铜线圈直径为 0.6m ，要给整个房间的电器无线充电，预计直径需达 2.1m ；此外，电磁能发射器工作的有效距离最远仅为 2.74m ，要想提高这一有效距离，电脑等设备还必须同样配置一个带有铜丝线圈的接收器。目前该团队正设法改进，希望电器离电源的有效供电距离能达到 4m ～ 5m ，铜线圈可缩小到安装在笔记本电脑里的程度，输电效率也要大幅提高。如果这样，手机、笔记本电脑就可以在配置有发射器的屋子里自动充电，甚至无需电池或无需通过相连电源就可以直接使用。 远程无线供电技术 。 从科学技术与实际应用相结合的角度来讲，无线供电和有线供电将会各有千秋。如果作为地面长距离输电或者所有家用电器的长期供电，无线供电可能未必实用。除铺设输电线路困难的地区之外，但有一个特殊科技领域的发展非常倚重无线电力传输技术，那就是太空领域了，比如人造卫星、航天器之间的能量传输等，而首当其冲的是未来太空太阳能发电站 “ 隔空 ” 给地球无线供电的研究摆在人们面前。 在太空的太阳光线没有地球大气层的影响，辐射能量十分稳定，是 “ 取之不尽 ” 的洁净能源。如果在静止轨道上建设太阳能电站，一年有 99% 的时间是白天，其利用效率比在地面上要高出 6 倍～ 15 倍。随着全球环境污染和能源短缺问题日趋紧张，向太空要能源的需求愈发迫切。美国五角大楼国家安全太空办公室 (NSSO) 在 2007 年 10 月的报告中则明确指出，要立即着手 “ 向上钻取能源 ” 的工作，建议美国政府在未来 10 年投入 100 亿美元建造一颗能 10GW 太阳能传回地球的试验卫星。 太空太阳能电站是利用卫星技术，在太空把太阳能转化成电能，然后以微波和激光等方式传回地球供人类使用的系统。该系统主要由两大部分组成：太空部分 —— 太阳能发电卫星 —— 由火箭将太阳能发电卫星发射到空间轨道上形成，在太空将太阳能转化成电能；地面部分 ―― 接收电站 —— 接收太空发电卫星通过微波或激光等方式传输到地面的电能。 在外 太空进行试验发电的国家有美、日、法、德、俄等。来自美国国防部的一份报告称，建立空间太阳能电站的构想无论在技术方面还是在经济方面都是可行的。太阳光是永恒不变的，太阳所释放的能量相当于当前全球所消耗能量的 10 万亿倍，美国国家航天学会副主席马克 • 霍普金斯 (MarkHopkins) 说 :“ 我们只需要开发其中一少部分，就足以应付我们 当前和未来的许多年的能源需求。 根据美国科学家预测，到 2025 年，美国有可能在太空建造 100 座太阳能电站，将会满足美国全国 30% 的电力。而日本从 20 世纪 80 年代也已展开太空太阳能相关研究，目标是在 2030 年前向太空发射一颗对地静止卫星，这颗卫星将为地球上 50 万户家庭提供 10 亿 W 电能。目前，日本宇宙航空研究开发机构的研究人员将微波和激光看作是传输太阳能的可能选择。对于两种无线传输的情况以下进行简单介绍。 关于微波传输电能微波是波长介于无线电波和红外线辐射之间的电磁波，目前已广泛应用于微波炉、气象雷达、导航和移动通信。微波送电是全世界的研究热点，据报道 1967 年美国空军同雷神公司合作进行了世界上首次电力微波传输试验，成功地通过微波向模拟直升机提供电力。 1994 年，科学家利用微波将 5kW 的电力送达 42m 远也取得成功。前面提到的法国皮格努莱特利用微波进行的无线输电试验 —— 是把一部发电机发出的电能，先通过磁控管转变为微波，再由发射器将微波束送出， 40m 外的接收器接收后，由变流机将微波转换为电流，然后将一个 200W 的灯泡点亮。在留尼汪岛上的格朗巴桑村位于千米深的峡谷底，过去居民利用安装在房顶上的太阳能电池，但因日照时间短等原因电力不够用 ——2003 年无线供电技术使其成为世界上第一个利用微波技术供电的乡村 —— 至于该技术的实用化商业推广不知何时实现 —— 尚未见到最新的进展报道。 目前微波频率采用的 2.45GHz 是分配给工业、科学和医疗使用的频率，不会对通讯造成影响，所到之处的能量密度也不会对生物造成伤害。家用微波炉的普及，表明了微波技术实用化的成熟。研究者已确认类似家用微波炉的工作频率 2.45GHz 的磁控管用于能量的微波传输，可轻易穿过大气层，由地面接收设备 ( 由盘式天线、低压电流二极管和电子束回旋加速器共同组成 ) 获取能量后转成高压直流电源。 关于激光传输 。 电能激光方向性强、能量集中，利用激光可以携带大量的能量，可以用较小的发射功率实现较远距离的输电。有关研究选择激光的优势在于，所需的传输和接收设备是微波所需的 1/10 ，不存在干扰通信卫星的风险 —— 使用微波却存在这种问题。不足点之一是障碍物会影响激光与接收装置之间的能量交换，使用激光不能像微波那样可以闯过云层，射束能量可能会在中途丧失约一半。 这些先进的技术很大的推动力现代社会的进步，可是作为中国，我们只是科技产品的加工厂，而非科技输出国。在下个世纪，推动我们前进的不再是代加工，而是转型后的科技含量，即坐在家里吃专利。而大功率无线电力传输又是所有科技公关的基础，把握好方向，才能迎头赶上。愿我国的科技能更进一步，走好转型的道路。
个人分类: 大功率无线电力传输|13999 次阅读|14 个评论
[转载]国家电网允许分布式光伏发电上网富余电力全额收购
sincos 2012-10-28 12:04
国家电网允许分布式光伏发电上网富余电力全额收购 　　据中国之声《全国新闻联播》报道，国家电网今天正式发布《关于做好分布式光伏电网并网服务工作的意见》，承诺免费提供分布式光伏发电接入服务，允许富余电力上网，并且全额收购富余的电量。 　　分布式光伏发电是指安装在用户屋顶或附近的单个并网点总装机容量不超过6兆瓦的以自发自用为主的太阳能发电装置。 　　国家电网公司副总经理舒印彪宣布，从11月1日开始，电网企业为分布式光伏发电项目业主提供免费服务。 　　舒印彪：接入系统方案制订、电能计量装置的安装、并网验收和调试等全过程服务，不收取任何费用。 　　舒印彪表示，建于用户内部场所的分布式光伏项目，发电量可以全部上网、全部自用或自发自用余电上网，由用户自行选择，对于分布式光伏发电用户自己用不了的富余，电网企业按国家政策全额收购。 　　舒印彪：支持分布式光伏发电分散接入低压配电网，按照国家政策全额收购富余电量。对所有分布式光伏发电项目免收系统备用容量费。 　　在美国已对话光伏产品关闭大门，欧盟“双反”立案在即的困难时期，分布式光伏发电并网获准无疑为中国惨淡的光伏产业注入一针强心剂。 　　国家能源局新能源和可再生能源司副司长史立山：总的来看光伏发电的建设已经迈出了重要的步伐，企业投资和利用光伏的积极性已经调动起来。实现能源转型 建立清洁高效可持续的现代能源体系是我国能源发展的重要目标。分布式光伏发展带来的决不是电力系统接入了多少光伏发电容量，它带来的将是电力革命性地变 化。（费磊） Source: http://finance.people.com.cn/n/2012/1026/c1004-19404991.html
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“中外对话”的文章缺乏基本的科学常识
热度 2 zbt92 2012-10-9 15:48
文 / 水博 近日，“中外对话”发表了汇丰银行气候变化战略专家陈伟欣的一篇题为《发电能力扩张加剧中国水资源短缺》文章。该文章的说法，虽然不能说完全没有道理，但是，根据文章基本上可以断定这个被“中外对话”称为气候变化战略专家的作者是一个糊涂虫（至少是科盲）。 煤炭的开采和火力发电耗水严重是众所周知的，所以，没人否认中国的火电力装机的增长，一定会增加水资源的消耗。然而，令人不可思议的是，这位“战略专家”居然把解决中国水资源难题的水力发电，也说成是加剧水资源压力的原因。看到“中外对话”该文章的题目，我们抱着极大的好奇心，一直想看看水力发电是如何加剧水资源短缺的。不过，非常令人失望的是，原来是这个作者的逻辑概念混乱。他自己还搞不清楚逻辑上的因果关系。火力发电当然是要消耗水资源会造成水资源短缺的，但是，水力发电则完全没有这种可能。不过，水力发电当然会受到水资源短缺的影响。原来，这位糊涂的战略专家居然分不清发电能力扩张加剧水资源短缺，与水资源的短缺影响发电能力，之间到底有什么区别。 除了这种逻辑上的问题之外，这篇文章的最大问题，就是忽视了中国水资源问题的最根本原因。中国每年的人均水资源总量约为 2000 多立方米，这个数字虽然不算很高，但是，也绝不能算低。有了这么丰富的水资源，说明之所以中国目前的水资源短缺，不是总量不足造成的，而是另有其它原因。 归纳我国水资源的问题，主要是水多、水少、水脏和水浑。这些问题才是造成我国水资源短缺的根本。其中，水脏是指水污染，水浑是指水土流失。而最重要的、最突出的水多和水少的问题，则是由于水资源时空分布的尖锐矛盾造成的。我国的南方水多，北方水少，汛期水多、旱季水少。所以目前的中国几乎每年都是洪涝和干旱的灾害交替出现。这些其实都是水资源开发程度不高，水库的调蓄能力不强造成的。 美国的国土面积和水资源总量，都与我国相似。目前中国虽然水坝数量名义上比美国还多，但是水库总库容仅为美国的一半﹐如果以人均水库蓄水量来比较﹐中美差距在十倍以上。由于缺乏水库的调蓄能力，我国一方面洪涝灾害频发﹐另一方面又是干旱严重﹐水资源严重短缺﹑水污染严重。从本质上说﹐这些都是由于可控制的水资源总量不足造成的。 根据联合国对几十个国家的调查发现。各国的人类发展指数几乎都与该国的人均水库蓄水量成正比。相比之下，美国和一些水库蓄水能力很高的发达国家的绿水青山，自然灾害少，很大程度上就是由于他们的水资源开发程度高，水库库容大，可以在汛期吸纳更多的洪水，抵御旱季里更大的干旱。而各国的水资源开发程度与其水电开发的程度绝对都是密不可分的。 我国的水电装机虽然较大，目前已经成为世界第一，但是，实际上我国的水资源开发程度和水电开发程度都还很低。截止到 2011 年底，我国的水资源开发程度（即可调蓄的水资源量或者说水库的蓄水量）只有 26% 。我国的水电开发程度（技术可开发的发电量与实际发电量之比）也只有 27% 。 虽然开发程度不高，但我国的水电装机量和发电量都已经很大的原因，是我国境内有一个“世界屋脊”，水能资源极其丰富。然而，这个巨大的资源优势，则也可能掩盖我水电开发程度的低下所带来的严重问题。由于我国目前水电开发程度还不高，所以，我国的水资源开发程度也很低（也就是说水库的蓄水能力还不远远不够）。 水库蓄水的水资源开发为何与水电开发密不可分？因为大型的水库在泄水的时候，将产生巨大能量。这种能量如果不能有效的控制、消除，将会对水库大坝建筑的安全构成巨大的威胁。与此同时，迫于现代社会对于能源的需求，现代的社会几乎不可能不去利用水库泄水所产生的这一巨大能量进行发电。目前，水电开发往往是一种更科学、更高效的水库大坝建设（即水资源开发）的方式。 从调控水资源、解决水资源时空分布的矛盾方面来看，利用水库的泄水能量发电，将会使得水库大坝变得更加安全。从利用泄水发电可以获取一定的经济收入来看，通过水电开发所建设的水库大坝，可以拓宽水库大坝建设投资的渠道，利用市场机制达到服务于社会公益的目的。不仅如此，由于水电开发的业主不仅是水库大坝的直接受益人，而且还是大坝安全和水资源管理的责任主体，所以，他们在发电的同时，一方面要利用好水库解决水资源时空分布矛盾，另一方面还要对水库大坝安全的维护会更加主动，完善。更有利于水库大坝的安全运行。 例如，我国三峡工程的首要目标是防洪和供水，但同时它又是世界上最大的水电站。 综上所述，可见中国的水资源短缺问题，最重要的原因之一是水资源和水电的开发程度还很低，水库的蓄水能力不足造成的。中国的发展对能源电力的需求是刚性的，必须的，但是，并非没有解决的渠道。如果科学地发展能源电力工业，不仅不会加剧中国的水资源的紧张，反而是一条解决中国水资源问题的必由之路。这个能让中国的能源和水资源双赢的答案，就是我国“十二五”规划中提出的“积极发展水电”。 相比之下，那个声称战略专家的《发电能力扩张加剧中国水资源短缺》作者，真不能说不是一个完全不懂科学的糊涂虫。 参考文章：《发电能力扩张加剧中国水资源短缺》 2012 年 10 月 08 日 转自《中外对话》 作者： 陈伟欣 云南的大婶面对没有收成的干枯麦子 如今，中国平均每周就要新建三座发电站；到 2030 年中国计划新增的发电能力是美国、英国和澳大利亚三国现有发电能力的总和。这意味着要消耗大量的水资源用于冷却和为汽轮发电机提供动力。中国本就面临着很大的水资源压力，气候变化更是雪上加霜。 对于投资者和企业来说，这又意味着什么呢？ 我们认为，投资时必须首先考虑水资源和能源风险。在整个投资周期中，水资源供应及其对供应链的潜在影响都应该是至关重要的考虑因素。 中国四成的粮食产自缺水地区。河北、山西、山东、河南和江苏五省以及北京、上海和天津三个直辖市缺水的风险最高。工业用电占中国总发电量的 80% ，因此缺水对其影响比农业高一倍。 考虑到水资源短缺对投资的重要影响，我们有必要看一看中国正在采取怎样的措施应对发电维持经济增长和保护珍贵的水资源供给的双重挑战。 2010 年，火力发电和水力发电分别占到中国总装机容量的 74% 和 22% 。这意味着大多数的发电能力均依赖于水资源供应。中国的工业化、城市化进程以及不断增长的财富将推高电力需求，进而更多地消耗本就有限的水资源。 2003 年到 2010 年，中国年人均可再生水资源略高于 2000 立方米，刚刚超过 1700 立方米的临界线。此外，中国 27 个省和直辖市之间水资源的分布并不均衡。目前已经有 11 个省缺水（亦即年人均可再生水资源量低于 1000 立方米），而由使用化石燃料排放出的二氧化碳引起的气候变化使这些省份的供水形势更加严峻。中国政府认识到了这一问题，并已经采取包括制定严格的新用水定额和减排指标等应对措施。 火电和水电能力扩张加剧水资源压力 根据我们的估算，中国发电产业用水量约占全国水资源的 10% ，低于英国和美国（分别为 34% 和 49% ）。然而，中国计划到 2030 年之前新增 121.2 万千瓦发电能力，这相当于印度现有装机容量的六倍。火力发电仍将占据主导：在从 2020 年起的十年中，中国计划新增 45.3 万千瓦火力发电能力，相当于俄罗斯 2009 年全国总发电能力的两倍。 中国火力发电的扩张还将促进煤炭开采，而煤炭的开采和加工也是用水大户。根据我们的估算，中国 47% 的煤炭储量位于缺水地区。缺水还将带来对煤炭进口依赖度的增加；例如，中国三成的煤炭保有储量都在严重缺水的山西。 水资源供应的变化还将威胁到水力发电。虽然水力发电占通常建在水资源较为丰富的地区，但即便是这些地区在发生干旱时也会很快地受到水资源短缺的影响。近年来，中国南方的夏季干旱就迫使一些水力发电站无法满负荷运行。 政府计划到 2030 年将水力发电能力从 2010 年的 21.6 万千瓦增加到 56.8 万千瓦。但令人遗憾的是，中国在河流上游建坝的行为可能造成与下游国家的冲突，因此中国的水电发展有潜在的地缘政治风险。 我们认为，中国火电和水电装机容量的扩张将进一步加剧其水资源的短缺。即便能源结构有所调整，预计仍将有 87% 的发电能力需要用水。在这种情况下，中国必须大幅提高能源效率。 限制用水量 能源效率与水资源利用效率同样重要。用电量减少将直接造成电力需求减少，从而在某种程度上缓解中国的水资源压力。近年来，中国的水资源利用效率和能源效率都有所提高，但要达到政府的目标还必须做出更多努力。 在第二产业未能完成 2011 年能效目标之后，政府给工业企业制定了更加严格的能效指标。我们认为，尽管更高效的工业发展或将需要更多的先期投资，但接下来政府会对工业用水目标也做出规定。 缺水使金属和矿业、公用事业设备生产和供应以及制造业面临风险。没有水就意味着没有电，钢铁这样的原材料供应也会成问题。如前所述，约四成的农业产出来自缺水地区，主要是北方。气候变化造成温度升高，改变了水资源可获得度，从而影响农业生产。此外，由于农业对中国保障粮食安全具有重要的意义，对水资源的争夺将更加白热化。 中央政府 2011 年制定了国家用水定额。各省级政府也相应制定并公布了 2015 年的用水上线目标。由于 27 个省和直辖市的总规划用水量超出了中央政府的目标，省际合作必不可少。我们认为，这将进一步凸显中国的政策执行问题。此外，一些缺水最严重省份制定了最为严格的减少水污染的目标，这使得兼顾经济增长和水量和水质保护更加困难。 鉴于中国国内生产总值（ GDP) 的 45% 来自缺水省份，我们认为省级政府推出的水资源上线目标可能推动中国经济结构的改变。部分企业或将迁址，用水定额和污染物减排目标的执行或许也将比以往更加严格。除了缺水风险最高的五省三市之外，广东、浙江和内蒙古三个边缘缺水省份形势同样严峻。 中国的计划经济已经将水和其他资源考虑在内，但个别省份用电和用水量的增长情况似乎反映出计划不当。虽然水价的高涨也是一个值得关心的问题，但水资源的短缺风险更大。提高水资源利用效率和能源效率是当务之急。 水资源和电力风险应该被视为投资计划的核心考虑因素。项目投资者在投资之前就考应该考虑这两方面资源的短缺情况，确保考虑到，并在一定程度上确信资产生命周期中水资源的可利用性。投资者应该研究潜在的水资源短缺对位于缺水省份的设施的影响，以及缺水是否会威胁到项目的正常运行和供应链。由于与水资源保护有关指标的执行可能比以往更加严格，企业也应在提高效率的过程中对用水定额和污染排放目标有更明确的认识。 最后我们认为，在提高工业能源效率已被列为十二五规划重点工作之一的情况下，水资源供应的紧张形势会进一步推动上述目标的实现。如果不能从现在开始做出有效的行动，水资源短缺的风险仍将存在，未来的许多项目都将无法进行。
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[转载]产能过剩、遭美欧伏击，光伏产业巨大危机，尚德电力被警告退市
热度 1 Helmholtz 2012-9-28 10:14
（能源新产业面临巨大危机：在德国各路光伏企业纷纷破产之后，噩运也开始降临到两头在外的中国光伏企业的头上。一年前还只是薄膜光伏企业希望抱团取暖过冬，而现在是全行业的冬天到了。只看中国政府如何开放国内市场以拯救这些一度辉煌的企业。但由于光伏行业技术与设备更新快速，最后是拼技术和，而过分依托海外补贴市场、过度投资、当利润无法撑起良性发展，大面积的企业破产可能就是无法避免的宿命了。 亥姆霍兹联合会的于利希中心以及亥姆霍兹柏林能源材料研究中心都是德国薄膜光伏技术开发的欧洲核心单位，但都没有跟国内企业形成战略合作伙伴关系。 能耗之争、技术性价比之争，这是产业竞争力的核心体现。 ---------博主评论。） 　　 近期据尚德电力官网称，澳大利亚工程师协会悉尼分会于9月21日在悉尼举行颁奖仪式，授予尚德公司执行董事长兼首席战略官施正荣“卓越工程师”荣誉称号，以表彰施正荣和其他获奖工程师为世界各地做出积极影响和巨大贡献。 　　虽然获此殊荣，是我国光伏企业与光伏“人”的荣耀，但我国光伏企业仍处于十分尴尬的局面。 　　9月22日，尚德电力宣布，收到来自纽交所的警告通知，因截至9月10日的连续30个交易日，公司收盘价连续低于1美元，不符合纽交所的上市规定。根据规定，尚德需要在此后半年内，在任意时段内使股价连续30个交易日高于1美元，否则将面临退市。 　　底气十足无奈业绩下滑现状 　　据《证券日报》记者了解，自8月1日起，尚德电力的股价就开始在1美元左右徘徊，至9月7日，股价跌出了年内以及上市以来的新低0.714美元/股。虽然在此之后，尚德电力的股价开始触底反弹，但反弹的力度并不明显，截至9月25日公司最新收盘价为1.01美元/股，能否保持住股价高于1美元是决定着公司会否退市的关键。 　　9月24日，记者联系尚德电力，询问公司目前是否已经有相关对策以应对此次突如其来的退市警告。相关工作人员向记者表示，目前，公司已经发布了英文公告，来说明公司目前的态度。 　　另据《证券日报》记者查询公告，并进行翻译后得知，目前，尚德电力会继续在纽交所上市交易，并将继续遵守纽交所的其他上市标准，接受纽交所的监督，同时，公司表示，纽交所的通知并不影响公司业务经营或SEC报告要求。 　　虽然，在公告中尚德电力的底气十足，但截至目前，公司的财务及经营状况还未显示出有任何实质性的改善。 　　据公司发布的2012年第二季度初步财报显示，截止到今年6月30日，尚德在第二季度的出货量与第一季度相比环比增加33%，高于原先20%的预测。第二季度的销售收入为4.71亿美元，环比增加15%，其中93%的收入来源于光伏组件销售，7%的收入来源于光伏系统、电池、硅片和生产设备的销售。第二季度的毛利率约为-10%，非现金库存计提7600万美元，影响经营毛利率达16个百分点，扣除非现金库存计提后的毛利率为正6%。 　　而为了缓解资产负债表的压力，上周一尚德电力突然宣布将位于无锡的电池厂产能下调至1.8吉瓦，涉及员工约1500人。 　　不仅如此，就在尚德高管纷纷另谋高就的同时，就连公司创始人施正荣前不久也在反担保骗局爆出后卸任CEO。 　　随着美欧先后对华光伏产品反倾销立案，外部形势愈加严峻。根据尚德太阳能公布的数据，公司名下的运营太阳能面板产能将会从之前的2.4GW被暂时削减到1.8GW，削减幅度在25%。而从市值上来看，近一年来，尚德的市值已经缩水85%以上。 　　光伏行业“内伤”很严重 　　从被寄予厚望，到目前内忧外患齐现，中国光伏产业短短几年内经历了冰火两重天，如果说来自美欧的反倾销大棒是压垮骆驼的最后一根稻草，那么无法否认的是，无序竞争导致的产能过剩则是骨子里的“内伤”。 　　有行业内分析师表示：“以前，江苏省等地区的光伏组件是世界市场的抢手货，而现在堆积如山的光伏组件却难有销路，这些组件的价值也在快速蒸发。” 　　“据我目前了解，天合光能、尚德电力、英利绿色等国内光伏企业的库存大约在5GW左右，这几乎是全球市场年需求的六分之一左右。按照第二季度每片组件80美分左右的价格计算，这些库存的价值约在45亿美元，但目前市场供应过剩意味着价格仍将快速下跌。”上述分析人士如是表示。 　　对此，另有业内人士曾认为，市场长期高速增长，使得许多中国的投资者和从业者忽视了光伏市场作为一个产业发展初级阶段的重要特点，那就是，技术和设备更新快速，而且所有技术更新都是围绕“低成本、高效率”来展开的。这个特点使得光伏产业的设备更新快，设备的生命周期短，往往一台设备上市两三年后，就有新的设备使之面临淘汰的命运，因此，建立工厂时，设备投资不宜超前过多;但中国光伏企业几乎全体忽略了这一点。 　　同时，光伏产业持续多年的暴利使得投资者忽略了自有技术的研发。“由于光伏产业是新兴产业，因此，还没有形成一套成熟的产业技术、装备和工艺，目前各大装备公司所生产的设备也是根据基础研究和实验室试验结果加上小量的实验，开发出来后很快即投向市场。这时，用户自身的研发就显得尤其重要，如果能够对设备做些小的改进，就很容易带来生产效率的大幅提高和成本的大幅下降。但中国几乎所有的光伏企业都忽视了这一点。”上述业内人士指出。
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PCIM Asia 2013电力电子研讨会论文征集开始了！
industry5101 2012-9-12 11:17
PCIM ASIA 2013 电力电子 智能运动 可再生能源 能源管理 国际展览会与研讨会 PCIM ASIA 2013 International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management 我们诚挚邀请业界及学术界专家、学者在PCIM 2013亚洲电力电子研讨会期间展示其最新研究成果和其对业界发展趋势的独到见解。 PCIM Asia国际研讨会是一个独立的，定位明确的活动。它实现了会议和展览两部分的充分融合和交流。会议代表、展商和观众将相聚在上海世博展览馆的同一屋檐下。 　　本次会议将成为产业界和学术界的研究者、开发者和专家们齐聚的论坛，探讨灵活、快捷、可靠、简洁和经济的电源转换并提供可能的解决方案。 （大会主席来自欧洲电力电子中心Lorenz Leo教授为英飞凌奥地利公司的 Davide Chiola颁发最佳论文奖） 【 奖项 】 想成为获奖者？我们将颁发 4个奖项 研讨会的董事会和专家委员会将在征集的论文中评选出4个论文奖项，并且在2013年的PCIM Asia研讨会开幕当天颁发奖项。每一个奖项的获得者将获得4,000元人民币的奖金。 【 青年工程师奖 】 年龄不超过35 岁的工程师可以申请青年工程师大奖。 【 最佳论文奖 】 颁发给大会的最佳论文奖获得者。 【 可再生能源最佳论文奖 】 颁发给可再生能源最佳论文奖获得者。 【 亚洲院校最佳论文奖 】 颁发给亚洲院校最佳论文奖获得者 【 议题内容 】 1. 环境保护和可再生能源技术 1.1 电力电子与清洁可再生能源 1.2 风力发电机及转换器/ 逆变器 1.3 太阳能发电及转换器/ 逆变器 1.4 燃料电池和燃料电池能源系统 2. 先进功率半导体 2.1 高功率半导体 2.2 MOSFET, IGBT, FRED, 和 Schottky 2.3 动力模块和混合动力 2.4 SIC, GaN 等宽禁带器件及应用 2.5 设备和封装工艺的趋势 2.6 电源控制ICs 和电源管理 ICs 3. 被动元件和集成 3.1 高频低耗材料和电感电容集成技术 3.2 平面电感器、变压器和薄膜磁性元件 3.3 无源集成 4. AC / DC转换器 4.1高效率/高密度电源转换器/逆变器 4.2 PFC为1和3相系统 4.3谐振和准谐振拓扑结构的电源供应器 4.4独立的电源供应器（适配器）和板载电源 4.5新的拓扑结构（单向开关，移相ZVS，ZCS，ZVZCS） 4.6数字电源转换 5. DC / DC转换器 5.1数字控制的DC / DC转换器 5.2同步整流 5.3电池管理 5.4电源供应器为微控制器和微处理器 5.5 新拓扑结构分布式供电系统( 单一或多重结构 ZVS, ZCS, ZVZCS) 6. 电机驱动和运动控制 6.1家用电器 6.2 具有先进控制策略和低成本解决方案的小功率 电机“通用驱动” 6.3 新型单一和三相系统的变换器 / 逆变器类型 6.4 工业应用和牵引机的先进电机概念 6.5 IPM和系统集成模块 6.6 新控制架构数字信号处理和微控制器 6.7 用于电机驱动器的先进传感器概念 7. 高频电力电子变换器和逆变器 7.1 热设计，包装和EMI 7.2 电力电子专用传感器（如电压、电流、功率、 频率、相制和温度） 7.3 减少开关损耗、提高效率和减少体积和重量的 技术 8. 汽车电力电子技术 8.1 混合动力/电动车辆 8.2 MOSFET和IGBT在电机牵引应用中的使用寿命 8.3 车辆的直流/直流变换技术 8.4 双向直流/直流变换器 8.5 动力及驱动系统和电源管理 9.6 电源的储存和管理，包括电池类型、超级电容 和飞轮 9. 电能品质解决方案 9.1 UPS系统 9.2 UPS新概念和应用 9.3 有源电力滤波器 (APF）、DVR、SVG 9.4 能量储存系统 (电池、飞轮、超导), 9.5 谐波及功率因数校正 【 论文须知 】 分享您的专长 口头演讲 ：必须在大会分组会议题目下阐述关键要素 海报演示 ：作者能够在大会上展示自己的论文海报 【 会议语言 】 英语 / 中文 但是我们推荐您提交论文的同时也能提供一份中文的论文摘要。 【参会费用】 每位参会人员将在会议开始前收取一定的费用 - 业内人士：190欧元/ 1.200 RMB - 大学学者：60欧元/ 500元人民币。来自中国高校的学生可以免费注册。 来自业内人士及大学学者的费用，包括3天会议的会议费，午餐费，会议论文集CD-ROM，并且可以免费参观PCIM Asia 2013展览会。 (PCIM ASIA 2012 电力电子展览会现场） 【审议过程】 所有提交摘要将被董事会和技术委员会查看，以确保为与会者提供一个高品质会议。无论是选择演讲或海报演示，都必须提交的论文摘要。关于是否论文被采纳，请留意主办方的通知在 2013年 2 月。 【 研讨会委员会专家 】 PCIM 亚洲研讨会主席 Director PCIM Asia Lorenz Leo, 欧洲电力电子中心 , D 董事会专家 Jean-Paul Beaudet APC by Schneider Electric F Prof. Yongdong Li Tsinghua University CN Gourab Majumdar Mitsubishi Electric Corporation J Norbert Pluschke SEMIKRON (Hong Kong) Co. Ltd., HK Prof. Xinbo Ruan Huazhong University of Science and Technology CN Prof. Zhihong Wu Tongjii University CN Prof. Xu Dianguo Harbin Institute of Technology CN Prof. Xu Dehong Zhejiang University CN Prof. Jianping Ying Delta Electronics (Shanghai) CN Dr. Zheng Dapeng Emerson Network Power CN 【 技术委员会专家 】 Chen Roger, Vincotech, Cheung Norbert, Polytechnic University, Enrique Dede, University of Valencia, Chuang Fu, China Southern Power Grid Technology Research Center, Naoto Fujishima, Fuji Electric Systems, Meiqing Mao, Hefei University of Technology, Romeo Letor, STMicroelectronics, Eric Lan, Fairchild Semiconductor Corp. Abhijit D. Pathak, International Rectifier, Tianhao Tang, Shanghai Maritime University, Patrick Wang, ON Semiconductor, James Wu, Ching Yun University, Xuhui Wen, China Academy of Sciences Bo Zhang, South China University of Technology, Xing Zhang, Hefei University of Technology, （专家学者与企业工程师现场交流技术经验） 加入研讨会! 【 关于演讲者的回报 】 • 展示贵司技术水平的最佳平台 • 更多机会与业内专家交流、切磋 • 参加研讨会，扩充自己的技术视野 • 了解业内最新发展动态 • 免费参观同期举行电力电子展览会 • 所有入选论文都将被 IET Inspec 收录 • 青年工程师奖/ 最佳论文奖/可再生能源最佳论文奖/亚洲院校最佳论文奖 重要日期 注册截止日期： 2012年11月30日 论文摘要提交： 2013年2月前 论文全文提交截止日期： 2013年4月 请在 www.pcim-asia.com 在线提交你的摘要 联系我们 官方微博： @PCIM-Asia电力电子展 http://weibo.com/pcimaisa 有任何不详？请随时联系我 们 联系人：徐先生 地址：上海市普陀区曹杨路450 号绿地和创大厦1506 室 电话：86-21-60956570Ext 810 传真：86-21-60956574 邮箱：gavin@i2i-m.com.cn
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简报：《S7-200PLC编程及应用》（电力社）已经出版
hncszwj 2012-8-31 08:24
继本人编著《S7- 200 PLC编程设计与案例分析》、《S7- 300/400 PLC 编程设计与案例分析》、《S7- 1 200 PLC编程设计与案例分析》系列丛书相继由机械工业出版社出版后，又一本《S7-200PLC编程及应用》由中国电力出版社（ISBN 978-7-5123-2956-0）出版了，该书系中国版本图书CIP数据核字（2012）第075733号，16开本282面，共419千字，中国电力出版社2012年9月第一版。 全书综述了可编程序控制器的产生、发展、基本结构、工作原理、网络框架、性能指标与设计规则；细述了S7-200PLC各组成单元的内外特性，STEP 7-Micro/Win的安装与使用，S7-200系统配置与编程软元件；详解了S7-200的基本指令、功能指令及特殊功能指令，把握了机器的内在命脉；结合水轮发电机组生产控制实际要求与作者多年研究成果，传承国家水利电力部关于水电站控制系统的核心内容，融合1990年代以来我国对水轮发电机组的新认识、新控法，介绍了PLC控制系统的设计，并编制了控制程序，供读者举一反三，应用到各行各业中。 本书封底一首《江城子●可编程序控制器》在出版时作了三处修改。一是“构长缨”改为“构长城”，只因韵之故，申明这里“长城”比喻长的程序；二是引自屈原《九歌》的“横四海”改为通俗易明的“通四海”；三是“勠（戮）力增”改为“并力增”。 本书可作为工业自动化、机电一体化、电气工程及其自动化、应用电子等专业的教材，欢迎各院校认准选购，也可作为相关工程技术人员、电气工程师的参考用书。
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[转载]印度大停电的过去、现在与未来（from CSG Control Center）
sincos 2012-8-3 11:01
7月底，印度接连发生了两次人类历史上最大规模的停电，影响人口接近全欧洲人口总数。 印度为何会接连发生两次这样大规模的停电事故？仔细与深入的分析印度电力工业过去和现在，就会得到这样的结论：印度发生大停电不奇怪，印度隔了这么久才发生一次大停电才是真正幸运的事情。 印度的电力工业，就与印度这个国家一样，透着“散漫”、“自由”、“粗放”的气质。 印度电力工业的软件与硬件基础薄弱，全国发电装机严重不足，电力供应缺口高达10%以上。印度的电力基础设施老化严重，电网缺乏EMS 状态估计、PMU等现代化监视手段与AGC等自动调控手段，调度电网还停留在纯电话语言的方式。 更要命的是，印度的电力市场设计与执行非常糟糕，由于对于阻塞以及越限送电的经济惩罚力度很小，在其市场规则下发电企业普遍少报送发电计划以赢得额外发电 奖励、地区电网普遍低估负荷预测以减少惩罚，而且各方通过UI（非计划交易）可以买到比日前市场上更便宜的电，印度每天的电力市场运行充满了不确定性和非 计划性，风险极大。 印度电力工业的管理也是非常混乱，发电厂极少有执行并网协议以及调度纪律的——大部分发电厂不愿意承担一次调频功能、甚至发电厂可以抗拒调度而拒不执行调 峰命令！在负荷侧，印度电网低周减载以及低压减载配置严重不足，而且印度“偷电”现象十分严重，能让线损达到50%以上。 从运行实际情况来说，小规模的停电对印度电网来说是家常便饭，上世纪90 年代末印度电网连续4 次大停电。印度电网的频率常年在48~51Hz 这样一样及其宽的范围内波动（2000年前印度5大电网异步互联，由于机组一次调频普遍缺乏，导致当时印度电网频率经常性滑落到47Hz附近，甚至要依赖 于低周减载维持电网日常运行，电网常常由于频率而崩溃；后来印度4大电网同步互联，频率的问题倒是解决了部分，但一大停电就变成了全国性的），由于无功补 偿严重匮乏，印度电网无功潮流跨区流动现象严重，400kV 主网的电压长期运行在350kV 以下！一个简单的故障就常常就能造成局部电网的电压崩溃。 调度是电网运行安全的当然管理者，但是在印度，调度机构对电力市场各方的影响力和公权力很小，对电网运行影响最大的是各邦的地方利益以及选票政治。即使作 为最高一级调度的印度国调，与各大区域调度也只是协作关系而非上下级指挥关系，影响力非常有限。即便印度各级调度在运行中发现了电网中潮流越限并发出了警 告，市场参与各方也少有理会，这里面一个深层次原因就是印度电力工业界出于过去历次大停电都是频率崩溃的惨痛教训，一直将频率作为最重要的安全指标，市场 参与各方只要看到频率在49.5Hz 以上就认为电网是足够安全的、没有必要理会调度发出的线路潮流越限告警(而本次大停电发生前电网频率恰恰在49.5Hz 以上)。实际上印度电网的运行常年处于安全失控状态，甚至不能满足最基本的N-1 准则，其连续发生大停电也就不足为奇了。 本次大停电发生后，印度政府以及学者从管理上以及技术上都提出了反思和解决措施，包括提升电力调度机构的公权力、强化电厂并网纪律、加强负荷预测、建设广 域测量系统、加强负荷侧低频减载的布设等，但应该指出，这些对印度电网而言都是老生常谈，早在2001年印度电网大停电之后就提出过类似的行动计划，但 10 年过去了却一项都没有实现，更有分析人士指出，印度政府在过去60 年所制定的各项电力发展目标，竟然没有一个达成，导致了印度电网已经严重不能适应印度现代经济社会的发展。可以预见的未来一段时间，大停电仍将是印度电网 面临的痼疾。 Source from 水木社区:http://www.newsmth.net/fancytest/#!article/PowerTech/91283
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美国Power方向(偏电力系统)的学校和导师
qhhuangscut 2012-7-31 15:09
最近认识的有几个师弟准备出国，向我了解美国Power（主要是电力系统）方向的学校和导师的情况，我根据之前申请时候收集的一些资料简单介绍一下：其中学校部分给出了电力系统方向较好的学校名单，对申请读研或读博都有帮助；而导师部分主要是面向申请PhD的。希望对他们及其他想申请到美国读电力系统专业的同学有帮助。 1. 学校 1.1 PSERC 成员学校 该组织学校成员包括了13所电力专业的较强的学校，如 ASU， TAMU, UIUC, GTech,ISU, WSU， UW-M。 http://www.pserc.wisc.edu/about/university_members.aspx 1.2 其他 其他电力系统比较强的学校，而未纳入PSERC的包括以下一些（未必完整）： UW http://wp.ee.washington.edu/energy-group/ UMichigan http://www.eecs.umich.edu/eecs/research/area.html?r_id=48 IanAHiskens http://web.eecs.umich.edu/~hiskens/index.htm IIT http://www.iit.edu/engineering/ece/research/faculty/areas_of_expertise_power.shtml Prof.MohammadShahidehpo ur http://www.iit.edu/engineering/ece/faculty/shahidehpour_mohammad.shtml UTK http://www.eecs.utk.edu/research/main#power-systems-power-electronics-and-renewable-energy NEU http://www.ece.neu.edu/ece/index.php/research/areas Prof. AliAbur http://www.ece.neu.edu/~abur/ 2. 导师 选导师 = 方向 + 机会 + 人品 （1）感兴趣的方向 如果是本科生直接申请PhD,除非有一年以上的研究经验，否则很难确定自己对那个direction感兴趣。可以多向前人及老师了解，选择可能感兴趣的1-2个方向；对于研究生来说，应该对电力系统的主要研究方向和当前热点方向都比较熟悉，这样在选导师过程中就比较容易，一般来说越是match就越好。 这里补充一个，UIUC,ASU好像都明确要求只有研究生可以申请PhD。 （2）老师有招人的计划或可能 可以提交申请前通过陶瓷和与导师目前的学生联系，看导师未来一年有没有毕业生或招人计划。一般有学生毕业，导师就会招人补充。所以申请PhD也有很大的运气或机遇成分。 （3）了解导师的性格和育人理念 由于读博主要是在导师的指导下完成，在双向选择的原则下，选择你能接受的导师是最好的。毕竟我们都希望在我们个人认为Nice的导师下完成博士阶段的研究。可以通过email问导师的teaching 或advising philosophy，或联系其现在或以前的学生了解。 PSERC 的导师列表，按学校区分 http://www.pserc.wisc.edu/about/researchers.aspx ，每个导师都有个人链接，十分方便。 百度文库上的另一个人的学校、导师研究方向总结： http://wenku.baidu.com/view/732a99ecb8f67c1cfad6b8c3.html 美国Power学校介绍 http://www.egoedu.com/thread-29563-1-1.html
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2013欧洲电力电子会议（EPE’13 – ECCE Europe）Call for Paper
sincos 2012-7-12 21:37
2013欧洲电力电子会议（EPE’13 – ECCE Europe）Call for Paper
EPE’13 – ECCE Europe The 15th European Conference on Power Electronics Applications 3 – 5 September 2013, Lille, France EPE Association and the organizers of EPE 2013 – ECCE Europe have the pleasure to invite you to submit contributions for EPE 2013 – ECCE Europe, the 15th European Conference on Power Electronics and Applications. The conference will take place in Lille, France, from 3 to 5 September 2013. Additional and complete information can be found in the attached Call for Papers, as well as on the website: www.epe2013.com Contributions related to the following topics are most welcome: List of topics: 1. Active devices 2. Passive components, system integration packaging 3. Power system integration 4. Soft switching converters and control 5. Hard switching converters and control 6. Modulation strategies and specific control methods for static converters 7.Application of control methods to electrical systems 8. Measurements and sensors 9. Motion control, robotics, special drives, haptics, communication in drive systems 10. Electrical machines 11. Adjustable speed drives 12. High performance drives 13. Energy efficiency, energy saving issues in system components 14. Converters for rotating and linear generators 15. Non-rotating power generation and storage systems 16. Power electronics in transmission and distribution 17. Power supplies 18. Electrical systems in road vehicles 19. Electrical systems in aerospace, space, surface and marine transport (not road) 20. Industry specific energy conversion and conditioning technologies 21. Energy conversion and conditioning technologies in physics research and related applications 22. Education in electrical engineering Please note the following deadlines: Intending authors should note the following deadlines: Receipt of synopses: 1st of December 2012 Notification of provisional acceptance: 1st of March 2013 Receipt of full typescript for final review: 1st of June 2013 Working Language: The working language of the conference is English, which will be used for all printed material, presentations and discussion. EPE secretariat: Brigitte Sneyers: bsneyers@vub.ac.be Philippe Hamacher: Philippe.Hamacher@vub.ac.be Mireille Vankeerberghen: mireille.epeassociation@gmail.com EPE Association c/o VUB-IrW-ETEC, Pleinlaan 2 B-1050 Brussels, Belgium Tel.: +32 2 629 28 19-20 Fax: +32 2 629 36 20 http://www.epe-association.org
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2012年电力电子领域顶级期刊影响因子IF大幅提升
lzzx 2012-6-29 12:08
最新影响因子已于2012年6月29日凌 晨1点（美东时间6月28日13点）在JCR(JournalCitation Report)刊出。感谢网友贴出链接： http://bbs.sciencenet.cn/thread-564570-1-1.html 电力电子领域两大顶级期刊： IEEE T IND ELECTRON 刊号 0278-0046 影响因子：5.16 2011影响因子：3.439 IEEE T POWER ELECTR 刊号 0885-8993 影响因子：4.65 2011影响因子：3.24 虽然 Industrial Electronics 影响因子总是略高，可是这个期刊自引比较严重，人为因素较大。我个人认为Trans. on Power Electronics 还是名副其实的电力电子领域最好的期刊。 另外一个很好的杂志： IET POWER ELECTRON 刊号 1755-4535 影响因子：1.621 2011影响因子：1.018 总之，在可再生能源接入和智能电网的快速发展的带动下，电力电子领域的学术研究越来越火爆。相比其他领域的顶级期刊电子电子可以说是一支独秀。比如通讯领域的Trans. on Communication 只有1.67 Wireless Communication 2.57.当然影响因子只是一个方面，但毕竟多少可以反映这个方向的现状。 希望同行，前辈，老师讨论补充。
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美国power方向课程资料
热度 1 qhhuangscut 2012-3-11 19:34
读研阶段，了解了一些国外power方向的课程。目前我整理的一些，在此进行分享。 1. CUSP 大学联盟 http://cusp.umn.edu/ 提供了 power electronics, power systems and power machine and drive 三大课程的在线学习资料，内容详尽。在Available Courses 一栏有连接 2. PSERC （几乎包括了美国power方向最好的学校“学界联盟”）提供的一些学习资料 http://www.pserc.wisc.edu/Resources/education_resources.aspx 3. PowerLearn http://powerlearn.ee.iastate.edu/asp/default.asp Power Learn is an educational site dedicated to power engineering courseware that provides collection, quality control through peer-review, storage, and dissemination of various materials in a searchable fashion. 4. Steady-state analysis (by Dr. Jim McCalley, Iowa State U) http://home.engineering.iastate.edu/~jdm/ee553/ ， 其中Course Schedule部分 http://home.eng.iastate.edu/~jdm/ee553/ee553schedule.htm 提供了该课程参考资料和扩展阅读材料。 Power system analysis(I) http://www.ee.iastate.edu/~jdm/EE456/ee456schedule.htm Power system analysis(II) http://www.ee.iastate.edu/~jdm/EE457/ee457schedule.htm 5. Power system dynamics (by Dr. Jim McCalley, Iowa State U) http://home.eng.iastate.edu/~jdm/ee554/schedule.htm 另外，Dr.McCalley教授 主页 上还有其他几门课的课程连接。 通过了解美国这些学校和老师提供的课程资料，结合我自身学习经历，还是感受到国内的课程内容和设置上几点不足：1）教师对于课程不够重视，学生年年变，教程/PPT 仍未改， 缺乏热点和最新的进展，本科阶段的授课广度不足（经常内容就限定在一本教材）；2）专业课程设计缺乏灵活，近6届（我所知的）的学生几乎采用同样课程设置。当然主干的专业基础课，如电路，电力系统分析应该是保留，但给高年级的学生的专业选修课应该有一定的灵活性和时效性，结合专业的发展趋势和老师们的最新研究方向开设课程，如风能、太阳能等新能源技术，智能电网等课题。3）国内老师上课的材料一般不对外公开，很难在网上找到较好的课程资料。 PS: 如果其他同行了解更多资料，可以给我留言，我将及时补充/修改，给想学习的同学和老师多一些参考。
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1度电不等于1度电 —— CDM与LCA方法上的区别
热度 3 wanght 2011-7-2 16:50
清洁发展机制（CDM）是重要的全球碳减排机制，它建立了严密的方法，并由权威部门发布各种排放因子，用于测算每个CDM项目的温室气体减排量并用于交易。国家 发改委近年公布了我国区域电网的基准线排放因子 ，为国内CDM项目的减排量测算提供了依据，得到普遍地采用。 http://cdm.ccchina.gov.cn/web/main.asp?ColumnId=3 但值得注意的是， 由于目的和方法的区别，上述CDM排放因子并不能直接应用于生命周期评价（LCA）研究，也不能直接应用于基于LCA的产品碳足迹研究。 从目的上讲，LCA的目的是尽可能真实地记录“ 实际发生的 环境影响”，即量化描述产品生命周期过程中发生的资源消耗和环境排放，而CDM的目的是尽可能合理地预测“ 预期减少的 排放数量”，需要设定一个“基准线”情景，然后估算一个CDM项目可以在未来减少的温室气体排放量。 从方法上讲，二者的数据收集范围及计算步骤差异很大。以电力为例，各种电力生产技术下生产1kWh电的 LCA研究，需要 向前追溯各种主要原料、燃料的生产过程直至开采阶段、收集各阶段的能耗、资源消耗、 温室气体 以及各种主要排放数据（如果是碳足迹，则只包含生命周期温室气体排放）， 最后汇总得到的LCA结果代表了如此生产1kWh电力所造成的生命周期环境影响。 当然也可以计算由各种发电技术混合得到的1kWh电网电力的生命周期数据。 而对于CDM方法而言，首先，并不追溯上游的原料、燃料的生产过程，只考虑发电过程本身；其次，CDM计算的结果是CDM发电过程排放与“基准线”排放之间的差值（通常LCA方法并不计算“差值”，也就不需要“基准线”）。 原则上， 一个CDM发电项目 每发1kWh的电，意味着电网中别的电厂可以少发1kWh电，但关键问题是，电网中哪些电厂会因CDM项目减少发电量呢？这就是电网基准线试图确定的。 从发改委公布的电网基准线排放因子计算说明中，可以看到其基本算法与假设： 1） 在短期内 ， CDM发电 项目导致电力需求减少时， 电网中只有火力发电厂可以因此减少发电量（水电、风电都不减少，即假设来水、来风时就一定会发电） ，所以基准线就是电网中火电的排放因子（生产1kWh的温室气体排放量），称为电量边际排放因子（ OM， Operation Margin），即 短期内CDM项目每发1kWh电相当于当前火电厂减少1kWh发电量 ； 2） 在远期 ， CDM 导致的电力需求减少，是由新建的电厂来平衡 的，所以基准线就是新建电厂的平均排放因子，称为容量边际排放因子 （ BM，Build Margin）， 即 从远期看 CDM项目每1kW的发电容量相当于少建1kW装机容量 ；（ 如果新建电厂中有很多水电、风电或核电等低碳电力，则BM可能远远低于OM）。 3）综合而言，CDM发电的基准线排放因子设定为：（OM+BM）/2 4）保守性原则：如果基准线中高估了电力的排放因子，就会高估CDM项目的减排数量。为保守计，基准线排放因子在计算各种燃料的排放时都选择了低限值。 从上述说明中可以看到，CDM的基准线排放因子BM与LCA或碳足迹所需要的排放因子是完全不同的概念，OM则只包含了生命周期的一部分，起码需要以下的扩展才能变为碳足迹计算所需要的排放因子： 1 ）燃料燃烧的温室气体排放因子应从下限值改为缺省值（中值）， （其效果会拉高排放系数） ； 2 ） OM 只包含CO2排放，碳足迹计算起码应增加 CH4 和 N2O 排放， （其效果会拉高排放系数） ； 3 ） OM未包含燃料的开采与运输，尤其是我国电煤的开采、运输、自燃对生命周期排放系数有重要影响， （其效果会拉高排放系数） ； 4） OM只包含火电，应增加我国电网中其它主要电力生产技术及其上游原材料生产过程，即水电、核电、风电，（其效果会摊低排放系数）； 5）OM未考虑电网传输损耗，（加入损耗后，会拉高排放系数）； 6）某些LCA研究中，还需要考虑基础设施建设带来的排放，例如水库大坝或火电厂的建设。 在我们开发的中国生命周期基础数据库（CLCD）的 模型中包含了上述修正，大家可以下载eBalance软件，并在示例文件中打开CLCD电力模型，查看最新的模型与结果（数据会不断更新，就不在这里写出来了）。eBalance下载地址： http://www.itke.com.cn/cn/product/?CategoryID=1 网上有一篇文章也解释了 CDM 和碳足迹之间的差别，供参考： http://blog.sina.com.cn/s/blog_63f0dbd60100j6ng.html 7月20日更新：上文作者又专门写了一篇三种方法比较的文章： http://blog.sina.com.cn/s/blog_63f0dbd60100txjn.html 补充：在LCA领域也有类似CDM的研究，需要确定一个“基准线”。例如在Consequential LCA中，不仅分析一种产品带来的直接影响，还考虑其避免/替代了其他产品造成的间接影响。如何选择被替代的产品，其实就是基准线。另外，在多产品系统中，采用扩展系统边界方法时，其实也是选择了一个替代产品作为基准线。 再补充：基准线的选取其实是一种猜测，未必总是合理的，甚至很难证明其是否合理，人为的假设而已。就像有个笑话： 一个人向老婆表功说：“我今天是跟着公共汽车跑回来的，省了2块钱耶。” 老婆说：“你个笨蛋。为什么不跟着出租车跑回来，可以省20块钱呢。” 谁能说清楚：到底省了多少钱呢？
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上海居民电表齐闹鬼，亟待专家揭谜底
热度 4 sheep021 2011-2-17 12:12
1月份，上海居民电表齐闹鬼，每家用电量都基本翻番，或者更多，见： 1月份电费为啥翻番？——电力公司“天冷说”难以服众 目前，电力公司一口咬定是天气冷，空调耗电增加所致。但却无法解释有些居民家里没人住，只开一台冰箱，为何电费也激增的问题。当然也在积极测试电表。 据笔者观察，自己家里晚上10点以后从不用空调，但夜晚时段的用电也从12月的22度，变为1月份的39度（1月份还有十几天家里没人，切断大部分电源，仅留一台冰箱通着电）。这与天冷何干？ 关于测表，不知道是否还原现场环境，即应该在低于零度的环境下测试，而不是标准室温，因为出问题的这个月很多天的气温低于零度。会不会是低气温让电表变成了“急脾气”，发疯似地乱跑？ 低气温是否会让电表变成了“急脾气”，发疯似地乱跑？以及为何大部分家庭1月份用电量翻番？亟待专家揭谜底。科学网上的物理、电子专业的博主们也不要不说话哦
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电磁力的引力化猜测
yanghualei 2010-9-19 22:49
讨论会上 杨：电磁力在本质上是引力，你们相信不？ 李：电磁力有吸引和排斥而引力只有引力你怎么怎么解释？ 杨：磁力是运动电荷所致，在这只讨论电力的引力化猜测 引力是万物所共有的，故 A与B的吸引力F1，B与C引力F2 当F1F2时A对B表现引力，当F1F2时A对B表现斥力，引力是万有的，斥力系统外第三方的引力所致，故电磁力本质上是引力 李：感觉你说的不对，明天在反驳你 ...... ......
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无线的自由
eloa 2009-8-11 19:17
猛犸 发表于 2009-08-09 11:43 人类追逐自由的本能，在现实面前屡屡受挫。自从广泛使用电能以来，许多人都为了那些电器拖着的长长电线而绞尽脑汁，但无线供电却一直只能作为一个在前方远远招手的梦想。现在，我们也许看到了一线曙光。 在2008年8月的英特尔开发者论坛（IDF，Intel Developer Forum）上，西雅图实验室的约书亚史密斯（Joshua R. Smith）领导的研究小组向公众展示了一项新技术基于磁耦合共振原理的无线供电，在展示中成功地点亮了一个一米开外的60瓦灯泡，而在电源和灯泡之间没有使用任何电线。他们声称，在这个系统中无线电力的传输效率达到了75%。 大刘在《三体II黑暗森林》中描绘了一个两百年后的世界。因为人们掌握了可控核聚变技术，可以提供极大丰富的能源，无线供电的损失在可接受范围之内，所以大部分电器都可以采用无线方式来供电，从电热杯一直到个人飞行器都是如此。电像空气一样无处不在，人类再也不用受电线的拖累了。 正如书中所提到的那样，无线供电技术现在也已经出现了。实际上，近距离的无线供电技术早在一百多年前就已经出现，而我们现在生活中的很多小东西，都已经在使用无线供电。也许不远的未来，我们还会看到远距离和室内距离的无线供电产品，而不会看到电线杆和高压线，插头也将会变成一个历史名词。 好兆头 英特尔的这种无线供电技术，是基于麻省理工大学的一项研究成果而开发的。 2007年6月，麻省理工大学的物理学助理教授马林索尔贾希克（Marin Soljacic）和他的研究团队公开做了一个演示。他们给一个直径60厘米的线圈通电，6英尺（约1.9米）之外连接在另一个线圈上的60瓦灯泡被点亮了。这种马林称之为WiTricity技术的原理是磁耦合共振，而他本人也因为这一发明获得了麦克阿瑟基金会2008年的天才奖。 新技术所消耗的电能只有传统电磁感应供电技术的百万分之一，不由让人们对室内距离的无线供电重新燃起了希望。而它的关键在于共振。 科学家们早就发现，共振是一种非常高效的传输能量方式。我们都听过诸如共振引起的铁桥坍塌、雪崩或者高音歌唱家震碎玻璃杯的故事。无论这些故事可信度如何，但它们的基本原理是正确的：两个振动频率相同的物体之间可以高效传输能量，而对不同振动频率的物体几乎没有影响。在马林的这种新技术中，将发送端和接收端的线圈调校成了一个磁共振系统，当发送端产生的振荡磁场频率和接收端的固有频率相同时，接收端就产生共振，从而实现了能量的传输。根据共振的特性，能量传输都是在这样一个共振系统内部进行，对这个共振系统之外的物体不会产生什么影响。这就像是几个厚度不同的玻璃杯不会因为同一频率的声音而同时炸碎一样。 最妙的就是这一点了。当发射端通电时，它并不会向外发射电磁波，而只是在周围形成一个非辐射的磁场。这个磁场用来和接收端联络，激发接收端的共振，从而以很小的消耗为代价来传输能量。在这项技术中，磁场的强度将不过和地球磁场强度相似，人们不用担心这种技术会对自己的身体和其他设备产生不良影响。 在2007年马林演示他的成果的时候，这项技术能够达到40%左右的效率。这在某些场合是可以接受的，但是人们还想更进一步。刚才我们提到的英特尔公司研究员们已经把传输效率提升到了75%，而马林小组最近声称，他们做到了90%。这意味着，一年之间提高到原来的两倍以上！ 虽然成效惊人，但改进空间也依然很大。下一步，有望在提高传输效率的同时缩小发射端和接收端的体积，最终实现用电设备内置接收端的目标。 想象一下，这会对生活带来什么样的影响？我们可以完全从需要的角度出发来摆放家用电器，不用再考虑附近是否有插座；我们在装修房间的时候不用再考虑如何布设电线，笔记本电脑和手机这样的小件电子设备永远显示电池充满，清扫机器人在房间里跑来跑去，不用过一会就去找地方充电这一天也许很快就会来到。市场上已经有了一些采用这种技术的原型产品，广泛使用也只是时间问题罢了。 第二基地 尼古拉特斯拉（Nikola Tesla）的梦想使用电磁波来远距离供电也许很快就会变成现实。早在1890年，这位现代交流电系统的奠基者就开始构想无线供电方法，最后提出了一个非常宏大的方案把地球作为内导体、距离地面约60千米的电离层作为外导体，在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振，再利用环绕地球的表面电磁波来远距离传输电力。他想像广播一样，将电能传遍全球。为此，在J. P. 摩根的资助下，他在纽约长岛建立了57米高的瓦登克里夫塔（Wardenclyffe Tower）来实现这一构想，但最终被迫放弃。虽然我们现在可以从理论上证明特斯拉的方案的确可行，但是出于世界上各个国家的区隔，这种天下大同在短时间内恐怕不会成为现实。 不过另一种远程无线供电方案可能会更容易实现一点。 加拿大科学家正计划制造一架无人飞机，飞行高度33千米，可以在空中连续飞行几个月。这可能是世界上第一架可以真正投入使用的远程供电飞机，本身不携带燃料，而是从地面的微波站中获取能量。 微波是指那些频率在300MHz到300KMHz之间的电磁波，它的波长在1米到1毫米之间。因为电磁波的频率越高，能量就越集中，方向性也越强，所以人们认为，使用微波来无线传递能量可能是最好的选择。更何况，微波可以通过硅整流二极管天线转换成电能，转化效率可以高达95%以上这样高的转化率已经可以让人满意了。 在这架无人机起飞之后，地面的高功率发射机通过天线将发射机所产生的微波能量汇聚成能量集中的窄波束，然后将其射向高空飞行的微波飞机。微波飞机通过微波接收天线接收能量，转换成直流电，再由直流电动机带动飞机的螺旋桨旋转。因为无需携带燃料和发动机，这种飞机的有效载荷将会大大提升。 其实早在1968年，美国航天工程师彼得格拉泽(Peter Glaser)就已经更进一步，提出了空间太阳能发电(SSP，Space Solar Power)的概念。他设想在大气层外通过卫星收集太阳能发电，然后通过微波将能量无线传输回地面，并且重新转化成电能供人使用。这一设想，不是在仅数十千米的距离上用微波传递能量，而是要把能量在三万多千米之外，从太空精确地射向地面接收站。 想象一个地球同步卫星。它停留在赤道上空36，000千米的高度，太阳能电池阵列始终对太阳定向，微波发射天线则瞄准地面的接收天线。这儿，不存在在地面接收太阳能所必然面临的照射时间、气候、重力等问题，每年有277天可以全天接受日照，而被地球遮挡时，最长停电时间也不过75分钟。它每年有99%以上的时间把源源不断的太阳光能转化为电能，效率将比地面上同样规模的太阳能电站高出十倍左右。 1977~1980年，美国宇航局和能源部共同出资，对空间太阳能发电的问题进行了概念研究，得出结论：这种方式不存在不可克服的技术困难。但是后来这个计划一度被锁进保险柜，原因在于耗资惊人。目前把物品送上太空还是很花钱的，要在太空中组装一颗收集太阳能来发电的卫星，成本令人难以接受。 不过，随着地球上不可再生资源的逐渐消耗，这个计划又被摆上了桌面。现在有几个能源消耗大国和能源匮乏的国家正在论证这种方案的可行性，并且开始了小规模实验，来验证在大气内进行微波能量传递以及从太空向地面发射微波束的实际效果，而目前比较乐观的估计是，2010～2020年太阳能发电卫星就可以进入实用阶段了。 亲爱的，你需要电？ 感谢迈克尔法拉第（Michael Faraday），这个英国人在1831年发现的电磁感应，带领我们进入了电气时代。到了今天，谁不需要电？ 法拉第的发现，也促进了近距离无线供电技术的发展。最早的工业化近距离无线供电技术早在1885年就已经被实际应用了：随便拆开一个家用变压器，我们就会看到变压器里会有两组导线缠在一个铁芯框架上，但它们彼此并没有直接相连。 不仅如此。公共交通卡、一些学校的饭卡，还有二代身份证，这些也都需要电。在这些卡证中都有一块小小芯片，里面最少存储着一个唯一的编号。这一小块芯片就像是我们的一条内存或者一块硬盘，没有电的时候，它和一粒沙子没什么区别。即使储存了很多信息，也没有办法传递出来。 这种卡证的供电原理与变压器的原理类似。读卡机周围会形成一个快速变化的磁场，芯片进入这个磁场时，周围的线圈内就会产生感应电压，激活芯片，并且把自己的编号通过线圈发射出去被读卡机接收。读卡机会根据编号的不同而做出不同的反应，例如告诉你现在饭卡账户里还剩多少钱。 通过电磁感应来进行无线供电是非常成熟的技术，但会受到很多限制。最主要的问题是，低频磁场会随着距离的增加而快速衰减。如果要增加供电距离，只能加大磁场的强度。然而，磁场强度太大一方面会增加电能的消耗，另一方面可能会导致附近使用磁信号来记录信息的设备失效。我们都不想自己的硬盘里面的数据被强磁场一笔勾销吧。 所以这种方式往往会应用在一些防水要求比较高的小家电上，例如某些电动牙刷和电动刮胡刀等。人们也在尝试用电磁感应为手机这样的小型设备充电。从2005年开始，市场上就已经有了一些无线充电器，但使用起来并不能算是很方便，充其量也只是减少了我们把手机插上变压器的麻烦而已。有了室内距离的无线供电设备，谁还需要这种东西呢？ 这是多么美好的一天 我们经常会使用和风筝相关的比喻。风筝飞得再高，也总会有一根线握在手里。断线的风筝也许会一时飞得更高，但最后一定会坠落地面。 也许以后会改用遥控航模的比喻吧没有线，却依然尽在掌握。 当可以在远距离、中等距离和近距离都广泛实现无线供电的时候，人类目前最常用的能量将会变得像空气一样随处可得。无需再抱怨没有合适的充电器，不用再为电子设备准备厚重的电池以尽量延长它们的待机时间。我们可以把手持设备做得更小更薄，甚至可以容易地植入体内。在那时候，生活又是何等一幅模样？ 没有人知道。当终于可以解开电线的束缚时，我们会飞得更高，走得更远，远到超出想象。 正如每天呼吸空气而不自觉一样，我们终会把无处不在的无线电力当作一件自然而然的事情，却忘了仅仅在200年前，祖辈们还仅仅把电当成一种用来博人一笑的小小魔术。 也许有一天，我们会对我们的下一代谈起我们年轻的时候。讲述中极尽描述从线缆束缚的无奈走到无线的自由这一过程。会回味那些有电线的日子，不可避免地谈及那些因电线接头松动让所有工作成果化为一缕青烟的小插曲。会怀念电池的质感，会怀念在抽屉里缠成一团的充电器的沉稳踏实。也许还会一遍遍提起法拉第、麦克斯韦，以及特斯拉这些名字。我们会像小时候的老师那样，循循善诱地提问：那么，电是从哪里来的呢？ 也许，坐在对面的小孩，会像《三体II黑暗森林》中那个两百年后的漂亮女护士一样，不以为然地说：电？到处都有电啊。 为了这样轻率的答案而微笑吧，欣慰的是，他们，终于拥有了一个比我们更加宽广更加自如的世界。 文字编辑：小庄 本文原发表于《科幻世界》2008年12月号，谢绝平媒与商业性网站转载。非商业性媒体转载请注明来源于科学松鼠会。
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