中國能源問題

1、中國能源問題中國的能源蘊(yùn)藏量位居世界前列，同時也是世界第二大能源生產(chǎn)國與消費(fèi)國。一、中國遠(yuǎn)景一次能源資源總儲量估計為4萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。但是，人均能源資源占有量和消費(fèi)量遠(yuǎn)低于世界平均水平。1990年,中國人均探明煤炭儲量147噸，為世界平均數(shù)的41.4%；人均探明石油儲量2.9噸，為世界平均數(shù)的11%；人均探明天然氣為世界平均數(shù)的4%；探明可開發(fā)水能資源按人口平均也低于世界人均數(shù)。從人均能源消費(fèi)看，1994年世界平均為1433千克油當(dāng)量，發(fā)達(dá)國家為5066千克油當(dāng)量，中國大約為670千克油當(dāng)量。1997年中國人均擁有電力裝機(jī)容量0.21千瓦、人均用電量900kWh,僅相當(dāng)于世界平均水平的1/3。中

2、國能源開發(fā)利用呈現(xiàn)出以下主要特點(diǎn)。一是能源以煤炭為主,可再生資源開發(fā)利用程度很低。中國探明的煤炭資源占煤炭、石油、天然氣、水能和核能等一次能源總量的90%以上,煤炭在中國能源生產(chǎn)與消費(fèi)中占支配地位。20世紀(jì)60年代以前中國煤炭的生產(chǎn)與消費(fèi)占能源總量的90%以上,70年代占80%以上,80年代以來煤炭在能源生產(chǎn)與消費(fèi)中的比例占75%左右,其他種類的能源增長速度較快,但仍處于附屬地位。1995年,世界能源生產(chǎn)總量達(dá)到123萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,固體、液體、氣體、水電和核電的比重分別為28.3%、38.4%、23.5%和9.8%（劉洪,1999,12）。在世界能源由煤炭為主向油氣為主的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程中,中國仍

3、是世界上極少數(shù)幾個能源以煤為主的國家之一。二是能源消費(fèi)總量不斷增長，能源利用效率較低。隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，中國的能源消費(fèi)呈持續(xù)上升趨勢。1957？1989年中國能源消費(fèi)總量從9644萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤（SCE）增加到96934萬噸，增加了9倍。1989？1999年，中國能源消費(fèi)，從96394萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加到122000萬噸，增長26%。受資金、技術(shù)、能源價格等因素的影響，中國能源利用效率比發(fā)達(dá)國家低很多。能源綜合利用效率為32%，能源系統(tǒng)總效率為9.3%，只有發(fā)達(dá)國家的50%左右。1994年單位GNP能耗（噸標(biāo)準(zhǔn)煤/千美元）比較，中國分別是瑞士、意大利、日本、法國、德國、英國、美國、加拿大的14.

4、4倍、11.3倍、10.6倍、8.8倍、8.3倍、7.2倍、4.6倍、4.2倍。三是能源消費(fèi)以國內(nèi)供應(yīng)為主，環(huán)境污染狀況加劇，優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)不足。中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要建立在國產(chǎn)能源生產(chǎn)與供應(yīng)基礎(chǔ)之上，能源技術(shù)裝備也主要依靠國內(nèi)供應(yīng)。90年代中期以前，中國能源供應(yīng)的自給率達(dá)98%以上。隨著能源消費(fèi)量的持續(xù)上升，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)造成城市大氣污染，過度消耗生物質(zhì)能引起生態(tài)破壞，生態(tài)環(huán)境壓力越來越大。世界銀行認(rèn)為，中國空氣和水污染所造成的經(jīng)濟(jì)損失，大體占國內(nèi)生產(chǎn)總值的3%？8%。中國有的學(xué)者甚至認(rèn)為中國環(huán)境破壞經(jīng)濟(jì)損失占到國民生產(chǎn)總值的10%。電力電子基礎(chǔ)模擬考題一一、判斷題（在每題的最左邊打丁或X號，

5、每題2分）（）（1）普通晶閘管為四層三端器件，其門極有關(guān)斷能力；（）普通晶閘管導(dǎo)通的充分條件為：承受正向門極與正向陽極信號；（）門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）為四層三端器件，特性與普通晶閘管相同；（）單相全橋全控整流電路，在大電感性負(fù)載下，可能會發(fā)生失控現(xiàn)象；（）晶閘管的額定電流定義為實(shí)際流過晶閘管電流的有效值；（三相全橋整流電路中，最低次諧波的頻率為150Hz；（）晶閘管門極觸發(fā)信號的形式可為脈沖、直流或交流；（在感性負(fù)載下，晶閘管門極觸發(fā)信號脈沖的寬度要比純電阻性負(fù)載下的小或相等;（）在單相交流調(diào)壓電路中，感性負(fù)載下移相范圍為0,n；（）在電壓型無源逆變電路中，能量回饋二極管可有可無。二、填空

6、題（每題2分）TOC o 1-5 h z單相半波可控整流電路中，純電阻性負(fù)載的移相范圍為；單相橋式可控整流電路中，純電阻性負(fù)載的移相范圍為；三相半波可控整流電路中，純電阻性負(fù)載的移相范圍為；三相半波可控整流電路中，大電感性負(fù)載的移相范圍為；三相橋式可控整流電路中，純電阻性負(fù)載的移相范圍為；三相橋式可控整流電路中，大電感性負(fù)載的移相范圍為；在電感性負(fù)載的整流電路中，當(dāng)電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，電感兩端的平均電壓為V；單相交流調(diào)壓電路中，電感性負(fù)載下晶閘管的移相范圍為，為負(fù)載功率因數(shù)角;單相半波可控整流裝置（純電阻負(fù)載），對電網(wǎng)的最大功率因數(shù)為；三相半波可控整流電路中，U2=220V,a=30，純電阻性負(fù)載

7、，則輸出電壓為V。三、簡答題（每題10分）整流電路有單相和三相、半波和全波、半控與全控之分，試分析和比較它們的優(yōu)、缺點(diǎn)和適用范圍。對如下圖所示斬波器，問：1111（1）負(fù)載電阻上承受的最大電壓為多少？何時承受？T1能否自然關(guān)斷？為什么？什么條件下可自然關(guān)斷？談?wù)凴1的選取原則。單相橋式整流電路中，若一個晶閘管不能導(dǎo)通，此時負(fù)載的電壓波形如何（考慮純電阻負(fù)載）？若此整流裝置有負(fù)載電流恒定的要求，分析此時觸發(fā)角a的變化趨勢與對其它晶閘管的影響。四、計算題（每題10分）一臺220V10KW單相電阻爐，采用單相交流調(diào)壓控制，現(xiàn)欲使其輸出為5KW（設(shè)電爐絲電阻值不隨溫度改變），求控制角a值，負(fù)載電流有效

8、值，輸入功率因數(shù)。具有續(xù)流二極管的三相半波可控整流電路，大電感負(fù)載，R=10Q,U2=220V，當(dāng)a=60,求:輸出電壓、電流平均值；流過晶閘管和續(xù)流二極管電流的有效值。三相橋式全控可逆電路，輸入相電壓100V，電源變壓器漏感折合到變壓器副邊為1.5mH，負(fù)載電流Id=50A,設(shè)負(fù)載電流連續(xù)，計算：變壓器漏感上壓降；只考慮換向重疊角Y影響情況下的最小逆變角Bmin=?在Bmin情況下直流端輸出直流電壓的大小。答案一、判斷題XXXXXXVXXX只有對，其余錯二、填空題180,180,150,90,120,90,0,n,0.707,222.92三、簡答題單相線路簡單，諧波大，容易造成電網(wǎng)不平衡，時

9、間特性較差，適合于小容量裝置，三相結(jié)構(gòu)復(fù)雜,諧波小,時間特性好,適合于較大容量裝置；半波電路所用的晶閘管少,線路壓降小,但變壓器存在直流磁化問題,適用于低壓大電流場合,全波用的晶閘管多,成本高,線路壓降高一些,適用于高壓小電流場合；半控電路用的晶閘管少,成本低,大電感下輸出電壓高,但存在失控現(xiàn)象,全控電路成本偏高,不存在失控現(xiàn)象。負(fù)載電阻上承受的最大電壓為2E，在片導(dǎo)通瞬間；根據(jù)晶閘管的關(guān)斷條件，片可以自然判斷，只要E/R1小于片的維持電流即可；比不能太小，這樣在片導(dǎo)通期間匕上消耗的功率太大，影響電路的效率，R又不能太大，太大會影響T的最小導(dǎo)通時間（3RC）,因此要綜合考慮選擇R的大小。這樣負(fù)

10、載上一個周期內(nèi)只有一個波頭，輸出電壓比正常情況下降低一半；由于輸出電壓下降,因此a角會減小以試圖增大輸出電壓，引起正常導(dǎo)通的一對晶閘管電流的增大，使其處于過載狀態(tài)。四、計算題a=90；32.14A；0.707輸出電壓=148.5V,電流=14.85A；流過晶閘管電流有效值=7.425A,流過續(xù)流二極管電流有效值=7.425A。變壓器漏感上壓降=22.5V；Bmin=36.1；Bmin情況下直流端輸出直流電壓=-211.57V電力電子基礎(chǔ)模擬考題二一、判斷題（在每題的最左邊打丁或X號，每題2分）（）（1）三相橋式整流電路可看成是兩個三相半波整流電路的并聯(lián)；（三相全橋整流電路中，最低次諧波的頻率為

11、150Hz；（雙向晶閘管的t2極為參考電位極；（）三相橋式整流電路的快速性與三相半波整流電路的快速性相同；（）單相半波可控整流裝置（純電阻負(fù)載），對電網(wǎng)的最大功率因數(shù)為0.5;（）單相橋式可控整流裝置（純電阻負(fù)載），對電網(wǎng)的最大功率因數(shù)為1.0;（）單相橋式電壓型無源逆變電路中，在外加輸入電壓及負(fù)載阻抗值已確定情況下，負(fù)載為純電感時，能量回饋二極管流過的電流時間最長，為T/2（T為導(dǎo)通周期）;（）在大電感負(fù)載下，可控整流電路負(fù)載電阻上的平均電流與平均電壓的乘積為負(fù)載功率；（）單相半波可控整流電路純電阻負(fù)載下的移相范圍為120；（）（10）三相半波與三相橋式可控整流電路中，晶閘管承受的最大電壓均

12、為線電壓的最大值;二、填空題（每題2分）TOC o 1-5 h z晶閘管并聯(lián)諧振式逆變器的開關(guān)頻率主要取決于；單相半波可控整流電路中，U2=220V,a=30，純電阻性負(fù)載，則輸出電壓為V；單相橋式可控整流電路中，U2=220V，a=30，純電阻性負(fù)載，則輸出電壓為V；單相橋式可控整流電路中，負(fù)載電感足夠大，U2=110V，a=45，R=1Q,則負(fù)載功率應(yīng)為瓦；定義晶閘管通態(tài)平均電流的波形系數(shù)為；單相橋式可控整流電路，a=0時的波形系數(shù)為；某整流電路中，已知波形系數(shù)為1.78,實(shí)際流過晶閘管的平均電流為150A,則應(yīng)選用額定電流為A的晶閘管（安全裕量為1）；單相交流調(diào)壓電路中，=45（負(fù)載功率

13、因數(shù)角），U2=230V，則負(fù)載上得到的最大電壓有效值為V；三相橋式可控整流電路中，觸發(fā)脈沖的時間間隔為；單相橋式電壓型無源逆變電路中，能量回饋二極管的作用為三、簡答題（每題10分）為什么要定義晶閘管的dv/dt與di/dt?如下圖示的無源逆變電路，問：D、D2、D3、D4的作用？R、R2的作用?L、C的作用？晶閘管換流方式為何種?負(fù)載-卜+：整流電路要實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件是什么？四、計算題（每題10分）采用兩晶閘管反并聯(lián)相控的單相調(diào)壓電路，輸入電壓Ui=220V，負(fù)載為RL串聯(lián)，R=1Q,L=5.5mH。求：控制角移相范圍負(fù)載電流最大值最大輸出功率輸入功率因數(shù)三相橋式電路中，負(fù)載為RL型+反電

14、勢，R=0.8Q,L=50mH，線電壓U2l=230V,反電勢Ed=-290V，控制角B=n/6，電流連續(xù)近似直線，求：電路是否滿足逆變條件？輸出電流平均值；晶閘管電流有效值；單相橋式半控整流電路，由220V經(jīng)變壓器供電，大電感負(fù)載+續(xù)流二極管，輸出電壓2080V可調(diào)，最大負(fù)載電流為20A，最小控制角為30度，計算：晶閘管、續(xù)流二極管、整流二極管的電流有效值與變壓器容量。答案二、判斷題XXXXXVXXXV只有、對，其余錯二、填空題負(fù)載RL與外加電容C的諧振頻率；92.37V；184.74V；4900.5W；1.57；1.57:170.06:230；60；給負(fù)載電感向電源釋物能量提供通道三、簡答

15、題大容量的晶閘管一般是平板型結(jié)構(gòu)，晶閘管的PN節(jié)間有節(jié)電容的存在，Cdu/dt為流過節(jié)電容的電流，在du/dt過大的情況下，這一電流相當(dāng)于給晶閘管施加了一個一定強(qiáng)度的正向門極信號，會引起晶閘管的誤觸發(fā)導(dǎo)通，因此要定義晶閘的斷態(tài)電壓臨界上升率。晶閘管在由斷態(tài)向通態(tài)轉(zhuǎn)變的初期，并不是一個面導(dǎo)通，導(dǎo)通電流只在隨機(jī)斑點(diǎn)中，然后在整個導(dǎo)通面擴(kuò)散，如果電流上升速率太大（di/dt太大），斑點(diǎn)來不及擴(kuò)散，局部電流密度過高，引起晶閘管損壞，因此要定義晶閘管的通態(tài)電流臨界上升率。DD2為隔離二極管，阻止電容C向負(fù)載放電，D3、D4為能量回饋二極管；R2消耗負(fù)載電感向電源回饋的能量；L為限制電路中di/dt的大小

16、，防止晶閘管損壞，C提供反向電壓，用來關(guān)斷晶閘管，晶閘管的換流方式為強(qiáng)迫換流。整流電路要實(shí)現(xiàn)有源逆變，要同時滿足內(nèi)因與外因兩個條件：內(nèi)因?yàn)榭刂平谴笥?0度，小于180度，使整流電路的直流輸出電壓為負(fù)，外因?yàn)榉措妱葚?fù)載電壓的絕對值大于整流輸出電壓的絕對值，保證晶閘管可以導(dǎo)通。四、計算題移相范圍60-180；負(fù)載電流最大值110A；最大輸出功率12100W；輸入功率因數(shù)為1輸出電壓為-269V,反電勢為-290V,滿足有源逆變條件；輸出電流平均值=26.25A:由于負(fù)載電流電流近似為直線，因此晶閘管電流有效值=15.16A。計算得出變壓器負(fù)邊電壓=95.3V，最大控制角為122.3度，晶閘管電流有

17、效值=12.91，整流二極管電流有效值=12.91A，續(xù)流二極管電流有效值=16.5A，變壓器副邊電流=18.3A，變壓器容量=1740VA。電力電子基礎(chǔ)模擬考題三單相橋式全控整流電路，純電阻負(fù)載，要求Ud=1230V連續(xù)可調(diào)，在此范圍內(nèi)輸出電流均要達(dá)到20A，電路的最小控制角為20度，考慮兩個晶閘管導(dǎo)通后的平均壓降為2V，線路壓降為IV，要求：對晶閘管選型(安全裕量為1)；變壓器二次側(cè)電壓、電流與容量。在三相半波可控整流電路中，純電阻負(fù)載，R=5Q,輸入相電壓U2=220V,若A相觸發(fā)脈沖丟失，B、C相脈沖正常，計算：(l)a=0時，負(fù)載電壓、電流的大??；a=30時，負(fù)載電壓與電流大?。辉谑?/p>

18、么控制角范圍內(nèi)，輸出電壓為脈沖正常時的2/3?為什么？在下圖電路中，E=50V,R=0.5Q,L=0.5H，晶閘管掣住電流為15mA。要使晶閘管導(dǎo)通，門極觸發(fā)電流脈沖寬度至少應(yīng)為多少？（時間單位轉(zhuǎn)為口S）副邊為1.5mH，負(fù)載電流Id副邊為1.5mH，負(fù)載電流Id=60A，設(shè)負(fù)載電流連續(xù)，計算:min只考慮換向重疊角Y影響情況下的最小逆變角Bmin在B“情況下直流端輸出直流電壓的大小。采用晶閘管反并聯(lián)的單相交流調(diào)壓電路，輸入電壓Ui=220V，負(fù)載為RL串聯(lián),R=1Q,L=3.183mH。求：控制角移相范圍；負(fù)載電流最大值；最大輸出有功功率；輸入功率因數(shù)。對如下圖所示斬波器，R為純電阻性負(fù)載，C為電容，問:+負(fù)載電阻R上承受的最大電壓為多少？何時承受？T1能否自然關(guān)斷？為什么？什么條件下可自然關(guān)斷?談?wù)劷械倪x取原則。答案變壓器二次側(cè)電壓=37.8V,最大控制角=96.78度。晶閘管額定電流=14.8A,額定電壓=53.5V變壓器二次電壓=37.8V,電流=32.8A,容量=1240VA電壓=178.23V,電流=35.65A；電壓=148.61V,電流=29.72A；控制在30150度之間