新能源技术应用教学课件.pptVIP

*************************************氢能利用技术电解质膜传导质子并阻隔气体1阳极氢气电化学氧化2电路输送电子形成电流3阴极氧气得电子生成水4燃料电池是氢能利用的核心技术，通过电化学反应将氢气的化学能直接转化为电能，效率可达60%以上，远高于传统内燃机。燃料电池按电解质类型可分为质子交换膜燃料电池(PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)和熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)等。PEMFC因功率密度高、启动快、工作温度低（60-80℃）等优点，成为交通领域的首选。丰田Mirai、现代NEXO等商业化燃料电池汽车均采用PEMFC技术，续航里程可达650公里以上。SOFC因效率高（可达70%）成为固定式发电的理想选择，日本、韩国和欧美国家已推广家用燃料电池热电联产系统。中国在十四五期间大力发展燃料电池技术，已在北京冬奥会等场合示范应用燃料电池客车和分布式发电。新能源汽车技术纯电动汽车纯电动汽车(BEV)完全依靠电池储存的电能驱动，零排放，结构简单，能源转化效率高（约75-90%）。关键技术包括电池系统、电机驱动系统和电控系统。现代纯电动车采用高能量密度锂离子电池，续航里程已突破600公里；电机多采用永磁同步电机，功率密度和效率不断提高；而车载控制系统则集成了能量管理、热管理和安全管理等功能。目前市场上的代表车型有特斯拉Model3、比亚迪汉EV和蔚来ET7等。混合动力汽车混合动力汽车(HEV/PHEV)结合了传统内燃机和电动机的优势，可降低油耗和排放。根据动力耦合方式可分为串联式、并联式和混联式。普通混动(HEV)电池容量小，仅依靠发动机充电；插电式混动(PHEV)配备更大容量电池，可外部充电，纯电行驶里程可达50-100公里。混合动力系统的核心是能量管理策略，通过智能算法实现两种动力源的最优协同工作。代表车型有丰田普锐斯、本田雅阁锐·混动和比亚迪唐DM等。燃料电池汽车燃料电池汽车(FCEV)利用车载氢气与空气中的氧气发生电化学反应产生电能驱动汽车，排放物仅为水，加氢速度快（3-5分钟），续航里程长（600-800公里）。燃料电池系统、氢气储存系统和电驱动系统是三大核心部件。燃料电池汽车特别适合长距离、重载运输场景，如客车、物流车和重卡。目前商业化车型有丰田Mirai、现代NEXO等，中国已在北京、上海等地建设加氢站并推广示范燃料电池客车和物流车。电池技术能量密度(Wh/kg)循环寿命(次)成本(元/kWh)锂离子电池是当前最成熟的电池技术，广泛应用于消费电子、电动汽车和储能系统。根据正极材料不同，主要分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料电池。磷酸铁锂电池安全性好、成本低、循环寿命长，但能量密度较低，主要用于电动大巴和储能；三元锂电池能量密度高（可达250-300Wh/kg），但安全性和成本有待改善，是高端电动车的首选。固态电池采用固态电解质替代传统液态电解质，具有安全性高、能量密度大、循环寿命长等优势，被视为下一代电池技术。目前研发方向包括聚合物、氧化物和硫化物基固态电池，但面临界面稳定性和制造工艺挑战。钠离子电池作为锂电替代技术，使用地球丰富的钠元素，成本潜力低，适合大规模储能，但能量密度较锂电低约30-40%，目前已进入产业化初期。智能电网技术定义与特点智能电网是传统电网与现代传感测量、通信、控制和信息技术深度融合的产物，具有自愈、兼容、互动、经济和安全等特点。与传统电网相比，智能电网能更好地适应分布式能源和可再生能源的大规模接入，实现源网荷储的协调优化，提高系统可靠性和能源利用效率，降低碳排放，是能源互联网的基础设施。关键技术智能电网的关键技术包括：先进测量基础设施(AMI)，实现用电信息采集和双向通信；配电自动化，提高配网监测控制能力；柔性交直流输电(FACTS/HVDC)，增强电网控制灵活性；分布式发电并网技术，确保多元化能源安全接入；需求侧响应，引导用户参与电力调节；大数据和人工智能技术，支持电网状态感知和决策优化。应用案例全球智能电网建设不断推进，美国的电网2030计划、欧盟的智能电网技术平台和中国的坚强智能电网均取得显著成果。典型应用案例包括南方电网深圳供电局建设的智能配电网，实现了配网自愈和故障定位隔离；江苏常州建设的源网荷储一体化示范区，集成了光伏、风电、储能和灵活负荷；以及青海海南地区建设的新能源云平台，实现了高比例可再生能源并网消纳。能源互联网1应用服务层面向用户的能源交易与服务2信息协同层能源数据分析与云平台3物理传输层多能流网络与设施4能源生产层