【摘 要】
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携手应对全球气候变化已经成为国际社会的广泛共识,中国作为全球应对气候变化的重要参与者和积极实践者,已将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局.推进碳迭峰、碳中和战略是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,其中能源系统低碳转型将是实现“双碳”目标的关键.在当前经济社会发展水平下,应采用“两步加速”的总体发展方案,近期可通过加快发展非化石能源,确保2030年前碳达峰,并实施以2℃温升目标和1.5℃温升目标为导向的长期转型路径,力争在2060年前实现碳中和.为保证“双碳”目标的实现,应大力加强高比例可再生能源及配
【机 构】
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清华大学气候变化与可持续发展研究院,北京100084;清华大学能源与动力工程系,北京100084;清华大学气候变化与可持续发展研究院,北京100084;上海理工大学管理学院,上海200093
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携手应对全球气候变化已经成为国际社会的广泛共识,中国作为全球应对气候变化的重要参与者和积极实践者,已将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局.推进碳迭峰、碳中和战略是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,其中能源系统低碳转型将是实现“双碳”目标的关键.在当前经济社会发展水平下,应采用“两步加速”的总体发展方案,近期可通过加快发展非化石能源,确保2030年前碳达峰,并实施以2℃温升目标和1.5℃温升目标为导向的长期转型路径,力争在2060年前实现碳中和.为保证“双碳”目标的实现,应大力加强高比例可再生能源及配套技术、煤电行业低碳转型路径以及碳捕集、利用和封存等关键技术或规划问题的研究.
其他文献
为了提高电絮凝技术处理污水的效率,改善电极极化和阳极钝化问题,应用三相二极管整流器、全桥逆变器、高频变压器和全波整流器作为主电路,采取输出并联及多模块并联的方案提高电路的电流输出能力.采用具有峰值电流控制的UC3846芯片生成脉宽调制(PWM)控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)通断,使得输出电压呈现脉冲形式.研制了一台380 V交流输入,具有0～12V恒压输出或0～2000 A恒流输出的可调直流脉冲污水处理电源变换器,实验验证了变换器的大电流输出能力且输出波形为脉冲形式.
高压脉冲电源是产生放电等离子体及其应用于生物医学、材料表面处理及流动控制的重要激励源.基于单极性Marx电路与脉冲变压器相结合的思路,利用脉冲变压器的电压波形过冲现象,开发了一台高频高压纳秒脉冲电源样机.该电源样机输出电压幅值最高可达21 kV,频率最高达16 kHz,上升沿和下降沿分别约为145 ns和215 ns,脉宽约为250 ns;输出平均功率为125W以内时,整机效率高于80％.该脉冲电源的输出电压、频率等参数连续可调且体积较小.上述研究为开发应用于放电等离子体的高压脉冲电源提供重要参考.
气体放电研究是核物理聚变科学研究的必用技术,其放电电源可靠工作是关键.针对核聚变电弧负载特殊的负阻特性和放电电源需良好的陡降特性,提出使用数字信号处理器(DSP)来实现对放电电源全桥逆变环节进行移相脉宽调制(PWM)控制.分析了移相PWM控制技术的原理,结合DSP实现移相控制的方法,给出了移相角为θ时各开关器件的控制脉冲,并设计了相应的驱动电路.在国内某双一流高校核聚变科学所建立的“等离子体-波相互作用实验系统”应用中验证了该控制方法的可行性和智能性,并取得了良好的控制效果.
为研究某种等离子体射流装置在常温常压空气中的放电特性,设计了一种可输出准正弦波电压幅度最高为20 kV、重复工作频率1 Hz～100 kHz可调,功率约为5 kW的等离子体高压变频脉冲源.设计上采用金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)构建全桥拓扑电路,利用开关电源软开关技术原理,将初级能量转移到全桥式串联谐振逆变器上,通过控制芯片施加驱动脉冲信号,经高频脉冲变压器变换后输出高幅度脉冲电压.在间歇或连续工作模式下,该脉冲源输出的高压准正弦波脉冲信号,被加载至等离子体射流装置上,该装置经高压脉冲作用
为提高电池利用率及安全性,分布式储能系统采用高频隔离储能变换器实现低压电池模组到高压直流母线的能量双向传输.为使储能变换器在正反两个方向下均具有较高效率,低压大电流一侧在双向运行时可采用零电流开通和零电流关断,以实现零开关损耗.在分析传统双向全桥DC/DC变换器和LLC谐振变换器存在问题的基础上,提出了一种双向零电流开关储能变换器,通过采用非对称占空比控制,可以实现低压侧在正反向时均具有零电流开关特性,有效减小开关损耗,提高变换器的双向运行效率.分析了变换器的功率传输及电压增益特性,推导了软开关实现条件,
提出了一种应用于多级线圈电磁发射装置的时序控制策略,通过现场可编程门阵列(FPGA)实时控制后级晶闸管最佳延时触发,优化各级脉冲电流的配合,实现驱动线圈加速效果的叠加性.通过原理分析及仿真验证,完成系统主平台的参数整定,确定时序控制器的运算逻辑,引入电磁兼容模块以防止前后级相互干扰.最后在实验室搭建平台进行验证,结果表明在多个电压等级下,该策略能够实现多级线圈加速过程的时序配合,验证了控制策略的准确性和有效性.
为实现分布式电源尤其是光伏的灵活接入,提出了一种三端口交直流变换器拓扑结构与设计方案,采用三有源桥DC/DC变换器和三相DC/AC变换器的组合,为分布式电源、负载与电网之间提供灵活的连接方式.研制了基于三有源桥的碳化硅(SiC)交直流变换器样机,设计并调试通讯系统,通过上位机协调各模块执行控制算法,以满足不同工况下交直流混合的控制需要.根据实际应用场景设计了两种工况,并通过仿真和实验测试样机在两种模式下电压控制和主从均流算法的可靠性,同时测定整机运行的效率.实验结果验证了该变换器具有良好的稳定性和较高的运
在静电除尘应用中,与常规的高压直流电源相比,脉冲电源可降低能耗并能大幅提高微细粉尘的脱除效率,微秒级的电压宽度可以有效抑制反电晕并且不易发生闪络.对一种串联对称式脉冲静电除尘电源进行研究,分析电路的稳态工作原理和闪络工作情况,建立电路的数学模型并完成电源输出特性研究,最后通过仿真和100 kV脉冲电源样机进行验证.
当前多端口变换器(MPC)已广泛应用于直流电力系统中发、输、配、用的各个环节.共直流母线型MPC通过将多个两端口变换器连接到一条公共直流母线上构成,该类MPC具有模块化、易拓展、组合灵活等优势.此处使用三端口变换器(TPC)代替传统的两端口变换器作为共直流母线串联型MPC的基本模块,将所有变换器新增的双向端口接入一条额外的直流母线,并提出了模块化的均压控制方法,实现模块间的功率交换,以解决模块间输出功率和电压不平衡的问题.仿真和实验结果验证了拓扑及控制方法的有效性和可行性.
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