中國智能能源應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著節(jié)能減排工作的深入開展,智能能源的應(yīng)用將成為最重要的手段,半導(dǎo)體產(chǎn)品在其中也將會發(fā)揮更大的作用。智能能源是指在現(xiàn)代IT技術(shù)的推動下,在能源生產(chǎn)、傳輸、計(jì)量、管理、存儲、應(yīng)用等六個(gè)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能效技術(shù)與半導(dǎo)體技術(shù)的高度融合,從而達(dá)到系統(tǒng)能效的最優(yōu)化。一方面,智能能源產(chǎn)業(yè)將能源產(chǎn)業(yè)和IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有機(jī)地融為一體,既占據(jù)了下一輪IT應(yīng)用領(lǐng)域的制高點(diǎn),還催生了新的能源產(chǎn)業(yè)和能源裝備產(chǎn)業(yè)。另一方面,智能能源產(chǎn)業(yè)將大大提高能源利用效率并降低能源消費(fèi)量,從而達(dá)到節(jié)能減排的效果。
新能源領(lǐng)域
全球各國紛紛把發(fā)展新能源作為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對金融危機(jī)、擴(kuò)大就業(yè)的重要手段,在國家規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)環(huán)境培育以及配套服務(wù)行業(yè)支撐方面給予了大力的支持與扶持,新能源產(chǎn)業(yè)的整體規(guī)模隨之?dāng)U大。
在太陽能利用方面,2010年全球太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到了15.2GW,光伏裝機(jī)容量也呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長態(tài)勢,全年光伏新增裝機(jī)容量達(dá)到了16GW,新增裝機(jī)年增長率超過了100%,累計(jì)裝機(jī)年增長率則超過了70%。在太陽能光熱方面,太陽能熱水器技術(shù)更加成熟,正以優(yōu)良的性能不斷地沖擊電熱水器市場和燃?xì)鉄崴魇袌觥L柲艿睦靡呀?jīng)成為世界各國能源利用的重要組成部分,作為無污染的綠色能源,隨著全球環(huán)境保護(hù)逐漸為各國所重視,其發(fā)展速度也將進(jìn)一步加快。
在風(fēng)能利用方面,2010年世界風(fēng)電裝機(jī)繼續(xù)保持平穩(wěn)快速的增長,新增風(fēng)力發(fā)電裝置37700MW,總裝機(jī)容量達(dá)到195600MW,較2009年增長23.9%。全球風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)也因此獲得了快速的發(fā)展,進(jìn)而帶動了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的繁榮。在風(fēng)能資源豐富的地區(qū),產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐更加迅速,風(fēng)能在全球能源結(jié)構(gòu)中的占比將進(jìn)一步提升。
在生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面,2010年全球生物柴油產(chǎn)量達(dá)到1920萬噸,年增長率超過20%。同時(shí),生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量、燃料乙醇生產(chǎn)規(guī)模也逐漸擴(kuò)大,僅巴西的乙醇燃料年產(chǎn)量預(yù)計(jì)2013年將擴(kuò)大到350億升,其中100億升用于出口。生物質(zhì)能作為高效清潔能源在提供電力、燃?xì)夂鸵后w燃料等方面將發(fā)揮更大的作用。
全球新能源產(chǎn)業(yè)不僅在解決能源危機(jī)、減少環(huán)境污染方面發(fā)揮著巨大的作用,更在各國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中逐漸成為支柱產(chǎn)業(yè),其市場應(yīng)用和投資規(guī)模迅速擴(kuò)大,各國都紛紛看好新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景。
智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)是將先進(jìn)的通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)與能源電力技術(shù)相結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動化、可靠化、低成本化、節(jié)能化及高效能化為宗旨的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)。
2009至2020年國家電網(wǎng)總投資為3.45萬億元,其中智能化投資3841億元,占總投資的11.1%,未來10年我國將建成堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)。目前,國家正在推進(jìn)“一特四大”的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略。以特高壓電網(wǎng)為基礎(chǔ),促進(jìn)大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發(fā),在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。智能電網(wǎng)的建設(shè),不僅帶動了傳統(tǒng)發(fā)電商、電網(wǎng)運(yùn)營商的發(fā)展,同時(shí)也帶動了各個(gè)分布式能源、微電網(wǎng)、系統(tǒng)IT服務(wù)商、半導(dǎo)體企業(yè)制造商,以及大量的普通用戶等各市場主體大規(guī)模地進(jìn)入電力市場,從而促使市場選擇范圍更大、市場競爭更加激烈、市場風(fēng)險(xiǎn)更加分散,進(jìn)而增強(qiáng)了電力市場的穩(wěn)定性。在智能電網(wǎng)環(huán)境下,傳統(tǒng)的發(fā)電商從簡單的電力供應(yīng)商變成了綜合的能源、信息、科技服務(wù)商,除了為用戶提供優(yōu)質(zhì)的能源外,還利用先進(jìn)的技術(shù)改進(jìn)能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)能源升級換代和引導(dǎo)能源消費(fèi)。在智能電網(wǎng)環(huán)境下,電網(wǎng)、發(fā)電商、用戶、交易中心之間新的交易關(guān)系是傳統(tǒng)電力市場技術(shù)條件下所不具備的。
國內(nèi)在配電領(lǐng)域的智能化研究,主要集中在分布式發(fā)電、新能源接入技術(shù)、用來改善電能質(zhì)量的存儲技術(shù)、提高風(fēng)電接入效率的相關(guān)技術(shù)以及可以提高用戶供電可靠性和供電質(zhì)量的定制電力技術(shù)等方面。企業(yè)已經(jīng)生產(chǎn)并成熟應(yīng)用的有:動態(tài)電壓恢復(fù)器技術(shù)(DVR)、固態(tài)切換開關(guān)技術(shù)(SSTS);已經(jīng)展開研究但還沒有應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的主要有:配電系統(tǒng)靜止無償補(bǔ)償技術(shù)(DSTACOM)、有源電力載波(APF)等相關(guān)技術(shù)?傮w上,我國智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)著眼于電力電網(wǎng)設(shè)備、能源計(jì)量與管理及能源存儲等的研發(fā)與提升。
能源計(jì)量與管理
智能電表將會有著廣泛的應(yīng)用,并且伴隨著智能電網(wǎng)工程的建設(shè),市場規(guī)模將會快速增加。當(dāng)前,我國電能表的擁有量約為4億臺,每年電能表的需求量超過4000萬臺。智能電表安裝數(shù)量,自2009年起開始出現(xiàn)兩位數(shù)的成長,2009年智能電表安裝達(dá)7,600萬具,2015年預(yù)計(jì)將達(dá)2.12億具。國內(nèi)行業(yè)將面臨一個(gè)每年超過50億元規(guī)模的市場,這對智能電表制造企業(yè)更是巨大的推動,智能電表制造企業(yè)將成為充分受益于智能電網(wǎng)建設(shè)的排頭兵。
目前,北京、上海等一線城市已經(jīng)開始試點(diǎn)使用智能電表進(jìn)行電力電網(wǎng)系統(tǒng)的管理與計(jì)量。智能電表系統(tǒng)可完全滿足北京、上海等地區(qū)一戶一表方案需求,市場機(jī)會十分及時(shí)、廣闊。福州已開始為3個(gè)小區(qū),近25.7萬戶進(jìn)行電網(wǎng)智能化改造,首批3000戶已開始正式使用智能電表,2010年年內(nèi)25.7萬試點(diǎn)用戶將全部使用智能電表。南京市2010年年底前首批免費(fèi)完成102萬戶智能電表改造,預(yù)計(jì)五年內(nèi)改造全部完成。
國內(nèi)從事電力線集中智能電表系統(tǒng)研制、生產(chǎn)的廠家或單位已有幾十家,但真正能夠獨(dú)立研發(fā)形成產(chǎn)品且投入市場的廠家只有少數(shù)幾家。在現(xiàn)有企業(yè)中,具有獨(dú)立研發(fā)能力的企業(yè)約占10%,屬二次開發(fā)、設(shè)計(jì)的占40%,散件組裝、來料加工的占50%。
能源存儲
能源存儲是智能能源重要的組成部分。儲能行業(yè)是伴隨著新能源產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展而逐漸發(fā)展起來的。目前,全球儲能技術(shù)主要有機(jī)械儲能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、電化學(xué)儲能(如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰電池等)和電磁儲能(如超導(dǎo)電磁儲能、超級電容器等)三大類。不同儲能技術(shù)在技術(shù)成熟度、應(yīng)用領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程等方面存在差異。機(jī)械儲能中最成熟的是抽水蓄能,主要用于電力系統(tǒng)的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用等,其能量轉(zhuǎn)換效率在75%左右;電磁儲能技術(shù)比較昂貴,還沒有商業(yè)化;技術(shù)進(jìn)步最快的是電化學(xué)儲能,其中鈉硫、液流及鋰離子電池技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性等方面都取得了重大突破。
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LT3094: 在 1MHz 具 0.8μVRMS 噪聲的負(fù) LDO
LT3094 是一款高性能低壓差負(fù)線性穩(wěn)壓器,其具有 ADI 的超低噪聲和超高 PSRR 架構(gòu),適合為噪聲敏感型應(yīng)用供電。該器件可通過并聯(lián)以增加輸出電流和在 PCB 上散播熱量。
LTM8002:高效率、超低 EMI 降壓型電源 μModule
LTM8002 是一款 40VIN、2.5A 降壓型μModule® 穩(wěn)壓器。它內(nèi)置了開關(guān)控制器、電源開關(guān)、電感器和所有的支持性組件。該器件支持 3.4V 至 40V 的輸入電壓范圍,和 0.97V 至 18V 的輸出電壓。
具電源系統(tǒng)管理功能的超薄型 μModule 穩(wěn)壓器
LTM4686 是一款雙通道 10A 或單通道 20A 超薄型降壓 μModule 穩(wěn)壓器。該器件1.82mm 的高度使之可放置到非?拷(fù)載 (FPGA 或 ASIC) 的地方,從而共用一個(gè)散熱器。其 PMBus 接口使用戶能改變主要的電源參數(shù)。