电子技术在新能源材料行业的应用王海俊

电子技术在新能源材料行业的应用王海俊

王海俊汪梦余祁同林戴成涛

(光一科技股份有限公司江苏南京210000)

摘要：科技的不断进步，我国各个领域都得到了很大的发展，人们的生活水平也得到了很大的提升，然而也导致了我国出现资源紧缺问题。电子技术是时代发展产物，是利用电子元件实现对电能应用的一种现代化技术，在我国众多领域中有着广泛的应用。为此，电子技术也为新能源的发展提供了一条新的道路，促进了新能源材料行业的进步，在国家经济发展中占据十分重要的地位。基于此，文章就电子技术在新能源材料行业的应用进行加以的分析，希望可以提供一个借鉴。

关键词：电子技术；新能源材料行业；应用

1.电子技术的概述

电子技术在社会生产中的地位不断上升，对社会的影响显著。电子技术正在向着大容量、数字化、自动化方向发展，争取满足大功率、高端化产品的需求。根据调查研究发现，电子器件向着小功率和大功率两个极端发展，既可以应用到具体线路的调控上，又可以满足大型工业应用。

电子技术在应用中呈现出以下几项特点：第一，节能性明显。相比于传统的能源生产系统，电力技术灵活地改变功率做功，减少了资源浪费，降低了资源耗费率；第二，环保性明显。电子技术数字化、整体化程度的增加，实现了电力系统对外界零污染的要求，其多重保护措施大大降低了用电设备发生意外的可能性；第三，精准化程度明显提高。电子器件和电子产品的不断更新，调整了设备控制程序，增加了调试、控制、纠正参数，降低了温度、偏移、震动等外界环境的影响，使得电子产品的适用场合和行业得以有效扩大。此外，电力系统与通讯系统、网路系统、程序编码等内容的融合，使得远程控制、网络监测、系统更新等变得极其便捷。

2.新能源材料的发展现状

2.1锂离子电池及其关键材料

锂离子电池及其关键材料的研究是当前新能源材料研究在技术方面成果最为丰富的领域之一，在其相关产业链的形成及发展呈现的效果也效果良好。这一领域的研究热点是开发适用高性能的锂离子电池的材料、设计、技术。锂离子电池的正负极材料研究热点是ɑ-NaFeO2型层状结构和尖晶石结构，负极材料研究热点材料代表是以中间相碳微球(MCMB)和石墨材料。我国的锂离子正极材料在世界范围内占据重要地位，品质良好，需求量逐年增加，有色金属价格的上升也形成新政及材料的开发热潮；负极材料主流是中间相炭小球（MCMB），国内最大供应商年产量一千吨，国内锂离子电池关键材料基本配套，为未来更大空间的发展提供了良好的物质环境和有利条件。

2.2镍氢电池及其关键材料

镍氢电池是近年来开发的容量大、没有记忆效应、绿色清洁的新型电池，主要使用贮氢合金材料。镍氢电池最早由荷兰研制开发，产业化最快的却是日本，其产品性能、产量及技术革新都居于世界前列，我国的小功率镍氢电池产业优势明显，出口量年增长率在30%以上。目前，世界各国都计划将镍氢电池运用于电动汽车的开发计划，镍氢电池的未来发展方向方形密封、大容量、高比能。

2.3燃料电池材料

燃料电池材料在工业方面应用广泛，比如：燃料电池电站、电动汽车及民用电器等场合，与氢能关系密切。二十世纪七十年代国外先进技术已经将其应用于航天技术，九十年代开始在潜艇方面应用。燃料电池作为电源在电动汽车上年使用也是近年来燃料电池研究的目标之一。在材料方面，主要以电解质材料合成及薄膜化、电极材料合成与电极制备、密封材料及相关测试表征技术的研究。

2.4太阳能电池材料

许多发达国家将太阳能光电技术放在新能源开法利用的首位，单晶硅电池和多晶硅电池的转换效率分别达到20%和17%，社会各界关注广泛。美国砷化镓太阳能电池的转化效率已经达到可观的20%-28%，目前利用多层结构还可以将转换效率进一步提高，以高效堆积式多结砷化镓太阳能电池为例，转换效率达31%，多层复合砷化镓电池转换效率甚至已经达到了40%。

2.5发展核能的关键材料

中国核电的发展目前由适度发展向加速发展转移，同比增长120%，我国未来计划投入5000亿元加速再生能源和核电的发展，沿海计划建成28座核电站，核电装机总容量计划在2020年达到占据全部装机总容量的4%，核电的发展，取决于核电材料的的研究发展，我们国家的核电材料在整体性方面还不能完全满足核电研制及生产标准，品种较为单一、基础研究程度不够、应用于经济发展的力度及程度不够。

3.新能源材料行业中电子技术的应用优势分析

电子技术是现代科技发展过程中的一个关键性技术，其应用于新能源材料行业中的优势，主要包括以下几个方面：

3.1准确性能高

电子技术应用于新能源材料行业中，可以在很大程度上对新能源材料生产企业现有设备的电子系统予以合理改善，有利于电子控制系统水平的进一步提升，能够对传统电子设备弊端予以有效处理。同时，还能够进一步简化电子设备的操作，使其更为简洁，增强其具备的性能，尤其是控制性能，使电子设备在控制方面的准确性要求得到满足。

3.2安全性能强

新能源材料行业的发展离不开研发，在研发的过程中往往会因其他因素影响，导致安全性不佳，无论是材料电子设备的安全性，或是研发人员的自身安全均会受到威胁。电子设备是新能源研发的重要组成部分，提升电子设备性能也是保证新能源材料应用的必要措施，然而我国现有的电子设备在此方面还不够完善，将全新的电子技术应用其中，则可以将研发过程变得更加简易，也可以针对以往存在的问题进行优化，充分保证各个方面的安全性。

3.3节能性能强

节能是开发新能源材料的最终目标之一，电子技术的应用在此方面起到的作用更加明显，如在电子设备的应用过程中，可以根据电能的实际情况来调整相关操作，使其转换为人们需要的能源形式，并保证能源的利用率，如此一来也就可以达到节约能源的目的。另外，也可以对电子技术、电子设备进行改造和升级，使其自身性能得以丰富，这样在研发、利用新能源时也可以增加效用，对于新能源的进一步推广十分有利。

4.电子技术在新能源材料方面的具体应用分析

4.1电子技术在电力系统中的应用

（1）高压直流输电技术

第一，超高压直流输电技术。这种技术可以在超远距离送电以及海底电缆等多种环境中使用。在新能源电力应用中，对于风能发电、地热能发电中等一些特殊的趋于电能应用具有很大效果，确保电能能够得到充分的利用。第二，柔性直流输电技术。这是一种以IGBT和电压源换器为核心的新兴的、对环境保护有利的输电技术，广泛的应用于城市配电网，它有效解决了可再生资源并网难、向特殊地区和资源紧张地区送电难、向较远距离的岛屿供电难等问题。

（2）柔性交流输电技术

柔性交流输电是一种比较先进的交流输电技术，该技术是在具备现代化电子设备的前提下，综合运用现代控制技术对传统的交流输电系统中的参数进行控制，提升传统输电能力和系统的稳定性、控制性、安全性。这种新型技术采用先进的可关可断器件的静止同步补偿器，来取代传统输电系统中的半控器件的静止无功补偿器，对于新能源电能输送发展具有很大的促进作用。

（3）在家用电器、电子信息设备及不同照明设备中的应用

近年来，随着电子技术的不断发展，当前，电子技术可以在家用电器、电子信息设备及不同照明设备中使用，主要是通过对电子信息设备的电源管理来实现节能的目的。如控制自动开关的家电有冰箱、微波炉等；控制家电温度的有电饭锅、电熨斗、电吹风等；控制电机转动的家电有空调、风扇、吸尘器等；控制亮度的家电有各种灯具。

4.2在节能方面的应用

电动机节能：此方面应用中应做到如下几点：（1）调整转速。此举主要是为了能够节约用电，从而减少能源消耗。（2）调节功率。补偿电容器、交流异步电动机是此方面的重要设备，在对其进行处理时往往是采取并联，当在并联状态下时，其所需要消耗的功率也会有所减少。（3）调整电压。需要进行此操作的情况往往是电动机自身负载较轻的时候，若长期存在此种情况，则需要根据实际情况来决定调整力度，必要时需要对两端均进行调整，以此来达到减少电压的目的。

无功功率：无功功率方面的应用虽然如今我国还未达到预期效果，但在很多方面也已经基本完善，今后在此方面应注意的是，要做到合理抑制无功功率，在达到此标准后再对谐波信号进行调整，使其更加具有合理性，而电网中流入的谐波也要进行管控。只有充分做到此些方面才可以有效降低谐波损失，并将“无用电能”进行收集和应用。

4.3电子技术在地热发电中的应用

地热发电是指利用浅层地能进行供热制冷的一种新型能源利用技术。近年来，由于我国提出节能减排的基本国策以及不可再生资源的短缺，地热系统的开发与利用逐渐的受到人们的重视，而在整个工程中，需要对压缩机、提水泵、热源和冷源循环等方面进行控制，这些都需要以电子技术作为支撑。

4.4电子技术在风力发电中的应用

风能取之不尽，用之不竭，是一种可再生资源。为了缓解当前的供电压力与能源危机，风力发电具有成本低、技术成熟、对环境破坏小灯优势，在我国受到高度重视和开发利用，近年来不断取得突破，规模和经济性也日益明显，由于大部分可再生资源产生的电能通常是不稳定的，如果不进行调解和控制，则会对电网造成严重损失，同时为确保能有更多的有功能量输送到电网中，风力发电系统还必须配置有储能功能，而这些问题的解决都需要利用电子技术对其进行控制。

4.5电子技术在绿色建筑的应用

节能、环保型的绿色建筑成为当前建筑行业发展的必然趋势，在建筑工程的整个施工期内，要尽最大限度的实现节能、节水、节地、节材，减少建筑施工对周围环境的污染，为人们提供舒适、健康的建筑使用空间，实现人与自然、建筑与环境的和谐共生，促进建筑行业的可持续发展。而在绿色建筑工程施工过程中，无线充电系统、风电系统等需要电子技术的支持。

5.促进电子技术在新能源材料行业应用的措施

我国的新材料的发展需要由政府主导，加强能源材料产业链的凝聚力，促进产业集群效应贯通，提升我国嫩馆材料的整体竞争力，加大技术投入和资金支持，带动相关产业的发展；政府对于新能源开发也需要构建科技创新平台，配套相关政策措施，培育可以与国际发展并肩甚至领先的研发成果，加快新能源材料的产业化建设，推动能源材料及能源产业的发展；极大相关顶尖人才的引进力度，包括科研人才、产业化人才、成果转化人才等，加强国际间的交流与合作，互相学习指正，优化科研环境，为优秀人才提供相应的优惠政策，吸引更多的国内外人才加入新能源材料的研究开发。

5.1加强太阳能系统建设，加大新能源所占比例

我国幅员辽阔、陆地面积广大，适合发展太阳能基础设施，增加对太阳能的利用，从而降低社会对煤炭资源的依赖程度。单晶硅是太阳能光伏板的重要组成部分，关系到能源转化效率、系统稳定性、功能全面性等关键性问题。如今，单晶硅的使用寿命已经延长至10年，达到了大规模投入使用的要求，并在社会层面得到极大的响应。

根据调研结果，华北地区、西北地区以及东南地区具有良好的光照条件，常年日光照时间达10小时左右，并且具备广阔的可开发空间。太阳能光伏板、控制柜、功率柜外加些许线路便可以持续不断地接受太阳能，并通过系统自动化转化程序将太阳能转变为电能进行储存。在实际运行中发现，太阳能设备建设资金大，具有一定风险性，降低了人们参与建设的积极性。因此，政府相关部门还需要根据当地的具体情况进行政策调整，促进基础性设备的建设和应用，并做好电力资源的后期利用工作，确保整个电能建设工程具有合理性、实用性。

5.2加强地区性可再生资源建设，争取满足当地资源需求

各个地区的具体环境为其生产和发展提供了自然性条件。有的地区风能（如：西北地区）突出，并且适宜建设风车群，最大限度地保留风能；有的地区地热能源（如：云南温泉）普遍，则利用收集地热能源，将其转化为电能资源；有的地区水力资源充足，可建设大坝、水电站将流动水体中的能源转变为电能。这些可再生资源具有明显的地域性，需要做到因地制宜，不可相互攀比，失去了资源系统建设的本意。这些天然资源的开发和利用不仅需要对资源的危害性最小，对改变资源结构的影响也比较大。风力发电组利用众多电子元件的综合作用，增强了风力发电组的经济程度，使得其优势更加明显。三峡水电站是根据三峡地理位置具有突破性的建设，给开发利用水力提供了榜样作用，强大的大容量电子器件使得资源转化效率得以明显提升。云南地区的地热能源满足着当地人的生活需求，提高了其生活的舒适程度。根据自然条件，发挥电力技术的优越性，降低对自然和环境的要求，不仅可以满足当地人的发展需求，还可以给能源建设行业带来不可忽视的积极推动作用。

5.3发展洁净核能源，提高核能转化效率

针对核电站引发的安全性问题，可以采用人工合成型材料进行预防和处理。目前，核电站附近都采用了保护性措施，设置了安全性距离，确保核能危害得到及时性控制。此外，核能的开发效率和总量与电子器件质量和操作设备硬度以及系统承受压力有着直接性关系。相关研究人员还需要根据整个系统的具体情况做出调整和创新，争取核电站向外界提供更多的资源。

目前，能源紧缺已经成为全世界范围内亟待解决的首要问题，国家的社会与经济发展都离不开能源的支持，新能源的开发与利用已经成为未来发展必然趋势。近年来我国新能源行业发展迅猛，涉及的范围越来越广，尤其在电子技术得以应用后，然而即使如此也不可否认，在实际应用中依然会暴露出些许问题，相关机构和人员应加强此方面的研究。现有技术条件下，虽然我国在新能源电力研发方面取得了一定的进展，但是想要进一步推广新能源电力的应用范围，特别是将其普遍运用于商业范围内，还需要解决诸多技术性问题。

参考文献：

[1]伦淑娴,李春杰.新能源分布式发电虚拟仿真实践教学平台建设[J].实验技术与管理,2016,33(09):111-114.

[2]马丛丛.二氧化锰纳米复合材料的制备及超级电容器的性能研究[D].重庆大学,2016.

[3]张超.β-Zn_4Sb_3基热电材料的制备及性能[D].江苏大学,2016.

[4]陈建林,陈荐,何建军.试论新能源科学与工程专业的培养目标与课程体系设置[J].中国电力教育,2014,(26):46-47+49.