電力電子變流裝置的能量回收期教學探討

楊云虎?費湘

摘要：電力電子變流裝置的能量回收期是一個全新的概念，在相關資料中很難查到對此概念的全面透徹的解釋。在實踐教學過程中發現，許多學生難以理解此概念。通過對比和舉例深入淺出地講解了電力電子變流裝置的能量回收期概念，教學實踐表明，所提出的方法不但拓寬了學生知識面、加深了學生對相關概念的理解，而且取得了良好的教學效果。

關鍵詞：電力電子變流裝置；可再生能源；能量回收期；內含能量

作者簡介：楊云虎（1973-），男，安徽蚌埠人，安徽工業大學電氣信息學院，講師；費湘（1979-），女，安徽蚌埠人，安徽工業大學研究生學院。（安徽 馬鞍山 243032）

中圖分類號：TM60 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0204-02

隨著人類對能源需求的穩步增長以及化石能源儲備逐漸的減少，人們逐漸意識到節約能源和提高能源變換效率的重要性。[1]目前，節約能源和提高能源轉換效率已成為全人類的公共課題。綠色能源具有無污染性、可再生性等特點，因此，可再生能源發電單元的建設得到了快速的發展。[2]作為電力網的主要接口裝置，電力電子變流器是一種電能處理和利用的變換裝置，其在節約能源和提高能源變換效率上扮演著重要角色。[3]電力電子變流裝置的能量回收期是評價和量化電力電子變流裝置對可再生能源系統貢獻的一個重要指標。本文試對電力電子變流裝置的能量回收期作詳細的闡述。

一、可再生能源系統的能量回收期

1.能量回收期（Energy Payback Time，EPT）

一個最重要且易理解的評價能源系統的品質因數是能量回收期。其定義如下：一個能源生產系統或設備在幾年內能產出與建造、安裝系統時所消耗的等同能量。在實踐教學中，為了能讓學生對此概念理解透徹，筆者用一個類似的術語作比較，即經濟學中的經濟回收期概念，其定義就是一個經濟體多久能收回投資成本。對照來說，EPT可理解為能源生產系統或設備需要多久才能產出與能源系統在壽命周期內所花費的等同價值。

2.內含能量或固化能量（Embodied Energy）

其定義是一個能源系統在制造、安裝、以及工作中所消耗的能量之和。

3.能源系統的輸出能量（Energy Deliver）

其定義是能源系統在壽命周期內輸出的能量總和，通常以年輸出能量作為評價指標。

4.可再生能源系統的能量回收期

可再生能源系統的能量回收期的定義為需要多久能收回可再生能源系統的內含能量。數學表示為：

由于系統能耗大為減少，節約的能量則遠大于電力電子變流裝置的內含能量。因此可再生能源系統的能量平衡周期將會縮短，并且在能源系統中節約的能量還能用于滿足其他電氣負載設備運行。

四、結論

通過與經濟回收期的對比，本文講解了能量回收期的概念；與生物系統能量平衡的對比，講解了可再生能源系統的能量平衡；以可再生能源的能量回收期為鋪墊，透徹講解了電力電子變流裝置的能量回收期。教學實踐表明，筆者所采取的教學方法不但拓寬了學生知識面，加深學生對相關概念的理解， 而且取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]江澤民.對中國能源問題的思考[N].新華網，2008-04-09.

[2]殷志強，孟憲淦.向太陽索取-中國太陽光，熱與光.電應用現狀與展望[J].太陽能學報，2003，24（5）：575-588.

[3]楊云虎.基于內模原理的恒壓恒頻電力電子變流器優化控制技術研究[D].南京：東南大學，2012.

（責任編輯：宋秀麗）