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风光互补无线充电汽车
2015年09月18日

基于微电网的大功率智能化无线电能传输技术

    无线电能传输技术不仅提供了极为灵活的无线供电方式,而且可以实现电能的高效传输与利用,该技术属于多学科、强交叉领域,是目前电气工程领域最活跃的热点研究方向之一。我校为国内最早从事领域研究的单位之一,重点围绕如何扩大输电容量、增加输电距离、提升输电效率,如何对电能传输过程进行精确数值模拟并合理利用新型磁材料特性等问题进行了系统研究,为无线电能传输大规模推广与应用提供技术支撑。

    本课题组在杨庆新教授的带领下,先后承担和完成了包括国家自然科学基金重点项目、面上项目、青年项目、国家863计划项目、天津市科技支撑计划项目及自然科学基金重点项目等,多项研究成果达到国际先进水平,所获得的研究成果已经应用于先进电器设计与制造、电工磁材料特性精确分析与求解及电动汽车无线充电领域。发起并成立了中国电工技术学会无线电能传输技术专业委员会,组织年度国际学术会议及国家级技术展会,主持天津市电动汽车无线充电示范工程及国家电网公司无线电能传输前沿论证工作。获省部级科学技术突出贡献奖1项,省部级科技进步一等奖1项、二等奖4项、三等奖1项,自然科学三等奖2项,出版专著3本,获发明专利8项、软件著作权1项。

标志性成果:

    ▲远距离、大功率、高效率无线电能传输技术水平跻身世界前列,所研制的无线电能传输相关产品功率级别可达100kW,传输效率达90%,传输距离可达1-2米,均为世界先进水平

    ▲组织成立无线电能传输技术专业委员会,起草电动汽车无线充电标准

    ▲获中国科协邀请参加2014年全国夏季科学展,所展出的“高速列车无线供电技术”为评选出的二十项科技前沿技术之一

    ▲出版了国内第一本无线电能传输领域学术专著《无线输电技术及其应用》

    ▲率先在高铁列车无线供电前沿科学领域获得立项支持并提出有效可行的解决方案。

 

    主要产业化方向有:

    1、电动汽车及混合动力汽车无线供电技术,包括个人用电动汽车及混合动力汽车无线充电整体解决方案、电动公交与电动汽车无线充电站设计与施工方案,为企业提供无线电能传输的相关技术。 

    2、基于无线电能传输的不同原理,设计不同功率级别的智能化无线充电电器,包括手机、平板电脑、可穿戴设备、厨房家电等。

    3、采用现代工程电磁场数值计算方法,对不同无线电能传输系统进行分析和评价,为企业提供产品性能评价及优化方案。

市场前景:随着微电网技术与无线传能技术的成熟,将风光互补微电网与无线充电系统进行一体化设计,形成规模化产品,必将成为家庭供电的重要方式,具有广阔的市场前景。

 

图 1 基于风光互补智能微电网的电动汽车无线充电系统

并且当前有关电动汽车无线充电技术是未来电动汽车充电的一种重要方式,并以获得国内外专家、中国科协、国家电网、国内多家汽车企业的一致认可。

国家电网公司已将大功率无线充电技术列为十三五规划的重要研究内容,2014年底立项的国网科技部项目中,涉及大功率无线充电技术的项目总额已达3000万。在国网即将成立的未来智能电网示范园区备选技术中,大功率无线充电技术也是重要技术之一。国家电网专门成立的调研组撰写无线输电发展报告,即《国家电网公司科技项目电网新技术应用前景研究——无线输电技术应用研究》并规划了未来15年该技术的发展趋势。如下图2所示.

 

图2 短距离无线输电发展线路

  1. 2015-2020年,1米范围内无线充电功率级别达50kW,整机工作效率85%以上,传输效率达90%,小型无线充电产品推广普及,无线充电电动汽车尝试商业化运行,电动汽车无线充电标准草案建立并不断完善,规模化无线充电站逐步建立,无线供电高铁列车模型运行速度不断提高,无线充电产品市场份额达150亿美元;
  2. 2020-2025年,电力系统用短距离无线输电设备工作范围扩展至5米,无线充电功率级别达5MW,整机工作效率87%以上,传输效率达92%,无线充电电动汽车普及,电动汽车无线充电标准完善,无线充电停车场逐步建立,无线供电高铁列车试运行,高铁列车无线充电标准草案建立,无线充电产品市场份额达3000亿美元。
  3. 2025-2030年,电力系统用短距离无线输电设备工作范围扩展至10米,无线充电功率级别达50MW,整机工作效率90%以上,传输效率达95%,在线式无线充电公路逐步建立,无线供电高铁列车实现商业运营,高铁列车无线充电标准逐步完善,无线充电产品市场份额达10万亿美元。

    因此,本项目采用微电网与无线电能传输技术的结合,针对智能微电网及电动汽车无线充电的各自特点展开深入分析,体现了重要的实际应用价值,对行业发展具有明确指导意义,并具有广阔的市场应用前景。

相关图片:

 

图1 智能无线充电系统

 

图2 2.5米无线输电系统

 

图3 智能家居无线充电系统

 

图4 无线充电会议桌

 

图5 高铁列车无线供电技术

 

图6 电动汽车无线充电技术