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发射线圈本身参数的优化主要对线圈的选材、结构设计等方面进行考量,例如采用中继线圈的多线圈传输技术、基于多场耦合联合仿真分析技术设计具有良好磁场分布的线圈结构以实现系统的效率优化,采用超导材料线圈、线圈表面覆盖磁性介质等技术改善线圈的物理参数和传输通道上的磁场分布的新材料应用与新型结构设计技术。
长距离微波传输中,发射天线尺寸极大,保证微波能量经一定距离传输后仍能集中于接收天线位置。为了实现发射天线与接收天线之间高效率、大功率的无线输电,微波无线输电所要求的高增益、大功率容量、频带宽度等要求,需要涉及多场耦合分析与集成设计技术、天线结构创新设计技术、大尺寸柔性形面高精度保持技术、精密波束调整技术和高效热控技术等。
(3)动态跟踪控制技术
在中短距离的无线输电中,使得传输效率最大化的传输频率和阻抗匹配情况均会随环境条件的变化发生一定程度的改变,尤其是在前文提到的频率分裂现象和温度引起的频率漂移现象发生时。通过系统参数的合理设计来规避这些问题具有一定的局限性,因此目前中短距离的无线输电的优化和控制技术是必不可少的。
在长距离的无线输电中,能束对准接收端的状态极大程度地影响系统整体效率。微波发射天线和接收天线间需要具有很高的指向精度,必须采用高精度的发射波束控制,需要研究逆向波束控制技术、大规模发射天线阵列校准技术和分布式信号同步技术来实现所需的波束指向精度。
4、对我国电力系统的发展的影响
4.1、电力设备制造
图31是需要定期更换设备电池的塔上监测设备示意图。应用于高压输电线路塔上监测系统的无线供电电源,代替使用太阳能风能或定期更换电池方式,安全、可靠、经济、方便。无线输电技术的发展与普及,会使得电力设备制造商在制造时更多考虑采用无线供电的方式或者有线无线相结合的供电方式,以在保证安全可靠运行的条件下,提供安装维护更为便捷、工作时长更为稳定的电力设备。
图需要定期更换设备电池的塔上监测设备
4.2、输电网
在中国,东部和西部经济发展的差距逐渐增大,两者资源占有比例非常不均,其间的矛盾也变得越来越严重。一些边远山区离大电网距离远,当地经济发展受到了严重约束。而电网的死角,采用无线能量供应后可以较好的得到解决。输电领域最关注的方面一是效率,二是经济性。无线能量输送的效率主要由三个方面决定,一是电源的效率,二是发射/接收天线的效率,最后是整流逆变装置的效率,判断它的经济性如何,需要将其与有线方式下所用的相应器材价格进行比较,另一方面针对某一个具体存在的输电网络,其各项参数属性也与经济性密切相关。
4.3、配电网
由于受多种因素的影响,无线充电方式在实现了用电灵活性的同时,其充电需求在时间和空间上将具有更为随机、分散等特点,增加了整个电网的运营管理难度。在对配电网的影响方面,如果进行大容量的无线充电,如果没有合理的配置变压器容量或继电保护装置的工作阈值,有可能会引起变压器或的配电线路动作、电容损耗的增加,以及电能质量的恶化。
在无线输电技术不断发展的过程中,电池获得了一种新型的充电方式。作为非线性负荷,充电时,会导致电网的谐波污染,引起线路发热和变压器的附加损耗,甚至引起电感和电容谐振,这样加大谐波的危害,对电网的影响更严重。蓄电池作为容性负荷,它的负荷功率较为低下,这样导致公司对功率因数的需求难以得到满足。
此外,无线电能供应的品质在一些场合下会有所降低,故在大型无线充电站中,对于安装的电能计量设备,不仅需要能够对谐波起到消除作用,同时还需要能够对直流电能和宽负载进行计量。无线充电站主要有两种情况,其中一种是快充,另一种则是慢充,在这种情况下就要求,在充电站中,充电负荷能够得到合理的调整,使容量达到一个比较均衡的水平。无线电能供应类负载的充电时间较为分散,无线充电站仍然要适当安排充电行程,提升充电站的负荷利用效率。
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