各種電力電子器件技術(shù)特點(diǎn)的比較及應(yīng)用

1、電力牽引交流傳動(dòng)及其控制系統(tǒng)報(bào)告 各種電力電子器件技術(shù)特點(diǎn)的比較及其應(yīng)用電力電子器件及其應(yīng)用裝置已日益廣泛，這與近30 多年來(lái)電力電子器件與電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展和電力電子的重要作用密切相關(guān)。20 世紀(jì)80 年代以后，電力電子技術(shù)等)的飛速發(fā)展，給世界科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、文化、軍事等各方面帶來(lái)了革命性的影響。電子技術(shù)包含兩大部分：信息電子技術(shù)(包括：微電子、計(jì)算機(jī)、通信等)是實(shí)施信息傳輸、處理、存儲(chǔ)和產(chǎn)生控制指令；電力電子技術(shù)是實(shí)施電能的傳輸、處理、存儲(chǔ)和控制，保障電能安全、可靠、高效和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，將能源與信息高度地集成在一起。事實(shí)表明，無(wú)論是電力、機(jī)械、礦冶、交通、石油、能源、化工、輕紡等傳統(tǒng)產(chǎn)

2、業(yè)，還是通信、激光、機(jī)器人、環(huán)保、原子能、航天等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，都迫切需要高質(zhì)量、高效率的電能。而電力電子正是將各種一次能源高效率地變?yōu)槿藗兯璧碾娔?，?shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和提高人民生活質(zhì)量的重要手段，它已經(jīng)成為弱電控制與強(qiáng)電運(yùn)行之間、信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)之間、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化改造和興建高科技產(chǎn)業(yè)之間不可缺少的重要橋梁。而新型電力電子器件的出現(xiàn)，總是帶來(lái)一場(chǎng)電力電子技術(shù)的革命。電力電子器件就好像現(xiàn)代電力電子裝置的心臟，它對(duì)裝置的總價(jià)值，尺寸、重量、動(dòng)態(tài)性能，過(guò)載能力，耐用性及可靠性等，起著十分重要的作用。因此，新型電力電子器件及其相關(guān)新型半導(dǎo)體材料的研究，一直是電力電子領(lǐng)域極為活躍的主要課題之

3、一。一個(gè)理想的功率半導(dǎo)體器件，應(yīng)當(dāng)具有下列理想的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性：在阻斷狀態(tài)，能承受高電壓；在導(dǎo)通狀態(tài)，能導(dǎo)通高的電流密度并具有低的導(dǎo)通壓降；在開關(guān)狀態(tài)和轉(zhuǎn)換時(shí)，具有短的開、關(guān)時(shí)間，能承受高的di/dt 和du/dt，具有低的開關(guān)損耗；運(yùn)行時(shí)具有全控功能和良好的溫度特性。自 20 世紀(jì)50 年代硅晶閘管問世以后，功率半導(dǎo)體器件的研究工作者為達(dá)到上述理想目標(biāo)做出了不懈努力，并已取得了世人矚目的成就。早期的大功率變流器，如牽引變流器，幾乎都是基于晶閘管的。到了20 世紀(jì)80 年代中期，4.5kV 的可關(guān)斷晶閘管得到廣泛應(yīng)用，并成為在接下來(lái)的10 年內(nèi)大功率變流器的首選器件，一直到絕緣柵雙極型晶體管的

4、阻斷電壓達(dá)到3.3kV 之后，這個(gè)局面才得到改變。與此同時(shí)，對(duì)GTO 技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)導(dǎo)致了集成門極換流晶閘管的問世，它顯示出比傳統(tǒng)GTO 更加顯著的優(yōu)點(diǎn)。目前的GTO 開關(guān)頻率大概為500Hz，由于開關(guān)性能的提高，IGCT 和功率IGBT 的開通和關(guān)斷損耗都相對(duì)較低，因此可以工作在13kHz 的開關(guān)頻率下。至2005 年，以晶閘管為代表的半控型器件已達(dá)到70MW/9000V 的水平，全控器件也發(fā)展到了非常高的水平。當(dāng)前，硅基電力電子器件的水平基本上穩(wěn)定在1091010WHz 左右，已逼近了由于寄生二極管制約而能達(dá)到的硅材料極限，不難理解，更高電壓、更好開關(guān)性能的電力電子器件的出現(xiàn)，使在大功率

5、應(yīng)用場(chǎng)合不必要采用很復(fù)雜的電路拓?fù)?，這樣就有效地降低了裝置的故障率和成本。1電力電子器件電力電子器件又稱為功率半導(dǎo)體器件，主要用于電力設(shè)備的電能變換和控制電路方面大功率的電子器件（通常指電流為數(shù)十至數(shù)千安，電壓為數(shù)百伏以上）。電力電子器件目前的制約因素有耐壓，電流容量，開關(guān)的速度。電力電子器件的分類多種多樣。按照電力電子器件的開關(guān)控制能力，電力電子器件可分為三類：不可控器件、半控型器件、全控型器件。按照驅(qū)動(dòng)電路加在電力電子器件控制端和公共端之間信號(hào)的性質(zhì)不同，又可以將電力電子器件分為電流控制型和電壓控制型。根據(jù)電力電子器件內(nèi)部載流子的類型，可將電力電子器件分為單極型、雙極型和復(fù)合型三類。1.1

6、現(xiàn)代電力電子器件1.1.1不可控器件這是一類不能用控制信號(hào)來(lái)控制其通、斷的電力電子器件，因此也就不需要驅(qū)動(dòng)電路。這類器件的典型代表是電力二極管。電力二極管（Power Diode）在20世紀(jì)50年代初期就獲得應(yīng)用，當(dāng)時(shí)也被稱為半導(dǎo)體整流器；它的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與信息電子電路中的二極管是一樣的，都以半導(dǎo)體PN結(jié)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)正向?qū)?、反向截止的功能；電力二極管是不可控器件，其導(dǎo)通和關(guān)斷完全是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。優(yōu)點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，工作可靠。1.1.2 半控型器件這是一類可以通過(guò)控制端來(lái)控制器件的開通，但不能控制其關(guān)斷的電力電子器件。這類器件的典型代表是晶閘管及其派生器件。晶

7、閘管（SCR）是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱，又可稱做可控硅整流器，以前被簡(jiǎn)稱為可控硅；1957年美國(guó)通用電氣公司開發(fā)出世界上第一款晶閘管產(chǎn)品，并于1958年將其商業(yè)化；晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它有三個(gè)極：陽(yáng)極，陰極和門極； 晶閘管具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過(guò)程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無(wú)觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。但是，晶閘管作為半控型器件，只能通過(guò)門極控制其開通，不能控制其關(guān)斷，要關(guān)斷器件必須通過(guò)強(qiáng)迫換相電路，從而使整個(gè)裝置體積增加，復(fù)雜程度提高，效率降低。另外，晶閘管為雙極型器件，有少子存儲(chǔ)效應(yīng)，所以工作頻率低, 一般低于400Hz

8、。由于以上這些原因，使得 晶閘管的應(yīng)用受到很大限制。雖然晶閘管有以上一些缺點(diǎn)，但由于承受電壓和電流容量在所有器件中最高，使它在高壓直流輸電、靜止無(wú)功補(bǔ)償(SVC)、大功率直流電源及超大功率和高壓變頻調(diào)速等方面的應(yīng)用仍占有十分重要的地位。1.1.3 全控型器件這是一類既可以控制其開通，又可以控制其關(guān)斷的電力電子器件。與半控型器件相比，這類器件可以通過(guò)控制端實(shí)現(xiàn)器件的關(guān)斷，因此又稱為自關(guān)斷器件。屬于這類器件的有：電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（電力MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、集成門極換向晶閘管（IGCT）、電子注入增強(qiáng)柵晶體管（IEGT）等。1） 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管

9、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管分為兩種類型，結(jié)型和絕緣柵型，但通常所說(shuō)的是絕緣柵型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），簡(jiǎn)稱電力MOSFET（Power MOSFET），P-MOSFET是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流，它的顯著特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，工作頻率高；但是其電流容量小，耐壓低，只用于小功率的電力電子裝置，其工作原理與普通MOSFET一樣。2）絕緣柵雙極型晶體管絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是具有電力MOSFET的高速開關(guān)特性和雙極性晶體管的低導(dǎo)通電壓特性兩方面優(yōu)勢(shì)的電力電子器件。由于IGBT可以高速開關(guān)并且耐高電壓和大電流，所以在電力電子設(shè)備中

10、它已成為重要的器件。IGBT的開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小。當(dāng)電壓在1000V以上時(shí)，IGBT的開關(guān)損耗與電力MOSFET相當(dāng)，只有GTR的10%。在相同電壓、電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)域比GTR大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。IGBT的通態(tài)壓降在1/2或1/3額定電流以下區(qū)段具有負(fù)的溫度系數(shù)，而在其以上區(qū)段具有正的溫度系數(shù)。因此，在額定電流附近IGBT易于并聯(lián)，而且通態(tài)壓降比電力MOSFET低，特別是在電流較大的區(qū)域。IGBT的輸入阻抗高，其輸入特性與電力MOSFET類似。與電力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐高電壓和大電流值還可進(jìn)一步提高，并保持開關(guān)頻率高的特點(diǎn)。IGBT的不

11、足之處在于高壓IGBT的導(dǎo)通電阻較大，導(dǎo)致導(dǎo)通損耗大，在高壓應(yīng)用領(lǐng)域，通常需要多個(gè)串聯(lián)，并且過(guò)壓、過(guò)流、抗沖擊、抗干擾等承受能力較低。3）大功率晶體管大功率晶體管(GTR)也稱巨型晶體管，是三層結(jié)構(gòu)的雙極全控型大功率高反壓晶體管，它具有自關(guān)斷能力，控制十分方便，并有耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流能力強(qiáng)，飽和壓降低等優(yōu)點(diǎn)，在許多電力變流裝置中得到應(yīng)用。 GTR 是一種電流控制型器件，所需驅(qū)動(dòng)功率較大，驅(qū)動(dòng)電路較復(fù)雜，且由于其固有的“二次擊穿”問題，其安全工作區(qū)受各項(xiàng)參數(shù)影響而變化，所以，GTR存在熱容量小、過(guò)流能力低等缺點(diǎn)。目前，GTR 已經(jīng)基本被 GTO 取代。4）門極可關(guān)斷晶閘管GTO是上

12、個(gè)世紀(jì)60年代初問世的，在此后的三四十年內(nèi)得到了很大的發(fā)展，至今仍是重要的電力半導(dǎo)體器件。傳統(tǒng)GTO的基本結(jié)構(gòu)與普通晶閘管一樣，也是4層3端結(jié)構(gòu)，它幾乎具有晶閘管的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。但它的門極不僅具有普通晶閘管控制陰陽(yáng)極主回路導(dǎo)通的能力，而且當(dāng)在門極上施加負(fù)電壓時(shí)，能使處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶閘管轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)，重新恢復(fù)阻斷能力，實(shí)現(xiàn)門極關(guān)斷，為全控型器件。為了改善關(guān)斷特性，GTO器件均采用多個(gè)子器件并聯(lián)的方式，即在同一硅片上，制作成千上萬(wàn)個(gè)細(xì)小的GTO子器件，它們有共同的門極，陰極相互分開獨(dú)立，采用適當(dāng)?shù)姆庋b結(jié)構(gòu)，將這些子器件并聯(lián)在一起， 器件外觀和大功率普通晶閘管完全一樣。 GTO優(yōu)點(diǎn)是電壓、電流容量大，

13、適用于大功率場(chǎng)合，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng)；缺點(diǎn)是電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖電流大，開關(guān)速度低，驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，開關(guān)頻率低。5） 集成門極換向晶閘管 集成門極換向晶閘管（IGCT）是一種用于大型電力電子裝置中的新型電力電子器件。它的應(yīng)用使電力電子裝置在功率、可靠性、開關(guān)速度、效率、成本、重量和體積等方面都取得了很大改進(jìn)，給電力電子裝置帶來(lái)了新的飛躍。IGCT是將GTO芯片與反并聯(lián)二極管和門極驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，再與其門極驅(qū)動(dòng)器在外圍以低電感方式連接，它結(jié)合了晶體管和晶閘管兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，即晶體管穩(wěn)定的關(guān)斷能力和晶閘管的低通態(tài)損耗的一種新型器件。IGCT在導(dǎo)通期間發(fā)揮晶

14、閘管的性能，在關(guān)斷階段則呈現(xiàn)類似晶體管的特性。IGCT具有電流大、電壓高、開關(guān)頻率高、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、損耗低的特點(diǎn)。此外，IGCT還像GTO一樣，具有制造成本低和成品率高的特點(diǎn)，有極好的應(yīng)用前景，是GTO 的替代產(chǎn)品。6）電子注入增強(qiáng)柵晶體管近年來(lái), 日本東芝公司開發(fā)了電子注入增強(qiáng)型晶體管(IEGT)，它是耐壓4 KV以上的高耐壓IGBT系列電力電子器件。IEGT 通過(guò)采取增強(qiáng)注入結(jié)構(gòu)，兼有IGBT和GTO 兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有低飽和壓降、寬的安全工作區(qū)(吸收回路容量只有GTO1/10左右)、低柵極驅(qū)動(dòng)功率(比GTO低兩個(gè)數(shù)量級(jí))和較高的工作頻率。 IEGT的這些優(yōu)點(diǎn)，使大容量電力電子器件取得

15、飛躍性發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)歷了實(shí)際應(yīng)用的初級(jí)階段，進(jìn)入了通過(guò)特性改良以實(shí)現(xiàn)更高性能為目標(biāo)的發(fā)展階段。 IEGT本質(zhì)上具有作為MOS系列電力電子器件的潛在發(fā)展前景，預(yù)示著它是未來(lái)的主要發(fā)展方向。除低損耗、高速動(dòng)作等基本芯片性能不斷提高外，6 KV級(jí)高耐壓化、有源柵驅(qū)動(dòng)的智能化、溝槽結(jié)構(gòu)的采用等，以及多芯片并聯(lián)而自均流的特征也使其易于并聯(lián)使用以進(jìn)一步擴(kuò)大電流容量成為可能。目前，IEGT的器件水平已經(jīng)達(dá)到4 .5 KV/ 1500 A 。1.2新型電力電子新器件從晶閘管問世到IGBT的普遍應(yīng)用，電力電子器件經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，基本上都是表現(xiàn)為對(duì)器件原理和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和創(chuàng)新，在材料的使用上則始終沒有突破硅的范圍

16、。無(wú)論是功率MOSFET還是IGBT，它們與晶閘管和整流二極管一樣都是硅制造的器件。但是，隨著硅材料和硅工藝的日趨完善，各種硅器件的性能逐步趨近其理論極限，而電力電子技術(shù)的發(fā)展卻不斷對(duì)電力電子器件的性能提出了更高的要求，尤其是希望器件的功率和頻率能得到更高程度的兼顧。因此，越來(lái)越多的電力電子器件研究工作轉(zhuǎn)向了對(duì)應(yīng)用新型半導(dǎo)體材料制造新型電力電子器件的研究。結(jié)果表明，就電力電子器件而言，硅材料并不是最理想的材料，比較理想的材料應(yīng)當(dāng)是臨界雪崩擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度、載流子飽和漂移速度和熱導(dǎo)率都比較高的寬禁帶半導(dǎo)體材料，這種材料比較典型的有砷化鎵(GaAs)、碳化硅(SiC)等。目前，隨著這些材料的制造技術(shù)和

17、加工工藝日漸成熟，使用寬禁帶半導(dǎo)體材料制造性能更加優(yōu)越的電力電子新器件已成為可能。特別是碳化硅肖特基二極管在本世紀(jì)初投放市場(chǎng)并獲得良好的實(shí)際應(yīng)用效果后，進(jìn)一步增強(qiáng)了人們大力發(fā)展用寬禁帶半導(dǎo)體材料制造電力電子器件的信心。 在各種寬禁帶半導(dǎo)體材料中，碳化硅是一種性能優(yōu)越的材料，它的性能指標(biāo)較砷化鎵還要高一個(gè)數(shù)量級(jí)，與其他材料比較，它具有，高的禁帶寬度、高的飽和電子漂移速度、高的擊穿強(qiáng)度、低的介電常數(shù)和高的熱導(dǎo)率等特征。使用碳化硅制造的電力電子器件，有可能將半導(dǎo)體器件的極限工作溫度提高到600以上，至少可以在硅器件難以承受的高溫下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。不僅如此，在 額定阻斷電壓相同的前提下，碳化硅器件不但

18、通態(tài)電阻很低，工作頻率也比硅器件高 10倍以上。所以，碳化硅器件在高溫、高頻、高功率容量的應(yīng)用場(chǎng)合是極為理想的電力電子器件。1）碳化硅肖特基勢(shì)壘二極管本世紀(jì)初，碳化硅肖特基勢(shì)壘二極管(SBD)首先揭開了碳化硅器件在電力電子領(lǐng)域替代硅器件的序幕。由于肖特基二極管的制造工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，所以對(duì)碳化硅肖特基二極管的研究也已較為成熟。 碳化硅SBD器件具有預(yù)期的反向漏電流極小，幾乎沒有反向恢復(fù)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，高溫性能異常優(yōu)越，于是一些大公司在其IGBT變頻或逆變裝置中采用這種二極管替代硅塊恢復(fù)二極管，取得了提高工作頻率、大幅度降低開關(guān)損耗的明顯效果，總體效益大大超過(guò)由于替換器件所增加的成本。2）碳化

19、硅場(chǎng)效應(yīng)器件 碳化硅場(chǎng)效應(yīng)器件的開發(fā)優(yōu)勢(shì)在于能夠兼顧阻斷電壓和通態(tài)電阻，而且結(jié)構(gòu)與硅場(chǎng)效應(yīng)器件沒有太大區(qū)別，因而可以充分利用硅MOS的成熟技術(shù)。雖然目前碳化硅場(chǎng)效應(yīng)器件還未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，但其研發(fā)工 作進(jìn)展很快，在2004年其耐壓已經(jīng)達(dá)到了硅器件無(wú)法達(dá)到的10000 V水平。通態(tài)比電阻也向理論極限大大靠近了一步，可達(dá)123 m·cm3。3）碳化硅 IGBT 雖然碳化硅場(chǎng)效應(yīng)器件的阻斷電壓可以做到硅器件所無(wú)法達(dá)到的10000V，但更高阻斷電壓也面臨通態(tài)電阻問題，所以，人們對(duì)碳化硅IGBT寄予厚望。 對(duì)碳化硅IGBT的研發(fā)工作起步較晚，1999年才首見報(bào)道，這是一個(gè)阻斷電壓只有790 V的

20、P溝道4H-SiC IGBT，且其通態(tài)壓降很高，在電流密度為75 A /cm2 時(shí)就高達(dá) 15 V，這說(shuō)明碳化硅IGBT在阻斷電壓不高的情況下，相對(duì)于碳化硅場(chǎng)效應(yīng)器件沒有什么優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)越性只在10000V以上的高壓領(lǐng)域。近年來(lái)，碳化硅高壓IGBT的研發(fā)工作已有較大進(jìn)展，目前遇到的主要困難在于：P溝道IG-BT的源極接觸電阻偏高，而 n溝道IGBT又需要用p型碳化硅材料做襯底。因此，碳化硅IGBT研發(fā)工作的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，還有待于材料和工藝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。4）碳化硅雙極型器件 用碳化硅可以制造阻斷電壓很高的雙極型器件，比如高壓二極管和晶閘管等。 2000年5月，美國(guó)Cree公司與日本關(guān)西電力公司(

21、KEPCO)聯(lián)合研制成功世界上第一只耐壓超過(guò)萬(wàn)伏的碳化硅pn結(jié)二極管，其反向阻斷電壓為12300 V，正向壓降在電流密度為100 A/ cm2時(shí)只4.9V。到2001年，碳化硅二極管的阻斷電壓可達(dá)到20000V 水平，相應(yīng)的反向漏電流密度為2.7mA /cm2 ，正向壓降在電流密度為100 A /cm2 時(shí)只有6.5V。碳化硅pn結(jié)二極管的阻斷電壓在2001年后，沒有新進(jìn)展，研究人員把研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到提高器件承受大電流能力方面，2002年 Sugawara 等人研制成功了100 A /5200 V大功率碳化硅pn結(jié)二極管，在300和100A正向電流下的壓降為 4.2V。 而利用碳化硅材料研制的晶

22、閘管、GTO、GCT等器件近年來(lái)均有相關(guān)報(bào)道，但這些器件離實(shí)際工業(yè)應(yīng)用還有一段距離。2電力電子應(yīng)用電力電子器件及其應(yīng)用裝置已日益廣泛地應(yīng)用和滲透到能源、交通運(yùn)輸、環(huán)境等諸多重要領(lǐng)域，它們涉及到許多電力電子共性基礎(chǔ)技術(shù)和形形色色電力電子裝置和應(yīng)用系統(tǒng)。2.1 風(fēng)力發(fā)電風(fēng)能是世界各國(guó)能源中增長(zhǎng)最快的一種。目前風(fēng)力發(fā)電和電網(wǎng)兼容的問題受到了世界極大的關(guān)注，一方面，風(fēng)力發(fā)電不能適應(yīng)較大的電網(wǎng)電壓和頻率暫態(tài)變化，同樣風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性對(duì)電網(wǎng)也會(huì)造成沖擊。另外，在世界范圍內(nèi)大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用風(fēng)能的今天，如何合理評(píng)估風(fēng)力發(fā)電對(duì)生態(tài)的影響并加以開發(fā)利用，也顯得日益重要。風(fēng)是由于地球表面氣流的運(yùn)動(dòng)形成的，如果人們大

23、規(guī)模地、不合理地亂設(shè)風(fēng)場(chǎng)、濫用風(fēng)能，有可能使地球表面的氣流發(fā)生人們預(yù)想不到的改變，可能使人們賴以生存的氣候和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。因此，大規(guī)模風(fēng)場(chǎng)的設(shè)立和風(fēng)能利用應(yīng)當(dāng)有環(huán)境、氣象科研部門的積極參與和經(jīng)過(guò)認(rèn)真的科學(xué)論證，如果能將風(fēng)電開發(fā)利用和改造人居環(huán)境密切結(jié)合將是最理想的做法。2.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電最有應(yīng)用前途的是光伏建筑一體化應(yīng)用。它是結(jié)合光伏電池發(fā)電和建筑物外非晶體電池較低成本，不存在原材料供應(yīng)瓶頸、適合低日照水平、適合高溫條件、利于建筑一體化轉(zhuǎn)換效率較低、穩(wěn)定性較差、存在光致衰減效應(yīng)晶體電池轉(zhuǎn)換效率高、壽命較長(zhǎng)、穩(wěn)定性好、公害小高成本、原材料難以獲得、不適合低日照水平、不適合光伏建筑一體化銅銦鎵硒電池成本最低、轉(zhuǎn)換效率很高、利于建筑一體化壽命相對(duì)較短、其中必備元素銦屬于微量元素、難以獲得、對(duì)環(huán)境有一定污染碲化鎘電池成本低、轉(zhuǎn)換效率一般、利于建筑一體化有毒、污染環(huán)境、回收困難墻的功能，將光伏電池組件裝置在建筑物上，使其起到既可以發(fā)電又可以代替建筑材料的雙重用途。在土地價(jià)格昂貴的地區(qū)，光伏建筑一體化是解決土地成本過(guò)高和整合發(fā)電運(yùn)送的最佳方案，建筑業(yè)已開始使用薄膜光伏電池，因?yàn)樗饶馨l(fā)電又可降低二氧化碳的排放量，這是未來(lái)一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。2.3 電動(dòng)汽車汽車是人們生活的重要交通工具，隨著人們生活水平的提高，越來(lái)越多的人開始購(gòu)買汽車。但是，汽車的大量使用