太阳能发电技术论文大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇太阳能发电技术论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

篇（1）

1、创新生态系统

创新是指以科学技术为基础创造出新型的经济价值和社会价值。为了强化国际竞争力，解决地球规模的问题，就必须将科学知识、技术、手段转化为经济和社会层面的价值，其原动力即为创新。在创新的过程中，构思设想于各阶段间循环反馈发展进化，将牵涉到大量的经济要素与社会要素，具有复杂性和不确定性。这种综合性的复杂系统表现为创新生态系统。

创新生态系统是"面向客户需求、协作R&D、知识产权许可、技术标准合作、战略联盟"为核心的基于构件模块的知识异化、共存共生、协同进化的创新体系，具有类似自然生态系统的基本特征。

创新生态系统的结构，由起点的研发理论，战略构想为基础，通过大学，企业，学术机构等各领域的研究开发，确立创新思维体系的核心部分。而创新思维的实证，则在各式各样的创新型网络相互作用的"场"内进行。创新型网络是围绕创新思维形成的各种正式与非正式协作关系的总结构，连同各种各样的经济要素和社会要素形成了"场"。在网络化的"场"中，人才，资金，情报等创新要素相互作用，促进创新的进程，同时相应的"场"也随之变化。即在动态变化的"场"中进行创新过程。

2、全球化创新生态系统的结构

2.1通过创新生态系统解决全球化问题

在全球化进程加速和愈演愈烈的国际竞争背景下，各个国家为了维持自身发展，争相推进国家创新生态系统（National Innovation Ecosystem，NIES）的结构扩展。为了解决全球性问题，实现可持续发展的目标，各国的创新生态系统推广到国家所在地域范围，进一步推广到全球层面，构筑全球化创新生态系统，成了当务之急。

2.2全球化创新生态系统的框架结构

全球化创新生态系统（Global Innovation EcoSystem，GIES）不局限于各国国内，在世界规模的系统环境下，科学技术、市场、社会、人才、制度、资金等积极地相互作用，积极推进国际性的生态系统结构的形成，实现社会和地球的可持续发展。

GIES主要由三方面的要素构成。

(1)"场"的推动要素，即科学技术、市场和社会。

(2)"场"的构成要素，即人才、制度、资金。

(3)"场"的构成要素的调整，国际协作框架下的公共部门以及企业部门。

三方面的要素相互作用，促成创新过程，通过对已有实例的分析，把握动态要素的活动方向，可以对GIES下的新型创新项目提供支持。

3、全球化创新生态系统环境下中国太阳能产业的发展动向

3.1 GIES环境下中国太阳能产业的不均衡问题

中国太阳能产业近几年来虽呈现出较快的发展势头，但发展速度依然缓慢，太阳能产业与市场间存在着巨大的不均衡，不符合可持续发展前提下的能源计划与环境产业的步调。总结起来，主要有以下两个方面：

国内太阳能市场的发展程度远低于产业自身发展，对中国能源产业产生不利因素的同时，也不利于维持太阳能产业的健康发展。太阳能产业的成长不仅需要一个良好的国际市场环境，更重要的是拥有一个良好的国内市场。国内市场的成长不仅为国内产业提供新的成长空间，还将解决非太阳能用电区域内的电力问题，对改善中国能源结构有着重要的意义。

研究开发能力和自主创新能力的脆弱。近年来，多数企业设置自身的研发中心，并与国内外的大学和科研机关进行紧密的合作，各级政府在太阳能的研究领域投入也明显加大。中国太阳能领域的科研能力不足，产学研交流不足的情况得到了一定的缓解。但是技术水平和人才培养结构的落后，中国太阳能产业的研发能力依然很薄弱，同时存在自主创新不足的问题。企业技术人才的明显不足，导致了对国际先进技术的消化，吸收和更新更加困难。在激烈的国际竞争氛围下，加速人才培养，提高中国自主创新能力是当务之急，也是重要的战略性任务。

3.2 GIES环境下对中国太阳能产业发展的建议

GIES是NIES基础上的逐步扩展，当前国际太阳能产业的高速发展带动了中国太阳能产业，给中国太阳能产业提供了一个良好的国际氛围。这也要求中国太阳能产业在拓展海外市场的同时，应该优先健全国内市场，积极调整国内市场结构，加强投入力度，加大政策扶持，以内在市场推动海外市场发展，真正成为太阳能产业的大国强国。所以，针对GIES环境下，中国太阳能产业提出以下建议：

强化太阳能发电的战略研究。集合专家学者对世界与中国的能源形势进行深入研究，准确捕捉世界太阳能发电的发展趋势和行进路线。据此规划中国太阳能发电产业的中长期科学发展计划，并且该计划与低碳社会和可持续发展的要求相一致。

强化支援太阳能发电技术，科学技术的进步是太阳能发电成本削减的重要因素之一，加大科技投入，加强中国太阳能技术力，加速太阳能成本的削减。重点支援多晶硅制造的核心技术开发，提高中国太阳能电池多晶硅制造技术水准。

建设国家级的太阳能技术研究机构，提高中国太阳能自主研发能力。设立国家级的太阳能技术研发机关，是提高中国自主研发能力的重要途径，从技术面和政策面上对太阳能发电技术和产业提供最直接的科学指导。

强化太阳能发电的宣传普及和教育，提高全民对太阳能发电的认识，同时应在大学等教育机构设立与太阳能相关联的专门学科，培养优秀人才。

强化太阳能技术的国际交流合作，尤其是在法制层面上，使中国太阳能发电的法律构造和体系健全化，强化中国太阳能发电相关法规以及实施细则的科学性和实用性。在科技，人才，资源和协议加强国际交流合作，不仅可以促进中国太阳能发电技术水平和产业水准的提高，同时也将对中国和世界的能源可持续发展和低碳社会建设做出积极的贡献。

4、结论

在全球性问题日益突出的今天，全球化创新生态系统寻求联合性的技术创新，产品交流，政策上的，推动世界市场的发展，解决社会问题。通过对太阳能产业发展动向的分析，根据先进国的动向发现中国太阳能产业尚存在的问题，结合GIES的诸要素基准，不断完善发展国内市场环境，使中国太阳能产业发展更加均衡，更加切合低碳社会和可持续发展的准则。

参考文献

【1】竹下寿英:「エネルギー技術開発政策の評価，エネルギー??資源，Vol.20， No.2 131-138 (平11-3)

【2】生駒俊明， イノベーションと国際競争力， 学術の動向， 2006 年12 月号 (2006).

【3】 David PA， Hall BH， Toole AA. Is public R&D a complement or substitute for private R&D? A review of the econometric evidence (2000).

【4】中国新能源网newenergy.org.cn/2009-2-19.

篇（2）

中图分类号：TK511文献标识码： A

随着能源危机越来越严重，近年来，太阳能的开发和利用已经受到越来越多的关注。如今，许多国家都想利用光伏并网发电系统来将太阳能转换成电能，并且太阳能电池原材料的发展越来越快，并网控制技术不断提高，使得光伏发电的发展，具有广阔的前景。

一、光伏发电的工作原理和影响因素

光伏能量转换装置是太阳能电池，也称为光伏电池。光伏发电原理是光生伏打效应。当太阳（或其他光源）照射到太阳能电池上时，电池就会吸收光能，从而形成光电子一空穴对。由于内置电池的电场效应，光生电子和空穴将会分离，这样就会在电池两端积累异号电荷，即产生“光生电压”，也就是所谓的“光生伏打效应”。如果从两侧的内置电场引出电极并连接上负载时，负载就会出现“光生电流”，从而导致功率输出。利用这种方式，就能把太阳的光能直接转化成可以使用的电能了。光伏发电系统就是利用光伏电池将太阳能转换成电能的矩阵，并存储在电池系统或直接用于负载可再生能源装置。其工作原理是：白天，光伏组件接收太阳光，输出功率，一部分供给直流或交流电源；另一部分通过反向二极管给充电电池组充电的，夜间或阴雨天，光伏电池组不工作，蓄电池组就给直流或交流负载工作供电。

影响光伏发电的主要因素：1.太阳高度。太阳高度是指太阳相对于地平面的高度角。太阳高度经常用太阳光线和地平线的夹角表示。太阳高度角越大，太阳就越高，太阳光的辐射也就越强；反之，太阳高度角小，太阳低，辐射弱。

不同的时间段太阳高度也是不同的，比如早晨时太阳高度最低，中午时最高，下午又逐渐降低，到傍晚日落时最低。因为地球在自转的同时又绕着太阳公转，所以太阳高度在一年中也发生着变化，地球自转轴与公转轨道平面并不垂直，始终保持着固定的角度。前半年，太阳逐渐从低纬度升高到高纬度，到夏至时太阳高度角最大，反之，冬至太阳高度角最小。对于具体的一个面来说，如果太阳高度低的话，光线穿过大气的路程就比较长，过程中会消耗大量的能量；同时，又因为光线以较小的角度投影到该平面上，所以到达地面的能量也较小。

2.大气透明度

在垂直于光线边界的平面上，太阳辐射的强度基本上是恒定的；但在地球的表面上，太阳辐射强度是不断变化的，主要是因为大气不同程度的透明度造成的。大气透明度是衡量大气对于太阳光线透过程度的一个参数，万里无云的天气，大气透明度高，太阳辐射到达地面的能量就多，云雾或灰尘很多时，大气透明度低，太阳辐射的能量就很少一部分能到达地面。可见，大气透明度和天空云量和灰尘的含量是有很大关系的。

3.地理纬度

太阳辐射从低纬度到高纬度地区逐渐减弱。由于不同纬度的太阳光达到达地面的路程是不同的。较低的纬度，太阳光到地面的路径短，所以，到达地面的辐射量就大；相反，纬度越高，太阳光到地面的路径长，辐射的量就小。

二、光伏发电系统主要研究问题

1.最大功率点跟踪控制方法

外部环境和内部设备会严重影响光伏发电系统的输出功率，它的输出曲线一般是非线函数。在稳定的外部环境下，光伏系统具有独特的最大输出功率点。要想获得系统的最大功率，必须安装最大功率点跟踪器。最大功率点跟踪控制方法有很多，常见的包括固定电压法，扰动观察法，电导增加的方法。此外，一些研究人员将神经网络控制，模糊控制，滑模控制方法应用于控制最大功率点跟踪控制，并取得了一定的成绩。上述方法有其明显的优缺点。那么，如何使系统稳定地停留在最大功率点处，依然是目前光伏系统的一个热门话题。

2.逆变及并网控制问题

随着广泛使用太阳能发电，并网光伏发电已成为主要的形式；成功实现并网光伏发电技术，逆变是最重要的环节，在 IEEE 的标准中对逆变有严格的技术要求；为了不污染交流电网的同时提高当前电网的质量并网控制策略问题也是目前研究的热点。

3.孤岛效应问题

孤岛效应是存在于分布式发电系统中的一个问题。所谓孤岛效应就是当由于电气故障，操作失误或其他自然要素等原因中断供电时，单个客户端的太阳能发电系统未能检测到停电状态将自己从市电电网中脱离，太阳能发电系统和负载形成超越公共电网系统无法控制的自给供电孤岛。这种自给孤岛现象对电气设备维修人员甚至电网带来严重的后果，因此系统必须能够及时检测到电网系统停止运行。

三、最大功率点跟踪控制原理

为了使太阳能电池能充分地吸收太阳能，在不同日照强度、温度条件下的总输出功率最大，从而提高了太阳能电池的效率，我们可以对太阳能电池实行最大功率点跟踪（MPPT），允许其在最大功率点工作，使用增量电导的控制方法，利用比较太阳能电池阵列的瞬时导抗和导抗变化量，以及按照结果进行相应的调制来完成太阳能电池的最大功率点跟踪控制。

光伏电池的最大功率点随这外部工作环境而不断地发生变化,所以,必须要利用测量到的实时电信号(如光伏电池输出功率、电压等),识别并跟踪最大功率点的位置,以确保光伏电池始终在最大功率点工作。

一般情况下为了使负载得到的功率最大，只需让负载电阻和供电系统的内阻相等即可，然而由于太阳能电池的内阻受到多种因素的影响，如日照强度、环境温度及负载，因而它在不断地变化，所以不可能用上面的方法获得最大输出功率。因此经常在太阳能电池和负载之间加一个DC／DC变换器，通过改变DC／DC变换器中功率开关管的占空比，就可以使得太阳能电池工作在最大功率点，从而实现最大功率点跟踪控制。

四、光伏发电的优势与不足

由于太阳能光伏发电没有机械转动部件同时也不消耗燃料，并且不排放任何温室气体在内的物质，具有无噪声、无污染的特点；太阳能资源打破了地域限制，分布较广，取之不尽，用之不竭。所以，相比于其它的新型发电技术(风力发电与生物质能发电等)，太阳能光伏发电是一种具可持续发展理想特征（最丰富的资源和最洁净的发电过程）的可再生能源发电技术，它的优点包括以下几个方面：

1.太阳能资源取之不尽，用之不竭，太阳能照射到地球上的能量要比人类消耗的能量多6000倍。而且太阳能的分布相当广泛，可以这么说只要有光照的地方人么们就能够利用光伏发电系统，它完全不受地域、海拔等因素的限制。

2.太阳能资源方便，可就近供电。无需长距离输送，减少了因为长距离输电线路所造成的电能损失，并且降低了输电成本。这为家用太阳能发电系统在输电相对不方便的西部大规模使用提供了便捷条件。

3.太阳能光伏发电本身不使用燃料，不排放温室气体和其他废气在内的任何物质，对空气五污染，没有噪声，不会因为能源危机或燃料市场不稳定而造成一定的影响，是真正绿色环保的新型可再生能源。

4.太阳能光伏发电过程不需要冷却水，可以随意设置在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以与建筑物很方便地结合起来，形成光伏建筑一体化发电系统，无需单独占地，这样就节省了宝贵的土地资源。

但是它也有不足之处：一是强度和韧性不够。因为建筑物作为遮档物，经常会被日晒雨淋，光伏材料是建筑材料的一部分，所以也应满足一定强度的要求。还有，建筑物的使用寿命一般要求长达几十年，甚至上百年，但是如今的光伏材料最长寿命约20多年，故如何将光伏建筑材料的使用时限提高也是一个难题。二是外观问题。当太阳电池作为幕墙或者天窗时，由于电池板的反光会造成光污染，所以必须考虑太阳电池的颜色和反光性。另外，当太阳电池作为天窗或者窗户时，会档住一部分阳光从而影响室内的亮度，因此对太阳电池材料的透光性也有一定的要求。三是建后维护问题。由于光伏材料位于建筑物的外表面，经常暴露在空气中，时间长了必会堆积灰尘，阻档阳光的照射，从而降低光电转换的效率。故应隔一段时间对光伏建筑材料进行建后维护。

结语

光伏并网发电技术充分利用了太阳能这一可再生资源，在如今，能源危机日趋严峻，光伏发电已经备受关注，且已经取得了不错的成果，在国内外都有了一定的规模，特别是近几年电力电子技术的发展及其与控制理论的相结合，给光伏发电技术奠定了基础。但是，由于光伏并网发电技术现在还不太成熟，在技术方面仍然存在许多问题。但是我们相信随着科学技术的进步，光伏并网发电系统将会在世界范围内得到广泛的应用。

参考文献

[1]李征.光伏并网发电系统及其控制策略的研究.天津大学，2008．

[2] 熊远生．太阳能光伏发电系统的控制问题研究[D]．博士学位论文，浙

篇（3）

中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（b）-0022-03

随着社会公众的环保意识的提高以及新材料、现代电力电子技术的发展，充分利用可再生的太阳能已经越来越受到政府和公众的重视。目前太阳能技术已经在新能源发电、交通、航空航海和空间站建设等领域得到了广泛应用。充分利用可再生的太阳能发电，建立节能、环保、舒适的居住空间也成了社会的共识。因此，该文根据当前各种太阳能发电技术的特点与发展，以经济、环保利用太阳能为目标，考虑大城市居民小区具有建筑密度大，高楼较多、屋顶面积小、楼间距较小等特点，分析适用于大城市居民小区的太阳能发电技术的选择方案。

1 太阳能光伏发电技术的发展现状

1.1 太阳能的应用形式

目前，居民小区应用太阳能的途径主要可分为太阳能光伏发电和光热转换两种形式。

太阳能光热技术是将太阳辐射能量转化为热能的技术。在居民小区，常见的直接利用太阳能的方式有：（1）利用太阳能空气集热器供暖。（2）利用太阳能热水器提供生活热水。（3）利用集热-储热的原理建造太阳房等。间接利用太阳能的主要方式是利用太阳能制冷。其中利用太阳能制冷技术仍处于研究阶段，相关技术正在进入攻坚克难阶段，预计未来将会取得突破性进展。

太阳能光伏发电是以太阳能电池为中介将太阳能转化为电能的技术。太阳能发电系统有单独发电和并网发电两种发电方式，在城市小区，因为供电的可靠性要求，通常是采用并网发电方式，它是由太阳能电池阵列、蓄电池组、保护和控制系统、逆变器、小区负荷等设备构成，其中光伏电池阵列是由多个太阳能电池板串并联而成，是整个系统最核心、最有价值的组件。

1.2 太阳能电池技术的应用发展

到目前为止太阳能电池技术已历经三代，第一代主要为晶体硅太阳能电池；第二代是基于薄膜技术的太阳能电池；第三代是高倍聚光光伏电池。

晶体硅太阳能电池是以硅元素作为基本原材料，主要包括单晶硅和多晶硅太阳能电池两类。这是发展最早、技术最成熟、已经形成了大规模商业化生产的太阳能电池技术，约占据93%的市场份额，其转换效率在15%～20%。晶体硅太阳能电池最大的技术瓶颈是原材料硅的价格较为昂贵且供应不足，造成晶体硅电池价格呈现上涨趋势。表1给出了对单晶硅太阳能电池与多晶硅太阳能电池的主要特性。

薄膜太阳能电池所需要的硅材料极少或是不需要，因而与晶体硅太阳能电池相比，在生产成本上有明显的优势。薄膜太阳能电池可分为硅基、碲化镉（CDTE）、铜铟镓硒（CIGS）、砷化镓（GAAS）薄膜电池以及染料敏化（DSSC）太阳电池等[1]。薄膜太阳能电池应用已经逐步展开，其中2014年12月我国首个兆瓦级CIGS薄膜太阳能电站在云南石林投运，其发电效率比同等规模的晶体硅太阳能电站高出10%。根据大城市居民小区的需要，表2给出了主要薄膜太阳能电池的技术特性。染料敏化太阳电池是一种采用由有机材料构成核心部件的太阳能电池，在原材料上具有潜在的优势，可以大面积成膜，具有可设计性强，质轻，可塑性好，是一种有前景的太阳能电池技术，但是目前仅停留在实验阶段。

从适用于大城市居民小区建筑的角度看，由于非晶硅薄膜电池可制作成半透明的类玻璃形状，且具有较高的吸收系数，因此非常适合于与光伏-建筑一体化小区工程相结合，作为建筑物的玻璃幕墙、玻璃窗以及建筑墙面。CIGS薄膜电池由于其缓冲层CdS具有潜在的毒性，国产化水平较低，价格较高，但转换效率高，比较适合用于商住两用型小区、公寓型小区或是小区中的大型公共建筑的玻璃幕墙。CDTE薄膜太阳能电池成本较高，且有一定污染，可用作大型建筑的屋顶，而GAAS薄膜电池价格过高，一般不用于居民建筑。

2 居民小区的太阳能光伏发电技术的应用选择

在我国，特别是一些低层建筑比较密集的中小城市、广大农村地区，太阳能热水器技术已经得到广泛利用和推广。但是这种利用方式无法适用于大城市居民小区，一方面是因为高层建筑物不能提供安装位置，另一方面是因为这种杂乱无章的安装严重影响建筑物的视觉美观效果，破坏环境的和谐，不能实现与建筑物的完美结合[2]。目前推出的壁挂式大阳能热水器是比较适合大城市居民小区的太阳能光热利用的产品。

同时，太阳能光伏发电技术在民用领域也具有广泛的利用和推广空间。城市居民小区有许多公共用电设备，如小区路灯、草坪庭园景灯、高层建筑楼梯间、地下车库的照明，楼房的电梯以及变频调速的水泵、风机等，这些设备数量多、总体耗电量大，都可以首先考虑采用太阳能光伏发电供电。在小区的公共区域放置太阳能电池板是一个优选方案。除考虑房屋的承重和成本问题外，可以采用3种放置太阳能电池的方式：（1）放置在建筑屋顶，并加砌与建筑外观一致的护拦，同时利用太阳能电池组件替代保温隔热层的作用，对于已建小区还可以与社区屋顶“平改坡”结合起来加装太阳能电池组件。（2）在楼梯间顶部专门加装一个放置太阳能电池板的阁楼，并采用与建筑外观协调和谐的斜屋顶设计，维护整体环境的协调。（3）对于新建的多层建筑和高层建筑，外墙与太阳光接触面积最大，采用与太阳能电池一体化的玻璃幕墙、透明绝热材料，实现光伏-建筑一体化，同时达到美观和装饰效果。

在城市居民小区中，通常采用太阳能光伏发电系统与市政电网并联供电的形式，如图1所示。但是当小区内太阳能光伏发电容量比较大，且小区内直流负载比例较高时，小区采用分布式直流配网供电[3]，将市政电网通过交流-直流变换作为并联电源，如图2所示，更有利于太阳能光伏发电的利用，且具有更好的效率。这是因为：（1）太阳能光伏发电输出直流电，直接接入直流配电网，可以节省大量的DC-AC换流环节。（2）大部分民用负载都是直流负载，比如个人电脑、电视、充电设备、电热器、照明负荷，采用直流配电网后，整体效率更高；同时对于采用变频技术的家用电器，如空调、冰箱、洗衣机，如果采用传统的交流配电网，需要经过AC-DC-AC变换，而采用直流配电网则只需要采用DC-AC变换。因而直流配电系统的整体效率更高。（3）同时直流配电网更可靠，且没有频率和无功问题，也没有传统交流配电网的谐波污染问题。（4）直流配电网的可控性，更有利用于未来智能社区的建设[4]。

3 结语

太阳能光伏发电在大城市民用领域也具有广阔的发展空间。但是由于大城市的地价贵、楼间距小、高层建筑多，相对中小城市、农村来说，利用太阳能光伏发电的空间较小、单位投资高、发电成本高，回收成本年限长，如果采用全国统一的补贴标准，难于达到预定的促进作用。因此，需要靠政府政策扶持，鼓励企业、社会公益投资，同时与绿色社区、智能社区建设结合起来，达到更好的整体社会、经济、环保效率。

参考文献

[1] 李海涛.太阳能利用研究进展[J].科技创新与应用，2016（9）：38-39.

篇（4）

 

0.引言

目前，国内的楼宇楼道照明都是采用传统的~220V的白炽灯或节能灯，每层楼道装上手控或声控等控制开关，加上时间控制器。论文参考网。这种楼道照明系统使用已经几十年了，现在还在被广泛采用。但这种楼道照明系统存在着其与生俱来的缺点：1、电费分摊难，一个楼道有好多住户，楼道灯的电源接在哪一户都不合理。2、白炽灯或节能灯使用寿命短，尤其是楼道灯需要经常启闭的情况下，灯的使用寿命更短。3、损坏了没人修，因为是公共使用，修理的责任不明确；这样，有些楼道灯随着时间的延长，损坏了没人修，成了盲道，没有起到楼道灯的作用，给住户带来很大的不便。现在随着太阳能发电技术与发光二极管照明技术的应用普及，我公司完美地融合了太阳能和LED两大高新技术，已成功地开发出太阳能楼宇楼道照明系。

1.楼宇楼道照明系统的原理及组成

太阳能楼宇楼道照明系统的工作原理是：利用白天太阳能电池吸收太阳能，储存在蓄电池中，晚上蓄电池放电供楼道灯照明。

太阳能楼宇楼道照明系统主要由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）、大功率LED照明灯、时间控制器、各楼层控制开关等部件组成。论文参考网。各部分的作用为：

1）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能楼宇楼道照明系统中的核心部分。其作用是将太阳的辐射能转换为电能，送往蓄电池中存储起来；目前较常用的太阳能电池板是多晶硅太阳能电池板，它的转换效率一般为14~17%，国产的转换率低一点，进口的相对高一点。

2）蓄电池：一般为免维护铅酸电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到晚上需要的时候再释放出来，供楼道灯用。

3）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。

4）LED照明灯：这也是太阳能楼宇楼道照明系统中主要的部件。LED（Light-Emitting-Diode 中文意思为发光二极管）是一种能够将电能直接转换为可见光的半导体，采用电场发光。LED的特点是寿命长、光效高、无辐射与低功耗。其寿命可大于10万小时以上，比普通的白炽灯长几十倍；其光效已经达100Lm/w以上（节能灯80Lm/w）；节能明显，比节能灯还要节能1/4；除此之外，LED还具有光线质量高、低压直流驱动（一般为3~3.5v）、基本上无辐射等优点，属于典型的绿色照明光源；太阳能电池发出的是直流电，LED的驱动也是直流电，它们之间不需要复杂的能量转换，所以太阳能与LED的组合是最完美的组合。LED照明灯用在楼宇楼道照明系统中还有一个更大的优势是，因为其驱动电压低，启动时没有大的冲击，适合频繁启闭，不影响使用寿命。

5）时间控制器：也是这个系统中的主要部件。它与普通的楼道照明系统中的时间控制器的作用一样，当每层楼的控制开关动作后，楼道灯就点亮，用时间延迟器控制亮灯时间，一般是在1~3分钟之间可调。太阳能楼宇楼道照明系统中的时间延迟器是采用直流延迟控制的。

6）各楼层的控制开关，这与传统系统中的一样。可采用手控、声控、红外线光控等。所起的作用也是一样的。

2.太阳能楼宇楼道照明系统的设计需要考虑如下因素

太阳能楼宇楼道照明系统的原理比较简单，主要的元器件也不复杂，但在系统的设计时以下几方面的问题必须充分考虑到。

1）根据楼层的高低、楼道灯的多少、灯负载的大小、每次亮灯的时间、遇到没有日光照射的阴雨天气的多少，来匹配太阳能电池板的大小与储能用的蓄电池的大小。我们开发的楼宇楼道灯一般以六到七层、每层一盏3~5w的LED照明灯为一个单元，如果是高层建筑的，最好能考虑多个系统单元。每次亮灯时间为2~3分钟，南方地区要考虑7~10天的阴雨天气，北方地区可以根据各地的气候特点作相应的调整。这方面需要进行精确的计算。

2）根据LED照明灯的驱动电压，来选择太阳能电池和蓄电池的电压等级，从安全、经济等因素的考虑。我们认为选择12V等级的比较好。

3）LED照明灯尽可能选择用大功率LED制成的。现在大功率LED的技术已经较成熟，性能也较稳定，价格也合理；尽可能采用功率为3~5w的灯具，这样的LED灯的实际照度相当于白炽灯的25w~40w，作为楼道灯已经足够了。我们采用3个1w的大功率LED串联，其驱动电压接近12V，与上面的驱动电压正好相匹配。论文参考网。

4）太阳能控制器，一定要选用质量、性能稳定的，并具有对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用的，它的好坏直接关系到整个系统的运行情况与使用寿命。

3.系统的适用范围及推广价值

篇（5）

一、当地政府对太阳能政策的奖励措施

目前，吉林省《吉林省关于加快光伏产品应用促进产业健康发展的建议(128号)》光伏发电项目的发电量，实行按照电量补贴的政策，补贴标准在国家规定的补贴基础上，吉林省再补贴0.15元/千瓦时。目前国家对吉林省太阳能光伏发电的最新补贴政策为：太阳能发电项目享有国家补贴0.14元/千瓦时和省级补贴0.15元/千瓦时，共计0.29元/千瓦时。

二、使用者的效益评估

试点工程屋顶安装共计总装机容量为15KW，根据主要分为三种形状的多晶硅太阳能电池板，分别为规格为2380mm*990mm*40mm的方形多晶硅太阳能电池板，规格为斜边3366mm*直角边2320mm*直角边2380mm*厚度40mm的直角三角形多晶硅太阳能电池板和规格为1770mm*3345mm*40mm的平行四边形多晶硅太阳能电池板阵列，从使用者的角度出发，他们最关心的是太阳能电池板的实际发电量，按照笔者调研数据计算，调研项目中的屋顶每块规格为1640mm*990mm*40mm多晶硅太阳能电池板的日平均发电量为1千瓦时，每块多晶硅太阳能电池为250W，那么总装机容量为15KW的发电量为60千瓦时，按照国家和吉林省太阳能光伏发电补贴共计0.29元/千瓦时计算，平均每天可以获得17.4元补助，每年可以获得6351元补助，如果余电上网卖掉，价格为0.88元/千瓦时，根据太阳能光伏电池板的价格按功率（W）计算单价的标准，市场价格4元/瓦，屋面15KW的多晶硅太阳能电池板的价格共计为6万元，每年发电量共计21900千瓦时，按长春民用建筑电费0.56元/千瓦时计算，每年节省1.2264万元，加上国家和吉林省补助的费用，每年共计节省1.8615万元，预计不到4年就能收回屋面多晶硅太阳能电池板的成本，其后22年寿命内预计可以获得利益40.953万元。如今，生产技术的日新月异，不仅提高了晶硅电池的品质，同时也大大降低了晶硅电池的成本，投资回收预期较为理想，国家与吉林省扶持太阳能光伏建筑的好消息频出，新能源与建筑大户的结合前景广阔。

三、环保效益评估

对于居住建筑而言，提高可再生能源的利用率，发展和普及太阳能光伏发电与建筑适配的方法是改善生态和保护环境的有效途径。太阳能光伏发电系统充分利用了节能环保的太阳能资源，对环境无任何负面影响，同时减少了煤、石油、天然气等常规能源的使用，效益明显。太阳能是取之不竭的能源，每天在地球上的照射量相当于全世界所需能源的三千多倍，然而无法再生，用完就没有的化石燃料，却是我们主要的能量来源，而且，因为化石燃料所产生的环境问题，例如空气中的酸雨、污染、温室效应气候变化等，这些都是确定的事实，不过，这些问题似乎都还不算严重，所以，世界每年的化石燃料使用量仍然不断上升，再过不久，这些化石燃料的蕴藏即将殆尽，世界各国的能源战争，也早已上演。因此，促进使用和研发太阳能的政策，不仅是着眼于环境保护，更是一种促进世界和平的贡献。环保效益主要对环境的优化有利，从节能减排的角度分析，太阳能光伏发电是真正的零排放和零污染，有良好的环境效益。从能够改变局部生态的角度分析，吉林省总体干旱少雨，安装太阳能电池板后，对减少水分蒸发起积极作用，对民生有利，对经济可持续发展亦有利。据相关数据总结，每节约1度(千瓦时)电，就相应地节约了0.36千克的标准煤，同时减少污染排放0.272千克碳粉尘、0.997千克二氧化碳(C02 )、0.03千克二氧化硫(S02 )、0.015千克氮氧化物(NOX)。[1]综上所述，试点工程25年总发电量为547500千瓦时，全部为自发自用，该发电量与相同发电量的火电厂相比，25年共计可以节约标准煤197.12吨，同时每年可以减排二氧化碳545.84吨、氮氧化物8.2吨、二氧化硫16.4吨、粉尘0.52吨、碳粉尘148.92吨。综上所述，该试点工程的实施成功的为吉林长春的节能减排做了贡献，具有良好的经济、社会和环境效益。

四、试点工程预期成果

试点工程的预期成果为在保证屋面多晶硅太阳能电池板与建筑结合最美观，最经济的情况下，将多晶硅太阳能电池板最恰当的规格与屋面进行适配性有机结合，抗长春当地风压、雪压，保证一年四季正常运营，同时保证了屋面自身的保温、防水功能，保证了整个小区的美观，试点工程预期的太阳能光伏发电能耗回收期为3年，3年可以保证多晶硅太阳能电池板成本的收回，剩下的22年能继续创造余下的经济价值，在发电的同时，能为环境保护做出贡献。

五、结论

根据屋面与异形的多晶硅太阳能电池板的结合总装机容量15KW，屋面多晶硅太阳能光伏电池板总价共计6万元的现状，以及试点工程选用的户用并网光伏发电系统，结合国家与吉林省对太阳能发电项目的新的按照电量的补贴政策和相关环保效益评估数据，总结出使用者在投资屋顶太阳能发电后3年后开始能耗回收，多晶硅光伏电池板的寿命为25年，22年的可回收年寿命内预计可以获得经济利益40.953万元， 25年总发电量为547500千瓦时，该发电量与相同发电量的火电厂相比，25年共计可以节约标准煤197.12吨，同时每年可以减排二氧化碳545.84吨、氮氧化物8.2吨、二氧化硫16.4吨、粉尘0.52吨、碳粉尘148.92吨。综上所述，该试点工程的实施成功的为吉林长春的节能减排做了贡献，具有良好的经济、社会和环境效益。本文重点针对试点工程长春与海外创业园住宅屋顶集中式太阳能光伏发电系统中光电利用形式，从住宅建筑构造的角度出发，解决了长春海外学人创业园住宅屋面与多晶硅太阳能电池板的适配性问题，综合长春严寒C区的地理条件、气候特征和太阳能资源，综合住宅的建筑布局、朝向、间距、群体组合方式和空间环境，综合住宅外观、住宅功能、周边环境、电网条件和系统综合运行方式，综合建筑设计，光伏电池组件安装位置与方式、组建选择和安装规模等研究设计出长春海外学人创业园住宅屋面与多晶硅太阳能电池板的屋面、檐口适配性的设计节点详图，以及适配的各个构件规格，屋面工程做法。尽管太阳能光伏的应用成本与常规能源相比仍然偏高，但随着太阳能光伏电池板的普及，随着未来科学技术的进步，光伏转换率将有所提高，相关配套设施成本的降低，[2]太阳能储能技术的进步，社会用电需要的增加，特别是绿色、生态的无污染的太阳能的观念的深入人心，太阳能光伏发电的结构必将会逐步改变全世界人们的用能结构。由于我国人多地少，每年大量的新建建筑量大而面积广的社会主义基本国情短期内不会有较大的变化，可以预计不久的将来只有太阳能光伏发电与建筑结合才能使太阳能光伏发电真正的融入人们生活的每个角落。

六、前景展望

8分钟又20秒，光子从太阳表面到达我们的星球。在这段超过一亿五千万公里的旅程之后，我们的皮肤以每平方厘米10兆个光子的密度，接收太阳的热能。太阳能不仅无所不在，也是我们所在世界最初和最后的能源。太阳能经济体系不仅建立在太阳能使用的技术上，同时也为房地产与建筑世界开创了新的商机。本论文仅仅只对海外学人创业园住宅与多晶硅太阳能电池板在屋面适配的节点详图进行了研究设计，研究过程中存在着诸多不足之处，还有许多实际的问题要结合国家政策综合进一步研究，展望未来，太阳能光伏建筑一体化的设计将会成为光伏建筑未来主要的发展方向，当下我国正处于城镇化建设的期，每年的总建设面积高达20亿m2，而且此阶段预计还要继续持续30年以上，换句话说，未来我国30年的总建筑量将超过历史的总的既有建筑数量，这些建筑的能源使用效率将会决定未来我国能耗水平和CO2气体的排放量。城乡建设领域是建筑的主要领域，也是太阳能光伏发电技术应用的主要领域，因此，要把握住这种“空前绝后”的建设机遇，大力提寒地区太阳能与建筑的适配性，开发节能建筑的市场潜力。太阳能光伏建筑一体化方兴未艾，任重道远。吉林省太阳能产业发展起步较晚，我们等需要站在能源战略的高度，加速发展战略性新兴产业，明确太阳能光伏产业与建筑结合的积极意义。太阳能建筑一体化还有利于电源结构的优化，全省光伏发电在二次能源中还处于空白阶段，如果能够做到太阳能光伏与建筑大量地结合，并网发电，与在二次能源中占18.8%的风力发电互补，做到“风光互补”，还能进一步促进全省二次能源的优化。解放民众思想，提高对太阳能光伏建筑一体化产业的普遍认识，这不但对调整太阳能建筑一体化产业结构有益，对整个吉林乃至全国的能源结构有益，而且还对改善环境，对低碳经济，对加速实现节能减排等政策将起到积极促进作用，意义深远。光伏发电是比较有前景的新能源发电技术，自身很难起到主导作用，但与能源大户结合起来，能造福子孙后代，缓解能源压力，前景意义深远。最后，希望本论文对严寒地区别墅住宅屋面与多晶硅太阳能光伏电池板适配性的相关研究与设计详图能够提高大家对光伏建筑设计的关注度，激发多面性的思考，提供一些思路，达到抛砖引玉、投石问路的效果。

作者:赵晖 郭格静 谢伟双 单位:长春工程学院建筑与设计学院

篇（6）

风能、太阳能作为可利用的自然可再生能源，二者在转换过程中都是受季节、地理和天气气候等多种因素制约，但是，两者的变化趋势基本相反，扬其两能各自之长，补其两能各自之短，相互配合利用，因地制宜，能发挥出最大的作用。特别是在远离电网的地区，独立供电系统成为人们最需要的动力源。结合风能、太阳能

的特点，综合利用风力发电和太阳能光伏发电技术而建立的风光互补发电系统无疑是解决这一重要问题的最佳方案。

风光互补路灯即是有效的利用风能及太阳能之间在能量及时间上的互补特性，通过两者各自的发电装置，共同向蓄电池进行充电，为路灯提供独立供电电源的独立供电系统。路灯在我们日常生活中很常见且实用，它给我们夜晚的生活和交通带来光明和便利，然而人们往往忽视了路灯的耗电能力，其实常规的路灯尤其是高速公路上的路灯也是一个“耗电大户”，由于路灯的低压输电线路长，不仅路灯耗电，输电线路上的耗电也很大，而且常规路灯必须用埋地电缆供电，在离电源点超过三公里的公路就要建一个供电线路，随着公里的延伸，还需要设升压系统。因此大部分远离电源点的市郊公路和高速公路都没有安装路灯，这实际上给道路交通带来了许多安全问题,也给人们的夜晚出行带来不便。然而，风光互补路灯的出现正规避了这些弊端。美观独特的风光互补路灯既能把城市的夜晚装点得多姿多彩，又为城市增添了一道靓丽的风景。

风光混合供电系是由风力发电机、太阳电池阵列、蓄电池组、充电控制器、逆变器、系统监控系统等组成。风力发电机及太阳能电池发出的电通过控制器贮存在蓄电池中，当负载为直流时，通过控制器直接输送给负载；当负载为交流时则需经逆变器将直流转化为交流再输送给负载。整个系统由能量产生环节、能量存储环节、能量消耗环节三部分组成。能量的产生环节又分为风力发电和光伏发电部分，分别将风力、日照资源转化为高品位的电力能源；能量的存储环节由蓄电池来承担，引入蓄电池的主要作用就是为了尽量消除由于天气等原因引起能量供应和需求的不平衡，在整个系统中起到能量调节和平衡负载的作用；能量消耗环节在本文中主要是指路灯的能量消耗。

本文以山东省烟台市的风能太阳能资源条件为例，来分析风能太阳能混合发电的实用价值。以典型气象年数据为参考，下图是各月的风能太阳能能量分布情况，

图1风能太阳能的各月能量分布图

尽管风光互补路灯初投资较高，但是该系统不需要输电线路，也不需要开挖路面做埋管工程，不消耗电能，从长远来看该系统有着明显的经济效益。而且风光互补路灯利用天然能源发电来工作，不消耗化石燃料，无二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，清洁干净，环境效益良好。目前，在欧洲、日本、美国等发达国家正在普及风光互补路灯，用在沿海公路、偏远山路，特别是对已建成的道路增设路灯非常方便。目前我国已经有部分城市试验性将风光路灯系统用作城市道路景观照明, 并取得了一定成效。随着风电和光伏发电的成本越来越低，风光复合发电方式必将在解决远离城市的高速公路，海洋上的孤岛，偏远的山区用电问题上发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1] 程雅丽. 独立光伏发电系统优化设计[D]. 天津：天津大学硕士学位论文,2003

[2] 李传统. 新能源与可再生能源技术[M]. 南京：东南大学出版社, 2005: 3～5

[3] 王长贵, 王斯成. 太阳能光伏发电实用技术[M]. 北京：化学工业出版社, 2005: 31～35

篇（7）

Abstract：In recent years，The photovoltaic power generation has become an important form of distributed generation，Step-by-step into the civilian。In order to meet the family，Focuses on the use of photovoltaic power generation system，Lithium energy storage systems，Discharge management system，User side of the power situation，City of electrical intervention and control management system integrated the run design content。By Photovoltaic power、The friendly intervention of electrical，storage of energy storage systems and home power grid，To achieve the photovoltaic and Mains complementary support load， Effectively play the energy-saving effect。

Keywords：photovoltaic power generation；lithium energy storage；a mixed supply management；bidirectional inverter

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

0引言

太阳能具有资源丰富、开发方便、清洁无污染等优点，光伏发电作为太阳能发电的主要应用形式，已成为一种重要的分布式发电技术。随着光伏、风电等可再生能源发电技术的发展，分布式发电日渐成为满足负荷增长需求、提高能源综合利用效率、提高供电可靠性的一种有效途径，并在配电网中得到广泛的应用。

但分布式发电的大规模渗透也产生了一些负面影响，如单机接入成本较高、控制复杂、对大系统的电压和频率存在冲击等。这限制了分布式发电的运行方式，削弱了其优势和潜能。混合动力型系统设计为发电技术及可再生能源发电技术的整合和利用提供了灵活、高效的平台。

光伏发电受光照和温度等外界条件的影响较大，其功率输出具有较强的波动性与间歇性，给电能质量和电网调度带来了很大的挑战，因此在家庭应用中配备一定的储能装置组成光伏-蓄电池混合发电系统，改善系统动态和静态特性特性。

本文首先介绍含锂电池储能的光伏发电和市电混合供电设计系统的详细方案，其特征是：

集光伏、市电和锰酸锂电池供电为一体；具有逻辑控制功能；逆变输出纯正的正弦波；同时具有电压调整功能，输出电压稳定可靠。通过光伏发电、储能和市电控制管理系统研究和设计，完成独立光伏储能发电接入工程总体技术方案，为实现绿色光伏电源无障碍介入提供技术指导。

1总体方案设计

光伏发电阵列通过充电控制连接锂电储能系统，锂电储能经由一个双向DC/DC 换流器通过充放电系统接入逆变单元，同时连接市电。市电输出控制电路和隔离逆变都连接AC输出接口。该系统以光伏发电用电为主，光伏发电不足时由市电介入，在没有市电和光伏发电不足时采用蓄电逆变支持负载工作的先后顺序。

2光伏发电系统设计

2.1 光伏电池阵列设计

系统的光伏组件选用功率为195 Wp 的单晶硅太阳电池组件，工作电压约为36.5 V，开路电压约为41 V。根据家庭用电情况满足室内照明、冰箱、电视、电脑等用电设备。系统电压DC48V，双向逆变器功率为2KW，光伏方阵为4块195Wp组件，采用2串2并方式连接。

光伏电池是光伏发电系统中最基本的电能产生单元，单体电池的输出功率较小，需经串并联形成光伏阵列以获得较高的输出电压和较大的输出功率。

太阳电池的输出特性

光伏性能图

3蓄电系统设计

3.1 储能装置选择

综合比较各种储能技术在新能源发电领域的应用特点，锂电池作为新型绿色储能产品，具有寿命长、体积小、容量大等特点，在该项目中我们选用锰酸锂电池，在功率配比、循环使用寿命、使用费用等各个方面，均比较适合本项目的设计要求。

3.2 储能装置充放电系统

对于储能系统，设计采用双向逆变器实现光伏发电、锂电池储能系统与市电的能量交互。双向逆变器采用逆变/充电一体机可以实现纯正弦波输出交流电压，以及在交流逆变器中集合了蓄电池充电功能、交流自动切换开关等。该储能系统配置的监控系统监控范围覆盖充电电流、蓄电池容量等各方面。充、放电电流实时测量，系统同时实时监控电压值，以保证系统运行在最佳状态下，延长系统使用时间。

4市电接入及控制管理系统设计

4.1市电介入工作模式

该工作模式为当光伏不处于发电状态或光伏发电不能满足负载用电时，由市电（交流）输入经隔离变压器隔离降压后，经整流器进行整流滤波，由逆变器逆变后给负载提供纯正弦波电能。同时市电通过整流后可以为蓄电进行充电。

4.2整体控制管理系统设计原理

具体工作原理如下：

1）、当日照充足，系统光伏输入功率大于负载功率时，保持长期由光伏输入经逆变DC-AC转换，输出交流电向负载提供电能，同时对逆变器后备锂电电池进行充电，直至锂电电池组电压充到设定的过高压保护点Vch值。

2）、当日照不充足或光伏输入功率小于负载功率时，当锂电电池组电压降低到设定点Vb时，由蓄电逆变转为市电交流供电，并且交流电经由逆变控制单元和光伏发电同时向锂电电池组进行充电。当逆变器后备电池组电压恢复到Vch时，断开交流供电，重新由光伏输入或逆变器后备电池组对负载提供电能。

3）、当光伏电池处于不发电状态时，该系统将处于交流市电供电模式，同时由交流供电经由双向逆变单元向后备锂电电池组进行充电。只有当具有光伏发电时转至1和2状态。

4）、该系统供电由三路供电组成，分别为市电供电模式，后备锂电电池提供供电模式以及光伏发电供电模式。根据工作环境按1）、2）、3）的逻辑模式工作。

系统原理图

5结论

本系统设计具有真正包含光伏发电、蓄电储能和市电接入的实际运行能力，能够真正实现分布式光伏发电、蓄电储能和市电供电之间的混合式供电。通过光伏发电和市电接入有效的保证系统供电的稳定可靠，可体现分布式光伏发电、市电接入及储能系统智能协调工作，有利于光伏分布式发展和提高光伏发电经济效益。

参考文献

[1]王志群，朱守真，周双喜. 分布式电源对配电网电分布的影响[J]. 电力系统自动化，2004，28（16）：55-60. WANG Zhi-qun，ZHU Shou-zhen，ZHOU Shuang-xi.Impact of distributed generation on distribution system voltage profile[J]. Automation of Electric Power Systems，2004，28（16）：55-60。

[2]李安定. 太阳能光伏发电系统工程[M]. 北京：工业大学出版社，2001：10-20.

LI An-ding. Solar photovoltaic generation system project[M]. Beijing ： Industrial University Publishing House，2001：10-20.

[3] Chan H L, Sutanto D. A New Battery Model for use with Battery Energy Storage Systems and Electric Vehicles Power Systems[C]//Power Engineering Society Winter Meeting. 2000: 470-475.

[4] 胡立业.分散发电与分布式供能系统[J].上海电力，2005, 1: 28-31

[5] 王斯成.光伏发电的前景和问题.国际电力，1997 第四期

篇（8）

1、研究意义

近几十年来，世界经济经历了跨跃式的发展，经济的发展离不开能源的支撑，世界能源的消耗量不断增长，地球上有限的能源储藏量和人类社会经济不断发展的矛盾越来越受到世界各国政府的关注。1990年到2010年，全世界的生产总值年平均增长3%左右。据统计，在过去的这30多年里，全球一次能源的消费量每年平均增长1.8%左右。按照现在经济发展和能源消耗的速度，地球上的化石能源在百年左右将会枯竭。按国内专家计算，中国现有的石油资源只够开采约15年，天然气约40年，煤炭约80年。按照现在经济发展和能源消耗的速度，地球上的化石能源在百年左右将会枯竭。

伴随着石油、煤炭等一次能源的大量消耗，全球的环境问题日趋恶化。以煤炭为主要燃料的火电，造成了严重的粉尘污染，大型火电厂排放的燃煤污染物可以污染方圆几百公里的范围，在北京、上海出现的沙尘暴中都含有大量的煤炭污染物；另外火电的耗水量接近我国工业耗水量的一半，严重污染了水资源，其排放的二氧化硫污染物是形成酸雨的主要物质之一。石油、天然气等其他一次能源的大量使用造成了严重的空气污染，燃烧产生的二氧化碳直接造成全球的温室效应。但是由于电力需求的增加，近年来我国的火力发电量还在逐年提高。人类社会经济的可持续发展需要稳定持续、清洁环保的能源，然而目前主要使用的化石能源的储藏量并不能支撑人类社会长期稳定的发展。与传统的化石能源相对，水电、风能、太阳能，以及生物质能这些可再生的清洁能源应该成为未来支撑人类社会和全球发展的主要能源。我国的能源目前80%依靠煤炭，而全世界的平均水平不到30%。随着能源需求的快速增长，地下的煤矿被过度的开采，地下和地表的水资源遭到污染和破坏，尤其在我国的西北地区，生态环境遭到严重破坏，土地沙漠化和空气污染问题愈发严重，为了解决这个问题，我国应积极发展低碳经济，优化我国的能源结构，走经济社会可持续发展道路。

据目前权威数据显示，每天达到地面的太阳辐射能约为2.5亿桶石油，而且太阳能是一种绿色无污染能源，基本上不会造成任何环境问题。因此，自上世纪70年代开始，各国都将开发利用太阳能视为一个重大电力项目，作为本国能源可持续发展的一个重大举措。当前，对太阳能的利用主要有太阳能光化利用、太阳能发电利用、太阳能动力利用等，其中太阳能光伏发电被看作是最具潜力的一种。进入21世纪，光伏发电发展迅猛，尤其是近几年，由于光伏技术的迅猛发展，太阳能电池及配套组件年增长率达到惊人的33%。太阳能光伏发电进入了一个发展期，为了激励光伏发电市场，一些发达国家制定了符合本国国情的措施；其中在众多国家中德国提出的“上网电价政策”及“10万屋顶计划”，在太阳能利用率和装机容量方面多处于领先地位，为世界各国多方位的发展光伏发电系统提供了样例，大大的促进了光伏发电系统的应用。

2、光伏发电研究现状

在过去的40多年里，光伏发电产业从无到有，从小变大，随着光伏发电规模的不断扩大，光伏发电技术的不断发展，光伏发电已成为现在世界电力工业的不可或缺的重要组成部分，在最近的10年里光伏产业实现了跨越式的发展，表1展示了近10年的全球光伏装机容量的增长趋势。并且这种强劲的发展势头将继续保持下去。欧洲光伏发电产业协会（EPIA）日前的数据显示，截至2012年底，全球光伏发电累积装机容量达到10.2万MW，比上一年增加44%。在截至2012年底的全球累积装机容量中，欧洲占7成，德国（31%）和意大利（16%）加在一起占全球的接近一半，其次是中国（8%）、美国（7%）和日本（7%）。

截止 2012 年底，全年在全世界范围内的光伏发电系统安装容量已达到大约30GW，其中之前占据全球六成光伏市场的德意两国在今年增长缓慢，只占据了40%左右，其中德国占26%，意大利占10%；中国的市场份额仅次于德国，占据16%；美国排在第三位，占据13%，但是美国的实际装机容量低于预期，日本占据全球市场的7%；东欧和印度市场增长较快，高于预期。

目前，我国的光伏发电技术发展迅速，但是与世界先进水平相比，在技术层面还是落后于世界先进水平的，主要因为我国的太阳能发电研究起步较晚。随着我国与光伏产业水平先进的发达国家（德国、日本等）之间光伏项目合作的深入和国家对光伏产业的扶持补贴制度，有力的刺激了我国的光伏产业的发展。在“十一五”期间，兆瓦级别光伏并网发电电厂的成功试点给国内大容量光伏并网电厂的研究和建设开辟了道路。除了财政补贴和技术支持，国家出台的支持新能源产业发展的相关法律和通知，如《可再生能源法》、《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》、《太阳能光电建设应用财政补助资金管理办法暂行办法》和《关于实施金太阳示范工程的通知》、《可再生能源发展“十二五”规划》、《太阳能光伏产业发展“十二五”规划》和《太阳能发电“十二五”规划》都为我国的光伏产业的发展提供了有力的保障和支持。预计在未来的10年内光伏发电的电价将会进一步降低。目前，我国已经有大量的成规模的光伏发电工程建设完成并投入运行。2012年10月，国家电网公司《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》，在提高分布式光伏发电项目并网服务效率、免收相关费用等方面做出15条承诺，各级电网企业认真履行各项承诺，确保并网服务工作实施有序、服务畅通[10]。这为小型光伏电站的并网敞开了大门。在2012年全国的并网太阳能装机容量为3.28GW，同比增长47.8%，发电量3500GW时，比上年增长4.1倍，在过去的2013年里也建成了大约3GW的光伏并网装机容量，基本实现了年底全国累计装机容量达到6GW的目标。根据我国国家能源局公布了《2014年上半年光伏发电简况》（以下简称《简况》）。《简况》显示，2014年上半年，我国新增光伏发电并网容量3.30GW，比去年同期增长约100%。其中，新增光伏电站并网容量2.30GW，新增分布式光伏并网容量1GW。

3、光伏发电并网控制策略的研究

要实现并网，不仅要使逆变器侧的输出电流在频率和相位上与电网电压保持同步，并能够很好地跟踪电网电压参数变化，且电流总畸变率 THD 要很小，这样可将对电网谐波的影响降到最低，而且还要使逆变器侧输出有功功率达到最大值，即功率因数接近 1。因此，控制并网逆变器是光伏并网发电控制系统的关键所在，选用何种逆变器控制策略也会影响整个系统的效率。

由于光伏发电系统的输出不具有同步发电机那样的外特性曲线，为了使光伏并网逆变器输出设定要求的电压、频率、相位的电能，需要对光伏并网逆变系统进行相关的控制，一般是对光伏并网逆变器的输出电流进行控制。并网逆变器的电流控制方法其实就是从采用来的电网电压中分析有无变化和何种变化，然后输出反映了该变化的指令信号，使得逆变器的输出电流实现对电网电压的跟踪。逆变器依据控制对象的不同，可以将逆变器分为电流源型与电压源型两类。直接电流控制与间接电流控制是两种常用的逆变器控制策略。间接电流控制无需电流反馈，控制算法相对比较简单，但是间接电流控制对系统参数敏感，电流动态响应慢。而直接电流控制需要电流反馈，且电流的响应速度快，输出电流的质量较好，适合进行精密控制。本文中对常用的瞬时值滞环比较控制、定时比较控制、三角波比较控制、滑模变结构控制、无差拍控制等是较常用的电流控制方式进行了分析比较，重点分析PI控制和重复控制，PI控制的参数较少，简单可靠，易于实现，减小系统的稳态误差，但是并不能完全消除稳态误差，PI控制的抗干扰能力也较差。重复控制则可以实现对参考信号进行无差跟踪，实时控制效果较差。

近年来，随着数字控制技术的快速发展，已渐渐取代了模拟控制技术。数字化 PWM 控制算法因其算法简单、控制效果好、硬件调试电路比较简单，这样使得硬件成本下降不少，因而得到了不断发展，应用前景广阔。为了使并网逆变器侧输出单位功率因数且无谐波的正弦电流，世界各国的研究人员经过不断的摸索与实验，提出了多种有效的数字控制方案。针对并网电流控制，仅仅采用常见的控制策略有重复控制、滞环控制、无差拍控制、PI 控制等实现单位功率因数运行是不够的，我们应当根据不同情况下的不同控制目标，来采取多种控制策略的转换来实现。

为了改善逆变器输出波形，针对以上的一系列并网控制策略，国内外的专家学者进行了一些改进。文献（1）提到，将扰动观测器加入无差拍控制中去，通过观测器发出扰动可以实时观测负载电流，增强了负载适应性。滑膜变结构控制是一种非线性控制方法，鲁棒性较强，因为具有固有的开关特性非常适合应用到逆变器的控制中去。文献（2）利用重复控制技术对逆变器输出波形进行谐波抑制。重复控制技术的特点是输出特性相对稳定，谐波含量较少，系统稳定性强，但是对误差的跟踪性能较差，会延迟一定时间。文献（3）等人在控制系统中加入PID控制方法，可以对开关周期进行追踪通过较为精密的参数设置可以是系统获得良好的性能，弥补波形输出质量不高这一缺点。彭传彪等人提出滞环电流控制是一种优越的非线性控制，控制简单，易于实现，但是因为环宽的局限性导致开关频率不稳定，谐波种类较多。针对这一问题提出了自适应滞环电流控制策略，采用基于滞环电流控制的的复合控制策略，通过改变环宽来实现开关频率的固定，减少输出波形的畸变率，抑制谐波。文献（4）引入频率反馈环节，考虑开关频率的周期性变化，通过PI控制器调整滞环控制器的环宽值，使用模糊推理在线整定比例参数，提高了系统的动态特性。文献（5）通过对比传统正弦脉宽调制技术的优缺点和应用方法，在此基础上提出一种改进方法―反相载波交点式采样法，该方法的调制效果接近自然采样法而优于不对称规则采样法，因此利用该调制方法产生的SPWM波更接近正弦波，控制点时刻的计算只需求解简单的直线交点方程，控制算法简单，节省了微处理器的储存空间，易于在DSP系统中实现。

针对光伏系统直流注入的研究，文献（6）提出采用半桥拓扑逆变器的方法来抑制直流分量流入电网。文献（7）提出一种基于直流分量检测及校正方法，采用高精度检测电路和检测元件来实现较为理想的直流抑制效果，但是，这样成本较高。文献（8）同时提出在逆变器输出侧串联隔直流电容器的方法，为了避免基波的压降过大，要采用较大的电容，但在实际应用中理想电容并不存在，并且电容元件对电路的影响很大，一旦损毁，就会引发断路，会导致过电压的现象。文献（9）将虚拟电容的思想引入直流抑制中，通过改变控制方法来代替隔直电容，使并网逆变器的输出中不含直流分量，但是光伏并网系统的LCL滤波电路工作时，采用电容隔直的方法可能失效。文献（10）提出了一种基于PR与PI联合控制的直流抑制技术，利用PR控制器的无静差跟踪交流参考量、PI控制的无静差跟踪直流参考量的特性，这种方法无需增加硬件电路，且只占用很少的控制芯片资源。

4、总结

全球经济在过去的几十年里突飞猛进的发展，伴随着生活水平的节节攀升，人类对传统化石能源的依赖也越来越强，但是传统的化石能源总会枯竭，世界各国在能源上的争夺愈发激烈，加上传统化石能源的大量使用对环境的破坏又大大影响了人们的日常生活质量。因此，世界各国都将目光转向了绿色清洁的可再生能源，太阳能发电就是众多可再生能源利用方式中一种，日益成为各国在新能源利用方面的研究热点。而光伏并网发电是大规模利用太阳能资源的必由之路，光伏发电在能源结构中扮演着越来越重要的角色，加强对并网控制策略的研究也至关重要。

参考文献

[1] MATTAVELLI P. An improved deadbeat control for UPS using disturbance observers[J]. IEEE Transactions on Industrial Elec-tronics ， 2005，52（1）：206-210.

[2] CHEN Sufen ， LAI Y M， TAN Siewchong，et al. Optimal design of repetitive controller for harmonic elimination in PWM voltage source inverters[C] ∥Telecommunications Energy Conference， 29thInternational. Rome， Italy：[s.n.]，2007：236-241.

[3] 高军，黎辉，杨旭，等.基于 PID 控制和重复控制的正弦波逆变电源研究[J]. 电工电能新技术， 2002，21（1）：1-4.

[4] 彭传彪，王少坤，王晓锋，侯振义. 自适应滞环电流控制逆变器复合控制策略[J].电力自动化设备，2012，31（7）：42-47.

[5] 曾江，刘艳，叶小军，余涛. 有源滤波器的低损耗滞环电流控制方法[J].电网技术，2012，34（1）：73-78.

[6]彭振江. 基于DSP的光伏并网逆变器的优化研究[D]： [长沙理工大学硕士学位论文].长沙： 长沙理工大学，2013.

[7] 刘鸿鹏， 王卫， 吴辉.光伏逆变器的调制方式分析与直流分量抑制[J].中国电机工程学报，2010，30（9）：27-32.

篇（9）

当今人类面临着能源短缺和环境污染的严重挑战，传统的煤、石油、天然气等化石燃料资源的有限性与社会的巨大需求形成了尖锐的矛盾，同时受开采条件和资源枯竭等因素影响，人类将会面临资源危机，而且化石类能源所排出的废气给生态环境带来很大影响，社会影响巨大。因此研究开发无污染的、可持续的可再生能源与能源转换技术成了当前科学和技术发展的重要研究方向，也是工程技术应用中的热点问题，而且已经上升到经济、社会和战略安全的范畴。工科高校担负培养合格的工程技术人员的重任，因此，为了适应科技和社会的发展，满足工程实际对人才的要求，可再生能源发电方面的人才培养已经成为当务之急和重中之重的工作。[1，2]因此在新的能源形势及人才需求下，上海电力学院（以下简称“我校”）在高年级热能与动力工程专业（热力发电方向）开设了“可再生能源发电技术”的课程，让学生在全面掌握常规火力发电的基础上，掌握可再生能源利用基础知识、能源利用形式及其相关技术，了解可再生能源发电的前沿技术，从而扩大学生的知识面，适应社会需求。[3，4]

本文通过分析“可再生能源发电技术”的课程特点和存在的问题，探讨了该课程的教学方法和教学模式的改革，内容包括教学内容、教学方法、考核方式等，从而达到激励学生自主学习的意愿，培养学生勇于创新的精神，孕育学生科学的素养，提高学生分析与解决实际问题的能力，实现学生对“可再生能源发电技术”课程的全面了解。

一、“可再生能源发电技术”课程教学的特点

1.教学内容多学科交叉

“可再生能源发电技术”课程主要包括水力发电、太阳能发电、生物质能发电、风能发电和海洋能发电等内容，课程的主体是分别对上述发电形式进行较为系统的解析，重点介绍各种可再生能源发电技术的基本原理和开发利用的基本方式，以及目前国内外该发电形式利用的现状和最新进展。所有以上内容涉及工程热力学、传热学、流体力学、半导体物理、空气动力学、力学等基础理论和相关知识，因此教学内容涉及领域广、研究对象较多，知识结构复杂多样、学科交叉非常突出、知识点集成度高等特点，这将给讲授带来挑战，即如何将这些知识点，尤其是跨学科的内容传授给学生，并让学生能够较容易地掌握是该课程需要解决的重点问题之一。

2.教学方式亟待改革

由于“可再生能源发电技术”课程的多学科交叉，一般而言，在短时间内掌握非本专业理论知识较困难，因为没有该专业的理论基础知识，经常会很难理解有关知识点，这将严重影响学生的积极性，甚至部分学生会产生抵触情绪。因此，以教师讲授为主的教学方式，学生没有参与进来，不能充分调动学生的积极性，可能导致学生无法理解所讲授的内容；同时该教学方式忽略了学生的创新能力培养。因此如何将教师的“教”转化为学生的“学”，将多学科交叉课程的课堂组织好是该课程教学需要解决的问题之一。

二、教学内容的设计

可再生能源发电技术的研究属于当今研究的前沿问题。随着科学技术的快速发展，新技术、新方法和新工艺等不断涌现，教学内容需要与时俱进，不断更新，现有的教材显然不能很快地响应这样的变化，以教材为教学内容难以满足教学要求。在笔者的教学实践中，教学内容上通过参考权威书籍、资料和自身的研究成果，同时对国内外期刊文章、学术专著及网络平台知识进行学习，掌握当前研究的动向，并整合所有材料作为课堂教学内容及课外拓展阅读资料。广泛获取信息，动态更新与拓展教学内容，把握最新的专业前沿，有助于引导学生去探索新知识，培养创新精神。另一方面，由于课程涉及多学科的交叉，在有些学科领域上，学生缺乏知识储备，课堂教学较难获取有效的效果，因此，摒弃一些晦涩难懂的理论知识是非常必要的。[5，6]以太阳能热发电为例，太阳能热发电涉及流体力学、传热学、自动控制等多学科，当整合最新的科技发展成果作为案例讲解时，主要向学生阐述太阳能热发电的基本原理、关键技术、发展趋势及政策激励等，让学生充分接触各种知识，拓宽视野，了解科技前沿的最新动态，目的是给学生专业素养的形成提供一个有利、有效的平台。课程内容应深入浅出、科普性与前沿性并重，当学生的兴趣被调动起来后，再进行该学科的基本理论的讲授或学生自学就非常容易切入，这样就可达到较为理想的教学效果。

三、新型的教学模式

根据“可再生能源发电技术”课程的特点，本文提出新型教学模式的设计，使得教师成为课堂的组织者，通过设定教学内容，明确教学任务，课堂教学以学生为本，体现学生的认知主体作用，使学生在学习过程进行积极思考，自主学习，从而在培养学生的创新能力和增强其科学素养等方面发挥作用。

1.专题讲授

可再生能源利用形式多样，涉及本学科各个分支学科，具有多学科交叉与耦合的特点。为了避免各分支学科相互之间影响导致学生难以理解的问题，提出采用专题讲座的授课形式，集中时间讲授某一类型的可再生能源发电形式。此外，争取请相关领域的专家或工程技术人员每学期做1～2次课堂报告，将工程中碰到的问题简化并整合成案例，在教学中根据需要选择案例进行剖析，激发学生的学习兴趣，强化学生的工程实践意识。

2.互动教学

在教学过程中，教师做几次完整的典型研究报告，包括几种可再生能源的发电原理、设备组成、科研前沿等，目的是让学生掌握宏观现状背景和如何从微观把握问题与分析问题；引导学生充分利用图书馆资源，掌握归纳分析的方法；指导学生进行撰写科技或科普论文，提高学生的科学素养，在此基础上安排学生参与课堂中来。具体做法是学生以小组为单位，各小组自主选择相关研讨课题，通过查阅文献和小组研讨，形成专题研究报告，并由小组成员在课堂进行汇报，根据其汇报内容，接受老师和同学的提问，并进行解答，教师及时进行指导并对其评分。形成教师指导，学生主讲，教师与学生，学生与学生互动讨论的方法，教学实践表明，该方法大大提高了学生的主动性。学生经历查阅文献、分析问题、报告写作和报告陈述的全过程，显著增强了创新能力、科研精神和团队合作意识。利用对多个相关课题的讨论，学生对可再生能源特点、可再生能源发电的前沿技术等有了更深入的认识。

3.虚实结合

在学科平台及自建教学平台的基础上，通过实物参观、模型演示，多媒体教学等虚实结合、多位一体的教学模式，提高学生的感性认识。

（1）可再生能源发电技术模型的利用。热能与动力工程专业的学生以往大部分接触的是火力发电方面的知识内容，对可再生能源发电技术认知较少，特别缺乏针对可再生能源发电原理和发电设备等进行系统的学习，如果直接进行理论的学习，学生会感到很枯燥，对一些基础理论知识和发电设备结构很难理解。为了提高学生的感性认识，笔者所在课程组建立了可再生能源发电技术教学平台。在学习课程的理论知识之前，学生首先了解小型模型的实物结构，内部构成，基本组成和基本原理，使得学生具有整体的感性认识，然后再学习本课程，同时结合模型进行讲解。

（2）健全的多媒体素材。“可再生能源发电技术”课程内容较多，课时有限。相比较传统的教学方式，多媒体信息量大，采用灵活的图形、视频和动画等表现形式，能够直观、形象地再现客观事物。笔者在教学实践中采用多种多媒体教学手段。例如：选用《国家地理》节目里的《伟大工程巡礼——太阳引擎》视频作为太阳能热发电原理及形式的教学内容，直观地介绍了槽式、塔式、菲涅尔等形式的太阳能热发电原理，以及聚光器的制造工艺等。选用GE的水轮机设备，采用Flash方式制作水力发电中反击式水轮机设备的教学内容，直观且易于理解。通过多媒体的应用，展示现场实际设备，简化教学中的难点，增加了课程的信息量。

四、小组式考核方式

“可再生能源发电技术”作为高年级的课程，课时有限，知识点多，内容模块化强，科普性和专业性并存，采用常规的卷面考试方式难以准确考核。笔者在该课程教学实践中，进行了小组式考核机制的尝试，即以小组为单位，制作课程学习的整体报告，选派一名代表在课堂上进行答辩，汇报内容结束后，其他组成员和教师针对报告内容进行提问，组内成员均可就相关问题进行回答。其他组同学根据该小组的汇报情况进行打分，打分表如表1所示。除此以外，在考核中增加动态考核，每个小组选出组内最佳贡献成员，给予动态加分；同时为了增加考核上互动，鼓励学生思考问题，对于提问积极的学生在成绩上给予加分。该考核方式，对课程的教学实行了动态的考查与过程管理，实现了以考核促学习，有效地调动了学生学习的积极性，推进学生协作能力培养，增强了“教师与学生”、“学生与学生”的互动，提高较整体的教学效果。

表1 考核打分表

小组名称 选题创新性（共20分） 查阅文献情况（共20分） 分析问题能力（共20分） 报告质量 （共20分） 表达能力 （共20分） 总分

（100分）

五、结语

随着可再生能源发电技术的发展，“可再生能源发电技术”已经成为热能与动力工程专业学科重要的专业课程。本课程具有典型的多学科交叉的特点，同时该领域的研究成果日新月异，因此无论是在教学内容还是在教学方法都需要进行改革和创新。本文通过紧跟前沿的研究热点，设计深入浅出的教学内容；采取以学生为主体，通过引入工程案例，专题研究与课堂讨论等模式，并辅以教学模型与多媒体动画演示等多种灵活多样教学手段的改革，让学生在了解可再生能源发电技术的理论知识的基础上，培养了学生挖掘问题，解决问题，理论与实践相结合的能力，锻炼了学生查阅文献和团队协作的技能，提高了学生的科研素养与工程实践本领。

参考文献：

[1]孙欣，黄永红.“新能源发电技术”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2012，（35）：95-96.

[2]刘忠，邹淑云.专业选修课《新能源发电技术》的教学研究与实践[J].科技情报开发与经济，2010，20（1）：185-186.

[3]张力，杨仲卿，郑泓.“能源、环境与社会”全校性新生研讨课教学模式探讨[J].中国电力教育，2012，（24）：54-55，69.

篇（10）

中图分类号：F240；G645

文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2016）05-177-02

引言

近十几年来，我国新能源产业得到迅猛发展，在风力发电、太阳能光热发电、生物质能源利用、氢能开发等方面处于世界领先地位{1}。但与这种情况相悖的是，无论在新能源利用技术方面还是相关的装备制造业，新能源产业的人才明显滞后于产业发展，存在着严重的人才缺失现象。这种现实状况制约了我国新能源产业的可持续发展。因此，对于为社会培养高级技术人才的高等院校来说，培养新能源方面人才已成为迫切任务{2}。

大学生创业教育理念是强化创新创业能力训练，增强高校学生的创新能力和在创新基础上的创业能力，培养适应国家建设需要的高水平人才{4}。在大学生创新创业教育模式下培养新能源领域紧缺人才，能够极大地促进新能源产业的发展。

一、风力发电

笔者所在专业为农业电气化与自动化专业，主要培养电气工程类专业技术人才。目前，小型风力发电系统效率很高，已达到商品化程度，风力发电机、风力发电已初步形成产业。风力发电技术为本专业的一门专业选修课，风力发电原理是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，是一种特别好的发电方式。

近年来，笔者所在的佳木斯大学大力支持大学生创新创业训练计划项目的开展，学生在指导教师的指导下申请一些风力发电方面的项目。风力发电技术课程涉及到直流发电机、同步交流发电机、异步交流发电机、发电机组的控制、充电器及逆变器方面的知识，这些知识大多抽象，学生只会理论计算，对工程实际应用及运行情况不了解，使项目进行过程中遇到很多阻碍。为此，本专业带学生到学校附近的大唐依兰风电公司进行参观实习，使学生了解风力发电实际运行情况，在实践与创新理论的指导下完成课题。

二、太阳能光热发电

1.太阳能光伏发电。太阳能是石油和煤炭等常规能源最理想的替代能源，太阳能光伏发电是各种新能源中应用前景最广阔的一种{4}。鼓励学生申请光伏装置设计方面的课题，通过装置搭建过程中掌握太阳能光伏发电系统工作的原理，在实际操作过程中发现问题，然后通过交流学习解决问题，掌握逆变技术、最大功率点跟踪技术的原理和方法。此外，还通过太阳能光伏板完成太阳能充电器、太阳能灭虫等设计，使学生的创新能力、实践能力得到了极大的提高。

2.太阳能热电发电。太阳能热利用技术按终端使用温度范围大致分为低温、中温、高温：低温范围在100℃以下，主要用于生活用水、采暖、干燥、蒸馏、农用温室等；中温100～300℃之间，用于工业用热、制冷空调、烹调等；高温则为300℃以上，用于热发电、材料高温处理和有毒物料的去毒处理等。太阳能利用技术也是农村新能源利用的核心，在社会主义新农村的新能源建设中起到至关重要的作用。

太阳能热电发电有两种形式，一种是利用太阳热能产生高温蒸汽推动汽轮机发电，另一种是将太阳热能耦合到热电材料，利用热电材料的赛贝克效应进行发电。其中，第二种太阳能发电形式被称为太阳能温差发电，这种发电方式更适合大学生创新创业项目。作为本项目的前期铺垫，目前已经指导学生完成2015年大学生创新创业项目，智能半导体温差发电装置设计（201510222017），目前发表学术论文2篇，申请专利1项（ZL201520418516.8）。项目实施过程中，学生从对温差发电一知半解，最后通过学习、研讨、反复实验解决各种问题，提高理论与科学技能的同时，创新能力及团队合作能力都得到了极大的锻炼，此外，项目申请与答辩过程中都需要项目组成员自已完成PPT制作与解说，使学生得到了专业锻炼，为今后工作中遇到同样问题打下良好基础。下个项目的目标是完成太阳能温差发电装置的设计，使学生在项目实施过程中掌握更多太阳能利用的理论与技术。

三、水力发电

水力发电虽然不是新能源发电，但也是节能环保的可再生能源发电。水力发电是利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能{5}。在水力发电中，主要培养学生控制方面的技能，目前已经完成“基于PLC的水电站闸门监控系统设计与实现”。学生采用上位机与下位机协同工作的控制方式，RS485通讯方式进行数据的传输，以PLC为系统的控制核心，完成对水电站闸门的全程监控。实现功能主要包括：通过人机交互界面―触摸屏，实现对闸门的启动上升、停止、下降的控制；实现对闸门开放度信息的采集、显示及处理功能；在紧急情况下紧急落门和紧急抱闸刹车的功能；报警信息的显示以及通过触摸屏可以监视系统运行状态；控制闸门上升或下降到指定开度。项目实施过程中，学生的组态软件编程能力、PLC控制能力、上位机与下位机的通讯能力都得到了很大的提高。

总结

1.新能源发电领域的人才除了需要具备多学科理论知识，涉及机械、电机学、电力电子技术、自动控制理论等学科，主要还要求具备一定的实践技能。在大学生创新创业模式下，结合项目研发，使学生具备了更多新能源发电方面的理论知识与实践技能，符合新能源产业对人才多方位的、多层次的要求。新能源产业不仅需要技术领域的人才，还有相关的工程管理、项目规划、金融、财务等方面的人才。这些能力在大学生创新创业项目实施过程中都能得到极大的提高。

2.在认识到新能源产业人才的缺失如此严重的同时，也促进本专业的课程调整。考虑培养多层次的学生，既培养有从事科研、开发的领域的人才，也培养产业的技能人才，增强专业的活力。同时，新能源产业日新月异，新产品、新技能层出不穷，也要求专业教师们时刻更新自己的知识结构，跟上变化的步伐，打造更加专业的教师队伍。

3.目前高校都面临巨大的就业压力问题，社会上还缺少创新创业型人才，通过大学生创新创业项目培养出的学生，在专业技能、创新思维、创业能力、管理能力、商务能力等多方面得到锻炼和提高。即使学生不进入到新能源产业工作，也可选其他领域的工作，这在一定程度上增加了本专业的就业渠道，缓解就业压力大的社会问题。

注释：

{1}李春曦，王佳，叶学民等.我国新能源发展现状及前景[J].电力科学与工程，2012（28）4：1-8.

{2}王伟东，艾建军，杨坤.新能源产业人才培养问题与对策[J].中国电力教育，2011（12）：5-6.

{3}邓淇中，周志强.大学生创新创业教育体系的问题与对策[J].创新与创业教育，2014，5（1）：33-35.

{4}谌权章.我国新能源产业及其发展对策初探[J].重庆交通大学学报（社科版）.2011，11（3）： 20-23.

{5}张春友，赵华洋.新能源教学改革的几点思考[J].内蒙古民族大学学报（自然科学版），2014，29（4）：405-406.

篇（11）

Abstract: with the development of society, people in addition to high besides beautiful requirements of building energy efficiency requirements of more and more is also high. At present, as a kind of aesthetic feeling novel exterior maintenance form of glass walls highlights the feature of modern architecture, it throughout the world to more and more get extensive application. But according to the figures, the global energy consumption of building the whole society has 27.6% of the total energy consumption, of which about half is related with the Windows and doors curtain wall. In view of this, this paper studies some foreign and domestic to energy conservation and environmental protection has an important meaning of the new material, and the curtain wall technology are discussed.

Keywords: the construction curtain wall; Energy saving; technology

中图分类号： TU201.5 文献标识码：A文章编号：

一、幕墙节能材料的选用

（一）玻璃的选用

在目前建筑设计中，针对建筑物外窗和玻璃幕墙，玻璃占的面积是绝大部分的，因为它可以参与的热交换的面积较大，这样使之成为了幕墙和窗节能的关键部分。伴随着科学技术的发展，新型节能的玻璃材料不断地被研究出来，并得到广泛运用，下面针对一些应用较多的材料进行剖析：

（1）阳光辐射控制玻璃

这类玻璃材料主要是采用改变玻璃的光学特性来实现对太阳能辐射进行选择的技术，该技术能够进行选择性屏蔽一些辐射，从而能够达到异性环保节能效果，主要有光谱选择透过性玻璃和透过率可调玻璃：①光谱选择性透过玻璃，它实际上是Low-E玻璃和热反射玻璃技术的延伸，即通过在玻璃表层覆盖一层特殊性质的材料涂层，这种玻璃材料能够选择不同波长的太阳辐射和热辐射。②透过率可调玻璃，这种类型的玻璃能够伴随环境的变化来改变自身的透过特性，能够实现对太阳辐射能量的控制，进而达到满足节能的要求。这种玻璃根据其改变特性的机理可以分为热致变色玻璃、电致变色玻璃和光致变色玻璃。这三种类型的玻璃中，光和电致变色玻璃已经引起了幕墙行业相关人士的广泛关注，并且得到了一定的应用。在实际生活中，光致变色玻璃的可见光透过率能够是现在75%-25%范围内变化，太阳能辐射的透过率变动能够实现53%-23%范围内变化，电致变色玻璃在短短的五分钟内可以时间可见光透过率67%-10%以及太阳辐射66%-10%的变化。

（2）隔热玻璃

随着技术的发展，一些新型隔热玻璃在中控技术上不断被研发出来，主要有以下几种：①惰性气体隔热玻璃，这种玻璃是通过往中空玻璃的空腔内注入惰性气体得到的。如今，国外市场上已经出现了充氯气的4mm-8mm-4mm-8mm-4mm三层中空玻璃，该种玻璃是结合Low-E技术形成，它的传热系数达到了0.7W/(m2·K)。②气凝胶隔热玻璃，气凝胶是一种多孔性的硅酸盐凝胶，其体积的95%为空气，这种气凝胶中的气泡比较小，一般小于20mm，因此，具有较好的隔热性能，而且还不会阻挡和折射光线，因为其颗粒远小于可见光波长。然而这种气凝胶物质长时间使用后会出现沉降现象，这也是目前限制其大范围商业化应用的主要原因。

（二）铝合金型材选用

在选用窗框材料时，需要考虑不同材料的玻璃幕墙和采光顶等外窗的传热系数影响，这个因素是选择材料时不可缺少的条件。目前，一些塑料窗框和木窗框由于本身的传热系数很小，加上其对外窗的传热系数影响也很小，因此在选用作为节能窗框时，很少考虑。相对而言，铝合金和钢窗框等材料本身的导热系数大，加上其对外窗的传热系数影响较大，需要采用断桥处理。这种断桥处理针对铝合金材料来说有很多种，比如，聚酷胶（PA)断热条和聚氨酷（PU）等等，对于一些对保温性能要求非常高的外窗应考虑选择断桥效果较好的铝型材。

二、幕墙节能技术研究

（一）幕墙节能体系的选用

（1）双层幕墙技术

近些年来幕墙行业在开发新型的幕墙结构方面取得不少进展，尤其是双层幕墙技术引人关注，它的节能原理可以总结为循环幕墙由一层玻璃幕墙和一层普通开窗墙体或者双层的玻璃幕墙组成，双层都可以进行上下通风口设置。在夏季的时候，可以打开外层的上下通风口，这样在阳光的照射下其中间空气层温度会升高而出现上浮，从而逐渐形成自上而下的空气流，最终可以达到降低内层表面温度的目的。在冬季时，把外层的通风口关闭，打开内层的通风口，这样夹层中的空气就会在阳光的照射下不断升高，从而逐渐形成一个小温室，这样能够有效地提高内层玻璃温度，造成室内气体循环，从而慢慢提升室内温度，较少热负荷的要求。与单层玻璃幕墙相比，双层的玻璃幕墙可以节约42%-52%的能源，同时制冷时可以节约能源38%-60%。

（2）节能百页技术

相对于传统的百叶遮阳技术而言，节能的百页是对其进行的有效地改进，传统的建筑中百页要么悬挂在室内要么悬于室外，室内的百页不能够高效的控制室内的热量，室外的百页不能达到循环通风效果，这样对节能效果有非常大的影响。我们知道太阳直射能够对建筑的冷热负荷产生影响，夏季遮阳能够对负荷总价值进行有效地控制，冬季的阳光能够进入室内，这样节能百页能够高效的利用这一特征。使用节能百叶是幕墙改革的一个非常好的方案，它能够适度调节角度，以最佳状态来达到节能的目的。

（二）幕墙节能新技术

（1）太阳光变向照明技术

太阳光变向照明技术取代了传统的遮阳机构，它利用幕墙上的光线反射装置把室外的日光反射到室内的天花板上，再由天花板反射到工作或者生活区域，这样为人们提拱照明。这种形势下的光照条件与传统的以“光柱”形式进入室内的太阳光相比，会更为柔和和均匀，从而消除了由直接入射的强烈阳光在电脑或者电视屏幕上造成的眩光，同时还能够改善日光在整个房间甚至建筑物的分布，从而减少照明费用。

（2）光电幕墙

光电幕墙是一种集发电、隔音、隔热和装饰等功能于一身的新型建筑幕墙，此种类型的幕墙集合了太阳能光电技术与幕墙技术，把以前被当作有害因素而屏蔽掉的太阳光，转化为能被人们利用的电能。光电幕墙的意义还体现在它把太阳能发电技术集成到建筑幕墙产品中，不占用专门的土地，而且太阳能光电板也可以替代传统的玻璃等幕墙面板材料，无需重复投资。

三、总结

长期以来，人们总是认为幕墙建筑不节能，但是从分析中可以看到，随着科学技术的不断发展，幕墙节能材料和节能系统的不断完善，玻璃幕墙也可以做出符合节能要求的建筑物。幕墙节能，并不是人们想象中的存在技术上的问题，更多的是我们对它的重新认识与合理运用。

参考文献