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太阳能发电技术论文范文1
【关键词】温室大棚；太阳能光伏技术；节能环保
0.引言
我国的光伏产业目前仍处在初级阶段，但近年来太阳能产业发展非常迅猛，特别是太阳能电池产品已成功进入欧洲市场。太阳能光伏技术也越来越多的应用于各个行业，大到工业，农业，国防，通信等领域，小至家居生活，光伏技术无处不在。而农业生产中光伏技术的应用还相对较少，传统农业温室大棚的能源方式：一是供暖炉，二是电网电能。这已远远不能满足现代农业生产高效，环保节能的理念，因此将太阳能光伏技术引入温室大棚控制系统是发展现代农业推动农业科技创新的必由之路。
1.太阳能光伏技术
目前太阳能发电主要有两种形式：一种是光热转换发电，二是光伏发电（Photovoltaic Generation，PV）。太阳能光伏发电是通过太阳能电池的福特效应直接将光能转化为电能过程。优点是不需燃料，无污染，节能、安全、无噪音、容易获取。近年来，在太阳能有效利用中太阳能光伏发电式发展最快最具活力的一种。
1.1太阳能光伏系统的应用领域及特点
太阳能是一种环保清洁的能源，我国的太阳能资源非常丰富，多数地区平均日照射量在4kwh/m2以上，地区可达7kwh/m2。我国的光伏技术应用还处于初级阶段，太阳能主要应用于太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电，太阳能卫星电池，太阳能路灯等。
太阳能光伏系统的特点：
优点：
（1）普遍性：是指太阳能在地球上随处都有，没有地域限制且不用开采运输。
（2）环保性：是指太阳能无毒，无害，清洁、绿色、环保，对于环境污染日趋严重的中国，是一种宝贵的资源。
（3）充裕性：太阳能每年到达地球的辐射量非常的充裕，相当于130亿万吨煤所产生的能量。
（4）长久性：科学家根据目前太阳产生的核能速率估算，太阳能的储量足够维持上百十亿年，地球的寿命也达几十亿年，对于地球人来讲太阳能的时间是长久的，无限期的。
（5）前瞻性：对于愈来愈枯竭的地球能源，太阳能无疑是最具开发潜力的绿色环保能源之一，从能源开发的意义上来讲太阳能的开发更具有可持续性和前瞻性。
缺点：
（1）分布零散：太阳能在地球表面每年的辐射量很大，但分布广，密度小，所以利用率低。
（2）稳定性差：太阳能的强弱容易受天气因素及昼夜交替的影响，所以稳定性较差。
（3）转换效率低，应用成本高：受材料和技术水平限制，多数太阳能产品转换率低，从而增加了其应用的成本，经济性一直是困扰太阳能普及的重要因素。
1.2太阳能光伏系统性能与组成
每个太阳能基片都是一个光电二极管，光伏发电是利用半导体材料的光伏效应，将太阳能转化为电能的一种形式。而第一个使用的单晶硅光伏电池（Solar Cell），是美国人在1956年研制成功的，从此就有了光伏发电技术。
太阳能光伏发电系统分为独立（离网）太阳能光伏发电系统和并网太阳能发电系统。独立太阳能发电系统是由光伏电池板，控制器和电能存储部件及逆变器组成的发电与电能变换系统。而并网太阳能发电系统，除了上述组件外还必须有并网逆变器与国家电网并网。
（1）独立太阳能发电系统的系统如下图1示：
（2）太阳能并网发电系统如图2所示：
图2 并网太阳能发电系统结构框图
其中光伏电池板第一代产品是由硅片为基础的光电转换系统，为了提高太阳能电池光转换效率，降低光伏电池生产成本，相继出现了基于薄膜技术的第二代光伏电池产品，这种产品使用很薄的光电材料附着在非硅材料的衬底上，降低了生产成本，适合于批量生产；进而第三代太阳能电池产品也将问世，它是以先进薄膜制造技术为基础的理论极限光电转化效率可达93%。主要有量子点、多层多结、染料敏化的太阳能电池、有机聚合物电池、纳米电池等。
电能储存部件主要是指太阳能蓄电池，太阳能蓄电池一般采用铅酸电池，常用的有DC12V，DC24V，DC48V三种，在微型系统中也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。蓄电池的主要作用是在有光照时将光能由太阳能电池板转换成电能储存起来，以备使用。
太阳能控制器主要对太阳能基板输出的电能进行调节和控制，把调整后电能分为两个途径输送，一方面直接送往直流负载或交流负载，另一方面将剩余能量送往蓄电池组储存，当太阳能基板发出的电能不能满足负载需要时，太阳能控制器便将蓄电池中储存的电能量送往负载。
太阳能光伏逆变器是光伏发电系统的核心设备之一，也称为DC-AC逆变器。在太阳能光伏发电系统中，可将太阳能通过太阳电池转化为DC12V、DC24V、DC48V的直流电能，通过光伏逆变器中的功率变换及控制系统转化为符合电网电能质量要求的110V或220V交流电。太阳能逆变器可分为DC-AC和DC-DC两种，可将太阳电池性能最大限度地发挥，并为系统提供强有力的保护功能。太阳能并网逆变器是光伏发电系统与国家电网并网的核心部件。
2.太阳能光伏系统在温室大棚控制系统的设计方案
2.1太阳能光伏技术在温室大棚控制系统中应用设计的背景和可行性
日本、美国、荷兰、以色列等国外农业设施栽培综合环境控制技术较先进的几个国家， 由于其地理位置、自然环境和经济基础不同， 其发展的侧重点也不同。
目前我国农业正处于从传统型农业向优质、高效、高产为目的的现代化农业转化的新阶段。要发展具有我国特色的温室自动控制系统，充分发挥温室农业的高效性，必须综合应用各种现代化控制和管理技术，通过各项设施的有效运作给温室栽培物创造最适宜的环境条件，最大限度的减少外界不利环境和气候条件对农业生产的影响， 获得作物最佳生长条件， 从而达到增加作物产量、改善品质、延长生长季节的目的。而面对现代社会能源日益枯竭的现实状况，开发利用新型能源已成为农业生产可持续发展的基本保障方式之一。
本设计针对中国北方天气干旱、日照时间充足的特点，将太阳能光伏技术引入农业温室大棚系统设计中，不仅可以解决系统的部分能源问题，而且可以提高现代农业生产的绿色、高效、节能环保进程。目前我国有些省份已经在一些地方率先使用太阳能并网发电系统，如无锡机场800kW屋顶光伏并网系统工程，镇江、丹江两个城市的2个4KW光伏并网系统等。从系统的可行性方面来讲，首先，中国是个农业大国，这种新型能源的在现代农业生产中的推广使用，将会为国家节省大量的资源；其次，中国的光伏技术近年来发展迅猛，光伏技术日趋成熟；第三，光伏技术在农业温室控制系统的应用，将能有效推动高效环保现代农业生产。第四，温室大棚多建在光照充足的区域，屋顶平坦，便于安装且空间充裕。
2.2光伏技术在温室大棚控制系统中的设计方案
2.2.1系统总体设计思路
本系统设计是基于PLC控制的农业温室大棚控制系统，通过PLC对温室中作物生长的环境因子光照、湿度、温度、CO2浓度等进行调节和影响，从而达到不同农作物生长所要求的环境条件。系统的输入控制因素主要是传感器所测试的光照、湿度、温度及CO2浓度，通过系统运算驱动执行机构动作（喷淋系统、遮阳网、补温系统控制、CO2补气控制、补光灯控制及通风系统控制等）来达到控制的目的。温室系统控制结构如图3所示：
2.2.2 温室能源系统创新设计
传统的温室设计系统，所有的电能均由系统电网供给。本设计将传统单一的电网能源供给，变为太能阳能光伏并网发电的形式，当阳光充足时，系统的电能有光伏发电系统供给，当夜晚、阴天光照不充足时，电网中的电能通过并网逆变器和控制器自动补给系统。系统设计拟用太阳能电池板、太阳能控制器和并网逆变器组成并网太阳能发电系统。并网逆变器同时兼有控制器和系统保护的功能。因为并网太阳能发电系统中蓄电池几乎不用，所以系统没有选用蓄电池。设计思路结构图如图4所示：
图4 温室光伏发电系统与控制系统结构图
光照充足时光伏发电系统产生的电能充足，逆变器自动给温室控制系统PLC及上位机、温室系统的传感系统（温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、光照度传感器等）、温室系统执行机构（遮阳帘、天窗、风扇、补光系统等）提供电能，因为系统是按照所有执行机构同时工作时的最大功率设计的，在同一时刻不是所有机构都同时工作，此时多余的电能由并网逆变器送给输电网；当光照不充足时，并网逆变器自动转换，系统将从电网中使用电能，此时转为电网供电状态。
3.结论
经过对北京农业科技学院的农业科技园和西北农林科技大学新天地设施农业开发有新公司的农业科技园的参观考察，获悉这些大棚系统设计均采用现代化先进的控制技术，设计理念新，工艺成熟，能源多采用输电网供给模式，设计中均未将光伏技术引入农业大棚生产中，其中最大的原因是成本太高。近年来，我国太阳能电池生产日趋成熟，二代、三代产品的相继问世，是太阳能电池的生产成本大大降低，但控制器和逆变器的生产技术尚不成熟，要实现高效的转换率，控制器和逆变器仍主要依靠进口。经过对国内外温室控制系统研究分析，结合现代农业高效清洁的理念，本设计有利于推动我国农业生产对清洁、环保能源的开发和利用，符合绿色、高效农业的先进生产理念。光伏太阳能技术以其永久性、清洁性和普遍性，必将成为我国现代农业生产的必由之路。
【参考文献】
[1]张立文，张聚伟.太阳能发电技术及其应用[J].应用能源技术，2010.3.
[2]李蔚.太阳能发电技术，太阳能发电技术的应用及发展前景[J].论文荟萃，2011.4.
太阳能发电技术论文范文2
关键词：新能源发电；课程知识体系；教学改革；教学方法
作者简介：张涛（1981-），男，安徽阜阳人，三峡大学电气与新能源学院，副教授；武建瑞（1983-），男，陕西蒲城人，三峡大学电气与新能源学院，助理工程师。（湖北 宜昌 443002）
基金项目：本文系三峡大学教学研究项目重点项目（项目编号：J2011008）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0073-02
能源是人类生存和发展的重要物质基础，随着社会发展对能源需求的持续增长，以及能源短缺危机和全球环境的日益恶化，能源对人类经济与社会发展的制约和对资源环境的影响也越来越显著。[1]面对能源短缺危机和环境保护的双重压力下，必须通过能源利用新技术实现“开源”和“节流”。因此，大规模开发新的能源，大力发展高效、环保的电力工业成为解决能源问题的有效途径，培养这方面的人才对新能源的开发和利用具有重要意义。
三峡大学具有浓厚的电力行业背景，为了让三峡大学（以下简称“我校”）电气工程类专业学生了解新能源相关知识，“新能源发电技术”课程应运而生，它是电气工程及其自动化专业课程体系中一门重要的专业选修课程。该课程的讲授，能够帮助学生较为全面地了解和掌握新能源利用形式及其相关技术的前沿动态，有利于培养学生的创新思维能力。为了提高教学质量，结合电气工程类专业的特点，探索适合电力系统及其自动化专业课程授课内容和教学方法是十分必要的。本文将根据笔者近年来的教学实践，谈谈对该课程的教学改革与实践方面的几点体会。
一、课程教学存在的主要问题和矛盾
“新能源发电技术”课程是一门多学科交叉的课程，除了涉及电力和能源领域的知识外，还要求学生具有其他领域相关的知识，如课程中风力发电技术涉及空气动力学的相关知识，太阳能电池涉及的半导体材料的相关知识，生物质能中涉及的生物化学等相关知识等。[2，4]由于新能源发电技术的研究属于前沿科学，目前，我国部分高校的相关专业已开设“新能源发电技术”课程，但不同学科对该专业课程的教学需求不同，导致教材内容侧重点差异较大。该课程的建设中存在的问题较为突出，集中体现在：不同专业教材内容侧重点不同，缺乏适合电力系统及其自动化专业的教材；作为一门选修课程，学生重视程度不够；专业教学环节矛盾众多，包括课程与教材之间的矛盾，理论教学与实践教学之间的矛盾，教学目标与教学方法之间的矛盾等，这些都在很大程度上制约了“新能源发电技术”课程教学质量的提高。
对于电力系统及其自动化专业的学生，该课程需要涉及更多电气工程学科的相关知识，如电机学、电力电子技术、电力系统分析等专业知识。在新能源并网和储能技术中需要应用这些专业知识分析该研究领域前沿问题，有利于全面掌握新能源知识体系和培养学生分析问题的能力。由此可见，本课程内容丰富，知识点多，在该课程的建设中，需要根据专业特点，合理组织教学内容，让学生掌握晦涩难懂的外专业知识的，能利用本专业知识分析实际工程问题，激发学生学习该课程的兴趣，提高学生的综合素质，因此该课程的教学内容和教学模式的改革势在必行。
二、教学内容的改革
为了适应电力系统及其自动化专业学生的教学，在课程改革过程中，根据新能源发电行业现状和电气工程对新能源发电技术课程知识体系的需求，结合电力工程及其自动化专业的特点，精选教学内容，重新构建了新的课程知识体系，加强与电力系统及其自动化专业之间的联系。
根据新能源发电站接入电网的影响不同，将这些新能源技术分为两类：稳定性能源发电技术和间歇性能源发电技术。
一些新能源技术（如生物质能、地热能和常规水电）在接入电力系统方面和常规电力技术一样容易，除了一次能源的形式不同，转换成电能环节基本相同，都采用同步发电机进行发电，对电网的安全和稳定不会造成影响。因此，这部分新能源知识重点讲解各种新能源发电技术的基本原理，最新的发电技术的现状和动向，及在利用过程中对改善环境带来的好处，培养学生新的能源观念和意识。同时结合电网发展的最近进展，这些发电技术作为分布式电源接入电网时，如何规划电网，接入电网对电网的影响等方面进行适当的讲解，加强与电力系统知识的联系，提高学生学习的积极性，
由于受到季节、气象和地域等条件的影响，另一些新能源技术具有随机性、波动性和间歇性的特点，如风能和太阳能发电等新能源发电技术，在接入电力系统方面需要克服更多的挑战，其电力大规模并入常规电网会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响。这部分内容重点讲解与电力系统相关的技术，涉及到电机学、电力电子技术和电力系统相关的知识点。在间歇性能源并网过程中，电力储能技术可以补偿负荷波动，解决风能和太阳能等间歇式新能源发电直接并网对电网的冲击，调节电能质量，使大规模风力发电和太阳能发电能够方便可靠地并入常规电网。随着可再生新能源发电技术的快速发展，电力储能技术也是电力系统及其自动化专业学生必须掌握的知识，所以储能技术也是该课程知识体系的重要部分。
本文提出的课程知识体系目前还没有相关教材，为此，笔者较为系统地构建并编写适合电力系统及其自动化专业的“新能源发电技术”课程讲义，使之更符合电力系统及其自动化专业的教学。从两学期的试用情况来看，学生认同感增强，明确该课程是本专业不可或缺的重要选修课，重视程度显著提升，在教学过程中取得了良好的效果。
三、教学模式改革
选择合适的教学方法，能够提高课堂效率。教学内容的不同，授课的教学方法也需要相应的改进，为此笔者对教学方法也进行了改革，使之与课程知识体系相适应。
1.采用学术专题讲座的教学方式
“新能源发电技术”课程知识体系要求运用新的教学方法。每种新能源发电技术各自成章，自成系统，各部分内容均有很多前沿的技术，仅靠书本知识已经不能适应科技的进步。[5，6]因此需要任课教师补充相关发展的新动向和新技术，以学术讲座的形式进行讲授与课程相关知识点。讲解过程中，以具体的行业问题为背景，采取启发式的讲解方式，层层剖析问题，可以让学生在有限的学时内，掌握发电技术的发展现状、发电原理、利用方式、开发存在的问题和研究现状及动向。如地热发电、海洋能发电、生物质能发电、太阳能热发电技术，都可以采用讲座的方式进行讲解。同时在讲座过程中，增加学生提问环节，让学生可以积极参与，引导学生自主思考。
为了强化实践，在每一个专题授课结束后，教师通过布置与该专题相关的设计题目，让学生学以致用。比如让学生设计太阳能热电站，利用波浪能发电原理设计相应的波浪能电站，设计新农村综合利用生物质能的方案，设计垃圾发电站工艺流程等，作为分布式电源接入电网时，结合不同能源开发利用的特点对该地区新能源开发和电网结构做出合理规划，并给出理由。通过这些综合性设计作业，可以增强大家的创新意识和实践能力，激发了学生的学习兴趣和主动性，训练了学生分析问题、解决问题的综合能力，起到了非常好的效果。
2.基于问题的探究式教学方式
传统的讲授方式，可以系统地讲解，课堂容量大。风力发电和光伏发电技术涉及知识点多，知识点零散，因此需要教师合理组织教学内容，使其与所学专业知识相结合。为此笔者精心设计每一个教学环节，精讲多练。但传统的授课方式，学生被动接受，学习积极性不高。
为此，笔者采用基于问题的探究式教学方式，在教学的过程中，教师起引导作用，对课程中的知识点进行分析，提出基于问题的讨论题目；并分析学生需要掌握的知识要点，为学生提供必要的参考文献，让学生课后自己查阅资料，引导他们学会自己总结知识点，利用所学知识分析实际问题。而学生在课后根据自己的兴趣自愿选题，并分小组进行研讨，研讨后，该小组总结讨论结果。在课堂讨论中，每个小组推荐一名学生做交流发言，将自己的研究内容做简要汇报。学生互相提问展开讨论，老师进行有针对性的点评，肯定了学生们取得的成绩，对错误的地方进行了补充和纠正。[2]为了达到分组讨论学习预期效果，要求每个小组在上交的文献报告中，明确每个学生所做的工作和参加小组讨论的发言内容，督促每个学生都参与讨论学习。通过这种教学方式，充分调动了学生的积极性和主动性，也很好地完成了教学目标，促进了教学质量的提高，达到“授人以渔”的目的。
3.改进多媒体教学方式
由于该课程设计的专业知识具有跨学科的特点，有些知识点学生难以掌握，有些原理较为抽象。如风机的偏航过程、变桨过程、风机的失速原理、斯特林发动机的发电过程等都比较抽象，在没有实物演示的前提下，学生经常不容易理解。因此在讲这些课程内容时，采用多媒体动画演示的方法，帮助学生理解基本概念和知识，让学生更快更易地理解和掌握这些内容。
四、考试方法的改革
虽然在教学内容和方法上进行了改革，提高了学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，但仍有不少学生选课和学习动机不端正。他们不是为了完善自己的知识结构，提高自己的综合素质，只是为了凑满学分，对选修课缺乏足够的重视。[6]传统的闭卷考核方式不能全面地反映真实的教学情况。撰写课程论文，成绩只与论文写得好不好有关，有的同学东拼西凑，也能获得一个理想的成绩。这些方式都难以督促学生平常的学习，因此仍需完善课程的考核方式。根据“新能源发电技术”课程的特点，笔者对该课程的考试方式做了合理的改革，促进学生学习，公正地反映了学生的成绩。主要采取了以下一些措施：
1.注重对学生平时的考查
增加课堂随机考查的次数。通过提问、课堂测验等方式，让学生在上课时能集中精力听讲，防止学生上课“开小差”。回答问题和课堂测验计入平时成绩。
2.增加撰写文献报告和大作业
基于问题的探究式教学方式中，撰写文献报告和小组讨论环节能够有效培养了学生查阅文献、撰写论文、发现问题、解决问题、独立思考的能力，因此能够较为科学评价学生平时的努力程度。因此，课堂讨论和小组讨论中，根据学生在该环节中的贡献不同给学生不同成绩，这样能起到督促学生学习和检验学生学习效果的作用。
作业是课堂教学的有效补充和延伸，是教学中必不可少的环节。大作业一般具有综合性的特点，能够有效锻炼学生的综合能力，巩固平时所学的知识，是反馈教学效果的有效手段。因此增加大作业和撰写文献报告在平时成绩中的比重也是考查学生平时学习的有效手段。
3.增加平时成绩的权重
平时考核成绩权重由原来的30%提高到目前的50%，有效地避免了学生平时不学习，考试时突击学习也能取得不错成绩的弊端，提高学生学习的积极性和自觉性。
通过上述措施的实施，经调查表明多数学生都认可这种成绩考核方法较合理、公正，能够真实反映学生的成绩，受到了多数学生的欢迎。
五、结束语
“新能源发电技术”课程是电气工程及其自动化专业课程体系中一门重要的专业选修课程。本文针对课程建设中存在的突出问题，构建了适合电气工程类专业的“新能源发电技术”课程的知识体系，合理组织教学内容，并根据授课内容提出了合适的教学和考核方法。通过课程教学改革，激发学生的学习兴趣，引导学生主动学习，培养了学生分析问题、解决问题的能力和创新意识，提高学生的综合素质，达到提高该课程的教学质量和教学效果的目的。
参考文献：
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[2]马明国，蒋建新.“生物质能源利用原理与技术”教学改革初探[J].中国林业教育，2009，27（4）：64-67.
[3]陈春香，李啸骢，梁志坚，等.“新能源发电技术”课程教学改革与探索[J].中国电力教育，2013，（5）：62，102.
[4]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，2011，（35）：95-96.
太阳能发电技术论文范文3
关键词：建筑能耗；节能空调；太阳能；评价
中图分类号： TU201.5 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-06-0306-1
0 前言
建筑能耗一般指建筑在正常使用条件下的采暖、通风、空气调节和照明所消耗的总能量，不包括生产和经营性的能量消耗。随着经济的快速发展，常规能源日益匮乏，节能环保已成为世界公认的主题，各国都在推行全方位降低能耗，因此零能耗建筑在全球范围内应用而生。在建筑零能耗风靡全球的时刻，也想谈谈自己的一些想法。
1 建筑能耗现状分析
我国约占全社会总耗能的46.7%，欧洲和美国约占全部能源消耗的40% ，如何全面提高能源效率，减少对日渐枯竭的传统一次性“矿物化石”能源依赖性已成为当务之急。其核心特点除了强调被动式节能设计外，将建筑能源需求转向太阳能、风能、地热能等可再生能源，为人们的建筑行为，为建筑与环境和谐共生寻找到最佳的解决方案。
建筑发展至今，建筑能源消耗从零走到了。随着常规能源的匮乏，我们需要在不改变现在建筑室内舒适环境的情况下，使常规能源的消耗从回归到零。
我们知道，创建绿色建筑，在建筑设计中要重点抓好自然通风、建筑遮阳、天然采光、门窗隔热、墙体保温、节能空调、太阳能利用、水循环使用、“3R”材料利用等“绿色技术”的推广应用，以实现建筑本身不消耗或少消耗常规能源、不产生或少产生废水废物、不无故浪费自然资源、不恶化自然环境的目标。
其中自然通风、建筑遮阳、天然采光、门窗隔热、墙体保温这些建筑节能技术已经很成熟了。在这些节能技术之上，如果想要保持一个舒适的室内环境，在室内外环境相差较大的情况下，我们必须要付出一些能量，这些能量除了正常的损耗外，其余供给室内，来达到我们要求的室内环境。因此，要想保持最终的目的不变，我们依然要付出能量，只是现在的能量消耗，要用太阳能、风能、地热能、生物质能等可再生能源来代替煤、石油等常规能源。下面分别就太阳能的利用和节能空调进行阐述，分析其对建筑零能耗的巨大作用及现实中利用的弊端以及我们该努力的方向。
2 太阳能的利用
太阳存在我们最普遍利用的两个方面：集热和光伏发电。国内的集热器已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。在中国，太阳能发电的成本是常规发电成本的6～8倍。无论对于企业还是百姓，如此高昂的电价谁都承受不起。
中国虽然是全球最大的太阳能电池制造基地，但目前用来生产太阳能电池的重要原料――高纯度硅材料，95%以上靠从国外进口，而且加工过程中的高精度、高耗能、高污染，使晶体太阳能电池的成本居高不下。另外，中国的太阳能蓄电池的使用寿命及使用条件的限制，使太阳能路灯的造价要比消耗普通电能多10倍以上，这还不包括更换蓄电池的费用。因此，在太阳能光伏发电的使用，配套设备的研究要跟上来，否则，“太阳能电厂”仍是都市里的“能源孤岛”，没有人敢效仿，因为一个自主发电、不消耗社会资源的企业，反而要为之承受消耗社会资源的成本。
3 节能空调
节能空调顾名思义，消耗掉少量的能源，获得最大能量的空调，那么在现实中，节能空调从哪些方面来改进呢，我个人认为从以下几个方面：
3.1 中国自主研制制冷新产品
这类产品要具有一定的技术创新和先进性，符合低碳、绿色、环保的原则，能实现无级调速的多样化控制，根据室内负荷变化自动调整电机转速，达到最佳节能效果，比一般的风盘系统节能65%以上，这样的制冷末端新产品可以直接来应用。
3.2 太阳能空调系统
太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器和吸收式制冷机这两部分组成的。制得的冷量就是利用了太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水来提供的。但就使用过程中也存在一些问题：
（1）太阳能空调已初步进入实用阶段 使用太阳能空调的用户依然在不断的增加，目前产品多是大型的溴化锂制冷机，只适合中央型空调。因此，研制小型的溴化锂或氨―水吸收式制冷机与太阳集热器配套实用并逐步进入家庭中使用。
（2）太阳能空调使用集热器的采光面积与空调建筑面积的配比受到限制，仅能适用于多层建筑。对此，目前正在研制可以产生水蒸气的真空管集热器，以便与蒸气型吸收式制冷机结合，来解决集热器与空调建筑面积的配比问题。
（3）太阳能空调系统的初投资依然偏高，仅适用于部分的富裕用户。为此，我们正在降低现有集热器的成本，使得更多的家庭具有使用太阳能空调的经济承受能力。只要克服以上的缺陷，就更大限度地发挥太阳能空调的作用。
4 结论
总之，建筑零能耗要从建筑节能开始，我们要细分最终用户的需要， 针对不同区域的气候条件需求，研究先进的节能技术和配套设备，这需要一个曲折而漫长的过程，我们需要踏实的寻求和研究，而不是盲目的追求所谓的“新技术”却比使用常规能源承担更多的资源和资金浪费。从而真正的由“低能耗”走向“微能耗”最终达到“零能耗”。
参考文献
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[4] 陈文章,荣士壮.我国新能源和可再生能源现状、问题及对策的探讨[J].辽宁农业技术学院学报,2008,10(1):34-35.
太阳能发电技术论文范文4
关键词：分布式光伏发电；微型燃气轮机；互补发电系统；发电成本
中图分类号： TK47 文献标识码： A 文章编号：
0 引言
近年来，太阳能光伏发电技术迅速进步，相关制造产业和开发利用规模逐步扩大，已经成为可再生能源发展的主要领域。根据全国可再生能源发展十二五规划和太阳能发电发展十二五规划，促进太阳能发电产业可持续发展，国家能源局和国家电网分别于9月和10月了《关于申报分布式光伏发电规模化应用示范区的通知》和《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》，鼓励大力推动分布式太阳能光伏在城市的应用，加快在居民住宅和政府公用建筑物、商业设施等的普及，实行自发自用、多余上网、免费并网、电网调剂，形成千家万户开发应用新能源的局面。相信该政策的出台将极大推动我国分布式光伏发电的发展。但是，由于光伏发电具有随机性、波动性以及不可控性，使得光伏发电的出力波动极大。这种波动将对电网的频率电压稳定性造成不良影响[1]。为了消除光伏发电系统对电网稳定性的影响，国内外提出了多种能源互补系统，如风电-太阳能发电互补系统[2]，光伏-燃油发电系统[3]，光伏-储能系统[4]，光伏-微型燃气轮机系统[5]等。
现阶段，中国城市屋顶资源广阔。以上海为例，共有两亿平米的建筑屋顶，现有光伏电池在标准条件下的功率都高于100W/m2，若这些面积全部利用起来，其装机容量要大于一个三峡。但是光伏发电系统等分布式电源的输出功率具有波动性、随机性、间歇性的特点，微网采用微燃机、燃料电池、储能装置等实现微网中的功率平衡调节，大大降低间歇式分布式电源对电网的影响，增强功率调节的可控性。本文就分布式屋顶光伏/微型燃气轮机微电网系统的成本进行初步分析，验证该微电网系统的经济可行性。
屋顶光伏与微型燃气轮机系统简介
屋顶光伏/微型燃气轮机互补发电系统包括太阳能光伏板、逆变器和若干台微型燃气轮机成的小型微电网系统。系统中配备微型燃气轮机的目的是通过燃气轮机特有的快速启停和出力调节特性，来补偿由于天气变化引起的光伏出力波动，是的这个互补发电系统的输出平稳，消除光伏发电对电网的不利影响。
考虑到屋顶分布式光伏规模（1MW-100MW）不是很大，为了保证互补系统有较高的经济性，互补发电装置中一般采用微型燃气轮机（30kW-200kW）或者相应的联合循环机组。
以10MW屋顶光伏发电为例，配备两台100kW微型燃气轮机。发电系统框图见下图1所示。
图1 分布式屋顶光伏/微型燃机互补系统发电框图
2. 系统成本初步分析
对于光伏发电与微型燃气轮机发电互补系统而言，发电系统的成本由以下三个部分组成
总投资折旧成本
燃料成本
运行维护成本
2.1 总投资折旧成本Cod
总投资折旧成本Cod包括光伏发电的单位折旧成本Cod_p和微型燃机电站折旧成本Cod_g，即Cod=ωpCod_p+ωgCod_g
其中ωp和ωg分别为微型燃气轮机所占发电量的百分比。
（1）光伏发电总投资成本Cod_p
光伏发电总投资费用主要包括光伏发电的静态投资费用，财务费用（主要是主要是利息支出）以及运行与维护费用三个部分。其中静态投资费用由电站的单位容量造价和装机容量得到。为了体现出全生命周期的总投资费用，将其折算为现值。具体可表示为：
TCRp=UIP×Kp+FCp+MCp×(P/A,i,n) （1）
其中，TCRp是光伏发电的总投资费用的现值（元）；UIp是单位容量造价费用（元/kW）；Kp是电站的装机容量（kW），FCp是财务费用（元）； MCp是运行与维护费用（元）；i是折现率（%）；n是电站投产运行期（年）。
但是考虑到光伏/微型燃机发电系统的特殊性，本研究采取按运行小时数分摊固定成本的策略。则电站总投资的折旧成本可表示为：
（2）
其中，Cod_p是光伏电站总投资的折旧成本（元/kWh）；SUIp是电站单位动态投资费用（元/kW）；ψ是净残值率；δ是厂用电率（%）；T是设备年运行小时数（h）。
目前由于光伏组件的价格较低，基本维持在4.2-4.7元/W之间，因此，10MW屋顶光伏系统动态总投资可以按照8600万元计，光伏平均利用小时数按照1000h的地区计，厂用电率按照2%，净残值率按照5%，电站投产运行期按20年计算，得到Cod_p=0.42元/kWh。
（2）微型燃机发电总投资成本Cod_g
按照目前微型燃机造价，100kW燃机发电系统动态总投资大约为14000元/kW，微燃机只是白天平滑光伏曲线运行，年平均运行时间按照1500h计，厂用电率按照2%，净残值率5%，折旧20年计，按照光伏总投资成本同样的算法，可以得到Cod_g=0.485元/kWh。
综合光伏和微燃机的投资成本，并按照比例得出：
Cod=97%×0.42+3%×0.485=0.422元/kWh。
2.2燃料成本Cof
（1）光伏电站燃料成本Cof_p
由于光伏电站主要是利用太阳能发电，除了光伏组件每年有少许损失外，几乎无发电成本，而光伏组件每年的衰减已经在光伏年平均利用小时数中考虑，所以光伏电站燃料成本可以忽略。
（2）微型燃机发电燃料成本
燃气发电燃料费用不仅与天然气价格有关，还与发电机组供电效率等因素有关。根据1kWh输出电力=3.6 MJ，微型燃机发电燃料费用可表示为：
Cof_p=(((1×3600/4.1868)/Q)/η)×Pg(3)
其中，Cof_p是电站燃料成本（元/kWh）；Q是天然气发热量（kcal/m3）；η是机组供电效率（%）；Pg是天然气市场价格（元/m3）。
同时，微型燃机发电还有除了大部分的发电原料天然气费用外，还包括少部分的水费和材料费。根据相关工程数据资料显示，水费和材料费占燃料费比重极低，约为0.008元/kWh。
按照目前天然气市场价格2.2元/m3，天然气热量8500kcal/m3，100kW微燃机供电效率32%计，得出微型燃机发电燃料成本Cof_p=0.632+0.008=0.64元/kwh。
按照光伏和微燃机发电所占比重计算得出：Cof=3%×0.64=0.0192元/kWh。
2.3 运行维护成本
光伏/微型燃机互补发电系统中，光伏组件和微型燃机几乎都是免维护的，光伏组件就是每隔时间进行一次清洗，微型燃机定期加油等即可，所以该系统的运行维护成本很低，暂按照0.1元/kWh计。
综合以上三个方面，可以得出整个互补系统的成本为Coe=Cod+Cof+0.1=0.5412元/kwh。
3 成本分析及结论
从以上分析可知，该互补系统发电成本与三个影响因素的关系最大：光伏电站动态总投资、微型燃机投资成本和微型燃机燃料成本。本项目中由于微型燃机发电在系统中运行小时数较少，所占比重较低，所以对系统成本影响不大。因此，主要影响因素在于光伏电站单位投资。
根据2012年9月国家能源局的《关于申报分布式光伏发电规模化应用的通知》，国家对分布式光伏发电项目实行单位电量定额补贴政策，补贴金额可能为0.4~0.6元/kwh，如果分布式发电的销售电价为0.6元/kwh的话，互补系统能有0.459元/kwh的收益，互补系统经济性较好。如果没有政府补贴的话，互补系统的经济性较差。
因此，在目前政府对分布式光伏发电有补贴的情况下，建设分布式光伏/微型燃机发电系统在经济上是可行的。同时，随着技术进步，光伏发电单位投资的下降，也会降低整个电站的成本，从而慢慢实现光伏平价上网。
参考文献
[1] 李碧君,方勇杰, 杨卫东,徐泰山.光伏发电并网大电网面临的问题与对策[J].电网与清洁能源. 2010（04）
[2] S. Neris, N.A.Vovos,G.B. Gannakopoulos.A variable speed wind energy coversion scheme for connection to weak ac systems[J] . IEEE Trans. on Energy Conv.,1999,14(1):122-127
[3] 吴炯.光伏与柴油发电并网控制系统设计[D].上海交通大学.2011硕士毕业论文
太阳能发电技术论文范文5
【关键词】建筑设计；生态建筑；可持续发展；生态环境；
生态建筑设计思想就是生态学，设计理论是以人为本，整体环境由自然，建筑和人构成，在设计过程中，实现自然，人与建筑的三者和谐统一关系，使环境与建筑相互融合，既保护到了周边的环境，也给人们提供了一个非常舒适的小环境。在更高的层次上，使生态建筑回归到自然，生态建筑应用了很多最新发展的技术，以具体条件为基础，来搭配相关技术。不管使用什么类型的技术，应该把建筑当成生命有机体，形成一个良性循环系统，实现自然生态平衡；应该把建筑看成一个生态体系，对这个体系内外空间的各类物态因素进行设计和组织，有序地循环利用这些生态系统内的物质能源，建成一个生态平衡建筑系统，形成少污少废，高效低耗的生态环境。
一、 国内生态建筑发展暴露的不足
（一） 没有正确地理解生态建筑
生态建筑的重点是对建筑和其他相关因素之间的关系进行合理安排，在组织和安排之前要充分考虑本地生态学基本原理，建筑学与自然环境，实现周围环境与建筑物完美结合，与此同时，建筑物与室内的气候条件要有足够的自我调节能力，要具有延长建筑寿命，减少污染，节能节水的优势。不过，有些人的观点是，所谓生态建筑就是在建筑物的周边添加一些绿化物，再往它的内部放置一些植物。生态建筑就是能够单纯节能，还有些人的观点是，生态建筑就是未来有可能划分的建筑物平面，实际上，这些观点只看到了生态建筑的皮毛，没有完全理解生态建筑本质。
（二） 没有系统性研究农村的生态建筑
我国属于发展中国家，对生态建筑系统的研究还没有达到平衡状态，城乡之间有很大距离。现在，对不同学科研究的重点主要放在那些非常发达的大中型城市，没有系统性的研究我国农村居住环境。很多研究都以本专业为出发点，尽管对内容的研究非常丰富，不过，并没有把各个不同学科相互结合起来，进行深入探讨和研究，尤其是怎么样在一个特殊的环境下，把植物环境工程与人居环境相互结合起来。
（三） 没有大范围对生态建筑的实践进行研究
如今，我们国家建筑界，已经出台了很多生态建筑方面的论文，这些论文思想先进，能够实现可持续发展，可以促进生态建筑的不断发展。不过，大部分论文还只处于针对生态建筑设计的理论范畴，缺乏对建筑学和生态学理论的指导，也没有介绍清楚国际相关先进经验，不具备先进的工程实践模式，以及环境的分析与计算机模拟分析。
二、有效改善生态建筑设计的对策
根据目前我国生态建筑发展过程中所出现的问题来看，生态建筑设计要借鉴相关设计原则与实践经验，重点在以下几个环节上操作。
（一）对环境关系进行处理
要遵守节地原则，要对大自然进行保护，对土地资源进行适当的开发，对项目用地进行合理规划，逐渐提高使用土地的效率；充分利用最科学的建筑系统，有效提高建筑的使用面积，有效提升建筑的使用年限，避免使用一些淘汰的材料，如粘土实心砖等等材料，对所有的建筑废弃材料进行无公害的处理，使污染物排放量大大下降，在建筑室外铺装透水性材料，保证地下水资源的平衡性，在使用自然材料时，不要对自然再生系统进行破坏，应该使用与环境适合的亲和材料。
应该最大限度的使用可重复利用的材料，包括再生和可循环利用材料，以及短缺和不可再生的资源，对自然建材进行多区域应用，应该在施工过程当中避免出现污染。
要对自然进行防御，通过本地的气候，对建筑位置进行确定，增加一些遮阳设备，充分利用一些性能好的建筑材料，进行噪音隔离和保温隔热，在沿海地区，还需要避免出现空气盐害，采取防台风的具体措施。
（二） 遵守节能原则
传统建筑的设计，主要依据能源廉价的原则，把常规能源应用在这些建筑中，有很多问题，包括大量污染，消耗能源的速度加快。所以，应该采取适度的节能措施，充分利用本地的自然条件。现在，大量楼盘的南墙上面，都设置不少铝合金百页和混凝土板，用来放置空调的室外机，铝合金百页可以由外观精美的太阳能装置来代替，在太阳能装置的内侧放置室外机，这样功能与美观就可以实现完美的结合。也可以充分利用太阳能发电技术，并且实现小区电网和发电系统之间的并网功能。同时，要对绿化带进行设计，在设计绿化过程中，要充分重视技术，重视内涵，达到重情调轻生态的效果。应该进行层次性绿化，使物种具有多样性，使生态系统具备天然更新的能力，要采用生态功能，长寿性，适应性和抗逆性都很强的植物材料。不要片面的理解植草的绿化，可以利用树木和落叶来调整日照，建立一个可供调节的植被系统。。
（三）把智能管理系统引进来
可以采取最新的技术方法，包括随天空明暗变化进行透光效果的调节，让玻璃幕墙会呼吸，可以随阳光角度进行变化，对智能采光窗进行设计，并且参考日照强度，对室内的照明系统进行自动调整，对室内的温湿度进行自动控制。建立一个健康的，舒适的室内环境，避免采用与人体有害的装修材料。
（四）对历史进行继承并且向城市融入
城市是一种人工环境，能够充分满足生存和发展的需求，它承载着文化，可以积累大量的文化内涵，担负着人类文明的精华。在城市的发展和建设过程中，应该对历史文化保护和现代化建设之间的关系进行正确处理，需要充分尊重城市发展历程，在岁月的流逝中，城市的风貌具有更多的内涵。城市建设属于缓慢发展的过程，文化链条需要在不同阶段进行链接，所以，不能对城市文化进行切割，应该对历史风貌进行妥善保管，实现资源和景观的共享性；需要对开放式进行设计，使开放式设计位于街道尺度与建筑之间，保持居民的生活习惯，保持居民交往和出行的习惯，使居民对原有区域进行认知，促进城市和建筑的和谐统一。对城市规划需要长远的眼光，其中的结构元素具有共性的价值取向，城市形象具有非常丰富的象征性意义。
三、结语
生态建筑依然需要向自然回归，人们关注的不仅是一个平衡而稳定的系统，而是生态系统广泛性的协调和稳定，在人们的头脑当中需要始终存在生态平衡的意识。这种意识极其重要，但是这并非一种非常容易的事情。人们对生活的方式和态度体现出他们的进步性，对民族整体的发展与素质进行充分体现。作为生态建筑设计者，应该避免人们活动一无干扰到环境，促进生态系统发展的协调性和平衡性。
参考文献：
[1]纪艳伟；刘海波；浅析生态建筑设计[J]；黑龙江科技信息；2011年18期
太阳能发电技术论文范文6
由于风电产业的飞速发展，高等学校的专业设置显得相对滞后，导致风电相关技术人才匮乏，同时这方面的专业教育资源和专业的高级人才也相当缺乏。风电产业的可持续发展、风电领域核心技术的突破很大程度上依赖我国风电本科人才培养。伴随着产业规模的日益扩大、风力机组单机容量的进一步增加以及风电科技的快速发展，人才短缺的问题日益凸显。风电本科教育始于2006年，教育部相继批准华北电力大学、河海大学、长沙理工大学、兰州理工大学、内蒙古工业大学、东北电力大学和沈阳工业大学等少数高等院校开办“风能与动力工程”本科专业。国内设置风能与动力工程专业的院校，如兰州理工大学主要依托能源与动力工程学院，华北电力大学主要依托可再生能源学院，沈阳工业大学主要依托新能源工程学院，培养计划偏重于动力机械；专业设置侧重于风力发电的只有河海大学，由原电气工程学院与水利水电工程学院部分学科专业调整合并组建了能源与电气学院，并设置了新能源系，但是也成立于2009年，其人才培养和课程体系也属于摸索阶段。目前，设置本专业的高校因发展基础和办学定位等方面的差别，所制定的培养方案也存在一定差别和侧重，对于风电这个新兴产业对人才的需求及风电人才培养缺乏系统的、深入的研究。
师资短缺是新办专业普遍面临的问题，之前没有这方面的人才储备，也缺乏这方面的专业教育资源，现有的少数高级人才相对集中在一些科研单位。教师除部分从事过与新专业相关科研项目的骨干教师外，一般都对新专业课程体系缺乏总体掌握，在转行教师中常出现的问题是教学内容组织缺乏面向新专业的针对性。对于骨干教师应注意的问题是科研成果向教学中的转化问题，将风能最新技术进展融入到课堂教学中。结合我国风电行业发展的现状和趋势，从人才现实需求和高等教育衔接的角度立足于内蒙古的资源优势、地域特色及毕业去向，构建以风能与动力工程专业为核心，形成创新型、实践型为主的风电人才培养体系，不求规模的最大化，但求优势和特色的互补。在横向对比其他院校风能与动力工程专业人才培养的基础上构建创新人才培养体系，将培养创新能力和工程实践能力视为风能与动力工程专业的主要人才培养模式，同时培养学生具备到边远艰苦地区工作的身体素质和意志品质。
二、风能与动力工程专业课程体系设置规划
风力发电系统是一个综合电机制造、空气动力学、电力电子、电力系统、先进控制理论等多学科知识的高度交叉的新技术系统工程，现有风能与动力工程专业的教材缺乏系统性、实用性和时效性，同时复合型师资和教育资源有所欠缺，各学科交叉联合攻关研究的学术氛围不浓。在调研其他院校风能与动力工程专业课程体系的基础上，本着学以致用的思想，立足内蒙古风电大发展的现实，面向风电制造企业和风电场，秉承服务社会的理念，优化整合教学资源，既要保证理论知识的掌握又要提升学生实际动手能力，构建科学合理、特色鲜明的以风力发电为主体专业课程体系。在完善风电人才教育体系的基础上构建了内蒙古工业大学风能与动力工程专业选课指导，如图1所示。
课程体系设置以综合素质教育为核心，实践能力和创新精神培养为重点，要求学生具备较宽广的电气学科工程技术基础和风能与动力工程领域专业知识，接受风能开发利用技术的基本科研和工程训练，具有分析和解决风能利用方面问题的基本能力，能把握电机电器、电力系统、电力电子、自动控制与风力机械和风电场的有机结合，强化多学科交叉融合与实际工程应用能力的紧密联系。其专业主干课程主要包括：工程力学、机械制图、电路原理、电子技术基础、电力电子技术、自动控制理论、电机学、电力拖动自动控制系统、风力机空气动力学、风资源测量与评估、风电机组控制技术、风电场电气工程、风力发电系统建模与仿真、风电机组测试与维护、太阳能发电技术、可再生能源。
风能与动力工程专业作为一个工科专业，要求很强的实践性，需要配备良好的实验环境和实践基地。由于开办时间短、缺少相关的教学实验设备，加之风电机组的安装条件等因素，高校虽然拥有良好的育人环境，但是教学资源和实践基地的缺失已经严重制约了风电人才的培养。目前国内只有少数单位开发了演示性风电实验装置。为弥补实验设备不足的问题，可以采用建立校企产学研合作的方式，充分利用地区优势，与内蒙古范围内的风力发电企业建立实习基地。
目前我国正式出版的风能技术书籍不少，但其中能直接用于本科教学的书籍较少。主要是由于这些书籍集中于以下三类：第一类为技术培训类教材，理论性和知识的系统性不足；第二类为理论性专著，偏重理论性，有深度，很多内容源自作者的学位论文或技术报告，部分章节的难度远超本科生的理解能力；第三类是各国风电行业标准和操作规程，可作为教学辅助用书，但同样不适于课堂教学。由于以上问题，内蒙古工业大学在没有进行专业师资培训的前提下，教师们通过自身科研和刻苦自学克服了很多实际困难，采取自编校内讲义和其他近似参考教材相结合的方式开出了风能与动力工程专业所有大纲要求的专业课程，如风力发电系统建模与仿真、风电机组测试与维护、无功补偿技术等专业课程，计划在经过两到三届的试用和修改补充后正式出版一些教材。
三、结语
