時間：2022-06-02 06:08:30
序論：在您撰寫太陽能發(fā)電技術(shù)論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞：太陽能發(fā)電綠色照明一體化
太陽能發(fā)電是利用電池組件將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。太陽能電池組件(Solarcells)是利用半導(dǎo)體材料的電子學特性實現(xiàn)P-V轉(zhuǎn)換的固體裝置，在廣大的無電力網(wǎng)地區(qū)，該裝置可以方便地實現(xiàn)為用戶照明及生活供電，一些發(fā)達國家還可與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)實現(xiàn)互補。目前從民用的角度，在國外技術(shù)研究趨于成熟且初具產(chǎn)業(yè)化的是"光伏--建筑(照明)一體化"技術(shù)，而國內(nèi)主要研究生產(chǎn)適用于無電地區(qū)家庭照明用的小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
1太陽能發(fā)電原理
太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要包括：太陽能電池組件(陣列)、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負載等組成。其中，太陽能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器和逆變器為控制保護系統(tǒng)，負載為系統(tǒng)終端。
1.1太陽能電源系統(tǒng)
太陽能電池與蓄電池組成系統(tǒng)的電源單元，因此蓄電池性能直接影響著系統(tǒng)工作特性。
(1)電池單元：
由于技術(shù)和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實用中的太陽能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱為電池組件(陣列)。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學特性，當太陽光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時，在一定的條件下，太陽能輻射被半導(dǎo)體材料吸收，在導(dǎo)帶和價帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結(jié)勢壘區(qū)存在著較強的內(nèi)建靜電場，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。若在內(nèi)建電場的兩側(cè)面引出電極并接上負載，理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負載形成的回路，就有"光生電流"流過，太陽能電池組件就實現(xiàn)了對負載的功率P輸出。
理論研究表明，太陽能電池組件的峰值功率Pk，由當?shù)氐奶柶骄椛鋸姸扰c末端的用電負荷(需電量)決定。
(2)電能儲存單元：
太陽能電池產(chǎn)生的直流電先進入蓄電池儲存，蓄電池的特性影響著系統(tǒng)的工作效率和特性。蓄電池技術(shù)是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時間(發(fā)電時間)的影響。因此蓄電池瓦時容量和安時容量由預(yù)定的連續(xù)無日照時間決定。
1.2控制器
控制器的主要功能是使太陽能發(fā)電系統(tǒng)始終處于發(fā)電的最大功率點附近，以獲得最高效率。而充電控制通常采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)即PWM控制方式，使整個系統(tǒng)始終運行于最大功率點Pm附近區(qū)域。放電控制主要是指當電池缺電、系統(tǒng)故障，如電池開路或接反時切斷開關(guān)。目前日立公司研制出了既能跟蹤調(diào)控點Pm，又能跟蹤太陽移動參數(shù)的"向日葵"式控制器，將固定電池組件的效率提高了50%左右。
1.3DC-AC逆變器
逆變器按激勵方式，可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流
電逆變成交流電。通過全橋電路，一般采用SPWM處理器經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照
明負載頻率f，額定電壓UN等匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用。
2太陽能發(fā)電系統(tǒng)的效率
在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總效率ηese由電池組件的PV轉(zhuǎn)換率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負載的效率等組成。但相對于太陽能電池技術(shù)來講，要比控制器、逆變器及照明負載等其它單元的技術(shù)及生產(chǎn)水平要成熟得多，而且目前系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換率只有17%左右。因此提高電池組件的轉(zhuǎn)換率，降低單位功率造價是太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的重點和難點。太陽能電池問世以來，晶體硅作為主角材料保持著統(tǒng)治地位。目前對硅電池轉(zhuǎn)換率的研究，主要圍繞著加大吸能面，如雙面電池，減小反射；運用吸雜技術(shù)減小半導(dǎo)體材料的復(fù)合；電池超薄型化；改進理論，建立新模型；聚光電池等。幾種太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
充分利用太陽能是綠色照明的重要內(nèi)容之一。而真正意義上的綠色照明至少還包括：照明系統(tǒng)的高效率，高穩(wěn)定性，高效節(jié)能的綠色光源等。
3.1發(fā)電--建筑照明一體化
目前成功地把太陽能組件和建筑構(gòu)件加以整合，如太陽能屋面(頂)、墻壁及門窗等，實現(xiàn)了"光伏--建筑照明一體化(BIPV)"。1997年6月，美國宣布了以總統(tǒng)命名的"太陽能百萬屋頂計劃"，在2010年以前為100萬座住宅實施太陽能發(fā)電系統(tǒng)。日本"新陽光計劃"已在2000年以前將光伏建筑組件裝機成本降到170～210日元/W，太陽能電池年產(chǎn)量達10MW，電池成本降到25～30日元/W。1999年5月14日，德國僅用一年兩個月建成了全球首座零排放太陽能電池組件廠，完全用可再生能源提供電力，生產(chǎn)中不排放CO2。工廠的南墻面為約10m高的PV陣列玻璃幕墻，包括屋頂PV組件，整個工廠建筑裝有575m2的太陽能電池組件，僅此可為該建筑提供三分之一以上的電能，其墻面和屋頂PV組件造型、色彩、建筑風格與建筑物的結(jié)合，與周圍的自然環(huán)境的整合達到了十分完美的協(xié)調(diào)。該建筑另有約45kW容量，由以自然狀態(tài)的菜子油作燃料的熱電廠提供，經(jīng)設(shè)計燃燒菜子油時產(chǎn)生的CO2與油菜生長所需的CO2基本平衡，是一座真正意義上的零排放工廠。BIPV還注重建筑裝飾藝術(shù)方面的研究，在捷克由德國WIP公司和捷克合作，建成了世界第一面彩色PV幕墻。印度西孟加拉邦為一無電島117家村民安裝了12.5kW的BIPV。國內(nèi)常州天合鋁板幕墻制造有限公司研制成功一種"太陽房"，把發(fā)電、節(jié)能、環(huán)保、增值融于一房，成功地把光電技術(shù)與建筑技術(shù)結(jié)合起來，稱為太陽能建筑系統(tǒng)(SPBS)，SPBS已于2000年9月20日通過專家論證。近日在上海浦東建成了國內(nèi)首座太陽能--照明一體化的公廁，所有用電由屋頂太陽能電池提供。這將有力地推動太陽能建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)化與市場化的進程。
3.2綠色照明光源研究
綠色照明系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，要求低能耗下獲得高的光效輸出，并延長燈的使用壽命。因此DC-AC逆變器設(shè)計，應(yīng)獲得合理的燈絲預(yù)熱時間和激勵燈管的電壓和電流波形。目前處在研究開發(fā)中的太陽能照明光源激勵方式有四種典型電路：①自激推挽振蕩電路，通過燈絲串聯(lián)啟輝器預(yù)熱啟動。該光源系統(tǒng)的主要參數(shù)是：輸入電壓DC＝12V，輸出光效＞495Lm/支，燈管額定效率9W，有效壽命3200h,連續(xù)開啟次數(shù)＞1000次。②自激推挽振蕩(簡單式)電路，該光源系統(tǒng)的主要參數(shù)是：輸入電壓DC＝12V，燈管功率9W，輸出光效315Lm/支，連續(xù)啟動次數(shù)＞1500次。③自激單管振蕩電路，燈絲串聯(lián)繼電器預(yù)熱啟動方式。④自激單管振蕩(簡單式)電路等方式的高效節(jié)能綠色光源。
關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電技術(shù)；教學模式；課堂實驗教學；校企合作教學
中圖分類號：G646 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）03-0161-02
人類社會的可持續(xù)發(fā)展面臨著環(huán)境惡化、資源短缺的嚴峻挑戰(zhàn)，而取之不盡用之不竭的太陽能則成為新能源的首選之一。曾經(jīng)在全球光伏產(chǎn)業(yè)的推動下，中國光伏產(chǎn)品已占據(jù)國際市場的大半壁江山，但卻一直面臨市場在外的困局。光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過數(shù)年爆發(fā)式增長，最終多個環(huán)節(jié)產(chǎn)能面臨嚴重產(chǎn)能過剩。隨著歐美對中國太陽能電池板的“雙反”實施，近幾年是中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的一個“寒冬”。光伏企業(yè)要應(yīng)對“寒冬”，一是上游制造企業(yè)要提高自身的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量；二是下游應(yīng)用企業(yè)要抓住機遇，通過技術(shù)創(chuàng)新不斷提高系統(tǒng)集成能力，致力于為客戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的系統(tǒng)設(shè)計方案。依據(jù)國家新能源政策的戰(zhàn)略部署，結(jié)合上海電力學院的專業(yè)特色，我校相關(guān)太陽能光伏發(fā)電專業(yè)力圖培養(yǎng)出合乎國家和社會需要的、滿足光伏產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的市場需求的光伏材料及光伏系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)方面的人才。有關(guān)專業(yè)以物理學為基礎(chǔ)，系統(tǒng)學習基礎(chǔ)物理學、固體物理、半導(dǎo)體物理等，使學生牢固掌握物理學基礎(chǔ)理論。同時結(jié)合電力教學的優(yōu)勢，將太陽能電池技術(shù)、太陽能發(fā)電技術(shù)、電力分析基礎(chǔ)、逆變器原理等作為專業(yè)必修課，培養(yǎng)太陽能發(fā)電技術(shù)行業(yè)的高層次專業(yè)人才。這樣，學生在掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計專門技能的同時具備更加扎實的理論知識基礎(chǔ)和科技創(chuàng)新的潛力。其中《太陽能發(fā)電技術(shù)》包含了太陽輻射、光伏系統(tǒng)設(shè)計原理、部件選型、系統(tǒng)安裝維護等內(nèi)容，其教學目標是希望通過該課程的學習能使同學們能掌握太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，為今后從事相關(guān)工作打下堅實的理論基礎(chǔ)。作為最早開設(shè)《太陽能發(fā)電技術(shù)》課程的高等院校，由于該課程屬于新課程教學，教學過程中受到教材、實驗設(shè)備等各方面條件的限制，使用傳統(tǒng)的教學方法效果不很理想。本文就近年教學過程中遇到的一些問題，針對目前的教學模式進行探討。
一、加強課堂實驗教學
《太陽能發(fā)電技術(shù)》作為光伏產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)性課程，主要講述太陽輻射的相關(guān)知識、光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理、系統(tǒng)設(shè)計、配件選型及系統(tǒng)安裝維護等相關(guān)專業(yè)知識，這是一門實踐性十分強的專業(yè)課程。在目前的教學過程中發(fā)現(xiàn)，單純依靠理論知識講解，學生很難對光伏系統(tǒng)有深入的理解?？偨Y(jié)教學過程發(fā)現(xiàn)，在學習理論知識的同時如果能結(jié)合相關(guān)的實驗、實踐教學，則可大幅度提高教學質(zhì)量與課堂教學效果，也能加深學生對知識點的理解與掌握，這就凸顯了課程教學中實驗環(huán)節(jié)的重要性。由于《太陽能發(fā)電技術(shù)》屬于新課程，受到實驗設(shè)備、實驗條件和人員的限制，短時間內(nèi)開展豐富實驗教學有著一定的困難。但是，使用計算機軟件仿真虛擬實驗和設(shè)計就沒有這方面的限制。因此，著手開發(fā)該課程的虛擬實驗教學環(huán)境也是一種重要的方法。此外，在教學的過程中也可以根據(jù)教學的需要，動員學生與老師一起自行設(shè)計一些簡單可行的實驗設(shè)備，既可以加深學生對所學理論知識的理解，又能使學生能夠得到全面的實際訓練，還可以豐富該課程的教學資料。另外，在這個過程中，除了簡單的驗證性實驗，還與控制類、綜合設(shè)計類的實驗相結(jié)合，提高了學生對已學知識的綜合運用能力，加強了學生的動手能力和實踐能力，使學生在走入社會后，能較快適應(yīng)市場發(fā)展需要，提高就業(yè)競爭力。此前北京信息科技大學的白連平等[1]針對該課程就設(shè)計了一些可行性實驗，如光伏陣列設(shè)計實驗、太陽能路燈照明系統(tǒng)設(shè)計等。
二、開展校企合作教學
由于工科課程的實踐特性，除了課堂的理論與實驗之外，開展校企合作教學則是提高該課程教學效果的制勝法寶[2]。在前期的教學過程中作為實踐教學曾經(jīng)帶學生到相關(guān)的光伏企業(yè)見習，在企業(yè)參觀實習的結(jié)束之后，有些學生反映“公司實習4天比在學校2年學的東西都多”，這句話也讓作為教育工作者的我們陷入沉思?，F(xiàn)在學生學習知識的途徑很多，他們更喜歡看到實際的操作而不是“紙上談兵”。例如課堂上講過單晶硅、多晶硅、薄膜太陽電池，而很多學生到了現(xiàn)場仍然分不清楚是什么類型的太陽電池組件；課堂上學習了晶體硅太陽電池的制備工藝，參觀的時候?qū)W生還是提出為什么這些電池都是藍色的，不能做成其他顏色呢？雖然這些基礎(chǔ)的知識都已經(jīng)在課堂上講授過了，明顯部分學生不知道或者不懂卻從來沒有人提出過，而在參觀過程中他們都想到了這些問題，通過參觀學習對這些知識有了更進一步的理解，充分說明了僅有課堂教學遠遠無法滿足該課程的設(shè)置目標。因此，除了輔助的課堂實驗教學或者視頻演示之外，與相關(guān)企業(yè)開展校企合作教學也是提高學生認知能力的一項重要教學手段。這就要求在該課程的教學過程中，除了加強實驗教學還必須加強學校和企業(yè)之間的合作，開展合作教育方可取得更好的教學成果。
三、將科研與新技術(shù)融入教學培養(yǎng)學生的科技創(chuàng)新能力
素質(zhì)教育已經(jīng)是高等院校的重中之重，學校有很多項目都涉及鼓勵大學生科技創(chuàng)新，從近代科學技術(shù)的發(fā)展史我們也可以看出，年輕人在科技創(chuàng)新上有著巨大的潛力。而如何通過有效途徑提高工科學生的科技創(chuàng)新能力也困擾著不少教師。同時作為高校教師大多也同時肩負著科研工作，怎么樣將自己的科研工作融入日常教學并以此為基礎(chǔ)培養(yǎng)學生的科技創(chuàng)新能力也是一個應(yīng)該認真考慮的重要問題。大學生在科研領(lǐng)域的創(chuàng)新在國際上屢見不鮮，比如在超導(dǎo)領(lǐng)域，MgB2合金超導(dǎo)體以及NaCoO.H2O超導(dǎo)體都是由日本的本科生首先發(fā)現(xiàn)的?！短柲茈姵丶夹g(shù)》及《太陽能發(fā)電技術(shù)》課程的開設(shè)，為科研融入教學提供了良好的載體。太陽電池材料的研究是目前材料科學的一大熱門研究領(lǐng)域，這樣可以在教學過程中使學生了解到最新的材料研究，從而讓學生了解到了什么是科研，科研對實際生活又有著怎樣的影響，從而激發(fā)學生的學習興趣。而《太陽能發(fā)電技術(shù)》主要包括太陽輻射、電池制造、組件制造、系統(tǒng)原理、系統(tǒng)設(shè)計、部件選型以及控制器逆變器原理等技術(shù)。它包含了多門理論性和實踐性都很強的專業(yè)課程，涉及的知識面廣、內(nèi)容概念多，為大學生創(chuàng)新提供了一個良好的平臺。學生在老師的指導(dǎo)下開展太陽能電池及發(fā)電技術(shù)的研究，查閱資料、進行光伏發(fā)電方案的設(shè)計，促使學生將所學的電學、材料學、物理學等學科聯(lián)系起來。有利于調(diào)動學生的學習積極性，激發(fā)學生的科技創(chuàng)新興趣，培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力[3]。
四、課程考核形式多樣化
基于該課程的實踐性特點和教學目的，可以在傳統(tǒng)卷面理論知識考核的基礎(chǔ)上增加多樣化的考核形式，比如系統(tǒng)設(shè)計作品展示、成果匯報等多種方式進行考核，綜合考核專業(yè)知識、專業(yè)技能等方面。對采取不同方式、對各個不同方面進行考核的結(jié)果，通過一定的加權(quán)系數(shù)評定課程最終成績。
五、小項目形式完成課程設(shè)計
在網(wǎng)絡(luò)化的今天，課程設(shè)計面臨的一大問題就是論文在網(wǎng)絡(luò)上復(fù)制粘貼完成。而作為實踐性較強的太陽能發(fā)電方向的畢業(yè)生，我們是否可以改變思路，課程設(shè)計不再局限于理論推導(dǎo)而轉(zhuǎn)向?qū)嵺`性課程設(shè)計。指導(dǎo)老師可以根據(jù)地理情況和電網(wǎng)分布情況選擇合適的條件用于學生自主設(shè)計光伏發(fā)電站，包括太陽能電站地點選擇、可行性分析、電站規(guī)模及組成、蓄電池容量、光伏電站年發(fā)電量及經(jīng)濟效益、光伏電站整體布局（組件串并連設(shè)計、匯流箱排布、電纜連接、線管地槽整體排布、電纜規(guī)格及用量計算、線管規(guī)格及用量計算、配電房及看守房布置、支架定點圖等）、系統(tǒng)防雷及監(jiān)測、電網(wǎng)安全性等部分內(nèi)容[4]。相信完成這樣的課程設(shè)計，可以培養(yǎng)學生查閱文獻和市場調(diào)研能力，對其今后獨立從事光伏產(chǎn)業(yè)內(nèi)業(yè)務(wù)是非常有幫助的。這樣的課程設(shè)計比普通的論文撰寫更能提高學生的專業(yè)水平，從而使學生的能力達到甚至超越該學科的培養(yǎng)目標。
本文根據(jù)《太陽能發(fā)電技術(shù)》的實際教學經(jīng)驗以及該課程的教學目標，探討了在現(xiàn)有教學模式基礎(chǔ)上需要進行的一些改進。作為工科應(yīng)用型創(chuàng)新人才，最重要的是應(yīng)該具有很強的獨立獲取和應(yīng)用知識的能力，而傳統(tǒng)的理論教學為主模式則很難讓學生將書本知識與實際光伏工程結(jié)合起來，也就無法真正理解光伏發(fā)電系統(tǒng)。本文提出了加強實驗教學、開展校企合作教學、將大學生創(chuàng)新融入教學以及改變傳統(tǒng)的考核方式等，其實質(zhì)都是為了改變目前理論教學為主體的教學模式，將實驗、實踐教學等過去不被重視的教學方式引入這些實踐性較強的課程，探索新的教學模式，從而培養(yǎng)出更適合現(xiàn)代企業(yè)、社會所需的高層次人才，達到開設(shè)該專業(yè)的最終目標。
參考文獻：
[1]白連平，張巧杰.光伏發(fā)電實驗設(shè)計探討[C].第五屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學改革研討會論文集（2）：602-605，2008-04，中國陜西西安.
[2]趙濤，李國強.獨立學院校企合作人才培養(yǎng)模式探索與實踐[J].實驗室科學，2012，（6）：1.
關(guān)鍵詞：新能源發(fā)電太陽能，風能，發(fā)展前景
0引言
自第三次工業(yè)革命以來，人類社會在經(jīng)濟和科技方面取得了空前的發(fā)展，伴隨而來的是常規(guī)化石能源的大量消耗及其引起的環(huán)境污染和資源短缺等一系列問題，迫使人類不得不開始尋找清潔的可再生能源，也即新能源。相對于傳統(tǒng)的煤、石油、天然氣等化石能源，新能源普遍具有污染少、儲量大的特點，對于解決當今世界日益嚴重的環(huán)境污染和資源匱乏等問題具有十分重要的意義[1]。資源與環(huán)境的壓力也給電力系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)，利用新能源逐步取代傳統(tǒng)能源進行發(fā)電將是今后電力工業(yè)發(fā)展的趨勢，可見新能源發(fā)電具有良好的發(fā)展前景和實用價值。
1 新能源發(fā)電的類型及其原理特點
新能源發(fā)電主要包括太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、地熱發(fā)電、潮汐發(fā)電等方面。
1.1太陽能發(fā)電
太陽能是指太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程所產(chǎn)生的能量，它是一個巨大的能源，據(jù)估計，我國陸地面積每年接收到的太陽能輻射能相當于億噸煤[2]。太陽能發(fā)電又叫光伏發(fā)電，它的基本原理是利用光伏效應(yīng)，通過光照產(chǎn)生電動勢，進而輸出電能，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。簡單地說，太陽能發(fā)電就是通過太陽能電池直接將太陽光轉(zhuǎn)換成電能，太陽能電池是由各種具有不同電子特性的半導(dǎo)體材料薄膜制成的平展晶體，可以產(chǎn)生強大的內(nèi)部電場[2]，主要包括單晶硅電池、多晶硅電池和非晶硅電池三種類型。免費論文參考網(wǎng)。
常見的太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池、控制器和逆變器三部分構(gòu)成，按其運行方式可分為獨立太陽能發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其中后者是目前的主流發(fā)展趨勢，即太陽能電池發(fā)出的直流電，通過逆變裝置轉(zhuǎn)換成交流，進而并入電網(wǎng)使用。太陽能發(fā)電安全可靠，具有許多優(yōu)點，如能源充足，太陽能無處不在，不受地域限制；建設(shè)周期短，運行成本低；不需要消耗燃料，無環(huán)境污染；結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，適合無人值守。但是，太陽能發(fā)電受氣候條件影響，具有間歇性，且價格昂貴。
1.2 風力發(fā)電
風力發(fā)電是將風能轉(zhuǎn)換成機械能，再轉(zhuǎn)換為電能，其基本原理是利用風吹動風輪，通過風輪的機械轉(zhuǎn)動驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，進而產(chǎn)生電能。風能是清潔的可再生能源，風力發(fā)電與常規(guī)發(fā)電相比，具有能源充足、不消耗燃料、無環(huán)境污染、占地面積小、工程建設(shè)周期短、發(fā)電技術(shù)成熟等優(yōu)點。在當今世界的新能源開發(fā)技術(shù)中，風力發(fā)電是最成熟、最有商業(yè)利用價值的發(fā)電方式，其裝機容量正在不斷擴大，全球風電發(fā)電量占總發(fā)電量的比例也在逐步增加。
1.3生物質(zhì)能發(fā)電
生物質(zhì)能是綠色植物通過光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能而儲存在生物質(zhì)內(nèi)部的一種能量形式，是一種資源豐富、無污染的能源。生物質(zhì)能發(fā)電包括農(nóng)林廢棄物燃燒發(fā)電、生物質(zhì)燃氣發(fā)電、城市垃圾焚燒發(fā)電、沼氣發(fā)電等方面。生物質(zhì)能發(fā)電具有電能質(zhì)量好、可靠性高等優(yōu)點，具有較高的經(jīng)濟價值。
1.4 地熱發(fā)電
地球內(nèi)部蘊藏著巨大的熱能，地熱能就是地球內(nèi)部的熱釋放到地表的能量，地熱發(fā)電就是將地熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，再將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，它是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發(fā)電技術(shù)，其原理與火力發(fā)電基本一樣，即將蒸汽的熱能通過汽輪機轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后帶動發(fā)電機發(fā)電[2]。
1.5潮汐發(fā)電
潮汐能，顧名思義，就是潮汐所蘊含的能量，同樣是一種取之不盡、用之不竭的新能源。潮汐發(fā)電，就是利用海水漲落及其引起的水位差來推動水輪機，由水輪機帶動發(fā)電機進行發(fā)電，其原理與一般的水力發(fā)電差別不大。即在海灣或有潮汐的河口修建大壩，構(gòu)成水庫，利用壩內(nèi)外漲潮、落潮時的水位差進行發(fā)電。潮汐發(fā)電受潮汐周期變化的影響，具有間歇性。
2 中國新能源發(fā)電的前景展望
改革開放以來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，經(jīng)濟規(guī)模躍居世界前列，與此同時，能源消費結(jié)構(gòu)的不合理引起的資源環(huán)境問題日益突出，大力發(fā)展新能源發(fā)電技術(shù)，是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、促進節(jié)能減排、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求。我國可再生能源資源豐富，通過近年來的發(fā)展，新能源發(fā)電已經(jīng)取得了一定進展，已經(jīng)形成了一定規(guī)模、體系相對完善的新能源產(chǎn)業(yè)。中國新能源發(fā)電雖然剛剛起步，但是卻有著廣闊的發(fā)展前景。免費論文參考網(wǎng)。
（1）風力發(fā)電和太陽能發(fā)電發(fā)展迅速。中國風能資源豐富且風力發(fā)電技術(shù)較為成熟，目前正在以“建設(shè)大基地，融入大電網(wǎng)”的方式進行規(guī)劃和布局。太陽能發(fā)電同樣也具有較好的發(fā)展前景，我國的太陽能電池制造水平較高，應(yīng)該大規(guī)模推廣太陽能發(fā)電。免費論文參考網(wǎng)。根據(jù)國家能源局制定的《新能源產(chǎn)業(yè)振興發(fā)展規(guī)劃》，到2011年，新能源在能源結(jié)構(gòu)中的比重達到2%（含水電為10%），新能源發(fā)電占電力總裝機容量的比重達到5%（含水電為25%）。而風電裝機容量將達到3500萬千瓦（陸地風電3000萬千瓦，海上風電500萬千瓦），太陽能發(fā)電裝機容量將達到200萬千瓦[1]。除此之外，《2008年中國風電發(fā)展報告》預(yù)言，到2020年末，全國風電開發(fā)建設(shè)規(guī)模有望達到1億kW。
（2）生物質(zhì)能發(fā)電優(yōu)勢明顯，前景較好。相對于風力發(fā)電和太陽能發(fā)電的間歇性特點，生物質(zhì)能發(fā)電具有突出的優(yōu)點，經(jīng)濟價值較高。2002年，我國可再生能源發(fā)電裝機容量3234.6萬kW，其中生物質(zhì)能發(fā)電裝機容量80萬kW，在眾多新能源和可再生能源發(fā)電中僅次于小水電。預(yù)計到2020年，可再生能源發(fā)電將達0.9~1億kW，其中生物質(zhì)能發(fā)電為1000萬kW；另一種估計結(jié)果是2020年可再生能源發(fā)電裝機容量將達到1.21億kW，其中生物質(zhì)能為2000萬kW。
（3）在有條件的區(qū)域發(fā)展地熱發(fā)電和潮汐發(fā)電。受地理條件的限制，地熱發(fā)電和潮汐發(fā)電均具有地域性。目前，中國高溫地熱電站主要集中在西藏地區(qū)，總裝機容量為27.18MW，其中羊八井地熱電站裝機容量25.18MW，其發(fā)電量已經(jīng)占到拉薩電網(wǎng)的40%以上，對緩和拉薩地區(qū)電力緊缺的情況起到了重要的作用。今后，可繼續(xù)在西藏地區(qū)大力發(fā)展地熱發(fā)電。我國潮汐能蘊藏量中可開發(fā)利用部分的92%集中在經(jīng)濟發(fā)達、能源需求迫切的華東沿海地區(qū)[3]，發(fā)展潮汐發(fā)電可緩解這些地區(qū)的電力不足。但是，潮汐發(fā)電由于開發(fā)成本較高和技術(shù)上的原因，目前發(fā)展并不是很快，我國江廈潮汐電站裝機容量為3200kW，年發(fā)電量1070萬kWh[4]，今后可視情況適當發(fā)展潮汐發(fā)電。
3 結(jié)語
能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為威脅人類生存的全球化問題，發(fā)展新能源是實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路，中國應(yīng)該加快開發(fā)利用新能源的步伐，大力發(fā)展新能源發(fā)電，逐步實現(xiàn)從常規(guī)能源向清潔能源轉(zhuǎn)變。目前，我國的新能源發(fā)電已經(jīng)取得了一定的進展，但同時還存在著一些亟待解決的問題，主要表現(xiàn)在技術(shù)基礎(chǔ)薄弱、相關(guān)體制尚不規(guī)范等方面。為此，提出一些建議：（1）制定發(fā)展目標，科學規(guī)劃布局。新能源發(fā)電必須進行合理規(guī)劃和布局，有必要將其納入國家經(jīng)濟社會發(fā)展總體規(guī)劃。（2）加快體系建設(shè)，規(guī)范行業(yè)發(fā)展。對于新能源發(fā)電的設(shè)備要求和并網(wǎng)技術(shù)標準，應(yīng)該盡快制定相關(guān)準則。（3）加大投資力度，鼓勵自主創(chuàng)新。目前，我國新能源研究力量分散，缺乏跨學科的交流，有必要對各類科研機構(gòu)進行整合。除此之外，新能源發(fā)電是智能電網(wǎng)的一個重要組成部分，必須構(gòu)建全國統(tǒng)一的新能源電網(wǎng)，以促進我國智能電網(wǎng)的建設(shè)。
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論文摘要：從技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的定義出發(fā)，闡述其特征與功能結(jié)構(gòu)，并由此發(fā)展出全球化自然生態(tài)系統(tǒng)的概念，闡述其特征結(jié)構(gòu)與實施必要性。并在當前提倡低碳社會的背景下，以太陽能產(chǎn)業(yè)為例，對GIES環(huán)境下的我國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行分析，并提出建議。
1、創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)
創(chuàng)新是指以科學技術(shù)為基礎(chǔ)創(chuàng)造出新型的經(jīng)濟價值和社會價值。為了強化國際競爭力，解決地球規(guī)模的問題，就必須將科學知識、技術(shù)、手段轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟和社會層面的價值，其原動力即為創(chuàng)新。在創(chuàng)新的過程中，構(gòu)思設(shè)想于各階段間循環(huán)反饋發(fā)展進化，將牽涉到大量的經(jīng)濟要素與社會要素，具有復(fù)雜性和不確定性。這種綜合性的復(fù)雜系統(tǒng)表現(xiàn)為創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。
創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)是"面向客戶需求、協(xié)作R&D、知識產(chǎn)權(quán)許可、技術(shù)標準合作、戰(zhàn)略聯(lián)盟"為核心的基于構(gòu)件模塊的知識異化、共存共生、協(xié)同進化的創(chuàng)新體系，具有類似自然生態(tài)系統(tǒng)的基本特征。
創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，由起點的研發(fā)理論，戰(zhàn)略構(gòu)想為基礎(chǔ)，通過大學，企業(yè)，學術(shù)機構(gòu)等各領(lǐng)域的研究開發(fā)，確立創(chuàng)新思維體系的核心部分。而創(chuàng)新思維的實證，則在各式各樣的創(chuàng)新型網(wǎng)絡(luò)相互作用的"場"內(nèi)進行。創(chuàng)新型網(wǎng)絡(luò)是圍繞創(chuàng)新思維形成的各種正式與非正式協(xié)作關(guān)系的總結(jié)構(gòu)，連同各種各樣的經(jīng)濟要素和社會要素形成了"場"。在網(wǎng)絡(luò)化的"場"中，人才，資金，情報等創(chuàng)新要素相互作用，促進創(chuàng)新的進程，同時相應(yīng)的"場"也隨之變化。即在動態(tài)變化的"場"中進行創(chuàng)新過程。
2、全球化創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
2.1通過創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)解決全球化問題
在全球化進程加速和愈演愈烈的國際競爭背景下，各個國家為了維持自身發(fā)展，爭相推進國家創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)（National Innovation Ecosystem，NIES）的結(jié)構(gòu)擴展。為了解決全球性問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標，各國的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)推廣到國家所在地域范圍，進一步推廣到全球?qū)用?，?gòu)筑全球化創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，成了當務(wù)之急。
2.2全球化創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)
全球化創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)（Global Innovation EcoSystem，GIES）不局限于各國國內(nèi)，在世界規(guī)模的系統(tǒng)環(huán)境下，科學技術(shù)、市場、社會、人才、制度、資金等積極地相互作用，積極推進國際性的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的形成，實現(xiàn)社會和地球的可持續(xù)發(fā)展。
GIES主要由三方面的要素構(gòu)成。
(1)"場"的推動要素，即科學技術(shù)、市場和社會。
(2)"場"的構(gòu)成要素，即人才、制度、資金。
(3)"場"的構(gòu)成要素的調(diào)整，國際協(xié)作框架下的公共部門以及企業(yè)部門。
三方面的要素相互作用，促成創(chuàng)新過程，通過對已有實例的分析，把握動態(tài)要素的活動方向，可以對GIES下的新型創(chuàng)新項目提供支持。
3、全球化創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境下中國太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動向
3.1 GIES環(huán)境下中國太陽能產(chǎn)業(yè)的不均衡問題
中國太陽能產(chǎn)業(yè)近幾年來雖呈現(xiàn)出較快的發(fā)展勢頭，但發(fā)展速度依然緩慢，太陽能產(chǎn)業(yè)與市場間存在著巨大的不均衡，不符合可持續(xù)發(fā)展前提下的能源計劃與環(huán)境產(chǎn)業(yè)的步調(diào)。總結(jié)起來，主要有以下兩個方面：
國內(nèi)太陽能市場的發(fā)展程度遠低于產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展，對中國能源產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生不利因素的同時，也不利于維持太陽能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。太陽能產(chǎn)業(yè)的成長不僅需要一個良好的國際市場環(huán)境，更重要的是擁有一個良好的國內(nèi)市場。國內(nèi)市場的成長不僅為國內(nèi)產(chǎn)業(yè)提供新的成長空間，還將解決非太陽能用電區(qū)域內(nèi)的電力問題，對改善中國能源結(jié)構(gòu)有著重要的意義。
研究開發(fā)能力和自主創(chuàng)新能力的脆弱。近年來，多數(shù)企業(yè)設(shè)置自身的研發(fā)中心，并與國內(nèi)外的大學和科研機關(guān)進行緊密的合作，各級政府在太陽能的研究領(lǐng)域投入也明顯加大。中國太陽能領(lǐng)域的科研能力不足，產(chǎn)學研交流不足的情況得到了一定的緩解。但是技術(shù)水平和人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)的落后，中國太陽能產(chǎn)業(yè)的研發(fā)能力依然很薄弱，同時存在自主創(chuàng)新不足的問題。企業(yè)技術(shù)人才的明顯不足，導(dǎo)致了對國際先進技術(shù)的消化，吸收和更新更加困難。在激烈的國際競爭氛圍下，加速人才培養(yǎng)，提高中國自主創(chuàng)新能力是當務(wù)之急，也是重要的戰(zhàn)略性任務(wù)。
3.2 GIES環(huán)境下對中國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議
GIES是NIES基礎(chǔ)上的逐步擴展，當前國際太陽能產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶動了中國太陽能產(chǎn)業(yè)，給中國太陽能產(chǎn)業(yè)提供了一個良好的國際氛圍。這也要求中國太陽能產(chǎn)業(yè)在拓展海外市場的同時，應(yīng)該優(yōu)先健全國內(nèi)市場，積極調(diào)整國內(nèi)市場結(jié)構(gòu)，加強投入力度，加大政策扶持，以內(nèi)在市場推動海外市場發(fā)展，真正成為太陽能產(chǎn)業(yè)的大國強國。所以，針對GIES環(huán)境下，中國太陽能產(chǎn)業(yè)提出以下建議：
強化太陽能發(fā)電的戰(zhàn)略研究。集合專家學者對世界與中國的能源形勢進行深入研究，準確捕捉世界太陽能發(fā)電的發(fā)展趨勢和行進路線。據(jù)此規(guī)劃中國太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的中長期科學發(fā)展計劃，并且該計劃與低碳社會和可持續(xù)發(fā)展的要求相一致。
強化支援太陽能發(fā)電技術(shù)，科學技術(shù)的進步是太陽能發(fā)電成本削減的重要因素之一，加大科技投入，加強中國太陽能技術(shù)力，加速太陽能成本的削減。重點支援多晶硅制造的核心技術(shù)開發(fā)，提高中國太陽能電池多晶硅制造技術(shù)水準。
建設(shè)國家級的太陽能技術(shù)研究機構(gòu)，提高中國太陽能自主研發(fā)能力。設(shè)立國家級的太陽能技術(shù)研發(fā)機關(guān)，是提高中國自主研發(fā)能力的重要途徑，從技術(shù)面和政策面上對太陽能發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)提供最直接的科學指導(dǎo)。
強化太陽能發(fā)電的宣傳普及和教育，提高全民對太陽能發(fā)電的認識，同時應(yīng)在大學等教育機構(gòu)設(shè)立與太陽能相關(guān)聯(lián)的專門學科，培養(yǎng)優(yōu)秀人才。
強化太陽能技術(shù)的國際交流合作，尤其是在法制層面上，使中國太陽能發(fā)電的法律構(gòu)造和體系健全化，強化中國太陽能發(fā)電相關(guān)法規(guī)以及實施細則的科學性和實用性。在科技，人才，資源和協(xié)議加強國際交流合作，不僅可以促進中國太陽能發(fā)電技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)水準的提高，同時也將對中國和世界的能源可持續(xù)發(fā)展和低碳社會建設(shè)做出積極的貢獻。
4、結(jié)論
在全球性問題日益突出的今天，全球化創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)尋求聯(lián)合性的技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)品交流，政策上的，推動世界市場的發(fā)展，解決社會問題。通過對太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展動向的分析，根據(jù)先進國的動向發(fā)現(xiàn)中國太陽能產(chǎn)業(yè)尚存在的問題，結(jié)合GIES的諸要素基準，不斷完善發(fā)展國內(nèi)市場環(huán)境，使中國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加均衡，更加切合低碳社會和可持續(xù)發(fā)展的準則。
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關(guān)鍵詞：風力發(fā)電；光伏發(fā)電系統(tǒng)；小干擾穩(wěn)定
Abstract: the small signal stability analysis for wind power and photovoltaic power generation, have very important significance, because of wind and solar are characterized, instability, therefore, wind turbine in a photovoltaic battery will generally by means of power electronic converter and grid connected to the load, therefore, small disturbance stability presents the new features, this paper mainly research on small disturbance wind power and photovoltaic power system stability.
Keywords: wind power generation; photovoltaic power system small signal stability
[中圖分類號] TM614 [文獻標識碼]A[文章編號]
一、引言
近些年來，對著自然環(huán)境的惡化和能源的枯竭，可再生能源日益受到了社會各界的重視，作為可再生能源的重要組成部分，風力和太陽能發(fā)電也得到了一定程度的發(fā)展，在風力和太陽能發(fā)電發(fā)展過程中，較為成熟的技術(shù)當屬風力發(fā)電技術(shù)以及太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，但是，隨著近些年來風力發(fā)電以及光伏發(fā)電容量的增加，這兩種技術(shù)帶來的小干擾穩(wěn)定問題也受到了專家學者的關(guān)注，對于風力發(fā)電與光伏發(fā)電系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的問題，國外的專家學者已經(jīng)進行了深入的研究，取得了良好的研究成效，下面就對風力發(fā)電系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定及光伏發(fā)電系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定分別進行闡述。
二、風力發(fā)電與光伏發(fā)電簡介
就目前來看，風力發(fā)電技術(shù)是現(xiàn)階段對于可再生能源發(fā)電技術(shù)中發(fā)展形勢最好的技術(shù)之一，風力發(fā)電最早發(fā)源于丹麥，近些年來，由于環(huán)境資源的枯竭問題，風力發(fā)電這項新技術(shù)漸漸受到了各國的關(guān)注，在1995年之后，風力發(fā)電在世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展，目前，兆瓦級的風機成為發(fā)展的主流，海上風機也得到了一定程度的發(fā)展，我國的風力發(fā)電最為起源于上世紀50年代，在1995年以后，風力發(fā)電也逐漸呈現(xiàn)出了產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展趨勢，但是就現(xiàn)階段來看，我國的風力發(fā)電技術(shù)還不夠完善，核心的元器件都需要依賴進口，電能的造價也較高，主要依靠國家的補助來維持，因此，在下一階段，必須要發(fā)展風力發(fā)電的核心技術(shù)。
光伏發(fā)電是太陽能發(fā)電的一種，最早起源于上世紀50年代中期，我國的光伏發(fā)電于上世紀80年代以后得到了迅速的發(fā)展，近些年來也取得了一定的發(fā)展成效，作為光伏電池的生產(chǎn)大國，我國在其運用方面還有一些不足之處，也有著巨大的市場潛力。
三、風力發(fā)電小干擾穩(wěn)定
對于風力發(fā)電的小干擾穩(wěn)定需要從單機系統(tǒng)入手研究，為了研究風力發(fā)電的小干擾穩(wěn)定，需要建立小信號模型，并在模型的基礎(chǔ)上探討風力發(fā)電系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性，并通過各種參與因子分析控制器參數(shù)與狀態(tài)變量以及震蕩模型之間的關(guān)系，從而揭示出小干擾穩(wěn)定的原理。目前，在我國研究較多的是異步風力發(fā)電系統(tǒng)、直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)以及雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)，相關(guān)的研究數(shù)據(jù)表明，當風力發(fā)電系統(tǒng)的風電機處在額定轉(zhuǎn)速十，其槳距角可以使風機獲得最大的轉(zhuǎn)距，在風速超過額定速度時，可以控制其槳距角使風機可以獲得恒定的輸出功率，但是，在實際的工作過程中，風機存在著延時的情況，因此，在控制中除了使用槳距角，還要利用其他的因素，通過建立單機模型對其進行分析，并根據(jù)不同參與因子的計算，利用狀態(tài)矩陣元素對風力發(fā)電小干擾穩(wěn)定進行研究，可以獲知，同永磁同步發(fā)電機轉(zhuǎn)速相關(guān)的模態(tài)都屬于衰減狀態(tài)，通過對起衰減狀態(tài)的研究證實，整個風力發(fā)電系統(tǒng)在運行的過程中，遭受干擾后表現(xiàn)的也較為穩(wěn)定，也有良好的動態(tài)性能。
四、光伏發(fā)電系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定
一般情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏電池，濾波電容，逆變器，線路，變壓器，電網(wǎng)等部分組成，在研究光伏發(fā)電系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的過程中，選擇風速的階躍上升以及風速的階躍下降作為干擾，并建立仿真波形圖以及小信號模型，小信號模型包括電力電子變換器模型，光伏電池模型，控制器模型，電網(wǎng)接口部分模型以及直流部分模型，經(jīng)過仿真波形圖的計算，并將這些模型進行聯(lián)立，可以得出，當風速發(fā)生階躍的情況下，整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性能較好，系統(tǒng)運行也較為穩(wěn)定。在計算的過程中，對起運行過程中的參與因子進行分析可計算，可以得出當控制器的參數(shù)發(fā)生變化時，會對狀態(tài)產(chǎn)生不同的影響，在這其中，主導(dǎo)特征值對整個系統(tǒng)運行的動態(tài)性能有著極為重要的影響，當主導(dǎo)特征值為15.4時，整個系統(tǒng)呈現(xiàn)出衰減的狀態(tài)，當主導(dǎo)特征值為14.7時，整個系統(tǒng)呈現(xiàn)出震蕩的狀態(tài)，
五、結(jié)語
隨著近些年來風力發(fā)電以及光伏發(fā)電的發(fā)展，其小干擾穩(wěn)定問題也逐漸引起了相關(guān)專家學者的關(guān)注，小干擾穩(wěn)定的分析對于風力發(fā)電與光伏發(fā)電而言，都有著十分重要的意義，由于風能及太陽能都具有不穩(wěn)定性的特征，因此，風力發(fā)電機組于光伏電池組一般會通過電力電子變換的裝置于負荷以及電網(wǎng)相連，因此，小干擾穩(wěn)定也呈現(xiàn)出了新的特點，對于風力發(fā)電機組而言，整個風力發(fā)電系統(tǒng)在運行的過程中，遭受干擾后表現(xiàn)的也較為穩(wěn)定，也有良好的動態(tài)性能，對于光伏電池組而言，當風速發(fā)生階躍的情況下，整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性能較好，系統(tǒng)運行也較為穩(wěn)定，同時，主導(dǎo)特征值對整個系統(tǒng)運行的動態(tài)性能有著極為重要的影響。
參考文獻：
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【關(guān)鍵詞】溫室大棚；太陽能光伏技術(shù)；節(jié)能環(huán)保
0.引言
我國的光伏產(chǎn)業(yè)目前仍處在初級階段，但近年來太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅猛，特別是太陽能電池產(chǎn)品已成功進入歐洲市場。太陽能光伏技術(shù)也越來越多的應(yīng)用于各個行業(yè)，大到工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國防，通信等領(lǐng)域，小至家居生活，光伏技術(shù)無處不在。而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中光伏技術(shù)的應(yīng)用還相對較少，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)溫室大棚的能源方式：一是供暖爐，二是電網(wǎng)電能。這已遠遠不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高效，環(huán)保節(jié)能的理念，因此將太陽能光伏技術(shù)引入溫室大棚控制系統(tǒng)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)推動農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的必由之路。
1.太陽能光伏技術(shù)
目前太陽能發(fā)電主要有兩種形式：一種是光熱轉(zhuǎn)換發(fā)電，二是光伏發(fā)電（Photovoltaic Generation，PV）。太陽能光伏發(fā)電是通過太陽能電池的福特效應(yīng)直接將光能轉(zhuǎn)化為電能過程。優(yōu)點是不需燃料，無污染，節(jié)能、安全、無噪音、容易獲取。近年來，在太陽能有效利用中太陽能光伏發(fā)電式發(fā)展最快最具活力的一種。
1.1太陽能光伏系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域及特點
太陽能是一種環(huán)保清潔的能源，我國的太陽能資源非常豐富，多數(shù)地區(qū)平均日照射量在4kwh/m2以上，地區(qū)可達7kwh/m2。我國的光伏技術(shù)應(yīng)用還處于初級階段，太陽能主要應(yīng)用于太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能暖房、太陽能發(fā)電，太陽能衛(wèi)星電池，太陽能路燈等。
太陽能光伏系統(tǒng)的特點：
優(yōu)點：
（1）普遍性：是指太陽能在地球上隨處都有，沒有地域限制且不用開采運輸。
（2）環(huán)保性：是指太陽能無毒，無害，清潔、綠色、環(huán)保，對于環(huán)境污染日趨嚴重的中國，是一種寶貴的資源。
（3）充裕性：太陽能每年到達地球的輻射量非常的充裕，相當于130億萬噸煤所產(chǎn)生的能量。
（4）長久性：科學家根據(jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算，太陽能的儲量足夠維持上百十億年，地球的壽命也達幾十億年，對于地球人來講太陽能的時間是長久的，無限期的。
（5）前瞻性：對于愈來愈枯竭的地球能源，太陽能無疑是最具開發(fā)潛力的綠色環(huán)保能源之一，從能源開發(fā)的意義上來講太陽能的開發(fā)更具有可持續(xù)性和前瞻性。
缺點：
（1）分布零散：太陽能在地球表面每年的輻射量很大，但分布廣，密度小，所以利用率低。
（2）穩(wěn)定性差：太陽能的強弱容易受天氣因素及晝夜交替的影響，所以穩(wěn)定性較差。
（3）轉(zhuǎn)換效率低，應(yīng)用成本高：受材料和技術(shù)水平限制，多數(shù)太陽能產(chǎn)品轉(zhuǎn)換率低，從而增加了其應(yīng)用的成本，經(jīng)濟性一直是困擾太陽能普及的重要因素。
1.2太陽能光伏系統(tǒng)性能與組成
每個太陽能基片都是一個光電二極管，光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的一種形式。而第一個使用的單晶硅光伏電池（Solar Cell），是美國人在1956年研制成功的，從此就有了光伏發(fā)電技術(shù)。
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨立（離網(wǎng)）太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)。獨立太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由光伏電池板，控制器和電能存儲部件及逆變器組成的發(fā)電與電能變換系統(tǒng)。而并網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)，除了上述組件外還必須有并網(wǎng)逆變器與國家電網(wǎng)并網(wǎng)。
（1）獨立太陽能發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)如下圖1示：
（2）太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)如圖2所示：
圖2 并網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
其中光伏電池板第一代產(chǎn)品是由硅片為基礎(chǔ)的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，為了提高太陽能電池光轉(zhuǎn)換效率，降低光伏電池生產(chǎn)成本，相繼出現(xiàn)了基于薄膜技術(shù)的第二代光伏電池產(chǎn)品，這種產(chǎn)品使用很薄的光電材料附著在非硅材料的襯底上，降低了生產(chǎn)成本，適合于批量生產(chǎn)；進而第三代太陽能電池產(chǎn)品也將問世，它是以先進薄膜制造技術(shù)為基礎(chǔ)的理論極限光電轉(zhuǎn)化效率可達93%。主要有量子點、多層多結(jié)、染料敏化的太陽能電池、有機聚合物電池、納米電池等。
電能儲存部件主要是指太陽能蓄電池，太陽能蓄電池一般采用鉛酸電池，常用的有DC12V，DC24V，DC48V三種，在微型系統(tǒng)中也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。蓄電池的主要作用是在有光照時將光能由太陽能電池板轉(zhuǎn)換成電能儲存起來，以備使用。
太陽能控制器主要對太陽能基板輸出的電能進行調(diào)節(jié)和控制，把調(diào)整后電能分為兩個途徑輸送，一方面直接送往直流負載或交流負載，另一方面將剩余能量送往蓄電池組儲存，當太陽能基板發(fā)出的電能不能滿足負載需要時，太陽能控制器便將蓄電池中儲存的電能量送往負載。
太陽能光伏逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，也稱為DC-AC逆變器。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，可將太陽能通過太陽電池轉(zhuǎn)化為DC12V、DC24V、DC48V的直流電能，通過光伏逆變器中的功率變換及控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為符合電網(wǎng)電能質(zhì)量要求的110V或220V交流電。太陽能逆變器可分為DC-AC和DC-DC兩種，可將太陽電池性能最大限度地發(fā)揮，并為系統(tǒng)提供強有力的保護功能。太陽能并網(wǎng)逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)與國家電網(wǎng)并網(wǎng)的核心部件。
2.太陽能光伏系統(tǒng)在溫室大棚控制系統(tǒng)的設(shè)計方案
2.1太陽能光伏技術(shù)在溫室大棚控制系統(tǒng)中應(yīng)用設(shè)計的背景和可行性
日本、美國、荷蘭、以色列等國外農(nóng)業(yè)設(shè)施栽培綜合環(huán)境控制技術(shù)較先進的幾個國家， 由于其地理位置、自然環(huán)境和經(jīng)濟基礎(chǔ)不同， 其發(fā)展的側(cè)重點也不同。
目前我國農(nóng)業(yè)正處于從傳統(tǒng)型農(nóng)業(yè)向優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)為目的的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的新階段。要發(fā)展具有我國特色的溫室自動控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮溫室農(nóng)業(yè)的高效性，必須綜合應(yīng)用各種現(xiàn)代化控制和管理技術(shù)，通過各項設(shè)施的有效運作給溫室栽培物創(chuàng)造最適宜的環(huán)境條件，最大限度的減少外界不利環(huán)境和氣候條件對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響， 獲得作物最佳生長條件， 從而達到增加作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、延長生長季節(jié)的目的。而面對現(xiàn)代社會能源日益枯竭的現(xiàn)實狀況，開發(fā)利用新型能源已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的基本保障方式之一。
本設(shè)計針對中國北方天氣干旱、日照時間充足的特點，將太陽能光伏技術(shù)引入農(nóng)業(yè)溫室大棚系統(tǒng)設(shè)計中，不僅可以解決系統(tǒng)的部分能源問題，而且可以提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綠色、高效、節(jié)能環(huán)保進程。目前我國有些省份已經(jīng)在一些地方率先使用太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，如無錫機場800kW屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)工程，鎮(zhèn)江、丹江兩個城市的2個4KW光伏并網(wǎng)系統(tǒng)等。從系統(tǒng)的可行性方面來講，首先，中國是個農(nóng)業(yè)大國，這種新型能源的在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣使用，將會為國家節(jié)省大量的資源；其次，中國的光伏技術(shù)近年來發(fā)展迅猛，光伏技術(shù)日趨成熟；第三，光伏技術(shù)在農(nóng)業(yè)溫室控制系統(tǒng)的應(yīng)用，將能有效推動高效環(huán)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。第四，溫室大棚多建在光照充足的區(qū)域，屋頂平坦，便于安裝且空間充裕。
2.2光伏技術(shù)在溫室大棚控制系統(tǒng)中的設(shè)計方案
2.2.1系統(tǒng)總體設(shè)計思路
本系統(tǒng)設(shè)計是基于PLC控制的農(nóng)業(yè)溫室大棚控制系統(tǒng)，通過PLC對溫室中作物生長的環(huán)境因子光照、濕度、溫度、CO2濃度等進行調(diào)節(jié)和影響，從而達到不同農(nóng)作物生長所要求的環(huán)境條件。系統(tǒng)的輸入控制因素主要是傳感器所測試的光照、濕度、溫度及CO2濃度，通過系統(tǒng)運算驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作（噴淋系統(tǒng)、遮陽網(wǎng)、補溫系統(tǒng)控制、CO2補氣控制、補光燈控制及通風系統(tǒng)控制等）來達到控制的目的。溫室系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)如圖3所示：
2.2.2 溫室能源系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計
傳統(tǒng)的溫室設(shè)計系統(tǒng)，所有的電能均由系統(tǒng)電網(wǎng)供給。本設(shè)計將傳統(tǒng)單一的電網(wǎng)能源供給，變?yōu)樘荜柲芄夥⒕W(wǎng)發(fā)電的形式，當陽光充足時，系統(tǒng)的電能有光伏發(fā)電系統(tǒng)供給，當夜晚、陰天光照不充足時，電網(wǎng)中的電能通過并網(wǎng)逆變器和控制器自動補給系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計擬用太陽能電池板、太陽能控制器和并網(wǎng)逆變器組成并網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)逆變器同時兼有控制器和系統(tǒng)保護的功能。因為并網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池幾乎不用，所以系統(tǒng)沒有選用蓄電池。設(shè)計思路結(jié)構(gòu)圖如圖4所示：
圖4 溫室光伏發(fā)電系統(tǒng)與控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
光照充足時光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能充足，逆變器自動給溫室控制系統(tǒng)PLC及上位機、溫室系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)（溫度傳感器、濕度傳感器、CO2濃度傳感器、光照度傳感器等）、溫室系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)（遮陽簾、天窗、風扇、補光系統(tǒng)等）提供電能，因為系統(tǒng)是按照所有執(zhí)行機構(gòu)同時工作時的最大功率設(shè)計的，在同一時刻不是所有機構(gòu)都同時工作，此時多余的電能由并網(wǎng)逆變器送給輸電網(wǎng)；當光照不充足時，并網(wǎng)逆變器自動轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)將從電網(wǎng)中使用電能，此時轉(zhuǎn)為電網(wǎng)供電狀態(tài)。
3.結(jié)論
經(jīng)過對北京農(nóng)業(yè)科技學院的農(nóng)業(yè)科技園和西北農(nóng)林科技大學新天地設(shè)施農(nóng)業(yè)開發(fā)有新公司的農(nóng)業(yè)科技園的參觀考察，獲悉這些大棚系統(tǒng)設(shè)計均采用現(xiàn)代化先進的控制技術(shù)，設(shè)計理念新，工藝成熟，能源多采用輸電網(wǎng)供給模式，設(shè)計中均未將光伏技術(shù)引入農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)中，其中最大的原因是成本太高。近年來，我國太陽能電池生產(chǎn)日趨成熟，二代、三代產(chǎn)品的相繼問世，是太陽能電池的生產(chǎn)成本大大降低，但控制器和逆變器的生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟，要實現(xiàn)高效的轉(zhuǎn)換率，控制器和逆變器仍主要依靠進口。經(jīng)過對國內(nèi)外溫室控制系統(tǒng)研究分析，結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高效清潔的理念，本設(shè)計有利于推動我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對清潔、環(huán)保能源的開發(fā)和利用，符合綠色、高效農(nóng)業(yè)的先進生產(chǎn)理念。光伏太陽能技術(shù)以其永久性、清潔性和普遍性，必將成為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必由之路。
【參考文獻】
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摘要:本文概述了目前全球能源現(xiàn)狀,表明了太陽能發(fā)電的重要性和前景,詳細介紹了各種太陽能發(fā)電方式和它們的優(yōu)點,并對這幾種發(fā)電方式作了參數(shù)對比。同時指出太陽能發(fā)電面臨的困難和解決措施,以及我國太陽能發(fā)電的有利條件和難點,對未來我國太陽能發(fā)電進行了展望。
關(guān)鍵詞:太陽能發(fā)電方式規(guī)?；?/p>
人類社會已進入21世紀,在新千年開始之際,熱門正面臨著一系列重大的挑戰(zhàn),全球經(jīng)濟發(fā)展,人口迅速增加,需要提供更多的食物、住房和原料,因而對能源的需求量也不斷增加。在過去20年中,全世界能源消耗量增加了40%,其中85%以上使用的是礦物燃料。這些礦物燃料燃燒時要產(chǎn)生大量溫室氣體,全球單是CO2排放量每年就超過500億噸,而且還在不斷擴大。形成的酸雨造成土壤退化,危害動植物。全球氣候變暖可能會產(chǎn)生災(zāi)難性后果,必須采取堅決措施,減少溫室氣體的排放。因此,治理環(huán)境污染,已成為當務(wù)之急。同時,礦物燃料的儲藏量是有限的,按目前探明的儲藏與開發(fā)速度的比例計算,地球上可再開采的能源,石油為40年,天然氣約為60年,煤炭為200年。如不采取有效措施,到本世紀中葉,人類必將面臨礦物燃料枯竭的嚴重局面。
為了減少大氣污染、保護人類生態(tài)環(huán)境、保證能源的長期穩(wěn)定供應(yīng),必須實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,逐步改變現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu),大力開發(fā)利用新能源。這已成為各國的共識。
在新能源中,公認技術(shù)含量最高、最有發(fā)展前途的是太陽能發(fā)電。下面就這兩大類太陽能發(fā)電方式逐一介紹。
1.太陽能發(fā)電的類型及其優(yōu)點
太陽能發(fā)電可分為太陽能熱發(fā)電和太陽能光發(fā)電兩大類。
1.1太陽能熱發(fā)電
聚光式系統(tǒng)的集熱部分由聚光器、跟蹤定位器、吸收器構(gòu)成,不同的技術(shù)常在此部分有所區(qū)別;傳輸部分由管道和介質(zhì)構(gòu)成,介質(zhì)常是空氣或水;儲熱部分用來保證發(fā)電的連續(xù)性,介質(zhì)多為熔鹽。聚光式系統(tǒng)可分為塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)以及碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
1.1.1塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)
塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)也稱為集中式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。它利用定日鏡將太陽光聚焦在中心吸熱塔的吸熱器上,在那里將聚焦的輻射能轉(zhuǎn)變成熱能,然后將熱能傳遞給熱力循環(huán)的工質(zhì),再驅(qū)動熱機做功發(fā)電。
1.1.2槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)
槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用槽式拋物面反射鏡聚光的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的簡稱。該聚光鏡面從幾何上看是將拋物線平移而形成的槽式拋物面,它將太陽光聚在一條線上,在這條焦線上安裝有管狀集熱器,以吸收聚焦后的太陽輻射能,并常常將眾多的槽式拋物面串并聯(lián)成聚光集熱器陣列。該系統(tǒng)中機熱油回路和動力蒸汽回路分離開來,經(jīng)過一系列換熱器來交換熱量。當太陽能供應(yīng)不足時,利用一個輔助加熱器將油回路中的導(dǎo)熱油加熱,從而實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定連續(xù)運行。
1.1.3碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)
碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)借助雙軸跟蹤,利用旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡,將入射的太陽輻射進行點聚集,聚光點的溫度一般為500—1000℃,吸熱器洗手這部分輻射能并將其轉(zhuǎn)換成熱能,加熱工質(zhì)以驅(qū)動熱機(如燃氣輪機、斯特林發(fā)動機或其他類型透平等),從而將熱能轉(zhuǎn)換成電能。該方式的優(yōu)點是:轉(zhuǎn)化效率最高;可模塊化;可以混合發(fā)電。
除了上述幾種聚光式太陽能熱發(fā)電方式以外,太陽池發(fā)電、太陽能塔熱氣流發(fā)電等新領(lǐng)域的研究也有進展。
1.2太陽能光發(fā)電
太陽能光發(fā)電是指無需通過熱過程直接將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式。它包括光伏發(fā)電、光化學發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電。光伏發(fā)電是利用太陽能級半導(dǎo)體電子器件有效地吸收太陽光輻射能,并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式,是的那股勁太陽光發(fā)電的主流。目前世界上應(yīng)用最廣泛的太陽電池是單晶體硅太陽電池、多晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池等。
1.2.1單晶硅電池
單晶硅電池是建立在高質(zhì)量單晶硅材料和相關(guān)的加工處理工藝基礎(chǔ)上的。它的轉(zhuǎn)換效率最高,技術(shù)也最為成熟。在實驗室里最高的轉(zhuǎn)換效率為23%,而規(guī)模生產(chǎn)的單晶硅太陽能電池,其效率為15%。硅電池進展的重要原因之一是表面鈍化技術(shù)的提高。此外,倒金字塔技術(shù)、雙層減反射膜技術(shù)以及陷光理論的完善也是高晶硅電池發(fā)展的主要原因。
1.2.2多晶硅電池
多晶硅電池與單晶硅比較,由于所使用的硅遠比單晶硅少,其成本遠低于單晶硅電池,具有獨特的優(yōu)勢。但是由于它存在著晶粒界面和晶格錯位的明顯缺陷,造成多晶硅電池光電轉(zhuǎn)換率一直無法突破20%的關(guān)口,低于單晶硅電池。薄膜太陽能電池
薄膜太陽能電池發(fā)電是另一種光伏發(fā)電方式。由于受到原材料、加工工藝和制造過程的制約,若要再大幅度地降低單晶硅太陽電池成本是非常困難的。作為單晶硅電池的替代產(chǎn)品,現(xiàn)在發(fā)展了薄膜太陽電池。目前薄膜電池主要有硅基薄膜太陽電池、化合物半導(dǎo)體薄膜電池、燃料敏化TiO2太陽電池等。
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要優(yōu)點是:可以有效利用建筑物屋頂和幕墻,無需占用土地資源;可原地發(fā)電,原地使用,減少電力輸送的線路損耗;各種彩色光伏組件可取代和節(jié)約外飾材料(如玻璃幕墻等)在白天用電高峰期供電,從而舒緩高峰電力需求;配備蓄電池后,還能滿足安全用電設(shè)施的不斷電要求;太陽能發(fā)電板陣列直接吸收太陽能,降低墻面及屋頂?shù)臏厣?減輕建筑空調(diào)負荷。
2.太陽能發(fā)電面臨的困難和解決措施
前面介紹了幾種太陽能熱發(fā)電技術(shù),除碟式發(fā)電系統(tǒng)外,都屬于大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng),只有做成幾十到幾百兆瓦級的發(fā)電站,成本才可能降下來。太陽能塔熱氣流發(fā)電和太陽池發(fā)電占地面積大,利用效率不高,僅僅在1%左右。因此太陽能塔熱氣流發(fā)電應(yīng)放在土地廣闊、人口稀少的沙漠地區(qū)使用;而太陽池發(fā)電應(yīng)適合放在日照條件好、鹽資源比較豐富的地區(qū)使用。總體來看,槽式發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)上最為成熟,且其跟蹤機構(gòu)比較簡單易于實現(xiàn),總體成本最低。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)要實現(xiàn)的是低成本的投資和技術(shù)上的高可靠性運行。這要求未來在技術(shù)上要進行新型集熱材料的研究和開發(fā),快速提高跟蹤機構(gòu)的技術(shù)并降低其實現(xiàn)成本。同時發(fā)電產(chǎn)業(yè)要努力實現(xiàn)規(guī)?；?建立大規(guī)模的并網(wǎng)系統(tǒng),既節(jié)約成本,又保證系統(tǒng)平穩(wěn)安全運行。
對于光伏發(fā)電來說,總體來看,該產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段,主要是由于太陽能發(fā)電初期投資大,控制成本高,而太陽能轉(zhuǎn)化效率比較低,且容易受天氣等多種因素影響。根據(jù)目前光伏發(fā)電發(fā)展狀況和其技術(shù)難點,未來的光伏發(fā)電研究需要重視以下幾個方面:一是加快太陽能原材料晶體硅生產(chǎn)技術(shù)的研究和新型替代材料的開發(fā),降低材料成本并提高其轉(zhuǎn)化效率;二是提高系統(tǒng)控制技術(shù),如達到光伏電池陣列的最優(yōu)化排列組合、實現(xiàn)太陽光最大功率跟蹤等;三是研究光伏發(fā)電的并網(wǎng)技術(shù),減少光伏電能對電網(wǎng)的沖擊;四是研究光伏發(fā)電與其他可再生能源發(fā)電技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用,保證供電持續(xù)性。
3.我國太陽能發(fā)電的優(yōu)勢和難點
發(fā)展太陽能發(fā)電的需求主要來自滿足農(nóng)村和邊遠地區(qū)的生產(chǎn)與生活用電和21世紀中持續(xù)發(fā)展我國電力事業(yè)兩個方面。在太陽能發(fā)電上我國具有得天獨厚的有利條件:
(1)豐富的太陽能資源。我國總面積2/3以上的地區(qū)年平均日照時數(shù)在2000h以上,年平均日輻射量在4000MJ/m2以上,要優(yōu)于歐洲和日本,與美國相近。如此豐富的太陽能資源可以節(jié)省太陽能電池的用量,有利于太陽能發(fā)電在較低成本下加以推廣。
(2)我國太陽能電池的生產(chǎn)能力超過日本、美國和歐洲,居世界第一位,2007年我國太陽能電池的產(chǎn)量約為1180兆瓦。2007年在全球太陽能生產(chǎn)企業(yè)16強中,我國占據(jù)了6席。(3)逆變技術(shù)是太陽能發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)之一,由于在大功率開關(guān)器件開發(fā)和逆變技術(shù)的應(yīng)用等方面,我國已取得長足進步,生產(chǎn)出適用于光伏并網(wǎng)、高效率、高可靠性、低污染、低成本的逆變器成為可能。
但為了太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,必須解決以下幾個問題:
(1)我國生產(chǎn)太陽能電池的原材料主要依靠進口,而絕大多數(shù)太陽能電池和切片用于出口,這種不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的加工業(yè)局面必須盡快扭轉(zhuǎn)。
(2)太陽能發(fā)電的成本在每千瓦小時3元以上,遠遠高于目前居民電網(wǎng)用店家的每千瓦小時0.5元。這也是發(fā)展太陽能發(fā)電的不利一面。
(3)目前,太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率比較低,比如小尺寸(1cm2)多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為19.8%,而大尺寸(1000cm2)多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為12%,為了降低太陽能發(fā)電的成本必須提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
(4)我國的太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)起步于獨立型太陽能發(fā)電設(shè)備(10kW以下),主要用于解決太陽能資源豐富而又無電的邊遠地區(qū)的居民用電。而更大容量(MW級)的并網(wǎng)型太陽能發(fā)電設(shè)備的投產(chǎn)是降低成本的途徑之一。
(5)截止到2005年,我國的風力發(fā)電總裝機容量為1500MW左右,是太陽能發(fā)電總裝機容量的20倍,到2020年規(guī)劃總裝機容量為30000MW,也是規(guī)劃太陽能發(fā)電總裝機容量的15倍。但兩者特點各異。夏季日照足風速低,冬季日照弱風速強;同樣白天日照強時風小,夜晚無光照時風大。太陽能發(fā)電與風力發(fā)電并網(wǎng)是提高電能質(zhì)量和降低成本的另一途徑。
