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太陽能發電技術論文范文1

【關鍵詞】溫室大棚；太陽能光伏技術；節能環保

0.引言

我國的光伏產業目前仍處在初級階段，但近年來太陽能產業發展非常迅猛，特別是太陽能電池產品已成功進入歐洲市場。太陽能光伏技術也越來越多的應用于各個行業，大到工業，農業，國防，通信等領域，小至家居生活，光伏技術無處不在。而農業生產中光伏技術的應用還相對較少，傳統農業溫室大棚的能源方式：一是供暖爐，二是電網電能。這已遠遠不能滿足現代農業生產高效，環保節能的理念，因此將太陽能光伏技術引入溫室大棚控制系統是發展現代農業推動農業科技創新的必由之路。

1.太陽能光伏技術

目前太陽能發電主要有兩種形式：一種是光熱轉換發電，二是光伏發電（Photovoltaic Generation，PV）。太陽能光伏發電是通過太陽能電池的福特效應直接將光能轉化為電能過程。優點是不需燃料，無污染，節能、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電式發展最快最具活力的一種。

1.1太陽能光伏系統的應用領域及特點

太陽能是一種環保清潔的能源，我國的太陽能資源非常豐富，多數地區平均日照射量在4kwh/m2以上，地區可達7kwh/m2。我國的光伏技術應用還處于初級階段，太陽能主要應用于太陽能熱水系統、太陽能暖房、太陽能發電，太陽能衛星電池，太陽能路燈等。

太陽能光伏系統的特點：

優點：

（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）環保性：是指太陽能無毒，無害，清潔、綠色、環保，對于環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130億萬噸煤所產生的能量。

（4）長久性：科學家根據目前太陽產生的核能速率估算，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潛力的綠色環保能源之一，從能源開發的意義上來講太陽能的開發更具有可持續性和前瞻性。

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，所以穩定性較差。

（3）轉換效率低，應用成本高：受材料和技術水平限制，多數太陽能產品轉換率低，從而增加了其應用的成本，經濟性一直是困擾太陽能普及的重要因素。

1.2太陽能光伏系統性能與組成

每個太陽能基片都是一個光電二極管，光伏發電是利用半導體材料的光伏效應，將太陽能轉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，從此就有了光伏發電技術。

太陽能光伏發電系統分為獨立（離網）太陽能光伏發電系統和并網太陽能發電系統。獨立太陽能發電系統是由光伏電池板，控制器和電能存儲部件及逆變器組成的發電與電能變換系統。而并網太陽能發電系統，除了上述組件外還必須有并網逆變器與國家電網并網。

（1）獨立太陽能發電系統的系統如下圖1示：

（2）太陽能并網發電系統如圖2所示：

圖2 并網太陽能發電系統結構框圖

其中光伏電池板第一代產品是由硅片為基礎的光電轉換系統，為了提高太陽能電池光轉換效率，降低光伏電池生產成本，相繼出現了基于薄膜技術的第二代光伏電池產品，這種產品使用很薄的光電材料附著在非硅材料的襯底上，降低了生產成本，適合于批量生產；進而第三代太陽能電池產品也將問世，它是以先進薄膜制造技術為基礎的理論極限光電轉化效率可達93%。主要有量子點、多層多結、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節和控制，把調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電系統的核心設備之一，也稱為DC-AC逆變器。在太陽能光伏發電系統中，可將太陽能通過太陽電池轉化為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轉化為符合電網電能質量要求的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揮，并為系統提供強有力的保護功能。太陽能并網逆變器是光伏發電系統與國家電網并網的核心部件。

2.太陽能光伏系統在溫室大棚控制系統的設計方案

2.1太陽能光伏技術在溫室大棚控制系統中應用設計的背景和可行性

日本、美國、荷蘭、以色列等國外農業設施栽培綜合環境控制技術較先進的幾個國家， 由于其地理位置、自然環境和經濟基礎不同， 其發展的側重點也不同。

目前我國農業正處于從傳統型農業向優質、高效、高產為目的的現代化農業轉化的新階段。要發展具有我國特色的溫室自動控制系統，充分發揮溫室農業的高效性，必須綜合應用各種現代化控制和管理技術，通過各項設施的有效運作給溫室栽培物創造最適宜的環境條件，最大限度的減少外界不利環境和氣候條件對農業生產的影響， 獲得作物最佳生長條件， 從而達到增加作物產量、改善品質、延長生長季節的目的。而面對現代社會能源日益枯竭的現實狀況，開發利用新型能源已成為農業生產可持續發展的基本保障方式之一。

本設計針對中國北方天氣干旱、日照時間充足的特點，將太陽能光伏技術引入農業溫室大棚系統設計中，不僅可以解決系統的部分能源問題，而且可以提高現代農業生產的綠色、高效、節能環保進程。目前我國有些省份已經在一些地方率先使用太陽能并網發電系統，如無錫機場800kW屋頂光伏并網系統工程，鎮江、丹江兩個城市的2個4KW光伏并網系統等。從系統的可行性方面來講，首先，中國是個農業大國，這種新型能源的在現代農業生產中的推廣使用，將會為國家節省大量的資源；其次，中國的光伏技術近年來發展迅猛，光伏技術日趨成熟；第三，光伏技術在農業溫室控制系統的應用，將能有效推動高效環保現代農業生產。第四，溫室大棚多建在光照充足的區域，屋頂平坦，便于安裝且空間充裕。

2.2光伏技術在溫室大棚控制系統中的設計方案

2.2.1系統總體設計思路

本系統設計是基于PLC控制的農業溫室大棚控制系統，通過PLC對溫室中作物生長的環境因子光照、濕度、溫度、CO2濃度等進行調節和影響，從而達到不同農作物生長所要求的環境條件。系統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，通過系統運算驅動執行機構動作（噴淋系統、遮陽網、補溫系統控制、CO2補氣控制、補光燈控制及通風系統控制等）來達到控制的目的。溫室系統控制結構如圖3所示：

2.2.2 溫室能源系統創新設計

傳統的溫室設計系統，所有的電能均由系統電網供給。本設計將傳統單一的電網能源供給，變為太能陽能光伏并網發電的形式，當陽光充足時，系統的電能有光伏發電系統供給，當夜晚、陰天光照不充足時，電網中的電能通過并網逆變器和控制器自動補給系統。系統設計擬用太陽能電池板、太陽能控制器和并網逆變器組成并網太陽能發電系統。并網逆變器同時兼有控制器和系統保護的功能。因為并網太陽能發電系統中蓄電池幾乎不用，所以系統沒有選用蓄電池。設計思路結構圖如圖4所示：

圖4 溫室光伏發電系統與控制系統結構圖

光照充足時光伏發電系統產生的電能充足，逆變器自動給溫室控制系統PLC及上位機、溫室系統的傳感系統（溫度傳感器、濕度傳感器、CO2濃度傳感器、光照度傳感器等）、溫室系統執行機構（遮陽簾、天窗、風扇、補光系統等）提供電能，因為系統是按照所有執行機構同時工作時的最大功率設計的，在同一時刻不是所有機構都同時工作，此時多余的電能由并網逆變器送給輸電網；當光照不充足時，并網逆變器自動轉換，系統將從電網中使用電能，此時轉為電網供電狀態。

3.結論

經過對北京農業科技學院的農業科技園和西北農林科技大學新天地設施農業開發有新公司的農業科技園的參觀考察，獲悉這些大棚系統設計均采用現代化先進的控制技術，設計理念新，工藝成熟，能源多采用輸電網供給模式，設計中均未將光伏技術引入農業大棚生產中，其中最大的原因是成本太高。近年來，我國太陽能電池生產日趨成熟，二代、三代產品的相繼問世，是太陽能電池的生產成本大大降低，但控制器和逆變器的生產技術尚不成熟，要實現高效的轉換率，控制器和逆變器仍主要依靠進口。經過對國內外溫室控制系統研究分析，結合現代農業高效清潔的理念，本設計有利于推動我國農業生產對清潔、環保能源的開發和利用，符合綠色、高效農業的先進生產理念。光伏太陽能技術以其永久性、清潔性和普遍性，必將成為我國現代農業生產的必由之路。

【參考文獻】

[1]張立文，張聚偉.太陽能發電技術及其應用[J].應用能源技術，2010.3.

[2]李蔚.太陽能發電技術，太陽能發電技術的應用及發展前景[J].論文薈萃，2011.4.

太陽能發電技術論文范文2

關鍵詞：新能源發電；課程知識體系；教學改革；教學方法

作者簡介：張濤（1981-），男，安徽阜陽人，三峽大學電氣與新能源學院，副教授；武建瑞（1983-），男，陜西蒲城人，三峽大學電氣與新能源學院，助理工程師。（湖北 宜昌 443002）

基金項目：本文系三峽大學教學研究項目重點項目（項目編號：J2011008）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0073-02

能源是人類生存和發展的重要物質基礎，隨著社會發展對能源需求的持續增長，以及能源短缺危機和全球環境的日益惡化，能源對人類經濟與社會發展的制約和對資源環境的影響也越來越顯著。[1]面對能源短缺危機和環境保護的雙重壓力下，必須通過能源利用新技術實現“開源”和“節流”。因此，大規模開發新的能源，大力發展高效、環保的電力工業成為解決能源問題的有效途徑，培養這方面的人才對新能源的開發和利用具有重要意義。

三峽大學具有濃厚的電力行業背景，為了讓三峽大學（以下簡稱“我校”）電氣工程類專業學生了解新能源相關知識，“新能源發電技術”課程應運而生，它是電氣工程及其自動化專業課程體系中一門重要的專業選修課程。該課程的講授，能夠幫助學生較為全面地了解和掌握新能源利用形式及其相關技術的前沿動態，有利于培養學生的創新思維能力。為了提高教學質量，結合電氣工程類專業的特點，探索適合電力系統及其自動化專業課程授課內容和教學方法是十分必要的。本文將根據筆者近年來的教學實踐，談談對該課程的教學改革與實踐方面的幾點體會。

一、課程教學存在的主要問題和矛盾

“新能源發電技術”課程是一門多學科交叉的課程，除了涉及電力和能源領域的知識外，還要求學生具有其他領域相關的知識，如課程中風力發電技術涉及空氣動力學的相關知識，太陽能電池涉及的半導體材料的相關知識，生物質能中涉及的生物化學等相關知識等。[2，4]由于新能源發電技術的研究屬于前沿科學，目前，我國部分高校的相關專業已開設“新能源發電技術”課程，但不同學科對該專業課程的教學需求不同，導致教材內容側重點差異較大。該課程的建設中存在的問題較為突出，集中體現在：不同專業教材內容側重點不同，缺乏適合電力系統及其自動化專業的教材；作為一門選修課程，學生重視程度不夠；專業教學環節矛盾眾多，包括課程與教材之間的矛盾，理論教學與實踐教學之間的矛盾，教學目標與教學方法之間的矛盾等，這些都在很大程度上制約了“新能源發電技術”課程教學質量的提高。

對于電力系統及其自動化專業的學生，該課程需要涉及更多電氣工程學科的相關知識，如電機學、電力電子技術、電力系統分析等專業知識。在新能源并網和儲能技術中需要應用這些專業知識分析該研究領域前沿問題，有利于全面掌握新能源知識體系和培養學生分析問題的能力。由此可見，本課程內容豐富，知識點多，在該課程的建設中，需要根據專業特點，合理組織教學內容，讓學生掌握晦澀難懂的外專業知識的，能利用本專業知識分析實際工程問題，激發學生學習該課程的興趣，提高學生的綜合素質，因此該課程的教學內容和教學模式的改革勢在必行。

二、教學內容的改革

為了適應電力系統及其自動化專業學生的教學，在課程改革過程中，根據新能源發電行業現狀和電氣工程對新能源發電技術課程知識體系的需求，結合電力工程及其自動化專業的特點，精選教學內容，重新構建了新的課程知識體系，加強與電力系統及其自動化專業之間的聯系。

根據新能源發電站接入電網的影響不同，將這些新能源技術分為兩類：穩定性能源發電技術和間歇性能源發電技術。

一些新能源技術（如生物質能、地熱能和常規水電）在接入電力系統方面和常規電力技術一樣容易，除了一次能源的形式不同，轉換成電能環節基本相同，都采用同步發電機進行發電，對電網的安全和穩定不會造成影響。因此，這部分新能源知識重點講解各種新能源發電技術的基本原理，最新的發電技術的現狀和動向，及在利用過程中對改善環境帶來的好處，培養學生新的能源觀念和意識。同時結合電網發展的最近進展，這些發電技術作為分布式電源接入電網時，如何規劃電網，接入電網對電網的影響等方面進行適當的講解，加強與電力系統知識的聯系，提高學生學習的積極性，

由于受到季節、氣象和地域等條件的影響，另一些新能源技術具有隨機性、波動性和間歇性的特點，如風能和太陽能發電等新能源發電技術，在接入電力系統方面需要克服更多的挑戰，其電力大規模并入常規電網會對電網調峰和系統安全運行帶來顯著影響。這部分內容重點講解與電力系統相關的技術，涉及到電機學、電力電子技術和電力系統相關的知識點。在間歇性能源并網過程中，電力儲能技術可以補償負荷波動，解決風能和太陽能等間歇式新能源發電直接并網對電網的沖擊，調節電能質量，使大規模風力發電和太陽能發電能夠方便可靠地并入常規電網。隨著可再生新能源發電技術的快速發展，電力儲能技術也是電力系統及其自動化專業學生必須掌握的知識，所以儲能技術也是該課程知識體系的重要部分。

本文提出的課程知識體系目前還沒有相關教材，為此，筆者較為系統地構建并編寫適合電力系統及其自動化專業的“新能源發電技術”課程講義，使之更符合電力系統及其自動化專業的教學。從兩學期的試用情況來看，學生認同感增強，明確該課程是本專業不可或缺的重要選修課，重視程度顯著提升，在教學過程中取得了良好的效果。

三、教學模式改革

選擇合適的教學方法，能夠提高課堂效率。教學內容的不同，授課的教學方法也需要相應的改進，為此筆者對教學方法也進行了改革，使之與課程知識體系相適應。

1.采用學術專題講座的教學方式

“新能源發電技術”課程知識體系要求運用新的教學方法。每種新能源發電技術各自成章，自成系統，各部分內容均有很多前沿的技術，僅靠書本知識已經不能適應科技的進步。[5，6]因此需要任課教師補充相關發展的新動向和新技術，以學術講座的形式進行講授與課程相關知識點。講解過程中，以具體的行業問題為背景，采取啟發式的講解方式，層層剖析問題，可以讓學生在有限的學時內，掌握發電技術的發展現狀、發電原理、利用方式、開發存在的問題和研究現狀及動向。如地熱發電、海洋能發電、生物質能發電、太陽能熱發電技術，都可以采用講座的方式進行講解。同時在講座過程中，增加學生提問環節，讓學生可以積極參與，引導學生自主思考。

為了強化實踐，在每一個專題授課結束后，教師通過布置與該專題相關的設計題目，讓學生學以致用。比如讓學生設計太陽能熱電站，利用波浪能發電原理設計相應的波浪能電站，設計新農村綜合利用生物質能的方案，設計垃圾發電站工藝流程等，作為分布式電源接入電網時，結合不同能源開發利用的特點對該地區新能源開發和電網結構做出合理規劃，并給出理由。通過這些綜合性設計作業，可以增強大家的創新意識和實踐能力，激發了學生的學習興趣和主動性，訓練了學生分析問題、解決問題的綜合能力，起到了非常好的效果。

2.基于問題的探究式教學方式

傳統的講授方式，可以系統地講解，課堂容量大。風力發電和光伏發電技術涉及知識點多，知識點零散，因此需要教師合理組織教學內容，使其與所學專業知識相結合。為此筆者精心設計每一個教學環節，精講多練。但傳統的授課方式，學生被動接受，學習積極性不高。

為此，筆者采用基于問題的探究式教學方式，在教學的過程中，教師起引導作用，對課程中的知識點進行分析，提出基于問題的討論題目；并分析學生需要掌握的知識要點，為學生提供必要的參考文獻，讓學生課后自己查閱資料，引導他們學會自己總結知識點，利用所學知識分析實際問題。而學生在課后根據自己的興趣自愿選題，并分小組進行研討，研討后，該小組總結討論結果。在課堂討論中，每個小組推薦一名學生做交流發言，將自己的研究內容做簡要匯報。學生互相提問展開討論，老師進行有針對性的點評，肯定了學生們取得的成績，對錯誤的地方進行了補充和糾正。[2]為了達到分組討論學習預期效果，要求每個小組在上交的文獻報告中，明確每個學生所做的工作和參加小組討論的發言內容，督促每個學生都參與討論學習。通過這種教學方式，充分調動了學生的積極性和主動性，也很好地完成了教學目標，促進了教學質量的提高，達到“授人以漁”的目的。

3.改進多媒體教學方式

由于該課程設計的專業知識具有跨學科的特點，有些知識點學生難以掌握，有些原理較為抽象。如風機的偏航過程、變槳過程、風機的失速原理、斯特林發動機的發電過程等都比較抽象，在沒有實物演示的前提下，學生經常不容易理解。因此在講這些課程內容時，采用多媒體動畫演示的方法，幫助學生理解基本概念和知識，讓學生更快更易地理解和掌握這些內容。

四、考試方法的改革

雖然在教學內容和方法上進行了改革，提高了學生的學習興趣，激發學生的學習熱情，但仍有不少學生選課和學習動機不端正。他們不是為了完善自己的知識結構，提高自己的綜合素質，只是為了湊滿學分，對選修課缺乏足夠的重視。[6]傳統的閉卷考核方式不能全面地反映真實的教學情況。撰寫課程論文，成績只與論文寫得好不好有關，有的同學東拼西湊，也能獲得一個理想的成績。這些方式都難以督促學生平常的學習，因此仍需完善課程的考核方式。根據“新能源發電技術”課程的特點，筆者對該課程的考試方式做了合理的改革，促進學生學習，公正地反映了學生的成績。主要采取了以下一些措施：

1.注重對學生平時的考查

增加課堂隨機考查的次數。通過提問、課堂測驗等方式，讓學生在上課時能集中精力聽講，防止學生上課“開小差”。回答問題和課堂測驗計入平時成績。

2.增加撰寫文獻報告和大作業

基于問題的探究式教學方式中，撰寫文獻報告和小組討論環節能夠有效培養了學生查閱文獻、撰寫論文、發現問題、解決問題、獨立思考的能力，因此能夠較為科學評價學生平時的努力程度。因此，課堂討論和小組討論中，根據學生在該環節中的貢獻不同給學生不同成績，這樣能起到督促學生學習和檢驗學生學習效果的作用。

作業是課堂教學的有效補充和延伸，是教學中必不可少的環節。大作業一般具有綜合性的特點，能夠有效鍛煉學生的綜合能力，鞏固平時所學的知識，是反饋教學效果的有效手段。因此增加大作業和撰寫文獻報告在平時成績中的比重也是考查學生平時學習的有效手段。

3.增加平時成績的權重

平時考核成績權重由原來的30%提高到目前的50%，有效地避免了學生平時不學習，考試時突擊學習也能取得不錯成績的弊端，提高學生學習的積極性和自覺性。

通過上述措施的實施，經調查表明多數學生都認可這種成績考核方法較合理、公正，能夠真實反映學生的成績，受到了多數學生的歡迎。

五、結束語

“新能源發電技術”課程是電氣工程及其自動化專業課程體系中一門重要的專業選修課程。本文針對課程建設中存在的突出問題，構建了適合電氣工程類專業的“新能源發電技術”課程的知識體系，合理組織教學內容，并根據授課內容提出了合適的教學和考核方法。通過課程教學改革，激發學生的學習興趣，引導學生主動學習，培養了學生分析問題、解決問題的能力和創新意識，提高學生的綜合素質，達到提高該課程的教學質量和教學效果的目的。

參考文獻：

[1].對中國能源問題的思考[J].上海交通大學學報，2008，

42（3）：345-359.

[2]馬明國，蔣建新.“生物質能源利用原理與技術”教學改革初探[J].中國林業教育，2009，27（4）：64-67.

[3]陳春香，李嘯驄，梁志堅，等.“新能源發電技術”課程教學改革與探索[J].中國電力教育，2013，（5）：62，102.

[4]孫欣，黃永紅.“新能源發電技術”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2011，（35）：95-96.

太陽能發電技術論文范文3

關鍵詞：建筑能耗；節能空調；太陽能；評價

中圖分類號： TU201.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-0432（2011）-06-0306-1

0 前言

建筑能耗一般指建筑在正常使用條件下的采暖、通風、空氣調節和照明所消耗的總能量，不包括生產和經營性的能量消耗。隨著經濟的快速發展，常規能源日益匱乏，節能環保已成為世界公認的主題，各國都在推行全方位降低能耗，因此零能耗建筑在全球范圍內應用而生。在建筑零能耗風靡全球的時刻，也想談談自己的一些想法。

1 建筑能耗現狀分析

我國約占全社會總耗能的46.7%，歐洲和美國約占全部能源消耗的40% ，如何全面提高能源效率，減少對日漸枯竭的傳統一次性“礦物化石”能源依賴性已成為當務之急。其核心特點除了強調被動式節能設計外，將建筑能源需求轉向太陽能、風能、地熱能等可再生能源，為人們的建筑行為，為建筑與環境和諧共生尋找到最佳的解決方案。

建筑發展至今，建筑能源消耗從零走到了。隨著常規能源的匱乏，我們需要在不改變現在建筑室內舒適環境的情況下，使常規能源的消耗從回歸到零。

我們知道，創建綠色建筑，在建筑設計中要重點抓好自然通風、建筑遮陽、天然采光、門窗隔熱、墻體保溫、節能空調、太陽能利用、水循環使用、“3R”材料利用等“綠色技術”的推廣應用，以實現建筑本身不消耗或少消耗常規能源、不產生或少產生廢水廢物、不無故浪費自然資源、不惡化自然環境的目標。

其中自然通風、建筑遮陽、天然采光、門窗隔熱、墻體保溫這些建筑節能技術已經很成熟了。在這些節能技術之上，如果想要保持一個舒適的室內環境，在室內外環境相差較大的情況下，我們必須要付出一些能量，這些能量除了正常的損耗外，其余供給室內，來達到我們要求的室內環境。因此，要想保持最終的目的不變，我們依然要付出能量，只是現在的能量消耗，要用太陽能、風能、地熱能、生物質能等可再生能源來代替煤、石油等常規能源。下面分別就太陽能的利用和節能空調進行闡述，分析其對建筑零能耗的巨大作用及現實中利用的弊端以及我們該努力的方向。

2 太陽能的利用

太陽存在我們最普遍利用的兩個方面：集熱和光伏發電。國內的集熱器已成為太陽能應用最為廣泛、產業化最迅速的產業之一。在中國，太陽能發電的成本是常規發電成本的6～8倍。無論對于企業還是百姓，如此高昂的電價誰都承受不起。

中國雖然是全球最大的太陽能電池制造基地，但目前用來生產太陽能電池的重要原料――高純度硅材料，95%以上靠從國外進口，而且加工過程中的高精度、高耗能、高污染，使晶體太陽能電池的成本居高不下。另外，中國的太陽能蓄電池的使用壽命及使用條件的限制，使太陽能路燈的造價要比消耗普通電能多10倍以上，這還不包括更換蓄電池的費用。因此，在太陽能光伏發電的使用，配套設備的研究要跟上來，否則，“太陽能電廠”仍是都市里的“能源孤島”，沒有人敢效仿，因為一個自主發電、不消耗社會資源的企業，反而要為之承受消耗社會資源的成本。

3 節能空調

節能空調顧名思義，消耗掉少量的能源，獲得最大能量的空調，那么在現實中，節能空調從哪些方面來改進呢，我個人認為從以下幾個方面：

3.1 中國自主研制制冷新產品

這類產品要具有一定的技術創新和先進性，符合低碳、綠色、環保的原則，能實現無級調速的多樣化控制，根據室內負荷變化自動調整電機轉速，達到最佳節能效果，比一般的風盤系統節能65%以上，這樣的制冷末端新產品可以直接來應用。

3.2 太陽能空調系統

太陽能吸收式空調系統主要由太陽集熱器和吸收式制冷機這兩部分組成的。制得的冷量就是利用了太陽集熱器為吸收式制冷機提供其發生器所需要的熱媒水來提供的。但就使用過程中也存在一些問題：

（1）太陽能空調已初步進入實用階段 使用太陽能空調的用戶依然在不斷的增加，目前產品多是大型的溴化鋰制冷機，只適合中央型空調。因此，研制小型的溴化鋰或氨―水吸收式制冷機與太陽集熱器配套實用并逐步進入家庭中使用。

（2）太陽能空調使用集熱器的采光面積與空調建筑面積的配比受到限制，僅能適用于多層建筑。對此，目前正在研制可以產生水蒸氣的真空管集熱器，以便與蒸氣型吸收式制冷機結合，來解決集熱器與空調建筑面積的配比問題。

（3）太陽能空調系統的初投資依然偏高，僅適用于部分的富裕用戶。為此，我們正在降低現有集熱器的成本，使得更多的家庭具有使用太陽能空調的經濟承受能力。只要克服以上的缺陷，就更大限度地發揮太陽能空調的作用。

4 結論

總之，建筑零能耗要從建筑節能開始，我們要細分最終用戶的需要， 針對不同區域的氣候條件需求，研究先進的節能技術和配套設備，這需要一個曲折而漫長的過程，我們需要踏實的尋求和研究，而不是盲目的追求所謂的“新技術”卻比使用常規能源承擔更多的資源和資金浪費。從而真正的由“低能耗”走向“微能耗”最終達到“零能耗”。

參考文獻

[1] 張子馨.淺談建筑節能和可持續發展[A].江蘇省能源研究會第八屆學術年會論文集[C],2000.

[2] 趙敏榮,胡希杰.太陽能建筑實現“零能耗”的可行性探討――太陽能光伏發電技術在建筑上的應用[A].長三角清潔能源論壇論文專輯[C],2005.

[3] 趙玉文.我國太陽能利用技術的發展概況和趨勢[J].農村電氣化,2004(6):52-53.

[4] 陳文章,榮士壯.我國新能源和可再生能源現狀、問題及對策的探討[J].遼寧農業技術學院學報,2008,10(1):34-35.

太陽能發電技術論文范文4

關鍵詞：分布式光伏發電；微型燃氣輪機；互補發電系統；發電成本

中圖分類號： TK47 文獻標識碼： A 文章編號：

0 引言

近年來，太陽能光伏發電技術迅速進步，相關制造產業和開發利用規模逐步擴大，已經成為可再生能源發展的主要領域。根據全國可再生能源發展十二五規劃和太陽能發電發展十二五規劃，促進太陽能發電產業可持續發展，國家能源局和國家電網分別于9月和10月了《關于申報分布式光伏發電規模化應用示范區的通知》和《關于做好分布式光伏發電并網服務工作的意見》，鼓勵大力推動分布式太陽能光伏在城市的應用，加快在居民住宅和政府公用建筑物、商業設施等的普及，實行自發自用、多余上網、免費并網、電網調劑，形成千家萬戶開發應用新能源的局面。相信該政策的出臺將極大推動我國分布式光伏發電的發展。但是，由于光伏發電具有隨機性、波動性以及不可控性，使得光伏發電的出力波動極大。這種波動將對電網的頻率電壓穩定性造成不良影響[1]。為了消除光伏發電系統對電網穩定性的影響，國內外提出了多種能源互補系統，如風電-太陽能發電互補系統[2]，光伏-燃油發電系統[3]，光伏-儲能系統[4]，光伏-微型燃氣輪機系統[5]等。

現階段，中國城市屋頂資源廣闊。以上海為例，共有兩億平米的建筑屋頂，現有光伏電池在標準條件下的功率都高于100W/m2，若這些面積全部利用起來，其裝機容量要大于一個三峽。但是光伏發電系統等分布式電源的輸出功率具有波動性、隨機性、間歇性的特點，微網采用微燃機、燃料電池、儲能裝置等實現微網中的功率平衡調節，大大降低間歇式分布式電源對電網的影響，增強功率調節的可控性。本文就分布式屋頂光伏/微型燃氣輪機微電網系統的成本進行初步分析，驗證該微電網系統的經濟可行性。

屋頂光伏與微型燃氣輪機系統簡介

屋頂光伏/微型燃氣輪機互補發電系統包括太陽能光伏板、逆變器和若干臺微型燃氣輪機成的小型微電網系統。系統中配備微型燃氣輪機的目的是通過燃氣輪機特有的快速啟停和出力調節特性，來補償由于天氣變化引起的光伏出力波動，是的這個互補發電系統的輸出平穩，消除光伏發電對電網的不利影響。

考慮到屋頂分布式光伏規模（1MW-100MW）不是很大，為了保證互補系統有較高的經濟性，互補發電裝置中一般采用微型燃氣輪機（30kW-200kW）或者相應的聯合循環機組。

以10MW屋頂光伏發電為例，配備兩臺100kW微型燃氣輪機。發電系統框圖見下圖1所示。

圖1 分布式屋頂光伏/微型燃機互補系統發電框圖

2. 系統成本初步分析

對于光伏發電與微型燃氣輪機發電互補系統而言，發電系統的成本由以下三個部分組成

總投資折舊成本

燃料成本

運行維護成本

2.1 總投資折舊成本Cod

總投資折舊成本Cod包括光伏發電的單位折舊成本Cod_p和微型燃機電站折舊成本Cod_g，即Cod=ωpCod_p+ωgCod_g

其中ωp和ωg分別為微型燃氣輪機所占發電量的百分比。

（1）光伏發電總投資成本Cod_p

光伏發電總投資費用主要包括光伏發電的靜態投資費用，財務費用（主要是主要是利息支出）以及運行與維護費用三個部分。其中靜態投資費用由電站的單位容量造價和裝機容量得到。為了體現出全生命周期的總投資費用，將其折算為現值。具體可表示為：

TCRp=UIP×Kp+FCp+MCp×(P/A,i,n) （1）

其中，TCRp是光伏發電的總投資費用的現值（元）；UIp是單位容量造價費用（元/kW）；Kp是電站的裝機容量（kW），FCp是財務費用（元）； MCp是運行與維護費用（元）；i是折現率（%）；n是電站投產運行期（年）。

但是考慮到光伏/微型燃機發電系統的特殊性，本研究采取按運行小時數分攤固定成本的策略。則電站總投資的折舊成本可表示為：

（2）

其中，Cod_p是光伏電站總投資的折舊成本（元/kWh）；SUIp是電站單位動態投資費用（元/kW）；ψ是凈殘值率；δ是廠用電率（%）；T是設備年運行小時數（h）。

目前由于光伏組件的價格較低，基本維持在4.2-4.7元/W之間，因此，10MW屋頂光伏系統動態總投資可以按照8600萬元計，光伏平均利用小時數按照1000h的地區計，廠用電率按照2%，凈殘值率按照5%，電站投產運行期按20年計算，得到Cod_p=0.42元/kWh。

（2）微型燃機發電總投資成本Cod_g

按照目前微型燃機造價，100kW燃機發電系統動態總投資大約為14000元/kW，微燃機只是白天平滑光伏曲線運行，年平均運行時間按照1500h計，廠用電率按照2%，凈殘值率5%，折舊20年計，按照光伏總投資成本同樣的算法，可以得到Cod_g=0.485元/kWh。

綜合光伏和微燃機的投資成本，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）光伏電站燃料成本Cof_p

由于光伏電站主要是利用太陽能發電，除了光伏組件每年有少許損失外，幾乎無發電成本，而光伏組件每年的衰減已經在光伏年平均利用小時數中考慮，所以光伏電站燃料成本可以忽略。

（2）微型燃機發電燃料成本

燃氣發電燃料費用不僅與天然氣價格有關，還與發電機組供電效率等因素有關。根據1kWh輸出電力=3.6 MJ，微型燃機發電燃料費用可表示為：

Cof_p=(((1×3600/4.1868)/Q)/η)×Pg(3)

其中，Cof_p是電站燃料成本（元/kWh）；Q是天然氣發熱量（kcal/m3）；η是機組供電效率（%）；Pg是天然氣市場價格（元/m3）。

同時，微型燃機發電還有除了大部分的發電原料天然氣費用外，還包括少部分的水費和材料費。根據相關工程數據資料顯示，水費和材料費占燃料費比重極低，約為0.008元/kWh。

按照目前天然氣市場價格2.2元/m3，天然氣熱量8500kcal/m3，100kW微燃機供電效率32%計，得出微型燃機發電燃料成本Cof_p=0.632+0.008=0.64元/kwh。

按照光伏和微燃機發電所占比重計算得出：Cof=3%×0.64=0.0192元/kWh。

2.3 運行維護成本

光伏/微型燃機互補發電系統中，光伏組件和微型燃機幾乎都是免維護的，光伏組件就是每隔時間進行一次清洗，微型燃機定期加油等即可，所以該系統的運行維護成本很低，暫按照0.1元/kWh計。

綜合以上三個方面，可以得出整個互補系統的成本為Coe=Cod+Cof+0.1=0.5412元/kwh。

3 成本分析及結論

從以上分析可知，該互補系統發電成本與三個影響因素的關系最大：光伏電站動態總投資、微型燃機投資成本和微型燃機燃料成本。本項目中由于微型燃機發電在系統中運行小時數較少，所占比重較低，所以對系統成本影響不大。因此，主要影響因素在于光伏電站單位投資。

根據2012年9月國家能源局的《關于申報分布式光伏發電規模化應用的通知》，國家對分布式光伏發電項目實行單位電量定額補貼政策，補貼金額可能為0.4~0.6元/kwh，如果分布式發電的銷售電價為0.6元/kwh的話，互補系統能有0.459元/kwh的收益，互補系統經濟性較好。如果沒有政府補貼的話，互補系統的經濟性較差。

因此，在目前政府對分布式光伏發電有補貼的情況下，建設分布式光伏/微型燃機發電系統在經濟上是可行的。同時，隨著技術進步，光伏發電單位投資的下降，也會降低整個電站的成本，從而慢慢實現光伏平價上網。

參考文獻

[1] 李碧君,方勇杰, 楊衛東,徐泰山.光伏發電并網大電網面臨的問題與對策[J].電網與清潔能源. 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] 吳炯.光伏與柴油發電并網控制系統設計[D].上海交通大學.2011碩士畢業論文

太陽能發電技術論文范文5

【關鍵詞】建筑設計；生態建筑；可持續發展；生態環境；

生態建筑設計思想就是生態學，設計理論是以人為本，整體環境由自然，建筑和人構成，在設計過程中，實現自然，人與建筑的三者和諧統一關系，使環境與建筑相互融合，既保護到了周邊的環境，也給人們提供了一個非常舒適的小環境。在更高的層次上，使生態建筑回歸到自然，生態建筑應用了很多最新發展的技術，以具體條件為基礎，來搭配相關技術。不管使用什么類型的技術，應該把建筑當成生命有機體，形成一個良性循環系統，實現自然生態平衡；應該把建筑看成一個生態體系，對這個體系內外空間的各類物態因素進行設計和組織，有序地循環利用這些生態系統內的物質能源，建成一個生態平衡建筑系統，形成少污少廢，高效低耗的生態環境。

一、 國內生態建筑發展暴露的不足

（一） 沒有正確地理解生態建筑

生態建筑的重點是對建筑和其他相關因素之間的關系進行合理安排，在組織和安排之前要充分考慮本地生態學基本原理，建筑學與自然環境，實現周圍環境與建筑物完美結合，與此同時，建筑物與室內的氣候條件要有足夠的自我調節能力，要具有延長建筑壽命，減少污染，節能節水的優勢。不過，有些人的觀點是，所謂生態建筑就是在建筑物的周邊添加一些綠化物，再往它的內部放置一些植物。生態建筑就是能夠單純節能，還有些人的觀點是，生態建筑就是未來有可能劃分的建筑物平面，實際上，這些觀點只看到了生態建筑的皮毛，沒有完全理解生態建筑本質。

（二） 沒有系統性研究農村的生態建筑

我國屬于發展中國家，對生態建筑系統的研究還沒有達到平衡狀態，城鄉之間有很大距離。現在，對不同學科研究的重點主要放在那些非常發達的大中型城市，沒有系統性的研究我國農村居住環境。很多研究都以本專業為出發點，盡管對內容的研究非常豐富，不過，并沒有把各個不同學科相互結合起來，進行深入探討和研究，尤其是怎么樣在一個特殊的環境下，把植物環境工程與人居環境相互結合起來。

（三） 沒有大范圍對生態建筑的實踐進行研究

如今，我們國家建筑界，已經出臺了很多生態建筑方面的論文，這些論文思想先進，能夠實現可持續發展，可以促進生態建筑的不斷發展。不過，大部分論文還只處于針對生態建筑設計的理論范疇，缺乏對建筑學和生態學理論的指導，也沒有介紹清楚國際相關先進經驗，不具備先進的工程實踐模式，以及環境的分析與計算機模擬分析。

二、有效改善生態建筑設計的對策

根據目前我國生態建筑發展過程中所出現的問題來看，生態建筑設計要借鑒相關設計原則與實踐經驗，重點在以下幾個環節上操作。

（一）對環境關系進行處理

要遵守節地原則，要對大自然進行保護，對土地資源進行適當的開發，對項目用地進行合理規劃，逐漸提高使用土地的效率；充分利用最科學的建筑系統，有效提高建筑的使用面積，有效提升建筑的使用年限，避免使用一些淘汰的材料，如粘土實心磚等等材料，對所有的建筑廢棄材料進行無公害的處理，使污染物排放量大大下降，在建筑室外鋪裝透水性材料，保證地下水資源的平衡性，在使用自然材料時，不要對自然再生系統進行破壞，應該使用與環境適合的親和材料。

應該最大限度的使用可重復利用的材料，包括再生和可循環利用材料，以及短缺和不可再生的資源，對自然建材進行多區域應用，應該在施工過程當中避免出現污染。

要對自然進行防御，通過本地的氣候，對建筑位置進行確定，增加一些遮陽設備，充分利用一些性能好的建筑材料，進行噪音隔離和保溫隔熱，在沿海地區，還需要避免出現空氣鹽害，采取防臺風的具體措施。

（二） 遵守節能原則

傳統建筑的設計，主要依據能源廉價的原則，把常規能源應用在這些建筑中，有很多問題，包括大量污染，消耗能源的速度加快。所以，應該采取適度的節能措施，充分利用本地的自然條件。現在，大量樓盤的南墻上面，都設置不少鋁合金百頁和混凝土板，用來放置空調的室外機，鋁合金百頁可以由外觀精美的太陽能裝置來代替，在太陽能裝置的內側放置室外機，這樣功能與美觀就可以實現完美的結合。也可以充分利用太陽能發電技術，并且實現小區電網和發電系統之間的并網功能。同時，要對綠化帶進行設計，在設計綠化過程中，要充分重視技術，重視內涵，達到重情調輕生態的效果。應該進行層次性綠化，使物種具有多樣性，使生態系統具備天然更新的能力，要采用生態功能，長壽性，適應性和抗逆性都很強的植物材料。不要片面的理解植草的綠化，可以利用樹木和落葉來調整日照，建立一個可供調節的植被系統。。

（三）把智能管理系統引進來

可以采取最新的技術方法，包括隨天空明暗變化進行透光效果的調節，讓玻璃幕墻會呼吸，可以隨陽光角度進行變化，對智能采光窗進行設計，并且參考日照強度，對室內的照明系統進行自動調整，對室內的溫濕度進行自動控制。建立一個健康的，舒適的室內環境，避免采用與人體有害的裝修材料。

（四）對歷史進行繼承并且向城市融入

城市是一種人工環境，能夠充分滿足生存和發展的需求，它承載著文化，可以積累大量的文化內涵，擔負著人類文明的精華。在城市的發展和建設過程中，應該對歷史文化保護和現代化建設之間的關系進行正確處理，需要充分尊重城市發展歷程，在歲月的流逝中，城市的風貌具有更多的內涵。城市建設屬于緩慢發展的過程，文化鏈條需要在不同階段進行鏈接，所以，不能對城市文化進行切割，應該對歷史風貌進行妥善保管，實現資源和景觀的共享性；需要對開放式進行設計，使開放式設計位于街道尺度與建筑之間，保持居民的生活習慣，保持居民交往和出行的習慣，使居民對原有區域進行認知，促進城市和建筑的和諧統一。對城市規劃需要長遠的眼光，其中的結構元素具有共性的價值取向，城市形象具有非常豐富的象征性意義。

三、結語

生態建筑依然需要向自然回歸，人們關注的不僅是一個平衡而穩定的系統，而是生態系統廣泛性的協調和穩定，在人們的頭腦當中需要始終存在生態平衡的意識。這種意識極其重要，但是這并非一種非常容易的事情。人們對生活的方式和態度體現出他們的進步性，對民族整體的發展與素質進行充分體現。作為生態建筑設計者，應該避免人們活動一無干擾到環境，促進生態系統發展的協調性和平衡性。

參考文獻：

[1]紀艷偉；劉海波；淺析生態建筑設計[J]；黑龍江科技信息；2011年18期

太陽能發電技術論文范文6

由于風電產業的飛速發展，高等學校的專業設置顯得相對滯后，導致風電相關技術人才匱乏，同時這方面的專業教育資源和專業的高級人才也相當缺乏。風電產業的可持續發展、風電領域核心技術的突破很大程度上依賴我國風電本科人才培養。伴隨著產業規模的日益擴大、風力機組單機容量的進一步增加以及風電科技的快速發展，人才短缺的問題日益凸顯。風電本科教育始于2006年，教育部相繼批準華北電力大學、河海大學、長沙理工大學、蘭州理工大學、內蒙古工業大學、東北電力大學和沈陽工業大學等少數高等院校開辦“風能與動力工程”本科專業。國內設置風能與動力工程專業的院校，如蘭州理工大學主要依托能源與動力工程學院，華北電力大學主要依托可再生能源學院，沈陽工業大學主要依托新能源工程學院，培養計劃偏重于動力機械；專業設置側重于風力發電的只有河海大學，由原電氣工程學院與水利水電工程學院部分學科專業調整合并組建了能源與電氣學院，并設置了新能源系，但是也成立于2009年，其人才培養和課程體系也屬于摸索階段。目前，設置本專業的高校因發展基礎和辦學定位等方面的差別，所制定的培養方案也存在一定差別和側重，對于風電這個新興產業對人才的需求及風電人才培養缺乏系統的、深入的研究。

師資短缺是新辦專業普遍面臨的問題，之前沒有這方面的人才儲備，也缺乏這方面的專業教育資源，現有的少數高級人才相對集中在一些科研單位。教師除部分從事過與新專業相關科研項目的骨干教師外，一般都對新專業課程體系缺乏總體掌握，在轉行教師中常出現的問題是教學內容組織缺乏面向新專業的針對性。對于骨干教師應注意的問題是科研成果向教學中的轉化問題，將風能最新技術進展融入到課堂教學中。結合我國風電行業發展的現狀和趨勢，從人才現實需求和高等教育銜接的角度立足于內蒙古的資源優勢、地域特色及畢業去向，構建以風能與動力工程專業為核心，形成創新型、實踐型為主的風電人才培養體系，不求規模的最大化，但求優勢和特色的互補。在橫向對比其他院校風能與動力工程專業人才培養的基礎上構建創新人才培養體系，將培養創新能力和工程實踐能力視為風能與動力工程專業的主要人才培養模式，同時培養學生具備到邊遠艱苦地區工作的身體素質和意志品質。

二、風能與動力工程專業課程體系設置規劃

風力發電系統是一個綜合電機制造、空氣動力學、電力電子、電力系統、先進控制理論等多學科知識的高度交叉的新技術系統工程，現有風能與動力工程專業的教材缺乏系統性、實用性和時效性，同時復合型師資和教育資源有所欠缺，各學科交叉聯合攻關研究的學術氛圍不濃。在調研其他院校風能與動力工程專業課程體系的基礎上，本著學以致用的思想，立足內蒙古風電大發展的現實，面向風電制造企業和風電場，秉承服務社會的理念，優化整合教學資源，既要保證理論知識的掌握又要提升學生實際動手能力，構建科學合理、特色鮮明的以風力發電為主體專業課程體系。在完善風電人才教育體系的基礎上構建了內蒙古工業大學風能與動力工程專業選課指導，如圖1所示。

課程體系設置以綜合素質教育為核心，實踐能力和創新精神培養為重點，要求學生具備較寬廣的電氣學科工程技術基礎和風能與動力工程領域專業知識，接受風能開發利用技術的基本科研和工程訓練，具有分析和解決風能利用方面問題的基本能力，能把握電機電器、電力系統、電力電子、自動控制與風力機械和風電場的有機結合，強化多學科交叉融合與實際工程應用能力的緊密聯系。其專業主干課程主要包括：工程力學、機械制圖、電路原理、電子技術基礎、電力電子技術、自動控制理論、電機學、電力拖動自動控制系統、風力機空氣動力學、風資源測量與評估、風電機組控制技術、風電場電氣工程、風力發電系統建模與仿真、風電機組測試與維護、太陽能發電技術、可再生能源。

風能與動力工程專業作為一個工科專業，要求很強的實踐性，需要配備良好的實驗環境和實踐基地。由于開辦時間短、缺少相關的教學實驗設備，加之風電機組的安裝條件等因素，高校雖然擁有良好的育人環境，但是教學資源和實踐基地的缺失已經嚴重制約了風電人才的培養。目前國內只有少數單位開發了演示性風電實驗裝置。為彌補實驗設備不足的問題，可以采用建立校企產學研合作的方式，充分利用地區優勢，與內蒙古范圍內的風力發電企業建立實習基地。

目前我國正式出版的風能技術書籍不少，但其中能直接用于本科教學的書籍較少。主要是由于這些書籍集中于以下三類：第一類為技術培訓類教材，理論性和知識的系統性不足；第二類為理論性專著，偏重理論性，有深度，很多內容源自作者的學位論文或技術報告，部分章節的難度遠超本科生的理解能力；第三類是各國風電行業標準和操作規程，可作為教學輔助用書，但同樣不適于課堂教學。由于以上問題，內蒙古工業大學在沒有進行專業師資培訓的前提下，教師們通過自身科研和刻苦自學克服了很多實際困難，采取自編校內講義和其他近似參考教材相結合的方式開出了風能與動力工程專業所有大綱要求的專業課程，如風力發電系統建模與仿真、風電機組測試與維護、無功補償技術等專業課程，計劃在經過兩到三屆的試用和修改補充后正式出版一些教材。

三、結語