太阳能发电技术论文例1

太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(Solarcells)是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑(照明)一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。

1太阳能发电原理

太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。

1.1太阳能电源系统

太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。

(1)电池单元：

由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有"光生电流"流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。

理论研究表明，太阳能电池组件的峰值功率Pk，由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷(需电量)决定。

(2)电能储存单元：

太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。

1.2控制器

控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm，又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。

1.3DC-AC逆变器

逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流

电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照

明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。

2太阳能发电系统的效率

在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围绕着加大吸能面，如双面电池，减小反射；运用吸杂技术减小半导体材料的复合；电池超薄型化；改进理论，建立新模型；聚光电池等。几种太阳能电池的转换效率。

充分利用太阳能是绿色照明的重要内容之一。而真正意义上的绿色照明至少还包括：照明系统的高效率，高稳定性，高效节能的绿色光源等。

3.1发电--建筑照明一体化

目前成功地把太阳能组件和建筑构件加以整合，如太阳能屋面(顶)、墙壁及门窗等，实现了"光伏--建筑照明一体化(BIPV)"。1997年6月，美国宣布了以总统命名的"太阳能百万屋顶计划"，在2010年以前为100万座住宅实施太阳能发电系统。日本"新阳光计划"已在2000年以前将光伏建筑组件装机成本降到170～210日元/W，太阳能电池年产量达10MW，电池成本降到25～30日元/W。1999年5月14日，德国仅用一年两个月建成了全球首座零排放太阳能电池组件厂，完全用可再生能源提供电力，生产中不排放CO2。工厂的南墙面为约10m高的PV阵列玻璃幕墙，包括屋顶PV组件，整个工厂建筑装有575m2的太阳能电池组件，仅此可为该建筑提供三分之一以上的电能，其墙面和屋顶PV组件造型、色彩、建筑风格与建筑物的结合，与周围的自然环境的整合达到了十分完美的协调。该建筑另有约45kW容量，由以自然状态的菜子油作燃料的热电厂提供，经设计燃烧菜子油时产生的CO2与油菜生长所需的CO2基本平衡，是一座真正意义上的零排放工厂。BIPV还注重建筑装饰艺术方面的研究，在捷克由德国WIP公司和捷克合作，建成了世界第一面彩色PV幕墙。印度西孟加拉邦为一无电岛117家村民安装了12.5kW的BIPV。国内常州天合铝板幕墙制造有限公司研制成功一种"太阳房"，把发电、节能、环保、增值融于一房，成功地把光电技术与建筑技术结合起来，称为太阳能建筑系统(SPBS)，SPBS已于2000年9月20日通过专家论证。近日在上海浦东建成了国内首座太阳能--照明一体化的公厕，所有用电由屋顶太阳能电池提供。这将有力地推动太阳能建筑节能产业化与市场化的进程。

3.2绿色照明光源研究

太阳能发电技术论文例2

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0013-02

对能源危机和环境的日益关注，使用可再生能源发电得到理论研究人员和工程技术人员的广泛关注和深入探讨。在可再生能源系统中一个重要的议题是太阳能能源系统。而太阳能发电系统与电力电子课程有着紧密的关联，因此在“电力电子技术”教学创新过程中可以把太阳能发电系统放置在电力电子学的应用介绍中，这使课堂理论教学与社会发展和社会热点更加契合，也能使电力电子学更有吸引力。

普通的教学方法通常采用纯理论方式，其缺点是：在大学生电力电子的课程中，学生对于实验中突然出现的现象和对系统元件的探索缺少关注，很难达到良好的教学效果和知识传授。而太阳能控制系统的课程设计具有较强的实践性，实验环节尤为重要，由于受到实验设备、实验人员和实验条件等的限制，传统的实验教学很难开展，但是软件仿真虚拟实验则没有这方面的限制。因此，本文提出了基于MATLAB/ SIMULINK仿真软件对太阳能发电系统进行仿真研究，包括MPPT算法和变流器的拓扑设计，帮助学生加深对电力电子基础理论和应用系统设计知识的理解，填补基础理论教学与实际应用之间的断带，掌握利用仿真技术进行辅助分析与设计的技能。

一、太阳能发电系统

电力电子电路主要包括四大类：整流电路（AC-DC变换）、斩波电路（DC-DC变换）、逆变电路（DC-AC变换）、交流电力控制及交交变频电路（AC-AC变换）。与太阳能发电系统密切相关的为斩波电路和逆变电路。本文介绍的太阳能发电系统运行在离网模式，主要变流器为DC-DC变换，所以本文着重介绍斩波电路。在教学设计上，学生初次接触电力电子应用实例，实际的感观并不多，对太阳能发电系统各个模块理解有些困难，因此本文提出了一种精简的太阳能发电系统，从而达到电力电子技术教学的目的。太阳能发电系统的拓扑如图1所示。[1]它由光伏电池板、升压斩波电路、MPPT控制器和负载组成，下面详细介绍各部分的作用。

太阳能电池是太阳能发电的能量转换器件。其原理是光生伏打效应，当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光电子-空穴对。在电池内电场的作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。[2]

太阳能电池后级一般采用Boost电路进行DC/DC变换。[3]由于在太阳能发电系统中，太阳能电池的输出功率受多种因素影响，如太阳光照强度、环境温度。在不同的环境下，太阳能电池的输出曲线是不同的，相应的最大功率点也不同。日照越强，太阳能电池能够输出的功率越大；本身温度越高，其输出功率越小。在特定的日照强度和温度条件下，太阳能电池具有唯一的最大功率输出点（MPP），也只有工作在最大功率点才输出最大功率。

根据太阳能电池特性，有以下几种最大功率点跟踪方法：CVT法；基于扰动的自寻优控制算法，主要有扰动观察法、电导增量法等；基于优化模型的控制算法，主要有短路电流检测法、开路电压检测法、电流扫描法等；基于人工智能的处理算法，主要有模糊控制、人工神经网络等；负载电流/电压最大法。扰动观察法是目前研究最广也是应用较为普遍的控制算法之一。其原理是每隔一段时间对太阳能阵列的工作点实施扰动，然后测量其功率变化，与扰动之前的功率值相比较，若功率值增加，则表示扰动方法正确，可朝同一方向扰动；若扰动后的功率值小于扰动前，则往相反的方向扰动。由于扰动观察法结构简单，跟踪算法简单，容易实现，容易被接受和理解，所以采用扰动法进行最大功率点跟踪。

二、仿真实例

为了构建与实际相符合的教学场景，引入仿真软件MATLAB/

SIMULINK，利用 MATLAB/ SIMLINK软件构建电力电子电路进行仿真演示，电力电子变换与控制领域的典型开关电路均可建立仿真模型，通过对模型的仿真，可直观展示各种参数变化对电路波形的影响以及数值计算，可以为教学现场营造一种真实的电力电子电路工作场景，能够有效地弥补传统教学方式的不便和不足，学生能够全面准确理解教学内容。同时，在电路仿真时，可以模拟各种电力电子器件故障，如开路、短路等，能够清晰地展示各种电力电子电路的工作过程，使学生能够直观、全面地掌握课程学习内容，同时将学习活动情境化、趣味化，大大加深了学生对所学知识的理解，使学生能够将隐性的理论知识转化为显性的技能。[4]因此，将MATLAB仿真软件引入太阳能发电系统课程设计的教学，可以充分利用MATLAB的强大运算与图形化功能，提高课程教学质量与教学效果。

1.太阳能电池内部特性MATLAB仿真

太阳能电池的I-V特性随光照和电池表面温度的变化而变化。单个太阳能电池的输出伏安特性表达式为：

（1）

式中：I――太阳能电池输出电流；U――太阳能电池输出电压；Iph――光生电流；I0――二极管反相饱和电流；K――玻尔兹曼常数（K=1.38×10-23J/K）；q――电子的电荷量（q=1.6× 1019C）；n――二极管特性因子；RS――太阳能电池的串联电阻；Rsh――太阳能电池的并联电阻。

根据太阳能电池内部特性，结合式（1）在MATLAB/ SIMULINK仿真实验平台中建立太阳能电池内部特性仿真模型，如图2所示，对太阳能电池的输出特性进行实验研究。本案例初步设置光照强度Sref为400W/m2，温度Tref为25℃，电池开路电压UOC为66V，峰值电压Um为54.2V，短路电流ISC为25.44A，峰值电流Im为23.25A。

2.占空比扰动法的MATLAB仿真研究

干扰观测法算法简单且易于硬件实现，所以被广泛地应用。经典干扰控制法步长不易确定，如果步长大可以较快跟踪到最大功率，但在最大功率附近振动较大。如果步长较小，虽然在最大功率点附近振荡较小，但跟踪的速度又太慢。在本案例中，采用PWM信号占空比D作为控制变量，相对于干扰观测法，占空比扰动法由于直接把占空比作为控制变量，只需要控制一个参数，从而使控制器简单化。[5]图3为MPPT模块的MATLAB仿真模型。

3.太阳能发电系统MATLAB仿真模型

在建立太阳能电池内部特性模型及MPPT模块模型后，在SIMULINK中建立太阳能发电系统整体仿真模型，该模型采用光照强度S和温度T作为输入，以流过负载的电流I和负载两端的电压U作为输出来进行仿真。将电路元器件模块按太阳能发电系统结构图连接起来组成仿真电路，如图4所示，主要由太阳能电池板模型、升压斩波电路、MPPT模块、负载（500Ω电阻）组成。

4.仿真结果分析

太阳能电池板输出电压（左）、电流（右）波形如图5所示，图6左右分别为负载电压和电流波形。由仿真结果可以看出，给定参数的太阳能电池在光照强度Sref为400W/m2，温度Tref为25℃条件下，输出电压为78V，输出电流为9.7A，负载电压为550V，电流约为1.1A。由图5、图6可见，电池输出电压、电流在1s前已达稳定，说明Boost电路实现太阳能发电系统最大功率点跟踪是可行的。此仿真模型和仿真结果有利于本科生学习太阳能发电控制系统和理解相关电力电子技术。

三、结论

以太阳能光伏发电系统为案例，基于MATLAB仿真平台设计的“电力电子技术”教学模式，不仅在教学方式上进行整改，并且在教学内容上也进行了改革创新，形成理论与实践并进，理论与仿真相结合的教学新思路和新模式。一方面改善了教育质量，提高了学生对课堂学习的兴趣，另一方面向学生介绍了新能源，增强“电力电子技术”吸引力的同时使学生拥有更多的实践经验，帮助学生加深对电力电子基础理论和应用系统设计知识的理解，掌握利用仿真技术进行辅助分析与设计的技能。

参考文献：

[1]P.Bauer，W.Kolar.Teaching Power Electronics in the 21st Century[J].EPE Journal，2003，13（4）：43-50.

[2]汪义旺.MATLAB仿真在光伏发电技术实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2011，28（7）：177-179.

太阳能发电技术论文例3

Abstract: In the new energy, solar power has the highest technical content and the most promising. This paper summarized the main types of solar power in China and its advantages, the efficiency of solar power generation system, the main principle and the solar published analyses.

Key words: solar energy; power generation; power system; the main principle

中图分类号：TM615前言

太阳能作为清洁、无污染、方便易得的可再生建筑能源，越来越受到人们的青睐。太阳能光伏发电系统安全可靠、无噪音、无振动、无污染、无需消耗燃料，无需架设输电线路即可就地发电供电，建设周期短，可靠性高、维护简便，对于换件常规能源的短缺和减少环境污染具有重要的意义。

1、我国太阳能发电的主要方式及其优势 1.1 太阳能热发电。①塔式太阳能热发电系统。塔式太阳能热发电系统也称为集中式太阳能热发电系统。它利用定日镜将太阳光聚焦在中心吸热塔的吸热器上，在那里将聚焦的辐射能转变成热能，然后将热能传递给热力循环的工质，再驱动热机做功发电。 ②槽式太阳能热发电系统。槽式太阳能热发电系统是利用槽式抛物面反射镜聚光的太阳能热发电系统的简称。该聚光镜面从几何上看是将抛物线平移而形成的槽式抛物面，它将太阳光聚在一条线上，在这条焦线上安装有管状集热器，以吸收聚焦后的太阳辐射能，并常常将众多的槽式抛物面串并联成聚光集热器阵列。该系统中机热油回路和动力蒸汽回路分离开来，经过一系列换热器来交换热量。当太阳能供应不足时，利用一个辅助加热器将油回路中的导热油加热，从而实现系统的稳定连续运行。 ③碟式太阳能热发电系统。碟式太阳能热发电系统借助双轴跟踪，利用旋转抛物面反射镜，将入射的太阳辐射进行点聚集，聚光点的温度一般为500—1000℃，吸热器洗手这部分辐射能并将其转换成热能，加热工质以驱动热机（如燃气轮机、斯特林发动机或其他类型透平等），从而将热能转换成电能。该方式的优点是：转化效率最高；可模块化；可以混合发电。

1.2 太阳能光发电。①单晶硅电池。单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的加工处理工艺基础上的。它的转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为23%，而规模生产的单晶硅太阳能电池，其效率为15%。硅电池进展的重要原因之一是表面钝化技术的提高。此外，倒金字塔技术、双层减反射膜技术以及陷光理论的完善也是高晶硅电池发展的主要原因。 ①多晶硅电池。多晶硅电池与单晶硅比较，由于所使用的硅远比单晶硅少，其成本远低于单晶硅电池，具有独特的优势。但是由于它存在着晶粒界面和晶格错位的明显缺陷，造成多晶硅电池光电转换率一直无法突破20%的关口，低于单晶硅电池。 ③薄膜太阳能电池发电是另一种光伏发电方式。由于受到原材料、加工工艺和制造过程的制约，若要再大幅度地降低单晶硅太阳电池成本是非常困难的。作为单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳电池。目前薄膜电池主要有硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜电池、燃料敏化TiO2太阳电池等。

太阳能光伏发电系统的主要优势：可以有效利用建筑物屋顶和幕墙，无需占用土地资源；可原地发电，原地使用，减少电力输送的线路损耗；各种彩色光伏组件可取代和节约外饰材料（如玻璃幕墙等）在白天用电高峰期供电，从而舒缓高峰电力需求；配备蓄电池后，还能满足安全用电设施的不断电要求；太阳能发电板阵列直接吸收太阳能，降低墙面及屋顶的温升，减轻建筑空调负荷。

2、太阳能发电系统的效率

在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围绕着加大吸能面，如双面电池，减小反射；运用吸杂技术减小半导体材料的复合；电池超薄型化；改进理论，建立新模型；聚光电池等。几种太阳能电池的转换效率见表1。

表1几种太阳能电池的转换效率

3、太阳能发电的主要原理分析

太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。

3.1 太阳能电源系统：太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。

①电池单元：由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件（阵列）。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。 若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有“光生电流”流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。

理论研究表明，太阳能电池组件的峰值功率Pk，由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷（需电量）决定。

②电能储存单元：太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间（发电时间）的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。

3.2 控制器：控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。

3.3 DC-AC逆变器：逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。

4、结束语

总之，绿色能源和可持续发展问题是本世纪人类面临的重大课题，开发新能源，对现有能源的充分合理利用已经得到各国政府的极大重视。太阳能发电作为一种取之不尽，用之不竭的清洁环保能源将得到前所未有的发展。随着太阳能产业化进程和技术开发的深化，它的效率、性价比将得到提高，也将极大地推动中国“绿色照明工程”的快速发展。

参考文献：

太阳能发电技术论文例4

[3]袁婉玲.危机中见机遇 太阳能光伏产业正和时宜[J].无线电技术,428.

[4]我国太阳能光伏产业的近期进展、挑战和政策建议[J].宏观经济研究,2009,(2).

[5]刘慧芬,史占中.我国发展太阳能产业政策刍议[J].科学技术与工程,2008,8(22).

太阳能发电技术论文例5

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。

建设部级的太阳能技术研究机构，提高中国太阳能自主研发能力。设立部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，政策上的求同存异，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.

太阳能发电技术论文例6

中图分类号：TU18 文献标识码：A

引言

青海省地处青藏高原的东北部，纬度低，日照时间长，大气层薄而清洁，透明度好，是我国太阳能开发利用的最佳地区之一。近年来，青海省坚持多元发展、多能互补的方针，实施大力开发太阳能、风能等新能源的政策，鼓励太阳能产业的发展，使得新型的太阳能应用技术走进了千家万户。一个个光伏电站在戈壁摊上的建起，使青海省由太阳能富省逐步变成太阳能大省、强省。随着三江源生态保护工程的实施，牧区定居点、小城镇建设的力度进一步加大，为青海农牧区户用太阳能、风能等清洁能源应用技术的推广和发展，带来了新的机遇和挑战。今后，在大力发展太阳能、风能发电产业的同时，结合牧区定居点、小城镇建设，坚持适用、安全、经济、美观的原则，综合应用太阳能光电、光热技术，切实提高农牧民生活质量，是实现牧区跨越式发展发展的富民之路。

1 青海农牧区太阳能光电、光热技术的应用现状

青海丰富的太阳能资源和独特的地理环境，为太阳能的利用创造了便利条件。资料显示，青海太阳辐射强度高，日照时间长，全省年日照时数在2300～3550h之间，仅次于，居全国第2位，太阳辐射总量在5637～7420MJ/m2之间，年接收太阳能折合标煤为1.623×1015kg，合3.60×1015kW·h的电量，相当于龙羊峡电站年发电量的6万倍[1]。由于太阳能资源具有分散性，而且随处可得，使太阳能光伏发电系统的应用具有适合于作为独立电源使用，可以同其他发电系统组成混合供电系统，与电网相联构成联网发电系统的特点。太阳能光伏发电系统的以上特点有利于解决青藏高原农牧区居民因居住点分散、电力输送困难而存在用户用电难的问题；风能和太阳能的互补发电技术的研发，使户用型独立太阳能发电设备的效率更高，实用性更强。

1.1 太阳能光电、光热利用技术在青海农牧区民居建设中推广的成就

1.1.1 被动式太阳房为主的太阳能光热技术普遍推广

长期以来，我国民房建设以单层的平房为主，经济又实用。而北方地区更注重房屋朝向的向阳性，即是被动式太阳房建筑。随着居民经济条件的提高、住房建设观念的转变以及铝合金等建筑材料的普及，我省农牧区太阳房建设更加趋于合理，目前较流行的民居建筑从原先单一扩大向阳面墙体采光面积的设计，现在又增加了铝合金（或塑钢）+玻璃的“封闭”部分的设计，进一步增加了采光、挡风、保温的功能，提高了太阳能利用率。

1.1.2 太阳能光电、光热技术的选择性应用

相比较而言，青藏高原绝大部分地区年平均温度低、寒冷期长、昼夜温差大，1a中采暖期长达半年（青南地区超过半年），仅采暖消耗的能源和为此而增加的居民的经济负担占每户全年能源类消费的50%以上。因此，关于能源类的新技术，如地膜种植技术、太阳灶、节能灯等，经政府技术部门介绍推广，很快得到普及应用；而太阳房建设、太阳能热水器的使用等，也经居民在实践中遴选而自发推广。

1.2 太阳能光电、光热利用技术在青海农牧区民居建设中存在的问题

1.2.1 太阳能光伏建筑一体化技术的推广应用条件还不够成熟

虽然太阳能光伏建筑一体化将是未来太阳能应用发展的必然趋势，但就目前而言，还存在核心部件—-光伏组件的研发还不够完善、生产成本较高、安装复杂、转化效率较低等问题，制约了其向民用住宅的推广，目前只用在一些公共场馆的建设和部分高档住宅建设中。

1.2.2 太阳房建设普及面广，还有进一步拓展应用的空间

无论是城镇还是农牧区、楼房还是平房，太阳房已是居民首选的建筑形式。全省城镇和东部农业区结合新农村建设政策的实施，加快了民居改造建设步伐，近几年青南地区城镇化建设和牧民定居点的建设，改变了游牧民族长期以来逐水草而居、帐篷为家的生活习惯，牧区一排排漂亮的太阳房建设让广大牧民享受到了实惠。若在推广太阳房建设的同时，根据农牧民生活的需要，增加太阳能温棚、畜棚等，使太阳房建设技术更好地为牧区群众生活、生产服务。

1.2.3 户用型太阳能光伏发电设备功能需逐步完善

独立的太阳能光伏发电产品的推广，为牧民解决了用电难的问题，但也存在购置成本高、蓄电池寿命短的弊端。经过不断改进，太阳能电池板的效率逐步在提高，而风—光能互补性发电技术的应用，为牧民使用更多的用电器提供了保证，在此基础上可考虑由过去单一的照明功能向太阳能发电采暖、小型LED蔬菜温室等新型应用技术发展。

1.2.4 保温墙技术的应用需进一步向农牧区推广

自2002年以来，青海省在房屋建筑中推广保温墙技术，率先在西宁市及周遍城镇楼房建筑中使用，资料显示，增加了保温墙的房屋冬季室内温度平均提升2～3℃，具有“冬暖夏凉”的保温效果，节能效果明显[2]。如果在规范保温材料市场的前提下，逐步向农牧区推广应用，受益面会更大。

1.2.5 太阳能热水器向农牧区推广中的问题

经过近几年不断实践，家用紧凑式热管真空管太阳能热水器以其价格优势、实用性优点逐步被用户接受。目前西宁市周遍地区、海东地区的用户已超过30%，并且由东部农业区逐步向全省推进，太阳能热水器在牧区推广使用，关键是要解决热水器全天候应用和冬季安全性问题，并且使单一的热水功能向热水+供暖的多功能化技术改进。

2 促进太阳能光电、光热技术综合应用的思路和策略

太阳能的利用，基本方式可分为4大类：光热利用、太阳能发电、光化利用和光生物利用，相对而言前两种方式技术发展较为成熟。有专家认为，太阳能科技发展有两大基本趋势：光电与光热结合；太阳能与建筑的结合[3]。就目前而言，如太阳灶、节能灯等产品，单一的一种技术或产品产生的效益是十分有限的，也容易被忽视，若将较成熟的相关技术或产品加以整合，应因地制宜，发展太阳能光电、光热技术的综合利用技术，使太阳能的利用更加科学、高效，为广大的农牧民群众造福。

2.1 太阳能的利用无论技术还是产品，还没形成系统、高效的应用模式

目前正处在研发和探索阶段，所以太阳能的利用应从一点一滴做起，继续向牧区推广太阳灶、节能灯具，鼓励使用LED光源，有条件的城镇、村庄使用太阳能路灯等，减少能耗。太阳灶在农村推广使用接近20a，特别适合于庭院式居民使用，但过于注重低成本化，质量、使用寿命问题较突出，影响了群众使用的积极性。青南地区地广人稀，居住分散，电力输送成本较高，节能灯具的使用率普遍较低，而街道亮化工程的实施，太阳能路灯更是首选的节能产品。

2.2 因地制宜，民居建设中形成以太阳房为主体，附加太阳能光电、光热利用的综合技术应用

2.2.1 太阳房+太阳能热水器的光热应用设计

如图1所示，是太阳房+太阳能热水器的光热应用设计平面示意图，其中A部分是房屋外墙，增加6～10cm厚的保温材料，B部分是太阳能热水器，C部分是采光墙，由铝合金（或塑钢）构成门、窗，若使用双层玻璃可增加室内保温性，D部分为铝合金“封闭”，E为利用太阳能热水器供热的散热器，F为节能灯。这种设计在太阳房建设中增加保温墙，冬暖夏凉，太阳能热水器在夏天提供生活热水、洗澡热水，冬季提供供暖热水，通过增加热水器集热器面积（或设计成两部分）改善冬季供暖效果。

2.2.2 太阳房+独立式太阳能发电设备的综合应用设计

如图2所示，是太阳房+太阳能发电设备的光热、光电应用设计平面示意图，其中A部分是房屋外墙，增加6～10cm厚的保温材料，B部分是太阳能电池阵列，C部分是采光墙，由铝合金（或塑钢）构成门、窗，若使用双层玻璃可增加室内保温性，D部分为铝合金“封闭”，E为风力发电机，F为节能灯。这种设计适合于高海拔的牧区，在太阳房建设中增加保温墙，冬暖夏凉，风光互补型发电机弥补供电困难。同时，每户设计4m2的小型太阳能温室，利用太阳光+LED灯光照明技术，种植青菜，缓解牧区冬季吃蔬菜难的问题。

3 结语

太阳能与人类生活密切相关，作为一种可再生的清洁能源，是各国竞相研究和开发利用的重点。太阳能的利用，是长期实践和研发的过程，新的技术和产品不断涌现，为人类生活带来便利，将太阳能产品与房屋相联系，向房屋要能源，是太阳能产品发展的必然趋势，而太阳能光电、光热技术的综合利用是进一步提高太阳能利用的有效途径。

参考文献

[1] 谢佐，张才骏，韩文，等.太阳能产业发展和太阳能推广应用调研报告（之二）[EB].青海省政府网，2008，07.

[2] 青海社会科学院.2012年青海经济社会形势分析与预测[M].北京：社会科学文献出版社，2012，05.

太阳能发电技术论文例7

中图分类号：TM619 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0192-01

1.前言

当代，随着社会的发展与人类的进步，生产生活中对高效环保的标准日益增高。而在电力行业，新能源革命正在进行。传统能源依靠资源有限的化石能源为主，最具代表性的有煤、石油、天然气[1]。

新能源l电包括：太阳能光伏发电技术、太阳能热发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术、地热发电技术、潮汐能发电技术和燃料电池发电技术等，本文基于新能源发电特性从技术研发、成熟运用、维护保养、经济价值等方面综合论述，与传统发电行业对比分析其经济性。

2.新能源发电技术的现状

传统化石能源的超负荷开采与利用带来了资源枯竭、环境污染问题，严重威胁人类社会发展，违背可持续发展原则，所以新能源发电技术应运而生。

据不完全统计，2000-2015年，世界新能源发电装机容量（除水电外）共增长3.56倍。若包含水电在内，新能源发电共贡献世界发电量的21%;除水电外的新能源贡献了全球发电量的3.8%。其中，2000-2015年风电和太阳能共增长了14倍，为新能源发电量中增长最快。

2015年，全球光伏发电装机量排名第一的是德国，而美国在风电、地热、生物质发电等方面都处于全球领先地位[2]。

本领域中，我国在学习其他国家基础上取得了较大的进步，但与世界先进水平相比仍存在较大差距。2015年，我国电力拨款达3986亿元人民币，其中，新能源投资额比例占77.66%，规模上电力装机总量已经超欧洲先进国家。但与欧盟相比仍然低44.86%。2015年新增装机容量中，非化石燃料装机容量占35.84%，比欧洲国家低37.11%，发电量仅为27.5%，发展上存在区域发展不均衡，发电种类布局不合理等问题。而欧盟国家利用的新能源种类较多，技术较发达，成本得到有效控制所以发展均衡[3]。当前，我国新能源发展极不平衡的为水电，其发展较快，占新能源总量的80.36%。下步我国应及时调整发展结构，在引进欧美技术同时加大对电力远距离输送、储蓄电技术、电力并网与调配技术的发展。为下一阶段的新能源发电大规模运用做足准备[4]。

3.新能源发电特性与并网技术分析

风力发电和太阳能发电受季节、天气等因素影响目前这两种新能源在实际中利用较多，所以应分析这两种新能源发电的动态输出特性并建立相应的输出特性模型，针对不同区域实例分析其全年的出力变化和光伏电站并网后对峰谷差的影响。

风的移动过程中，具有动能与势能的双重变化。在一定时间和空间范围内，风速的变化具有随机性。风力发电机组能量来源于风的动能。不同地区的风速都存在易变性和不可控性，风力发电机组时刻都遭受到较大程度的扰动，这种扰动会影响机组本身和对与之相连的电力系统。而太阳能随着地球运行与太阳距离的变化而变化，加之天气影响与各地日照长度的不同。由统计结果可知，光伏电站每天出力时间集中在6点到19点，冬季出力时间短，夏季出力时间长[5]。

目前风力发电具有独立运行的离网运行电和接入电力系统并网运行两种方式。离网型风力发电与并网型风力发电相比其风力发电规模较小，其通过电能存储装置或者与其他发电技术相结合可以为没有电网的偏远地区供电。并网型风力发电是世界风力发电发展的主要方向，其发电容量较大，通常为几兆瓦到几百兆瓦，由于其与大电网相连，从而可以得到大电网的补偿和支撑，可以使风资源更加充分的开发和利用。随着风力发电技术的不断进步，风力发电的成本也在不断降低，在考虑环境效益等因素的情况下，风力发电在经济上具有很大的吸引力。

太阳能发电可分为太阳能热发电和太阳能光发电两大类。太阳能热发电系统主要由集热部分、传输部分、储热部分构成。根据聚光式系统的不同可以分为塔式太阳能热发电系统、槽式太阳能热发电系统以及碟式太阳能热发电系统。太阳能光伏发电并网系统主要由光伏电池模拟器、充电控制器、超级电容、蓄电池组、正弦波逆变器和系统监控部分组成。

4.提高光伏发电经济性的技术研究

首先太阳能光伏设备的成本过高。设备价格是影响光伏发电经济性的首要因素。具体表现在：提高技术进步，扩大生产规模降低单位成本，通过市场调查与企业经验增加工作效率提高实现产业链纵向一体化，实现市场准入机制，加大价格竞争杠杆。

太阳能光伏设备成本是影响太阳能光伏产业发展的决定性因素之一。只有有效地降低太阳能光伏发电的设备本才能提高太阳能光伏发电的市场竞争力。因此，国家应该加强太阳能光伏设备方面的技术研发投入，通过技术创新把太阳能光伏设备的成本降下来，这样光伏发电的大规模应用才有基础。另外，发展分布式太阳能系统也是提高太阳能光伏发电竞争力的一个方式。太阳能光伏发电的使用应该让消费者具有选择权。分布式太阳能光伏系统为更广大的电力消费者提供了一种可选择的替代能源，发展这一系统技术及相关网络技术，无疑将使太阳能得到更为广泛地利用[6]。

5.结论

对于风力发电，国家无需长期大量地对风力发电项目进行补贴，为了有效地降低风力发电成本应该进一步加强风力发电配套设施的建设与维护。对于太阳能光伏发电，太阳能光伏设备成本是影响太阳能光伏产业发展的决定性因素之一。只有有效地降低太阳能光伏发电的设备本才能提高太阳能光伏发电的市场竞争力。通过采用分布式太阳能光伏系统为将使太阳能得到更为广泛地利用。

传统化石能源的开采和利用将会带来资源枯竭与气候异常等问题，违背可持续发展原则。寻求可持续的清洁代替方案，成为能源工业的使命。清洁无污染的太阳能、风能等新能源具备可再生的特点，发展前景广阔。但任何技术的发展成本与经济性最为关键，未来只有当新能源与可再生能源在价格上能与传统能源匹敌才能具备住够市场竞争力，这需要能源政策、技术进步的支持。所以经济可行的的能源发展战略才能真正引发能源革命的高潮。

参考文献

[1]李剑平.新能源发电的特性及经济性分析[J].中国科技纵横，2015（21）：9-9.

太阳能发电技术论文例8

一、引言

所谓“绿色建筑”的“绿色”，并不是指一般意义的立体绿化、屋顶花园，而是代表一种概念或象征，指建筑对环境无害，能充分利用环境自然资源，并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑，又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。众所周知，建筑物在其设计、建造、使用、拆除等整个生命周期内，需要消除大量的资源和能源，同时往往还会造成严重的环境污染问题。据统计，建筑物在其建造、使用过程中消耗了全球能源的50%，产生的污染物约占污染物总量的34%。人类自身是自然系统的一部分，它与其支撑的环境息息相关。绿色建筑（greenbuilding）正是遵循保护地球环境、节约资源、确保人居环境质量这样一些可持续发展的基本原则，由西方发达国家于20世纪70年代率先提出的一种建筑理念。

从这个意义上说，绿色建筑也就是可持续建筑。

二、暖通空调在绿色建筑中的应用

由于暖通空调的主要功能包括：采暖、通风和空气调节这三个方面，缩写HVAC（Heating，VentilatingandAirConditioning），取这三个功能的综合简称，即为暖通空调。

1.采用蓄冷技术

前些年随着夏季用电量的激增，国内大多数省区在用电高峰期拉闸限电已成家常便饭。为了降低用电峰谷差，一种高效节能的蓄冷中央空调自上世纪90年代末期开始进入了国人的视野。这让当时很多人看到了不再受限于拉闸限电的曙光。

蓄冷技术是人类在面对能源危机时优化资源配置、保护生态环境的一项技术革新，能产生良好的社会效应和经济效益。其工作原理并不复杂：利用夜间电力低谷时段制冷，将冷量以冰或水的形式储存在蓄冷设备中；在电力高峰时段，将储存的冷量释放出来供给空调使用，达到电网的移峰填谷、节省运行电费、节能环保的目的。冰蓄冷和区域供冷除了节能环保外，更有利于社会资源的优化利用。首先，我国现在主要以火力发电为主，发电机的可调配性不强，所以很难随意控制或改变它的发电量。使用冰蓄冷技术，就可以让电厂的发电机组夜间在高效率区运行，这样就降低了它的单位煤耗。从这一点来说，冰蓄冷夜间用电提高了电厂发电机的效率。其次，冰蓄冷和区域供冷技术避开用电高峰后，其对电力资源占有率也随之降低。这就相当于把社会资源放大了，在同等的电力资源条件下我们可以供给更多的项目。反推回来，这还可以缓解国家对电力建设投入紧张的局面。

既然冰蓄冷、区域供冷技术对电力企业、国家有这么多益处，但为何得不到推广呢？主要是国家、电力企业对采用这项技术的单位鼓励、支持政策还是不够，这在一定程度上阻碍了其大面积的推广和使用。所以，国家和电力企业应该给予这项技术更优惠的政策和更大的经济支持力度。

2.大量采用太阳能暖通节能技术

太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。太阳能是除核能以外的所有能源（化石能、水能、风能、生物能）之母，人类利用太阳能的历史几乎与其本身的历史一样悠久。1904年，美国人制造出了世界上第一台太阳能热水器，从此、人类进入了太阳能利用的机器化时代。二战后，随着经济的发展、财富的增加，人民的生活品质不断提高；从而，对生活热水的需求迅速增加。上世纪七十年代，第二次石油危机发生，西方发达国家的经济受到重创，然而，无意中却为太阳能热水器的发展创造了良好的机遇。从此，在西方发达国家，太阳能热水器进入了大规模生产和使用时代。

太阳能供暖利用太阳能转化为热能，通过集热设备采集太阳光的热量，再通过热导循环系统将热量导入至换热中心，然后将热水导入地板采暖系统，通过电子控制仪器控制室内水温。在阴雨雪天气系统自动切换至燃气锅炉辅助加热让冬天的太阳能供暖得以完美的实现。春夏秋季可以利用太阳能集热装置生产大量的免费热水。太阳能供暖工程的寿命可达20年以上，一般5年内就可收回成本，长达15年以上的免费享用尽显它的经济节能本色。

系统组成：太阳能集热器；换热水箱；燃气锅炉（或者其他加热设施）；循环控制中心；温度控制器；地板采暖系统；生活热水系统。

3.地源热泵勿盲目规模化

面对我国能源日趋严峻的形势，对所有从事建筑节能工作者来说，这让我们既感受到了压力，也体会到了肩上所承担的巨大责任。在使用或推广一些节能技术时，一定要慎重，要做好相关的技术经济论证，不能盲目规模化，否则一些原本可以节能的技术或项目反而变得不节能。

以地源热泵技术为例，不可否认，该技术如果使用正确、合理，的确节能，也比较清洁。但如果不分场合、地点，不分项目、规模、性质，盲目地去运用这项技术或者规定使用这项技术，就有失偏颇。地源热泵技术，包括水源、空气源热泵技术都有它的运用范围，有使用条件限制，而并不适用于全国任何一个地方，任何一个工程项目。简单地说，地源热泵技术就是把土壤作为一个蓄热体，利用它来储存和释放热能。如果一个项目太大，不仅需要大面积地下空间来蓄能，更为重要的是，一旦冷热取存不平衡，付出的电力能耗将非常巨大。

三、结论

随着社会发展，科技进步，物质生活丰富，精神需求不断提高，人们已不再满足于简单的居住办公，而希望能有一个舒适的居住环境，高效的办公环境，暖通空调技术的发展和进步正逐步满足人们亲近自然，拥有舒适、健康建筑的需求。世界的发展和繁荣与人们开创性的思维和劳动不可分离。随着科学的发展，人类对生存环境不断认识和发现，能及时把新技术，新材料应用于现代建筑中，使我们的建筑成为真正意义上的“生态建筑”和“绿色建筑”绿色建筑的兴起为暖通空调技术的进步和发展提供了前所未有的机遇，同时，暖通空调技术的不断发展，推动了现代建筑的可持续发展，为现代建筑的发展注入了生机和活力。

参考文献

[1] 李志彬.浅谈绿色建筑中太阳辐射能的利用[J].黎明职业大学学报，2003（3）.

[2] 王如竹 ，翟晓强 .基于太阳能热利用的生态建筑能源技术[J].建筑热能通风空调，2004（1）.

太阳能发电技术论文例9

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）26-0046-02

新能源属于我国战略性新兴产业，也是国民经济发展的基础性产业。面对环境污染与能源危机的双重压力，全球都在加快推进新能源产业发展。规模化开发与利用太阳能、风能、生物质能、地热能等为代表的新能源，实现我国传统化石能源过渡为清洁、可再生能源为主的能源结构是必然之举。中国将大力推动新能源产业的发展，在加大水电、核电、太阳能和风能设施建设的同时，计划在2020年前使新能源消费比例达到15%。特别是近年来风力发电和太阳能发电作为新能源电力的两支主力军迅猛发展，出现并驾齐驱的局面，新能源电力产业的蓬勃发展对新能源专业人才提出迫切需求。在这种形势下，怎样培养适应新能源产业需求的人才，既有巨大的机遇，也有很大的挑战性。

为适应我国战略性新兴产业的需要，自2006年以来我国相继有华北电力大学、河海大学、长沙理工大学等多所高等院校开办风能与动力工程本科专业；2010年教育部紧急下达《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》，自2011年开始，我国部分高等院校设置了新能源科学与工程、新能源材料与器件等新能源产业相关的本科专业。但怎么样才能更好地为国家发展新能源产业起到人才培养的支撑作用，培养什么样的新能源产业人才以及如何培养，怎么样结合学校自身的特色与资源优势开设专业方向和课程体系，是当前面临的主要课题。

一、我国新能源电力产业的发展形势

自2007年，我国风电装机容量呈高速增长趋势。2010年，我国（不包括台湾地区）新增风电装机1893万千瓦，累计风电装机容量4473万KW，超过美国跃居世界第一位。至2012年底，全国新增安装风电机组7872台，装机容量1296万KW；累计安装风电机组53764台，装机容量达到7532万KW；风电并网总量达到6083万KW，发电量达到1004亿千瓦时，风电已超过核电成为继煤电和水电之后的第三大主力电源。2013年我国风电又新增风电并网容量1492万千瓦。2014年我国风电发展目标为1800万千瓦。根据2014年国家能源局印发“十二五”第四批风电项目计划显示，列入“十二五”第四批风电核准计划的项目总装机容量为2760万千瓦（27.6GW）。从2011年开始，我国为把握风电发展节奏，促进产业健康有序发展，国家能源局开始制定风电项目核准计划，前三批风电核准规模分别为2683万千瓦、1676万千瓦（后又增补852万千瓦）和2797万千瓦。至此，“十二五”以来拟核准的风电项目规模累计已超过1亿千瓦。

在风电大规模发展的同时，自2009年以来我国太阳能光伏发电也迅速扩张。截至2012年底，我国累计光伏装机容量达到7.5GWp；截至2013年底，中国光伏发电新增装机容量达到10.66GWp，光伏发电累计装机容量达到18.16GWp。2013年全球光伏新增装机39GWp，比2012年增长28%。2013年，就新增光伏装机而言，中国、日本和美国成为世界上最大的三个市场，而德国则退居第四。中国2014年光伏发电的发展目标是全年新增光伏装机14GWp。根据《太阳能发电“十二五”规划》，中国光伏发电装机容量与发展目标如表1所示。

在太阳能光伏发电快速成长的过程中，全球太阳能光热发电也正以惊人的速度发展。截至2013年底为止，美国已有5座大型太阳能光热发电站投入运行，规模都在100MW以上。其中美国NRG能源公司联合Google、Brightsource公司投资22亿美元在加州莫哈维沙漠建设的太阳能发电站于2013年成功发电，装机规模为392MW，这是目前世界上规模最大的塔式电站。美国能源部SunShot计划光热发电的研发目标是到2020年实现75%的成本削减，在不依赖政策补贴的前提下将光热发电推至每千瓦时6美分甚至更低的水平。欧洲早在2009年12家跨国公司在德国慕尼黑签署协议，计划投资4000亿欧元在北非建立太阳能热发电厂，10年后开始供电，据估计到2050年，该项目在北非的发电厂将满足欧洲15%的用电需求，这也是目前世界上拟建中太阳能发电厂同类中最大的太阳能项目。此外，西班牙、南非、印度、智利、摩洛哥、以色列、沙特、阿联酋、科威特以及澳大利亚都已经开始了大规模光热发电的兴建，印度已有50MW规模的电站并网运行。中国在北京延庆县八达岭建设了首个规模为1MW的太阳能热发电示范电站，于2012年8月成功发电，但还没有商业化规模电站。可以预见，随着国外太阳能光热发电公司进入中国和国内太阳能光热发电技术的研究进展，中国未来十年将在太阳能光热发电方向上大有作为。

二、新能源科学与工程专业人才培养的定位

2012年，教育部将原风能与动力工程和新能源科学与工程合并统一改为新能源科学与工程。相应地，风动专业也将面向更宽广意义的新能源产业需求，需要对专业培养方案进行调整；特别是更名为新能源科学与工程，就业的主战场不能较好地定位，致使专业课程体系达不到市场的期望值，对该专业课程体系怎样设计仍需继续研究探讨。从用人单位和学生自身需求上来看，专业课程设置和职业能力培养占有很重要的位置。其主要原因有两个：一是我国经济水平还欠发达，从读大学所付出的成本上来看，大多数学生期望接受到职业技能方面的训练；二是用人单位企盼招收到适合于工程技术需要的、能够尽快进入工作角色的应用型、技能型、复合型人才。

对于专业设置，国内其它专业的普遍做法是根据就业渠道下设专业方向。专业必须有支撑产业为基础才会有生命力。因此，本文提出“以学科为基础设置大类专业，以产业为支撑开设专业方向”的观点。新能源科学与工程专业应该在强化“工程实践能力培养”的基础上，必须以风力发电、太阳能发电作为就业主战场，分别面向风电机组设计与制造、风电场工程、太阳能发电工程三个主要领域，设置各具特色的专业方向的课程体系。

三、新能源科学与工程专业课程体系的优化

新能源科学与工程专业自2010年教育部批准开设以来，全国已有34所高校开设此专业。2013年5月19日，“首届全国新能源科学与工程专业建设研讨会”在华北电力大学召开，指出课程体系是否合理、课程内容是否先进直接关系到人才培养的质量。现阶段我国系统培养新能源科学与工程专业本科生、研究生的工作才刚刚起步，对于相应课程体系的构建正处于探索阶段。

根据国内部分高校新能源科学与工程专业公布的培养方案，其课程体系设置与专业定位（如表2所示）。总体上来看，各高校的课程体系呈现自由发展、特色发展的局面，这有利于各学科交叉融合，促进新能源产业发展，但同时应注意一些专业基础课程的共性、相通性问题。课程体系可以大致分为两大类：一类是遵循厚基础、宽口径的原则，强调能源类基础理论课程教学（A类），但专业核心课程各高校有所偏重；另一类则是专业方向针对性较强，更强调职业能力培养（B类）。例如风动方向加强了力学、机械、电气方面的课程模块，太阳能方向则强调了半导体物理、材料科学的课程模块，但缺少光学、热学、电气工程方面的教学。

表2 国内部分高校新能源科学与工程专业的课程设置与专业定位

学 校 专业课程体系 专业定位

A类：

浙江大学、华中科技大学、西安交通大学、中南大学、重庆大学、上海理工大学等 专业基础课程：工程热力学、工程流体力学、传热学、应用电化学、固体与半导体物理、材料科学基础、工程制图、机械设计基础、电工电子技术、自动控制原理等

专业核心课程：可再生能源和新能源概论、太阳能电池原理与制造技术、太阳能光伏发电系统与应用、太阳能热利用原理与技术、风力发电原理、生物质能转化原理与技术、核能发电概论、氢气大规模制取的原理和方法、能源与环境、燃料电池概论、薄膜材料与器件、半导体材料、新能源材料、热泵技术、能源低碳利用技术、Matlab及其工程应用、CFD软件应用等 具备热学、力学、电学、机械、自动控制、能源科学、系统工程等理论基础，掌握可再生能源与新能源专业知识

B类1：

华北电力大学、河海大学、长沙理工大学、沈阳工业大学等 专业基础课程：理论力学、风力机空气动力学、材料力学、机械设计基础与CAD、、画法几何与机械制图、电机学、电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、电机学、电力电子技术、自动控制原理、微机原理与接口技术等

专业核心课程：新能源与可再生能源概论、风力发电原理、风资源测量与评估、风电机组设计与制造、液压与气压传动、风电场电气工程、风电机组控制与优化运行、风力机组状态监测与故障诊断、风电机组测试与认证、风电场施工与管理、风电场建模与仿真、风力机设备材料、新能源材料、近海风力发电、风能与其它能源互补发电系统、风电场并网、风力发电机组计算机辅助设计、风电场规划与设计等 面向风电机组设计与制造、风电场工程等

B类2：

福建师范大学 理论物理基础、材料科学基础、固体物理学、材料分析方法与技术、材料热力学、单片机技术、电工电子技术、工程制图、磁性材料与器件、光电子材料与技术、太阳电池物理、光伏工程与技术、光热工程与技术、固体发光材料、半导体材料、电化学基础、磁熵变材料与磁制冷技术、传感材料及其传感技术、X射线分析技术、储能材料与技术、先进功能材料、光电薄膜与器件、锂离子电池原理与技术、材料设计与模拟计算、纳米材料与应用、新型能源材料与技术、太阳能光热转换理论及设备、太阳能热利用、薄膜材料与技术、光源设计与应用技术等 面向太阳电池及其它新能源材料技术研发

应当指出，大学的专业课程体系不可能完全为企业的需求而量身定做；即使课程体系相同，但由于学校资源的差别和培养方式、途径及方法的不同，人才培养的类型、质量与层次也会存在很大的差别。因此新能源本科专业教育主要考虑人才质量的基础性、技能型、创新型、复合型与可拓展性。专业基础课应该以能源科学为基础，兼顾高校各自的资源优势，设定各具特色的专业课程。

以长沙理工大学（以下简称“我校”）新能源科学与工程专业为例，应针对风机制造、风电场、太阳能发电站三个就业领域，结合学校现有学科与专业优势，培养目标定位于既具有较宽广、厚实的专业基础，又有专业方向的特长。为此，针对新能源产业的发展需求和我校的学科优势，新能源科学与工程专业可增设太阳能发电工程方向。主要面向太阳能光伏、光热发电站及并网工程，同时兼顾太阳能领域的技术研发，为太阳能光热发电储备人才，开设材料科学、光学、热学、电气工程等模块的课程，主干学科为材料科学、电气工程，使学生具有材料科学、光学、热学理论基础，具备电气工程的职业能力。目前我校已有的材料科学与工程、光电信息科学与工程、热能与动力工程、电气工程及自动化专业为太阳能方向的开设奠定了基础。

四、结论

当前，我国风电、光伏发电呈规模化发展的趋势，太阳能光热发电也未雨绸缪。为适应新能源电力产业蓬勃发展的需要，新能源科学与工程专业应该“以学科为基础设置大类专业，以产业为支撑开设专业方向”。在风力发电、太阳能发电专业方向上，遵循厚基础、宽口径的原则，在强化“工程实践能力培养”的基础上，分别面向风机制造、风电场工程、太阳能发电工程三个主要领域，专业基础课应以能源科学为基础，兼顾高校各自的资源优势，设定各具特色的专业课程体系。新能源产业属于国家战略性新兴产业，也是国民经济发展的基础性产业；面对环境污染与能源危机的双重压力，全球都在加速发展新能源产业。应当抓住这一有利时机，整合各校相关的资源优势，推动新能源科学与工程专业人才培养的发展，打造新能源专业品牌。

参考文献：

[1] 熊怡.论道学科学专业建设，共话新能源人才培养――首届全国新能源科学与工程专业建设研讨会综述[J].中国电力教育，2013，

（21）：26-28.

[2] 熊怡.我国新能源人才培养的道与术[J].中国电力教育，2013，

（21）：38-41.

[3] 陈建林，陈荐. 新能源科学与工程本科专业人才培养模式探究[J].中国电力教育，2013，（22）： 20-25.

太阳能发电技术论文例10

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）19-0222-02

随着能源与环境问题的日益严峻，“节能减排”已经成为国家发展战略的重要组成部分。“建筑环境与能源应用工程”专业在未来社会发展与建设中肩负历史使命，即要从可持续发展的观念出发，利用能源为人类提供生存和发展所必需的建筑环境，一方面要尽可能节约不可再生能源，另一方面要积极开发利用可再生的新能源。

一、课程开设的意义

目前建筑节能是公认的最有潜力和最有效的节能途径，建筑节能的本质是指在保证和提高建筑环境舒适性的前提下，通过合理的建筑用能规划和设计，推进科学用能、提高能源利用效率、降低用能成本。而各类建筑是利用太阳能等可再生能源的良好载体，如太阳能能够为建筑提供供暖、热水、自然采光、强化通风以及空调制冷和部分电力供应等[1]。太阳能作为清洁环保的可再生能源，已经成为我国节能减排目标的主力军，也是建筑环境可持续发展的重要内容。近年来，政府部门在太阳能技术应用方面给予了大力支持，同时由于巨大的市场需求，使太阳能行业目前以30%的速度扩张，这也导致相关专业人才需求量剧增[2]，而建环专业毕业学生在太阳能利用技术方面知识匮乏，已难以满足太阳能建筑规模利用的社会需求。在这样的社会背景下，建筑环境与能源应用工程专业必须肩负起历史的重任，抓住机遇，迎接挑战，引领本领域的创新。国内有多所高等院校的本科教学开设了太阳能利用技术方面的课程，如南京理工大学开设的公共选修课《太阳能的利用》，上海交通大学在热动专业和建环专业开设的《建筑节能与太阳能利用》课程，北方工业大学在建环专业开设的《太阳能利用》课程，安徽工业大学在热动专业开设的《太阳能基础与应用》课程，江苏大学在热动专业开设的《太阳能应用技术》课程，淮海工学院在新能源专业开设的《太阳能热利用技术》、《太阳能光伏发电》、《太阳能建筑一体化》等课程。上述院校中大多数是在热能与动力工程专业或新能源科学与工程专业开设的，而在建筑环境与能源应用工程专业开设的比较少，并且各个院校开设课程的内容及侧重点有较大差异。建筑环境与能源应用工程专业开设《太阳能利用与建筑节能》课程要根据专业特点，明确教学目标，优化教学内容，采用合理的教学方法。

二、课程目标

该课程教学目标遵循本专业人才培养定位原则来确定。首先，要满足社会的需求。太阳能作为近年来快速发展的行业，已经出现人才供应的严重短缺[3]。其次，适应学科发展。太阳能作为实现建筑能源结构可持续发展的重要内容，已经被多个专业关注，而且各个学科之间交叉、融合发展趋向越来越明显。最后，要具有专业特色。各院校要结合自己的地域特点及研究方向，具备自己的特色，以专业特色争取地位和影响。建筑环境与能源应用工程专业开设《太阳能利用与建筑节能》课程，目的是培养学生树立太阳能利用与建筑节能的基本思想，用正确的理论和方法处理气候、资源环境、建筑结构、用能设备以及室内环境需求要素间的关系，最终运用所学知识对特定的建筑太阳能系统进行综合设计和评价，使学生步入社会成为绿色建筑技术方面的倡导者，良好室内环境与健康生活技术的实现者，为国家可持续发展目标的实现做出应有的贡献。

三、教学内容与教学要求

《太阳能利用与建筑节能》课程针对太阳能及其在建筑中的利用方式，其教学内容主要包括三部分：第一部分，太阳能转换利用原理与方法。学生在了解太阳能利用优缺点的基础上，认识我国太阳能资源分布情况，掌握太阳能转换利用基本原理，了解太阳能转换技术途径和方法。掌握太阳辐射能、高度角、方位角等基本概念。学习太阳能光电转换和光化学转换的技术途径和常用设备，理解各类建筑是太阳能利用的良好载体，太阳能结合建筑规模化利用是实现建筑节能的重要手段。第二部分，太阳能光热利用技术。首先，“与建筑结合的太阳能热水系统”要求学生掌握太阳能集热器工作原理和常用集热循环系统方式，学习太阳能热水系统设计计算方法，了解太阳能集热系统性能监测和评估的原则。另外，“太阳能供热与空调系统”要求学生掌握利用太阳能集热器实现供热和空调过程的原理和常用太阳能供热、空调系统方式，包括主动式和被动式。学习太阳能采暖和空调评估以及设计方法，了解太阳能空调、供暖系统的具体应用实例。第三部分，建筑一体化太阳能发电与光伏光热技术。首先，要求学生掌握太阳能光伏发电常用建筑结合应用方式，学习太阳能光伏系统设计计算方法，了解太阳能光伏系统性能监测和评估的原则。另外，建筑一体化光伏光热技术（即BIPV/T）是一种具有广泛应用前景的太阳能综合利用技术与建筑节能方式。这一部分内容要求学生掌握太阳能热电联供系统的常用形式、系统设计方法，了解系统运行控制策略等。当然，太阳能在建筑中的应用还有自然采光、遮阳、通风、储能应用等技术，教学过程中可根据学时安排及学生掌握情况灵活处理。

四、教学方法

该课程采用理论教学与实践教学相结合的教学方法，教学全程加强节能减排理念的渗透与贯彻。首先，学生通过理论学习，初步掌握太阳能利用建筑系统的基本原理、一般设计方法及设备结构等知识。然后，开展实验及参观实习等实践教学环节，深入学习太阳能建筑供能系统的工作性能及运行操作等知识。另外，开设太阳能复合系统工程设计环节，使学生在实际解决工程问题过程中加强独立思考能力与实践能力。最后，鼓励学生参与国内外太阳能相关竞赛及教师所承担的科研项目，了解太阳能利用方向的科学前沿动态，勇于探索创新太阳能利用的新技术与新方法。通过上述系列教学过程及产学研相结合的方法，使学生掌握太阳能利用与建筑节能的基础知识，增强学生科学用能、提高能源利用效率、降低用能成本的节能环保意识，具备太阳能利用建筑节能系统设计、运行、维护管理的综合能力。

针对建环专业开设《太阳能利用与建筑节能》课程进行了探讨。结合专业发展简述了课程开设的意义与目标，介绍了课程教学内容与教学要求，探讨了教学方法。该课程将弥补本校建环专业在“太阳能利用与建筑节能”领域理论与实践教学的空白，也是对应用型创新人才培养体系的一个重要补充。

参考文献：