時間：2022-03-13 01:07:28
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇發(fā)電技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
在“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的指引下，史無前例的“西氣東輸”工程全面施工，引進液化天然氣和管道氣項目也全面開展。國家重點支持發(fā)展的天然氣燃氣—蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程首批聯(lián)合招標項目裝機總?cè)萘?000MW，計劃于2005~2006年建成發(fā)電。以引進技術(shù)形成自主開發(fā)能力為目標的燃氣輪機制造產(chǎn)業(yè)也在分階段實現(xiàn)。我國天然氣燃氣輪機和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電進入一個新的發(fā)展時期。
據(jù)統(tǒng)計，2001年世界天然氣消費量達24049億立方米，天然氣在世界能源消費結(jié)構(gòu)中的比例達24.7%。第16世界石油大會報告認為2010年全球天然氣消費量將增加到49000億立方米，且預計到2040年天然氣在世界能源消費結(jié)構(gòu)中的比例將上升到51%。
當今世界主要工業(yè)發(fā)達國家能源結(jié)構(gòu)中天然氣所占比例為：美國25.8%，英國38.1%，俄羅斯54.6%。而我國僅為2.5%。
此外在1995年世界電力結(jié)構(gòu)中天然氣發(fā)電占18.54%，當時我國是1.4%。近期我國天然氣燃氣輪機發(fā)電裝機容量將有增加，但預計到2006年天然氣發(fā)電在電力結(jié)構(gòu)中的比重僅達2.7%。
以上統(tǒng)計說明，我國在天然氣應用和天然氣發(fā)電上與世界工業(yè)發(fā)達國家相比有巨大差距，努力推動我國天然氣發(fā)電的任務是緊迫的，也是有很大發(fā)展空間的。
一優(yōu)質(zhì)燃料天然氣應主要用于燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)的高效發(fā)電。
天然氣是化石能源中最潔凈的燃料，在燃燒性能、熱值、運輸?shù)雀鞣矫娑际亲顑?yōu)質(zhì)的燃料。燃氣輪機和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電應用熱力學上布雷頓循環(huán)和朗肯循環(huán)相結(jié)合，既有利于高品位能量的轉(zhuǎn)換，又能充分利用較低品位的能量，具有能源綜合利用和最高效率的優(yōu)點。當今燃氣—蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電熱效率已達到60%，遠高于常規(guī)或超臨界火力發(fā)電水平，（見表1）。
應用天然氣燃料燃氣/蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的另一個優(yōu)點是最低的環(huán)境污染排放。燃氣輪機具有優(yōu)良的燃燒特性，控制低污染排放技術(shù)水平不斷提高。天然氣燃氣/蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)機組與常規(guī)火力發(fā)電機組相比具有最低的污染排放，被稱為“綠色能源”，是可持續(xù)發(fā)展最有希望的發(fā)電技術(shù)（見表2）。
表2裝機容量500MW燃用天然氣電廠和燃煤電廠的環(huán)境影響比較
注：1原煤熱值按全國平均值19678kJ/kg(4700kcal/kg)計；
2原煤含硫按1.1%，灰份按27%計；
3年耗煤量150萬噸，除塵效率98.5%；
4燃天然氣電廠值取國外資料
由于天然氣燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)是最理想的發(fā)電方式，世界燃氣輪機發(fā)電裝機容量大幅度增長。1996年6月到1997年5月世界燃氣輪機訂貨總功率數(shù)28222MW，1998年6月到1999年5月訂貨總功率翻了一番，達到64254MW。燃氣輪機發(fā)電已是電力結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，在新增發(fā)電容量中更占主要份額。據(jù)報告美國南方電力公司發(fā)電新增裝機容量中燃氣輪機和聯(lián)合循環(huán)占90%以上。
二我國燃氣輪機發(fā)電應是電力結(jié)構(gòu)中的又一重要組成部分
世界能源結(jié)構(gòu)中，煤炭仍是最豐富的資源。預測全球石油儲量尚可開發(fā)60年，天然氣有120年，煤炭則有200年。我國對煤炭的依賴尤為重要。中國是煤炭大國，現(xiàn)探明的天然氣儲量有限，應用天然氣還要依靠進口，在天然氣發(fā)電方面也剛起步。我國以燃煤火電為主的狀況將會持續(xù)一個漫長的歲月。
但是我國應積極發(fā)展天然氣燃氣輪機發(fā)電，目的是優(yōu)化我國電力結(jié)構(gòu)，提升我國電力技術(shù)水平。這就要求充分發(fā)揮天然氣燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的優(yōu)點，來加速發(fā)展我國天然氣發(fā)電。
燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電與常規(guī)火力發(fā)電相比，除具有熱效率高、排放污染少外，還具有靈活機動、調(diào)峰性能好，以及投資低、建設周期短、占地面積少等一系列優(yōu)點。
燃氣輪機和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在電力結(jié)構(gòu)中最適當?shù)奈恢没蛴猛臼牵?/p>
1人口密集地區(qū)、經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)；2負荷中心或電網(wǎng)末梢，以及用電極度緊張地區(qū)；
3主要用于電網(wǎng)的調(diào)峰
隨著我國國民經(jīng)濟高速發(fā)展和人民生活水平的提高，在相當長的時期內(nèi)，我國一方面會存在電力緊張的狀況，另一方面電力負荷常常是多變、復雜且具有不穩(wěn)定性，例如：
1隨著電力總量增長，負荷峰谷差矛盾十分突出；
2社會專業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的提高，促進地區(qū)性電力負荷分布不平衡；
3農(nóng)村城市化和偏遠地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，全國大電網(wǎng)建設仍跟不上廣大地區(qū)發(fā)展用電需求；
4電力負荷的季節(jié)性變化也越來越大。
此外大型水電站和核電站建成后在電網(wǎng)中以基本負荷發(fā)電，電網(wǎng)則急需配置充分的調(diào)峰機組。
可見，我國必須將火電、水電、核電和各種先進的發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，也必須加快發(fā)展天然氣燃氣輪機發(fā)電技術(shù)。燃氣輪機應以其自身特點在電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。燃氣輪機發(fā)電應是電力結(jié)構(gòu)中的又一重要組成部分。
三燃用天然氣的分布式燃氣輪機冷、熱、電聯(lián)供，可望為解決電力負荷峰谷差找到有效途徑。
隨著經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，用于空調(diào)、取暖的電力負荷明顯增加，造成日負荷和季節(jié)性負荷的峰谷差，這是世界各工業(yè)國家普遍存在的問題。我國現(xiàn)今人均用電擁有量遠遠低于工業(yè)發(fā)達國家的水平。我國電力的增長，其中一大部分將是滿足生活用電的增長。生活用電包括取暖、空調(diào)等各方面的電力消耗，伴隨著電力負荷的增長又加劇峰谷差的擴大。
按深圳市統(tǒng)計為例，2000年月最大負荷為210～339.5萬千瓦，月用電量為83177～187048萬千瓦時，季節(jié)性峰谷差達129.5萬千瓦；2002年月最大負荷為296.7～480萬千瓦，月用電量為112630～261780萬千瓦時，季節(jié)性峰谷差達183.3萬千瓦。據(jù)預測今年深圳市最高負荷將達到600萬千瓦，季節(jié)性峰谷差將超過200萬千瓦。據(jù)深圳市供電部門預計，深圳市現(xiàn)有空調(diào)負荷很可能超過100萬千瓦。
在電力發(fā)展中可按滿足高峰負荷來擴大裝機容量，必須配備一批調(diào)峰機組或增加備用容量。這將會帶來電網(wǎng)調(diào)整的困難，也影響電網(wǎng)建設的經(jīng)濟性。當代電力系統(tǒng)在繼續(xù)發(fā)展以大型機組為核心大電網(wǎng)的同時，又注重中、小型發(fā)電的互補作用。以天然氣直燃的微型燃氣輪機分布式冷、熱、電聯(lián)供，可使用管網(wǎng)或車運天然氣，大大減少在電網(wǎng)上的耗電，可化解電網(wǎng)峰谷差矛盾，提高電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟性，這已成為當代電力發(fā)展中的又一熱點。
微型燃氣輪機簡單循環(huán)效率達40%，壽命45000小時。微型燃氣輪機用于能源綜合利用的冷、熱、電聯(lián)供熱效率可達80～90%。目前美國、歐洲、日本都已批量生產(chǎn)微型燃氣輪機，其性能見表3。
表3先進微型燃氣輪機主要性能指標
性能指標
高效率燃料—電力轉(zhuǎn)換效率至少為40%，熱電聯(lián)產(chǎn)效率>85%
環(huán)境氮氧化物（NOx）<7ppm(燃天然氣)
耐久性大修期之間可靠運行1000小時，運行壽命至少為45000小時
發(fā)電費用系統(tǒng)成本<500美元/kW，發(fā)電費用能與市場應用替代方案（包
括電網(wǎng)）具有競爭力
燃料適應性可選用多種燃料，包括柴油、乙醇、垃圾掩埋場瓦斯和生化燃料
我國科技部863計劃中有自主產(chǎn)權(quán)微型燃氣輪機的開發(fā)項目，正在試制100kW渦輪初溫900℃，簡單循環(huán)供電效率29%的微型燃機，2004年將制成樣機。我國發(fā)展天然氣微型燃氣輪機的冷、熱、電聯(lián)供的條件逐步具備，這將為我國解決峰谷差矛盾找新的出路。
四應根據(jù)天然氣燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的特點研究制定合理的政策，進一步推動天然氣發(fā)電的發(fā)展。
當前我國天然氣燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電正處于起步階段，國家尚無完善的政策法規(guī)按燃機電廠在電網(wǎng)中發(fā)揮的特殊作用來制定合理的電價。而天然氣作為優(yōu)質(zhì)燃料，價格偏高，且國內(nèi)價格比現(xiàn)行國際價格更高。天然氣燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在經(jīng)濟上與常規(guī)燃煤火力發(fā)電機組相比還缺少競爭力，而這點常常會限制新穎發(fā)電技術(shù)發(fā)揮作用，影響我國電力建設的普遍水平（見表4）。
表4天然氣燃氣／蒸汽聯(lián)合循環(huán)與常規(guī)火力機組的燃料成本的比較
天然氣燃氣／
蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電常規(guī)燃煤火力發(fā)電
燃料單價1.45/m3360元／標煤噸
燃料熱值8942kcal/m37000kcal/kg
熱效率55.4%35%
單位燃料消耗量0.162kg/kw•h0．370kg/kw•h
燃料成本0.2354元／度0.1332元／度
在市場經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律支配下，根據(jù)同網(wǎng)、同質(zhì)、同價和公平競爭的原則，天然氣燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的重要作用，應在經(jīng)濟價值上合理的反映出來。
例如天然氣燃氣輪機在電網(wǎng)中擔當調(diào)峰或作備用容量，首先會使機組頻繁起停，直接影響經(jīng)濟性和降低設備維修間隔周期，增加運行成本。根據(jù)燃氣輪機經(jīng)濟性和可靠性的統(tǒng)計規(guī)律，機組起停一次相當于10~20個當量運行小時。承擔電網(wǎng)調(diào)峰作用的燃氣輪機，年起停次數(shù)一般大于300次以上，相當于增加了3000~6000個運行小時數(shù)。如果實際運行3500小時，機組當量運行小時數(shù)已達6500~9500小時。
再考慮到調(diào)峰機組在負荷低谷時段不發(fā)電，在高峰或平峰時段也常減負荷，機組年運行小時數(shù)經(jīng)折合后約為3500小時。若是擔當電網(wǎng)備用的機組其年運行小時數(shù)更低。年運行小時數(shù)低的調(diào)峰機組比以基本負荷連續(xù)長期運行機組的運行成本將隨運行小時數(shù)的減少而成比例增加。因電網(wǎng)需要而擔當調(diào)峰任務的機組，折合年運行小時3500小時，但發(fā)電的價值卻與7000小時左右的基本負荷相當。
調(diào)峰機組只能依靠合理的峰谷電價差來彌補其調(diào)峰帶來的經(jīng)濟損失。發(fā)改委[2003]14號文確定峰、谷時段電價差在2~5倍之間。實際價格差應取在上限才趨向合理。
此外，對燃氣輪機低排放污染的優(yōu)點在電價上也應反映。這項電價的補償應與常規(guī)燃煤火力發(fā)電因必須采用脫硫工藝而得到的補償相當。例如深圳媽灣4＃機組總投資15億，其中海水脫硫設備投資2.17億，約占總投資額的14.5％。其4＃機組的電價由當前的0.52元／度提高到0.57元／度。燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠的環(huán)保電價補償政策可參考這種電價補償?shù)姆椒▉碇贫ā?/p>
關鍵詞：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)設計專業(yè)方面的人才。有關專業(yè)以物理學為基礎，系統(tǒng)學習基礎物理學、固體物理、半導體物理等，使學生牢固掌握物理學基礎理論。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、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)設計專門技能的同時具備更加扎實的理論知識基礎和科技創(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)的設計開發(fā)，為今后從事相關工作打下堅實的理論基礎。作為最早開設《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)的基礎性課程，主要講述太陽輻射的相關知識、光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理、系統(tǒng)設計、配件選型及系統(tǒng)安裝維護等相關專業(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。總結(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計一些簡單可行的實驗設備，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]針對該課程就設計了一些可行性實驗，如光伏陣列設計實驗、太陽能路燈照明系統(tǒng)設計等。
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。現(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培養(yǎng)學生的科技創(chuàng)新能力也是一個應該認真考慮的重要問題。大學生在科研領域的創(chuàng)新在國際上屢見不鮮，比如在超導領域，MgB2合金超導體以及NaCoO.H2O超導體都是由日本的本科生首先發(fā)現(xiàn)的。《太陽能電池技術(shù)》及《太陽能發(fā)電技術(shù)》課程的開設，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上增加多樣化的考核形式，比如系統(tǒng)設計作品展示、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計
在網(wǎng)絡化的今天，課程設計面臨的一大問題就是論文在網(wǎng)絡上復制粘貼完成。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，課程設計不再局限于理論推導而轉(zhuǎn)向?qū)嵺`性課程設計。指導老師可以根據(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)務是非常有幫助的。這樣的課程設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)有教學模式基礎上需要進行的一些改進。作為工科應用型創(chuàng)新人才，最重要的是應該具有很強的獨立獲取和應用知識的能力，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，達到開設該專業(yè)的最終目標。
參考文獻：
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關鍵詞：新能源發(fā)電；教學方法；教學改革；教學理念
中圖分類號：TM619 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）14-0217-03
從2006年秋季學期開始，我校電氣信息學院就面向電氣工程及其自動化專業(yè)學生開設了新能源發(fā)電技術(shù)方面的選修課，2009年學院改革，對原有專業(yè)進行重組、調(diào)整，新成立了電氣與新能源學院，開始招收電氣工程及其自動化（新能源發(fā)電方向）專業(yè)的本科生，重點培養(yǎng)從事新能源技術(shù)領域的研究、開發(fā)、維護、管理等方面的高級工程技術(shù)人才，并在2010年開始招生，現(xiàn)已經(jīng)達到80人規(guī)模，開設的相關課程（含實驗）一般安排在第五學期。
開設“新能源發(fā)電技術(shù)”專業(yè)選修課的目的是為了幫助電氣工程及其自動化專業(yè)的學生全面了解能源科學概況、世界范圍內(nèi)面臨的能源問題及其解決對策和發(fā)展前景、新能源開發(fā)利用的重要性以及新能源開發(fā)利用技術(shù)等方面的知識。課程內(nèi)容涉及新能源基礎知識、太陽能、風能、生物質(zhì)能、地熱能、海洋能等內(nèi)容。針對目前選修課的建設和完善已成為高校教學改革深化的重要環(huán)節(jié)，選修課教學已然成為高校基于社會對復合型人才的迫切需求，本文將以新能源發(fā)電技術(shù)課程為例，分別從教學內(nèi)容的選擇、教學方法、教學手段和教學理念等方面進行一些改革研究與分析，其目的在于提高選修課教學質(zhì)量、促進學生綜合能力。
一、精選教學內(nèi)容
新能源發(fā)電技術(shù)是一門專業(yè)性、綜合性較強的應用學科，涵蓋了風能、太陽能、生物質(zhì)能等多種新能源的內(nèi)容，綜合了電氣工程、機械工程、工程力學、物理學等學科知識。因其涉及的專業(yè)門類、知識面比較寬廣，學生普遍反映不太容易找到學習規(guī)律，難以把握重點，理解稍困難。因此，結(jié)合新能源發(fā)電技術(shù)課程的培養(yǎng)目標，適當選擇課程的教學內(nèi)容，綜合與電氣工程相關的專業(yè)課，在教學過程中以新能源的發(fā)電方式為核心，分析各種類型的新能源、能量轉(zhuǎn)化方式、發(fā)電原理等內(nèi)容之間的相關聯(lián)系，引導學生逐步把各個關聯(lián)的知識點匯成知識鏈，促進學生學習和記憶。對于各種新能源的發(fā)展歷史、資源分布和特點則可做簡單介紹。另一方面，考慮到電氣工程專業(yè)對學生的培養(yǎng)目標要求，比如有關風力機的空氣動力學原理、太陽能熱轉(zhuǎn)換原理、生物質(zhì)熱裂解過程等內(nèi)容可只做概述性講解，讓學生了解其基本概念。教師在教學過程中，需要注意引進當前國際國內(nèi)的最新科研成果來豐富新能源課程的教學內(nèi)容。該課程涵蓋多方面學科，是當前大力提倡發(fā)展的一個技術(shù)方向，其涉及到的信息量多，知識更新快。特別是最近幾年，不斷涌現(xiàn)出研究新能源發(fā)電及其相關技術(shù)的新方法，使得新能源發(fā)電技術(shù)得到大力發(fā)展。因此，在選擇和組織教學內(nèi)容時，以教材為主體，綜合大量的相關文獻資料及網(wǎng)絡資源，例如中國新能源網(wǎng)、中國新能源發(fā)電網(wǎng)等，適當增加一些不僅能反映新能源發(fā)電技術(shù)前沿領域的新理論、新技術(shù)，而且又能展現(xiàn)學科交叉、擴大學生視野的教學內(nèi)容，不斷在教學實踐過程中提高這門課程的教學質(zhì)量。
二、探索靈活的教學方法
在新能源發(fā)電技術(shù)課程的教學中，需要積極探索，發(fā)掘與課程特點相匹配的教學方法。在課堂教學中，需要注重知識性、趣味性，注意理論與實際相結(jié)合，可在教學過程中采用啟迪式、比較式、討論式和流程式等多種不同的教學方法，目標明確，重點突出，充分調(diào)動學生的學習積極性。
1.啟迪式教學法。這種方法可以較好地激發(fā)學生的學習積極性，促進他們主動思考，培養(yǎng)他們分析和解決問題的能力。例如，在講解并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)時，根據(jù)學生之前掌握的光伏發(fā)電基本原理，啟發(fā)他們思考為什么要對獨立的大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)進行并網(wǎng)、并網(wǎng)的方式是怎樣的、并網(wǎng)的過程中還需要增加哪些相應的裝置。通過在教學過程中設置這樣一些問題，逐漸開闊他們的思維方式，讓他們認識到要使得太陽能發(fā)電得到大規(guī)模、高效率的利用，必然要對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行并網(wǎng)，在并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器又是核心設備，不僅能夠把光伏電池組件輸出的直流電轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻同相的交流電饋入電網(wǎng)，同時還起到調(diào)節(jié)電力的作用。此外，在講解上述知識點的過程中，還能夠鞏固學生在電力電子技術(shù)課程中所學到的關于逆變器的知識點，培養(yǎng)他們對所學到的各種知識點進行融會貫通、舉一反三的學習能力。
2.比較式教學法。采用不同形式的圖表對各種新能源發(fā)電方式或同一種新能源的不同利用形式進行互相對比，不但形象直觀，還有利于培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力。例如在講解恒速恒頻與變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)時，由于這兩種風電系統(tǒng)涉及到的知識點特別多，且較難理解，學生在學習過程中難以深入掌握各種系統(tǒng)的工作原理、結(jié)構(gòu)差別等內(nèi)容，多數(shù)學生僅了解大概情況，因此，十分有必要采用圖表形式，分別從恒速恒頻與變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、原理、發(fā)電機類型、并網(wǎng)方式等多種角度進行歸納、對比，加強學生對這兩種最重要的風力發(fā)電系統(tǒng)的認識，逐步化解學習風力發(fā)電的困惑。
3.討論式教學法。這種教學方法不僅可以發(fā)揮教師的導向作用，還可引發(fā)學生的學習主動性。比如在講解三種經(jīng)典的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)時，可以提前安排三組學生分別搜集關于槽式、塔式和碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的資料，并在上課時先分別邀請各組的學生代表描述他們所認識的這三種不同的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，可以從熱發(fā)電系統(tǒng)的基本原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成部件、系統(tǒng)功能、應用情況等方面進行闡述。在講述過程中，教師可適時啟發(fā)他們，就其中的某一知識點，可以是大家感興趣的，或者是十分重要的知識點進行展開，和同學們一起探討，幫助學生深入理解不同類型的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的工作原理等內(nèi)容。同時，在這種討論式教學過程中，結(jié)合不同太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的圖片進行講解，可以使得整個教學過程更生動、更豐富多彩。
4.流程式教學法。當涉及到知識點繁多、關聯(lián)性強的教學內(nèi)容時，可以采用流程式教學法。這種方法可首先從系統(tǒng)的角度進行說明，再逐層清晰講解，可幫助學生培養(yǎng)良好的思維習慣和分析解決實際問題的能力。例如，在講解有分揀場垃圾發(fā)電工藝流程時，結(jié)合美國的H-Power夏威夷垃圾發(fā)電廠實例，采用如圖1所示的垃圾發(fā)電工藝流程來介紹。
先闡述在垃圾焚燒前，需要經(jīng)過一系列輸送、篩選和粉碎裝置，把那些不易處理和不能燃燒的垃圾首先在分揀場清理掉。再介紹經(jīng)過處理后的垃圾則被送入高溫焚燒爐中焚燒，形成的殘渣、灰渣送出填埋。煙氣在排放前需注入石灰脫硫，中和酸性氣體，并傳熱給水變成高溫高壓蒸汽，進入汽輪機發(fā)電。最后，還要說明煙氣經(jīng)鍋爐尾部受熱面后，經(jīng)靜電除塵達標后，進入煙囪排放，靜電除塵后的細灰渣則可做建材進行綜合利用。通過這樣一個簡潔的垃圾發(fā)電工藝流程圖，可讓學生迅速掌握垃圾發(fā)電的基本原理，了解各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作用和相互關系，培養(yǎng)學生分析復雜問題的系統(tǒng)性思維。
三、采取多樣的教學手段
相對于必修課而言，專業(yè)選修課的特點決定了它的教學方式有所不同，其更注重知識體系的完整性和學生興趣的引導。這必然要求教師不斷革新自己的教育觀念，在教學過程中全面認真地設計教案，采用多樣化的教學手段調(diào)動學生的學習興趣，充分激發(fā)學生的學習積極性，引導他們主動參與到課堂教學過程中，展現(xiàn)他們的課堂主人翁精神。
1.主次分明，突出重點。由于新能源發(fā)電技術(shù)課程涵蓋內(nèi)容較多，而授課學時又有限，因此在教學中不可能講授全部內(nèi)容，必須做到重點突出，精講主要內(nèi)容。比如在縱多類型的新能源發(fā)電方式中，根據(jù)我們學院的專業(yè)設置特點，可重點講授太陽能發(fā)電、風能發(fā)電和小水力發(fā)電。此外，還要注意詳略結(jié)合，對主要的、基本的內(nèi)容仍可采用講課方式，而對其他內(nèi)容則可以講座、討論方式開展，增大課堂教學的信息容量。比如在講授太陽能發(fā)電時，就應以講課方式詳細講解光伏發(fā)電，而以講座方式講解太陽能熱發(fā)電。這種主次分明的講課模式，不僅能使學生扎實學到本課程最主要、最核心的內(nèi)容，還可以開闊他們的知識面和視野。
2.應用先進教學手段，提升教學效果。根據(jù)精選的授課內(nèi)容，有效地運用網(wǎng)絡資源，制作形象直觀的多媒體課件，以改善教學的直觀效果，增加授課內(nèi)容的信息量。例如，當介紹不同類型的水平軸式風力機和垂直軸式風力機時，可以多向?qū)W生演示一些與它們相關的圖片和Flas，結(jié)合這些多媒體資料講解，可加深學生印象，讓他們對這幾種典型的風力機及其工作方式等內(nèi)容有更深刻的理解。同時在上述教學過程中，要注意與傳統(tǒng)板書方式相結(jié)合，引導學生逐步分析，并適當?shù)亓艚o學生一些思考時間，較好地把握課堂節(jié)奏。
3.結(jié)合實事，激發(fā)學生學習積極性。新能源發(fā)電技術(shù)課程所講授的一些主要新能源發(fā)電方式在目前逐漸得到越來越多的應用，與人們的日常生活也越來越緊密。在介紹不同類型的新能源時，可以充分結(jié)合當前社會生活中出現(xiàn)的一些相關時事焦點事件，把它們提出來讓學生討論，既能激發(fā)他們的學習熱情，活躍課堂氣氛，還加強了他們對講課內(nèi)容的理解。例如，墨西哥灣的BP公司漏油事件、康菲環(huán)渤海灣污染事件，特別是全球石油供需關系的發(fā)展態(tài)勢、氣候變化和環(huán)境保護的壓力，都迫切需要全球共同確定和構(gòu)筑能源發(fā)展的新理念，開創(chuàng)新時期能源發(fā)展的新路子。結(jié)合上述實例，引導學生思索大力發(fā)展新能源、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的必要性，讓他們從新能源利用方式等層次進行探討。通過這種教學方式，不僅可讓學生深入理解課程內(nèi)容，激發(fā)他們的興趣，還能培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。
4.穿插習題，實時歸納。在風力發(fā)電部分的教學過程中，其涉及到的不同類型風力機結(jié)構(gòu)、發(fā)電方式、并網(wǎng)方法等知識點比較多，多數(shù)學生會感到理解有一定困難。為了讓學生能夠及時掌握課堂所學內(nèi)容，講課過程中可在恰當時候穿插一些事先準備好的習題，這些習題不一定來自教材，教師可根據(jù)其他相關資料自主設計。通過課堂練習，可以考查學生對相關知識點的掌握程度和存在問題，及時解決他們的困惑。比如，在講解變速風機驅(qū)動雙饋異步發(fā)電機并網(wǎng)系統(tǒng)時，可穿插一個關于發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路控制方式的多選題，通過該練習，能夠加深學生對這部分重要內(nèi)容的理解，從一定程度上也可改善課堂氛圍，充分激發(fā)學生的學習主動性，發(fā)揮學生的主體作用。
5.結(jié)合共同點，學習新能源發(fā)電。新能源發(fā)電方式與常規(guī)能源發(fā)電方式，除了在一次能源的來源與能量轉(zhuǎn)換方式等方面有較大不同外，它們在發(fā)電環(huán)節(jié)大多具有很多共同點。因此，在講授各種新能源發(fā)電形式時，注意隨時和常規(guī)能源發(fā)電方式進行類比，結(jié)合兩者之間的共同點講解，不僅可以促進學生對新能源發(fā)電方法的理解，還可以鞏固他們對常規(guī)能源發(fā)電方法的認識。例如，在講授地熱發(fā)電時，其和火力發(fā)電的原理基本一樣，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。所不同的是，地熱發(fā)電不象火力發(fā)電那樣要裝備龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地熱能。
四、培育素質(zhì)教育的教學理念
不論是專業(yè)必修課，還是選修課，教師都需要培育素質(zhì)教育的教學理念，新能源發(fā)電技術(shù)課程的教學更是如此。通過在理論教學過程中，結(jié)合一些生動的經(jīng)典案例等進行講授，既可調(diào)動學生學習的主觀能動性，又能加強他們對新能源發(fā)電方法的認識，逐漸培養(yǎng)學生探索求知的精神。比如，通過介紹風能發(fā)電的幾種典型裝置與設備，以探究風能發(fā)電在當前得以大規(guī)模運用的原因。正是這些大量科研人員對風能發(fā)電裝置的研發(fā)，才使得風能發(fā)電不僅僅是論文里的成果。通過一些經(jīng)典案例，充分調(diào)動學生學習的主觀能動性、學習興趣和求知欲，這樣才能達到開設專業(yè)選修課“培養(yǎng)學生能力，挖掘?qū)W生潛能”的目的。
五、結(jié)語
新能源發(fā)電技術(shù)課程是一門知識覆蓋面廣、學科前沿的專業(yè)選修課，而隨著其利用方式和技術(shù)的不斷發(fā)展，這門課程的教學內(nèi)容也將不斷更新，教學方法也會隨之不斷改進，通過改進教學手段和逐步增加實驗環(huán)節(jié)，實時強化創(chuàng)新意識，這樣就一定能夠逐步改善人才培養(yǎng)過程中普遍出現(xiàn)的一些問題，如學生能力薄弱、缺乏創(chuàng)造性、主動性等，達到真正提升學生的思維創(chuàng)造能力以及綜合素質(zhì)的目的，培養(yǎng)出與時俱進的、創(chuàng)新型的合格應用型人才。
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1 稿件總則
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3 題目
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4 摘要
摘要是對論文內(nèi)容不加注釋和評論的簡短陳述，獨立成章；目的是讓讀者盡快了解主要內(nèi)容，補充題目的不足，同時便于文獻檢索。摘要中應含有研究的目的、方法、結(jié)果和具體的結(jié)論。
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5 關鍵詞
主要用于文獻檢索，盡量使用通用名稱，專業(yè)范圍寬窄適宜，縮略語/字母詞應以全稱形式出現(xiàn)，關鍵詞要求4~8個。
6 正文
6.1 基本要求
論點明確，論據(jù)充分，論證合理；
事實準確，數(shù)據(jù)準確，計算準確，語言準確；
內(nèi)容豐富，文字簡練，避免重復、繁瑣；
條理清楚，邏輯性強，表達形式與內(nèi)容相適應；
用詞規(guī)范，平鋪直敘，不用口語、俗稱和感嘆詞等。
6.2 引言
引言的主要內(nèi)容為研究的理由、目的、背景、理論依據(jù)、試驗基礎、研究方法以及預期的結(jié)果、作用和意義等。主要包括3部分：①闡述論文的寫作背景及其在相關領域的地位、作用和意義；②闡述與本課題相關的國內(nèi)外學者在該領域的研究成果、進展情況及現(xiàn)在的知識空白和不足，參考文獻的引用一般在此處標注；③引出主題，通過比較本文與其他研究成果的不同之處，引出本文研究的目的和價值。
6.3 圖表
插圖繪制要大小適宜（半欄或通欄）、工整、勻稱。圖中盡量使用符號，請用6號Times New Roman及宋體字，圖號和圖名用中英文對照。插圖應少而精，一般不超過5幅。
稿中表格也按順序編號，表名用中英文對照，表文中盡量使用符號。
7 基金和科研項目
一般只列出省部級及以上科研和基金項目，并提供項目編號。
8 參考文獻
8.1參考文獻的主要作用是：
科學依據(jù)，表明論文的起點和深度；
區(qū)別論文作者的成果與前人成果；
索引作用、節(jié)省篇幅；
有助于情報研究和文獻計量學研究。
8.2參考文獻的要求
應選擇最近5年的論文且按文中出現(xiàn)的先后次序排列，在引用文句后的右上角標明參考文獻序號，參考文獻以15篇以上為宜。勿引用尚未公開出版的資料。漏引可能帶來誤解，產(chǎn)生嚴重后果。盡量引用級別高的學術(shù)類期刊，這樣對增加論文的學術(shù)質(zhì)量具有重要意義。
8.3參考文獻為書和期刊的著錄格式如下：
序號 作者姓名.書名[文獻類別].出版地：出版者，出版年份：起頁-止頁.
序號 作者姓名.論文篇名[文獻類別].刊物名稱，年份，卷號(期號)：起頁-止頁.
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9 注意事項
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在全世界太陽能綠色能源產(chǎn)業(yè)的帶動下,中國的太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。經(jīng)過近10年的快速發(fā)展,中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)無論在規(guī)模、數(shù)量、市場成熟度方面,還是在核心技術(shù)、民族品牌方面,都領先于世界平均水平。中國已經(jīng)成為世界上最大的太陽能集熱器生產(chǎn)國和使用國,并在日本和德國之后成為全球第三大光伏產(chǎn)品生產(chǎn)國。
2009年,太陽能在中國的發(fā)展達到前所未有的,國家對太陽能的補貼扶持政策陸續(xù)出臺,年初的3月,財政部、住房和城鄉(xiāng)建設部聯(lián)合印發(fā)《關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見》及《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》,“意見”和“辦法”確定了對光電建筑2009年的補助標準為20元W。同年7月,國家財政部、科技部、國家能源局發(fā)出《關于實施金太陽示范工程的通知》,通知提出對光伏并網(wǎng)項目和無電地區(qū)離網(wǎng)光伏發(fā)電項目分別給予50%及70%的國家財政補貼;9月,《新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》規(guī)定的太陽能發(fā)電目標也進一步明確,計劃到2020年將達到20GW,一系列的國家政策出臺,昭示著太陽能這一新興綠色能源在未來的能源舞臺上將出演主角。
與此同時,與太陽能有關的、相關的、無關的產(chǎn)業(yè)都冠以“太陽能”的桂冠遍地開花,導致國家在進行宏觀調(diào)控時給這個產(chǎn)業(yè)整體“降了溫”。叫停了部分具有一定污染的電石產(chǎn)業(yè),但真正環(huán)保并可持續(xù)發(fā)展的光電產(chǎn)業(yè)仍可享受國家補貼。
在國家將節(jié)約能源確定為基本國策,大力提倡節(jié)能減排、發(fā)展可再生能源的今天,如何推動我國太陽能聚光式熱能發(fā)電產(chǎn)業(yè)更好更快地健康發(fā)展是我們面臨的亟待解決的重要問題。熱能發(fā)電只需要太陽的光和水,是唯一可與化石燃料抗衡的技術(shù),美國eSolra公司的技術(shù)做到了實質(zhì)性的商業(yè)運行。
山東蓬萊電力設備制造有限公司于1987年成立,是為火力發(fā)電廠做輔機配套的民營企業(yè),有自營進出口權(quán)。公司為高新技術(shù)企業(yè),擁有多項專利,同時也美國硫化床鍋爐配套的進口設備。公司國際部經(jīng)過一年多的努力,將這項全球能源領域的先鋒已商業(yè)化運行的熱能技術(shù)成功地引進中國,此作為中國的總并在本廠制造,實現(xiàn)真正的國產(chǎn)化。
太陽能聚光熱力發(fā)電技術(shù)的引進者王韜博士,身兼山東蓬萊電力設備制造有限公司國際部副總裁,曾擔任美國斯坦佛大學的客座講師,其論文曾在美國人類遺產(chǎn)學雜志、科學、美國科學院院報及多家專業(yè)周刊發(fā)表。
王韜博士花了大量的時間對目前各大類新能源技術(shù)作了廣泛地了解和比較。大氣中40―50%的溫室氣體是火力發(fā)電廠所排放的。對此,各國政府都在治理,但見效甚微,沒有更好的可商業(yè)化運行的成熟技術(shù)來推廣。王韜做了大量的市場分析,找到了位于美國加州帕沙地那市的eSolra公司,這是美國唯一一家商業(yè)化運行的塔式太陽能發(fā)電廠。eSolra公司的技術(shù)不僅領先于國際,而且填補了國內(nèi)在該領域的空白。近日,eSolra公司分別獲得2010年世界經(jīng)濟論壇全球能源先鋒技術(shù)獎,動力工程周刊2009最佳可再生和可持久發(fā)展技術(shù)獎兩項大獎。
美國eSolra公司中國總、山東蓬萊電力設備制造有限公司北京代表處李君女士對記者說:太陽能聚光熱電技術(shù)是利用太陽能的光把循環(huán)水加熱轉(zhuǎn)換為蒸汽推動汽輪發(fā)電機發(fā)電,不僅在轉(zhuǎn)換的過程中無任何污染,而且其制造過程也不需要提煉重金屬、稀有金屬和硅。eSolra的塔式太陽能熱力發(fā)電技術(shù)巧妙地把數(shù)以萬面的日光反射器分成16個子基地,統(tǒng)一反射到塔頂?shù)腻仩t以達到聚光的效果,這樣的設計,從光學上講,優(yōu)化了布局并提高了土地運行的效率,每個子基地可以產(chǎn)生可直接發(fā)電的高熱度(440攝氏度)高壓力(60bar)的蒸汽。每一個單獨的反射器都可以自動跟蹤太陽在天空的位置,準確度在一毫弧度之間,最高效率可達22―25%,而且,這樣的“模塊化太陽能基地布局”是以成本為首的設計,大批量的日光反射器生產(chǎn)可以實現(xiàn)經(jīng)濟規(guī)模的效益。因此,eSolra突破了其他傳統(tǒng)太陽能技術(shù)30多年以來無法突破依靠政府補貼的事實。另外,eSolra設備最有力的優(yōu)勢就是它的每個日光反射器都是預制的,均采用了重覆式的結(jié)構(gòu)設計和革命性的校隊系統(tǒng),大大地提高了設備安裝的效率。在安裝時只需要普通工人操作,沒有技術(shù)門檻,從而有效地降低了人工成本。該項目從開發(fā)到施工安裝,只需要12―16個月時間。周期短,見效快,簡單方便。而且,此項技術(shù)可以直接與正在運行的火力發(fā)電廠、生物發(fā)電廠進行技術(shù)嫁接,可以很好地為我國政府在丹麥哥本哈根氣候會議上提出2020年減少碳排放40―45%的目標實施幫助。
目前公司的第一個用戶華陽示范混合電站正在籌備和報批中,將落戶陜西省榆林市榆陽新能源產(chǎn)業(yè)園區(qū),預計在今年可動工建廠,希望得到政府的批準和支持。
Abstract: wind power in the modern power system in the occupying an increasingly important position. With the development of modern science and technology, wind power generation technology is also in day by day mature. But there is no denying that with the scale and industrialization of wind power development, some of the problems brought by the wind, also caused people's widespread concern and thinking. Many scholars are actively research brought by the wind power system stability to reduce hot spots and focus problems, and actively explore the method of improving technology and measures. The author in this article, in reading literature on the basis of other scholars, combined with the own life thinking, for the effect of wind power on power system operation cost, stable operation of wind power on power systems, wind power generation on power system electrical .
關鍵詞：風力發(fā)電；現(xiàn)狀；電力系統(tǒng)；影響
Key words: wind power generation; The status quo; Power system; impact.
研究方法：
1、文獻閱讀與歸納
筆者在創(chuàng)作之前閱讀了相關的論文與參考書目，對其中所提出的風力發(fā)電系統(tǒng)運行的問題與建議加以匯總與借鑒，加以辯證思考，理性對比。
數(shù)據(jù)統(tǒng)計與歸納
本文引證了一些具體的國內(nèi)風力發(fā)電情況，并結(jié)合具體數(shù)據(jù)加以分析。
一、我國風力發(fā)電現(xiàn)狀
風力發(fā)電技術(shù)的應用、發(fā)展與全球能源危機下人們的憂患意識息息相關。20世紀70年代爆發(fā)的全球能源危機，促使人們不得不思考經(jīng)濟發(fā)展與能源利用之間的良性關系建立的問題。人口的不斷增長與人類可用能源的有限性構(gòu)成了不容忽視的矛盾，化石能源在過度開采之下的耗竭與人類的長遠發(fā)展的沖突激起了人們對能源保護的重視。這一切也在重塑電力工業(yè)，促使電力系統(tǒng)開創(chuàng)資源利用的新途徑。風能的利用在這一背景下迅速發(fā)展，不僅在于其作為可再生能源的低廉成本，更在于其超越其他常規(guī)能源的污染小，環(huán)保等方面的優(yōu)勢。如今，風力發(fā)電在電力系統(tǒng)所占比例不斷上升，成為除水力發(fā)電之外的最成熟，最現(xiàn)實的清潔能源發(fā)電方式。
中國位于亞歐大陸東部，瀕臨太平洋。這一獨特的地理位置，使中國具備形成季風的條件。再加上境內(nèi)高大山系的阻擋，改變了氣壓分布和大氣環(huán)流狀況，加劇了季風的復雜性。冬季由于受蒙古西伯利亞高壓的影響，強冷氣團以極其迅疾的速度南下，波及到中國的華北、東北、西北、在中國北部形成了強烈的寒冷干燥的冬季風。在夏季，由于受到洋面上夏威夷高壓的影響，來自太平洋的暖氣團風為沿海地區(qū)帶來了東南風。印度洋和南海的氣團也為西南地區(qū)帶來風力略遜于東南季風的西南季風。中國18000多公里的海岸線，國土面積大，在夏秋兩季極易受熱帶風暴的影響，帶來強勁風力。但在現(xiàn)實中，中國的風能利用比例仍然很小。中國的發(fā)電系統(tǒng)中，火電所占比例較大。中國正在進一步探索利用風能優(yōu)勢彌補改善供電系統(tǒng)的有效方法。我國迅速發(fā)展的風力電網(wǎng)建設以及風力發(fā)電站的動工無疑證實了這一點。據(jù)國家風電信息管理中心所提供的資料統(tǒng)計：
到2012年底，全國（不含港、澳、臺）共建設1445個風電場，安裝風電機組52827臺。單機容量1.5兆瓦和2兆瓦的風電機組是目前國內(nèi)風電市場主流機型，占吊裝容量的81%。截止2012年底，全國裝機114491萬千瓦，風電6083萬千瓦，我國風力發(fā)電裝機容量僅占全國電力裝機的5.3%。
風力發(fā)電對電力系統(tǒng)運行的影響
（一）風力發(fā)電對電力系統(tǒng)運行成本的影響。
風力發(fā)電作為一種發(fā)電方式在現(xiàn)代主要是用其對火力發(fā)電系統(tǒng)做一補充，究其本質(zhì)，是將其作為對部分火力發(fā)電的替代。但風力發(fā)電受到風力的制約，風力的間歇性與隨機性將會對風力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性帶來較大挑戰(zhàn)。就目前的發(fā)展情況來看，風力發(fā)電技術(shù)比傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)的競爭優(yōu)勢還是落后的。風力發(fā)電系統(tǒng)初建的高額設施投入，對技術(shù)的嚴格要求，系統(tǒng)運行時備用容量的加大都制約著風電系統(tǒng)成本的降低。根據(jù)中國目前的資料統(tǒng)計，就能略窺一二。10千瓦級的產(chǎn)品在國內(nèi)還不能夠生產(chǎn)。且風電設備主要依靠進口，價格昂貴。我國風電場每千瓦造價約8000或9000元，我國大多數(shù)地方的風能年利用小時數(shù)偏低，2012年，東北電網(wǎng)、遼寧、吉林、黑龍江、蒙東風電利用小時分別是1643、1761、1420、1780、1605小時，發(fā)電成本較高。另外，離網(wǎng)型風力發(fā)電機組必需配套使用蓄電池，由于風能的不連續(xù)性，使蓄電池容易出現(xiàn)過充過放現(xiàn)象，導致蓄電池使用時間減短。而這種蓄電池的高成本是需要大量資金投入的。通過以上數(shù)據(jù)顯示，就能感知到風力發(fā)電在成本減少方面所面臨的巨大挑戰(zhàn)。其與傳統(tǒng)的發(fā)電方式相比，在成本低廉方面的優(yōu)勢是遠遠落后的。但從長遠發(fā)展來看，其發(fā)展?jié)摿κ禽^大的，風電能力每增加一倍，成本就下降15%。隨著中國發(fā)電技術(shù)的提高和國產(chǎn)化的培育，風電成本的降低是有希望的。
王寧在研究風力發(fā)電對電力系統(tǒng)成本的影響時，在對火力發(fā)電單位 成本與風力發(fā)電單位成本的比較論述中，從扣除環(huán)境成本與不扣除環(huán)境成本的綜合情況下，得出結(jié)論：在引入風電后，風電投資、運行費用、與系統(tǒng)備用容量補償成本導致了系統(tǒng)供電成本的增加。但在加入環(huán)境成本考察時，風力發(fā)電代替火電所產(chǎn)生的資源節(jié)約與環(huán)保效益，促進了整個供電系統(tǒng)成本的降低。但目前的風電初始投資較大及各項建設中的花費與風電的這些環(huán)境效應是可以抵消的。筆者對這一觀點是持批判態(tài)度的，就經(jīng)濟效益的等量計算來說，這樣的結(jié)論是無可厚非的。但環(huán)境保護所產(chǎn)生效益本就與經(jīng)濟效益無法相提并論。尤其是在能源消耗日益增多，污染日益嚴重的現(xiàn)代社會，在化石能源利用節(jié)能控制成本較高，難度較大，技術(shù)水平受到限制的嚴峻情況下。
（二）風力發(fā)電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響
1、風力發(fā)電對電網(wǎng)調(diào)度的影響
風力發(fā)電是對風能的利用，其本身就是具有較大的隨意性與不可控制性。發(fā)電狀態(tài)和所發(fā)電量基本取決于風速狀況，風速的不穩(wěn)定性和間歇性影響了風電機組發(fā)電量的穩(wěn)定實行，并網(wǎng)后的風電場對電網(wǎng)能夠?qū)嵤╇S機擾動，其不穩(wěn)定性需要電網(wǎng)側(cè)預留出更多的備用電源和調(diào)峰容量，在一定程度上加劇了整個發(fā)電系統(tǒng)調(diào)度的難度。而對于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱的地區(qū)來說，無充足的容量備用與良好的電源結(jié)構(gòu)，電力電量的平衡也就很難實現(xiàn)，電網(wǎng)也就無法消納風電資源。風電功率的輸入必然要改變電網(wǎng)的潮流分布，對局部電網(wǎng)的節(jié)點電壓也將產(chǎn)生較大的影響。
2、風力發(fā)電對電壓的影響
風電機組輸出功率的波動性，使風電機組在運行過程中受湍流效應、尾流效應和塔影效應的影響，造成電壓偏差、波動、閃變、諧波和周期性電壓脈動等現(xiàn)象，尤其是電壓波動和閃變對電網(wǎng)電能質(zhì)量影響嚴重。一旦風力發(fā)電電量作為電網(wǎng)電量的補充大規(guī)模注入，電網(wǎng)的穩(wěn)定性和頻率標準將會被打破。二是風力發(fā)電機中的異步電動機沒有獨立的勵磁裝置，并網(wǎng)前本身無電壓，在并網(wǎng)時要伴隨高于額定電流 5 ～ 6 倍的沖擊電流，導致電網(wǎng)電壓大幅度下跌。如果電網(wǎng)的設計與規(guī)劃忽視這一要素，電網(wǎng)電壓將會超出安全范圍，甚至瀕臨崩潰的邊緣，帶來難以估量的損失。
結(jié)語：風力發(fā)電對電力系統(tǒng)運行的影響是需要學界不斷加以思考與關注的問題。風力發(fā)電作為電力系統(tǒng)中的重要一環(huán)，如何實現(xiàn)與電網(wǎng)運行的協(xié)調(diào)發(fā)展也是不可回避的重要問題。通過改善技術(shù)，努力優(yōu)化風能發(fā)電的客觀效果，對能源的合理利用，社會的可持續(xù)發(fā)展都具有重大的意義。
參考文獻：
[1]雷亞洲；；與風電并網(wǎng)相關的研究課題［J]； 電力系統(tǒng)自動化，2010；
【關鍵詞】投影;自動跟蹤;精度檢測
0.引言
傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，對環(huán)境造成的危害日益突出，同時全球還有20億人得不到正常的能源供應。這個時候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)，維持長遠的可持續(xù)發(fā)展。這之中太陽能以其獨有的優(yōu)勢而成為人們重視的焦點。豐富的太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。因此太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是一個重要的發(fā)展方向；但對于某一個固定地點的太陽能光伏光熱系統(tǒng)，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，陽光日照角度時刻都在變化，如果光伏組件能夠時刻正對太陽，效率才會達到最佳狀態(tài)，所以需要太陽能電站自動跟蹤式控制系統(tǒng)來完成。
太陽能自動跟蹤電站精度的測試是繁瑣的，如何高效、簡便的測試太陽能自動跟蹤電站精度，是每個太陽能自動跟蹤電站使用者正在探索的。而本文論述的一種太陽能自動跟蹤電站精度測試儀設計，則解決了這個問題，從而簡便、準確的測試電站跟蹤精度。
1.太陽能自動跟蹤電站精度測試儀的工作原理
圖1
太陽能自動跟蹤電站精度測試儀是根據(jù)投影原理工作的，如圖1，上下小孔的直徑大小是一直的，根據(jù)上下間距H的距離，當上孔的投影D與下孔邊緣相切時，就可以推算出偏差角度α的數(shù)值。這種方法簡單方便，對于精度一目了然，增加了太陽能工作站精度測量的操作性和實用性，提高了跟蹤精度測量的工作效率。
2.太陽能自動跟蹤電站精度測試儀的結(jié)構(gòu)設計
圖2
如圖2，太陽能自動跟蹤電站精度測試儀具有上透光板，下投影板，四個支柱。上透光板設有大小不等的20個透光孔，下投影板設有與上透光板中透光孔位置相同大小相等的一一對應的20個透光孔。將精度測試儀垂直安裝在跟蹤電站表面，根據(jù)太陽光投影原理特性，依據(jù)上透光板、下投影板之間的距離，當光通過上透光板一個光孔透過時，會在上透光板產(chǎn)生投影。當上透光板對應的下投影板光孔周圍沒有投影，說明太陽光垂直從上透光板與下投影板穿過，此時太陽能自動跟蹤電站跟蹤精度為0度，如果上透光板0.1度光孔的投影與下投影板0.1度光孔相切，說明此時太陽能自動跟蹤電站跟蹤偏差角度為0.1度。依次類推，其他精度的測量只要跟據(jù)相應上透光板光孔與下投影板光孔的投影情況，便可準確讀出。
假設上透光板，下投影板距離為200mm，透光孔直徑與測量偏差角度對應如下：
3.結(jié)論
按此方法設計的太陽能自動跟蹤電站精度測試儀，與昂貴的CDD光檢測設備比較，不但價格低廉，不需要復雜的調(diào)試，操作簡單，一目了然，測量準確，適合大范圍使用。
【參考文獻】
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關鍵詞：光伏發(fā)電；遠洋船舶；位置選擇；容量計算
中圖分類號：U665.1 文獻標識碼：A
1 前言
隨著全球經(jīng)濟由“重碳經(jīng)濟”向“低碳經(jīng)濟”轉(zhuǎn)型，作為國民經(jīng)濟重要組成部分的航運業(yè)溫室氣體排放問題日益受到國際社會關注。根據(jù)國際油輪船東協(xié)會的研究報告，目前航運業(yè)每年消耗20億桶燃油，排放超過12億t的二氧化碳，約占全球總排放量的6%。有預測認為，到2020年全球航運業(yè)將需要40億t燃油，溫室氣體排放也將在目前基礎上增長75%。可見，航運業(yè)承擔著低碳減排的社會責任和歷史使命，各主要航運國家和地區(qū)開始高度重視發(fā)展安全、環(huán)保、節(jié)能的“綠色船舶”，倡導“綠色航運”。太陽能是一種可再生能源，不污染環(huán)境，被認為是替代石油能源的理想能源。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在船舶上應用近年來得到發(fā)展，尤其在內(nèi)河小型船舶、游艇上已有初步的應用成功的案例。但在遠洋船舶方面，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應用還不成熟，許多國家正在致力于此技術(shù)的開發(fā)和完善。本文通過分析，擬在常規(guī)船舶上建立一套太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，為船舶提供部分電力支持，達到節(jié)能減排的目的。
2 光伏系統(tǒng)介紹
2.1 光伏系統(tǒng)的組成及原理
光伏系統(tǒng)由三部分組成：太陽電池組件；充放電控制器、逆變器、測試儀表和計算機監(jiān)控等電力電子設備；蓄電池或其他蓄能和輔助發(fā)電設備。圖1為直流負載太陽能光伏系統(tǒng)原理圖。
太陽能光伏發(fā)電基本工作原理就是在陽光照射下，將太陽電池組件產(chǎn)生的電能通過控制器給蓄電池充電或者在滿足負載需求的情況下直接給負載供電，如果日照不足或者在夜間則由蓄電池在控制器的控制下給直流負載供電，對于交流負載，還要增加逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。
2.2 光伏系統(tǒng)的分類
一般將光伏系統(tǒng)分為獨立系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)、混合系統(tǒng)三類。
2.2.1 獨立（離網(wǎng)）型光伏系統(tǒng)
獨立型光伏系統(tǒng)，又稱為離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)，獨立給用電設備供電，但整體能量利用比較低，系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性和可靠性比較差，需要儲能設備（蓄電池）穩(wěn)定供電電網(wǎng)電壓和平衡發(fā)電與負載。
2.2.2 并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)
并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)的最大特點是太陽電池組件產(chǎn)生的直流電，經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)，并網(wǎng)系統(tǒng)光伏方陣所產(chǎn)生的電力除了供給交流負載外，多余的電力反饋給電網(wǎng)，不足時由電網(wǎng)補充，但系統(tǒng)中需要專用的并網(wǎng)逆變器。這種系統(tǒng)可降低整個系統(tǒng)負載缺電率，而且可以對公共電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。
2.2.3 混合型光伏系統(tǒng)
混合型光伏系統(tǒng)中除了使用太陽能電池組件陣列之外，還使用了燃油發(fā)電機等作為備用電源。這種系統(tǒng)控制比較復雜，比獨立系統(tǒng)需要更多的維護，而且因為系統(tǒng)中使用了柴油機，這樣就不可避免地產(chǎn)生噪聲和污染。很多偏遠地區(qū)的通信電源盒民航導航設備電源，因為對電源的要求很高，都采用混合系統(tǒng)供電，以達到最好的性價比。
在遠洋船舶上選用何種類型光伏發(fā)電系統(tǒng)，要綜合考慮船舶結(jié)構(gòu)、性能、航線、經(jīng)濟性等因素確定，本文將在下節(jié)詳細論述。
3 光伏陣列安裝位置的確定
3.1 目標船型的確定
典型的遠洋船舶通常包括以下六種類型：集裝箱船；特種船；雜貨船；客滾船；干散貨船；大型運油船。在船上敷設光伏發(fā)電系統(tǒng)，要求目標船舶主甲板及以上某些位置具有足夠的安裝光伏陣列的空間。經(jīng)計算，平均輸出功率1 kW的單晶硅太陽能電池陣列需要10左右的布置面積[1]（組件效率13%左右）。一般遠洋船舶整船系統(tǒng)功率都在100kW以上，有的甚至幾千千瓦，若以100kW為參考，則大約需要1 000的布置面積。考慮到集裝箱船、雜貨船及特種船的主甲板上及主甲板以外的其它位置不具有提供大面積安裝電池陣列的可能性，而油船主甲板雖有較大面積，但因主甲板管路紛繁復雜，其所運輸?shù)氖皖惾剂弦讚]發(fā)出可燃易爆性氣體，對電器要求的絕緣防護等級較高，所以以上四種船舶不適合安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)。客滾船的主甲板駕駛臺后的區(qū)域附屬甲板機械設備較少，擁有較大的可利用空間，其與油船相比對易燃易爆性物質(zhì)的安全防護等級較低，因而可以搭載光伏系統(tǒng)。對于干散貨船，其主甲板上若干貨艙蓋占有很大的一部分面積，除部分船型有輔助克令吊外，大多數(shù)船舶的甲板上屬于平整區(qū)域，其有利于太陽能電池陣列的安裝。因此，滾裝客貨船和散貨船是搭載光伏陣列的理想船型。
3.2 光伏系統(tǒng)類型選擇及用電負荷確定
遠洋船舶航程較遠，每一航次歷經(jīng)天數(shù)較長，且海洋環(huán)境、天氣復雜多變，在此條件下不宜建立獨立型（離網(wǎng)型）和混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)[1]。對于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏陣列只需提供部分負載的用電需求，多余的電能反饋給主電網(wǎng)，不足時就由主電網(wǎng)供電，故此類型發(fā)電系統(tǒng)適合于安裝在船舶上。
船舶在航行中動力和機械等設備要求供電系統(tǒng)能持續(xù)、穩(wěn)定地供電，而光伏發(fā)電量依賴于天氣條件，供電穩(wěn)定性達不到動力設備用電要求，所以不適合為動力設備和機械設備供電。選擇目標供電系統(tǒng)為上建的生活用電部分，經(jīng)查76 000DWT某散貨船上建的電力系統(tǒng)圖，上建部分生活用電總功率在200 kW左右。顯然，如果200 kW的電量全部由光伏系統(tǒng)提供，需要為光伏陣列提供約2 000 m2的敷設面積，這在目標船上是無法實現(xiàn)的。由電力系統(tǒng)圖可知，空調(diào)系統(tǒng)壓縮機在機艙，可不考慮為其供電，只考慮風機部分供電20kW；廚房電器功率60kW；全部房間照明功率4kW。這三部分合計功率84 kW，我們把光伏系統(tǒng)的設計容量定位在100kW，為這三部分系統(tǒng)供電。除去傳輸損耗及遮擋引起的功率減少（約10%～15%），光伏系統(tǒng)也可以提供足夠的電量。白天有太陽輻射時，光伏系統(tǒng)直接為這三部分系統(tǒng)供電，多余的電能可以反饋給主電網(wǎng)，晚上或白天太陽輻射不足時，轉(zhuǎn)換成船舶主電網(wǎng)供電，這樣100kW的光伏系統(tǒng)可以承擔船舶部分用電要求，起到節(jié)約能源的作用。
3.3 安裝位置的選擇
以76 000DWT散貨船為例， 100kW的光伏陣列至少需要1 000m2的敷設面積，經(jīng)查總布置圖，有三處位置區(qū)域開闊，即艙口蓋、主甲板上艙口圍與欄桿之間的區(qū)域、欄桿處，適合搭建光伏系統(tǒng)，可以初步確定為光伏陣列的安裝位置。
3.3.1 直接安裝于艙口蓋上
兩個艙口蓋合在一起可供安裝面積為15x14=210， 7個艙口合計14個艙口蓋可供安裝的面積為210x7=1470。但因No.7艙靠近上建，不可避免在一天當中會受到遮擋，所以總體輸出功率會因遮擋而減少；而No.4艙蓋為直升機坪，不允許安裝其他部件，所以從總面積中減去420。考慮上述因素后剩余面積為1050>1000，可以滿足安裝面積需求。
該安裝位置在裝卸貨物時可能會遭受墜落物的撞擊，故要在上面安裝防護裝置，此防護裝置在裝卸貨物時要能閉合，起到保護作用；在航行時敞開，不影響光伏陣列發(fā)電。
3.3.2 安裝于主甲板上艙口圍與欄桿之間
將光伏電池板安放于支承艙蓋的導軌之間，在垂直高度上低于艙口蓋，安裝面積與上述方案基本相同，同時在裝卸貨物時因有艙蓋保護，可有效避免船裝卸貨物過程中掉落的雜物破壞電池板，如圖2所示。
3.3.3 安裝于代替主甲板欄桿位置
本安裝要求電池組件垂直于主甲板，且電池安裝要達到船舶建造規(guī)范對欄桿安裝的相關要求，如圖3。
已知船舶總長225 m，型寬32 m，沿船舶周長布置電池組件總長225x2+32x2=514 m，去除中間導纜孔、絞纜機等預留寬度20 m，取總長494 m，則安裝面積為494x1.58=780
（1）電池組件敷設面積不夠，直接影響輸出功率；
（2）電池板垂直安裝，接受太陽輻射的面積相較于水平敷設時要小，從而導致輸出功率降低。
但可以采取一定方法規(guī)避此不足。在選取電池組件上，可選用雙面太陽電池組件[2]，這種太陽電池正反兩面都可以接受輻射，所以可以區(qū)別于傳統(tǒng)單面太陽電池組件的朝南傾斜安裝而可以垂直于地面安裝，經(jīng)試驗驗證，雙面太陽電池比單面晶硅太陽電池相同條件下發(fā)電效率提高30%[3]。采用雙面太陽電池，輸出功率可達 78x1.3=101.4 kW，剛好滿足預設功率要求。同等面積的雙面太陽電池比單面太陽電池貴三分之一，所以這種布置成本較高，經(jīng)濟性不如前兩種方案。三種安裝位置的對比分析如表1所列，通過對比分析綜合考慮，位置一、位置二可操作性較大。
4 光伏陣列容量確定
4.1 太陽能電池的選擇
國內(nèi)光伏太陽能電池市場主要提供單晶硅和多晶硅兩種類型的電池板。根據(jù)船舶運行特點，非晶硅太陽電池[4]不適合在船舶上安裝，而在晶硅太陽電池中，相同面積情況下單晶硅發(fā)電效率比多晶硅高，在實驗室里單晶硅太陽電池最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時的效率為15%[5]。而型號、輸出功率、封裝質(zhì)量及防護等級相同的單晶硅電池板和多晶硅電池板相比，前者的價格稍高，但差別不大，所以單晶硅太陽電池是較合適的選擇。
4.2 光伏組件方陣容量計算
太陽電池組件容量設計的指導思想，就是滿足年平均日負載的用電需求。計算太陽電池組件的基本方法是用負載平均每天所需要的能量（安時數(shù)）除以一塊太陽電池組件在一天中可以產(chǎn)生的能量（安時數(shù)），這樣就可以算出系統(tǒng)需要并聯(lián)的太陽電池組件數(shù)，使用這些組件并聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負載所需的電流。將系統(tǒng)的標稱電壓除以太陽電池組件的標稱電壓，就可以得到太陽電池組件需要串聯(lián)的太陽電池組件數(shù)，使用這些太陽電池組件串聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負載所需要的電壓。
在船舶運行過程中，由于海區(qū)環(huán)境的復雜多變，電池組件表面會附著灰塵、結(jié)晶的海鹽，再加上組件性能慢慢衰變，會使降低電池組件輸出。我們采取在計算時減少太陽電池組件的輸出8%～10%（衰減因子）來加以修正[6]，也可以看作是光伏系統(tǒng)設計時需要考慮的工程上的安全系數(shù)。此外，設計時還要將負載功率增加10%，以應對在船舶營運期限內(nèi)額外增加的用電設備。
5 總結(jié)
太陽能光伏發(fā)電在船舶上的應用目前還處于初步探索階段，小型內(nèi)河船、游艇已有不少成功案例，但在大型遠洋船舶上的應用較少。本文在常規(guī)的遠洋船舶上，擬搭載一套太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)類型，光伏陣列在船舶上的安裝位置選擇、光伏陣列的容量計算。
本文未對經(jīng)濟性做深入研究，相關內(nèi)容另文討論。
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【關鍵詞】 應用型 工學結(jié)合 新能源 人才培養(yǎng)模式
面對日益嚴峻的化石能源枯竭和環(huán)境惡化問題，人們已經(jīng)清楚的意識到太陽能將是人類最重要的能源。目前，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)與應用得到快速發(fā)展。到2008年年底，全球光伏累計安裝容量大約18.5GWp，但其主要市場在歐美和日本。歐美和日本已經(jīng)形成了光伏應用的設計、安裝、運行維護的新興產(chǎn)業(yè)隊伍和人才培養(yǎng)教育體系。而我國雖然是光伏組件的生產(chǎn)大國，但光伏的安裝總量包括光伏電站的安裝占世界光伏安裝總量的比重很小，設計、安裝、運行維護產(chǎn)業(yè)隊伍尚未形成，人才培養(yǎng)體系還沒有建立。
根據(jù)我國新能源中長期發(fā)展規(guī)劃，2009年-2010年均新增55MW，到2010年我國光伏發(fā)電累計裝機容量將達到250MW；而到2020年年需新增1350MW，累計裝機將達到1600MW。因此我國光伏發(fā)電應用的潛在市場非常巨大。面對國家推動國內(nèi)光伏發(fā)展的政策到位，國內(nèi)光伏市場即將規(guī)模化發(fā)展，人才制約瓶頸將很快顯現(xiàn)。因此，必須加大力度，迅速建立和完善我國光伏應用人才培養(yǎng)體系。
南昌理工學院就是在這一背景下于2008年成立了太陽能光電工程學院，在應用型太陽能光伏專業(yè)人才培養(yǎng)模式的教育理念、培養(yǎng)方案、課程設置、教學內(nèi)容等方面進行了有益的改革與探索，學校把新能源科學與工程專業(yè)教育廳重點學科優(yōu)勢和應用型光伏創(chuàng)新人才培養(yǎng)結(jié)合起來，并率先摸索出光伏專業(yè)應用型、創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)模式，具有一定的創(chuàng)新性。以此為案例，本文力求總結(jié)與闡述工學結(jié)合教學模式在光伏應用專業(yè)教育中的成效性。
一、工學結(jié)合，依托行業(yè)、企業(yè)確定人才培養(yǎng)方案
人才培養(yǎng)模式是是教育教學思想、理論轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新教學實踐， 實現(xiàn)培養(yǎng)目標的物質(zhì)力量的中介[1] ，它包含教育思想與教學觀念、專業(yè)培養(yǎng)目標與規(guī)格、專業(yè)設置、教學內(nèi)容與課程體系等幾個基本要素[2]。為適應世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展和工科院校教育改革的趨勢，南昌理工學院聯(lián)系我國光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，緊密結(jié)合學校的學科優(yōu)勢與辦學特色，根據(jù)江西區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的要求，建立適應“光伏產(chǎn)業(yè)應用性人才教育基本要求”為目標的教育教學體系。力爭在省屬工科本科院校中培養(yǎng)具有國際光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展思維，能夠勝任光伏電池組件生產(chǎn)、研發(fā)以及光伏系統(tǒng)的設計、安裝維護等工作，促進本地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展的具有創(chuàng)新能力與創(chuàng)業(yè)思維的新一代光伏產(chǎn)業(yè)復合型人才。學院與國內(nèi)大型光伏企業(yè)如賽維、晶科能源等高科技企業(yè)強強聯(lián)合，建立起訂單式培養(yǎng)。根據(jù)企業(yè)的需要確定人才培養(yǎng)方案，開設有光伏電池片制造工藝、光伏材料與檢測、單晶硅/多晶硅制造工藝、光伏組件加工與工藝、太陽能發(fā)電技術(shù)、光伏發(fā)電設計與施工等核心專業(yè)課程，并到企業(yè)實訓，強化技能素質(zhì)培養(yǎng)，掌握光伏電池片及組件加工技術(shù)，使學生在就業(yè)初期就能夠在技術(shù)崗位上脫穎而出，從而獲取更多的升職機會；同時，要求學生掌握光伏電池片、光伏組件生產(chǎn)過程的原理與工藝要求，掌握光伏發(fā)電及相關供用電技術(shù)，有利于學生的可持續(xù)發(fā)展。
二、開展實驗教學改革，不斷完善實驗室硬件設施，為學院的發(fā)展提供硬件支撐條件。實踐教學是職業(yè)教育的核心環(huán)節(jié)，主要培養(yǎng)學生的職業(yè)能力，即專業(yè)能力、方法能力、社會能力[3]。新能源產(chǎn)業(yè)人才教育教學改革的關鍵是新能源產(chǎn)業(yè)相關實踐技能的培養(yǎng)，加強新能源專業(yè)本科生生產(chǎn)實踐課程的教學，以創(chuàng)業(yè)型、應用性人才培養(yǎng)為主，科研教學型人才培養(yǎng)為輔。
1. 修訂各專業(yè)實驗教學大綱，加大實踐教學的比例。
打破專業(yè)和學科的界限，合并內(nèi)容相同或相近的課程，優(yōu)化專業(yè)基礎課理論與實驗教學內(nèi)容，刪除陳舊過時和過深過難的內(nèi)容，吸收前沿科技成果，增加實踐教學內(nèi)容，盡可能應用新的實驗技術(shù)，在教學之中使學生的綜合能力得到培養(yǎng)。
2. 增開綜合性實驗和設計性實驗，實施學生開放實驗室建設
學校建有實驗實訓中心1個，其中包含6個實驗室（機房、操作平臺），教學機房、電子電工實驗室、光伏基礎實驗室、光伏發(fā)電實驗室、光伏材料實驗室，多晶硅鑄錠實驗操作平臺。實驗實訓中心平時對學生開放，66.67%的實驗室為開放性實驗室。制訂實施了《實驗室開放管理暫行辦法》，對實驗室開放做出明確規(guī)定和具體要求，并提供專項經(jīng)費保障，有效改變目前本科生實驗教學中存在的動手能力不足的問題，學生綜合實驗能力得到很好地培養(yǎng)。同時，在開放實驗室中學生可以自行設計實驗，科研興趣小組還能設計專題實驗。
三、 改變既往單一的實習模式，加強實習實訓基地建設，探討加強新能源專業(yè)本科生假期專業(yè)技能社會實踐的有效模式
學校還建成由實踐教學設備配套的校內(nèi)實踐教學基地（含專業(yè)實訓室）[4]，能對行動體系課程[5]的教學提供具體的學習情境[6]，因此， 建設校內(nèi)實踐教學基地是工學結(jié)合教學情境實現(xiàn)的關鍵。學校還先后與江西上饒光電、江西上饒晶科、上海正泰、泉州百來等公司簽訂了長期合作協(xié)議，共建實習實訓基地，企業(yè)技術(shù)人員來校任教或參與實訓指導、畢業(yè)設計（論文）指導等方式參與人才培養(yǎng)。改變新能源專業(yè)學生實習模式，利用假期組織學生進入實習實訓基地進行社會實踐工作，提高學生學習專業(yè)課的主動性，充分認識用人單位對畢業(yè)生的需求。并且還可以提高學生的組織能力、社會活動能力，倡導個性發(fā)揮的教學。
短短四年來，學院立足新建地方本科院校實際，積極探索具有自身特點的發(fā)展之路，努力提升符合時代要求的辦學理念。在光伏學科專業(yè)建設、人才培養(yǎng)等方面，突出地方性，發(fā)展應用性，著力實踐性，強化專業(yè)性，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，通過主課堂教學與課外創(chuàng)新相結(jié)合，學生的應用能力和創(chuàng)新能力有了明顯的提高，這是工學結(jié)合教學的成果，值得推廣和實踐。
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Abstract： Aiming at the problems in wind power generation， such as wind turbine access DC microgrid is inefficient and difficult to control， the paper puts forward improved wind power generation model， including wind turbine， permanent magnet synchronous generator， three-phase rectifier bridge， DC-DC converter and battery. PSIM simulation software is used to do equivalent simulation. The simulation results show that the wind generator after rectifier convert can access the DC microgrid and provide users with high-quality electric energy.
關鍵詞： 風力發(fā)電；BUCK變換器；PWM控制；蓄電池模型；Thevenin定理；仿真設計
Key words： wind power；BUCK converter；PWM control；battery model；Thevenin Theorem；simulation design
中圖分類號：TM315 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）14-0044-03
0 引言
隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會工業(yè)化步伐的加快，社會經(jīng)濟對能源的巨大依賴與能源儲量逐漸枯萎之間的矛盾日益突出。正因為經(jīng)濟發(fā)展對能源的依賴，而許多國家又處在發(fā)展的大好階段，所以能源的問題日益嚴重。與此同時，以化石燃料為代表的大量的常規(guī)能源的利用，給環(huán)境帶來了巨大的污染，環(huán)境問題刻不容緩。在這樣的一種狀況下，新興的清潔能源發(fā)電技術(shù)運應而生，風力發(fā)電技術(shù)是起步較早的一種可行性較高的發(fā)電手段，傳統(tǒng)風力接入微電網(wǎng)發(fā)電仍然存在一些局限性，如轉(zhuǎn)化效率低、控制不方便等諸多問題。基于此類問題，需要一種優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制手段來解決以上問題。
為了減弱多個分布式電源作為多電源給電網(wǎng)帶來的運行狀況的影響，微電網(wǎng)的概念運用而生。美國的CERTS最早提出了“微電網(wǎng)”概念，微電網(wǎng)主要是用來對多個分布式電源進行統(tǒng)一的管理和控制，微電網(wǎng)作為一個單一的單元接入原電網(wǎng)，在一定程度上可以大大地降低對電網(wǎng)的影響，同時也解決了單個分布式電源自身能源不足等諸多的問題。微網(wǎng)運行靈活可靠、調(diào)度方便、投資成本低，它具有三種運行模式：①孤島運行模式；②并網(wǎng)運行；③在孤島和并網(wǎng)兩者之間轉(zhuǎn)換運行。根據(jù)資料[1]，微網(wǎng)在并網(wǎng)運行的模式下，當電網(wǎng)發(fā)生事故時，微網(wǎng)必須脫離大電網(wǎng)。
微網(wǎng)又分為直流微網(wǎng)與交流微網(wǎng)。針對目前許多電器設備如手機、電腦等需要直流電，所以，我們的仿真是針對直流微網(wǎng)設計的。理論上，直流微網(wǎng)僅需一級變流器便能方便地實現(xiàn)與DER和負載的連接，具有更高轉(zhuǎn)化效率；同時，直流電在傳輸過程中不需要考慮配電線路的渦流損耗和線路吸收的無功能量，線路損耗得到降低[2]。
當直流微網(wǎng)處于孤島運行模式，且DER和蓄電池提供的能量已無法滿足負荷的需求，即母線電壓低于預先的設定值時，需要將不重要負載脫落，最大限度地保證重要負荷供電的連續(xù)性。負載脫落需要平滑地進行，將不重要的負載分時脫落[3]。
1 風力機的工作特性
風力機將風能轉(zhuǎn)化為機械功率輸出的表達式：
Pm=0.5Cp？籽Av3（1）
式中，PM為風輪輸出的積雪功率；CP為風能利用系數(shù)；？籽為空氣密度（Kg/m3）；A=？仔R2為風力機掃過的面積（M2），其中R為風輪的半徑，V為風速（m/s）。
把公式A=？仔R2帶入式，可以很容易地得到
Pm=0.5Cp？籽A？仔R2v3（2）
從公式中，在空氣密度、風力機半徑以及風速一定的情況下，可以看出風力機輸出的機械功率主要與風能利用系數(shù)CP有關，輸出功率與風能利用系數(shù)CP成正比，而風能利用系數(shù)CP與葉尖速比？姿存在著對應的關系。所謂葉尖速比？姿就是葉片的葉尖旋轉(zhuǎn)速率與上游未受干擾的風速的比值，其表達式如下：
？姿=■=■（3）
式中，N為風輪的轉(zhuǎn)速（r/min），R為葉尖的半徑（m），v為上游的風速（m/s），？棕為風輪旋轉(zhuǎn)角速度（rad/s）。風能利用系數(shù)CP與風力機葉尖速比？姿的對應關系，如圖1所示[4]。
在風能利用系數(shù)CP與風力機葉尖速比？姿的函數(shù)圖中，風能利用系數(shù)CP隨著風力機葉尖速比？姿變化而變化，但總存在一個葉尖速比？姿opt，使得風能利用系數(shù)CP最大，即輸出的機械功率最大。
2 風電系統(tǒng)構(gòu)成及模型
本文章描述的風電系統(tǒng)主要包括風力機、直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機（PMSG）、三相整流橋模塊、DC-DC變換器、蓄電池以及一些控制輔助調(diào)整模塊。
系統(tǒng)組成框圖如圖2所示：
系統(tǒng)的組成框圖如圖所示，與傳統(tǒng)的風力發(fā)電系統(tǒng)，本系統(tǒng)具有以下幾個方面的優(yōu)勢：①三相整流部分采用三相不可控整流橋，DC-DC部分采用可控的IGBT開關管，因此整個風電系統(tǒng)就一個開關元器件，通過占空比來實現(xiàn)對開關管的控制，從而實現(xiàn)電壓、功率上的控制。整個系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，動態(tài)性能好，調(diào)節(jié)方便可靠以及系統(tǒng)穩(wěn)定等特點。②通過調(diào)節(jié)開關管的占空比可以對輸出的電流和電壓進行有效的控制，進而改變發(fā)電機的輸出特性，實現(xiàn)對風力發(fā)電系統(tǒng)輸出的功率控制。③不需要測量風速這個物理量，在控制和測量上大大簡化了系統(tǒng)的復雜度，能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)的輸出功率的目標。
3 風力機仿真模型
3.1 發(fā)電機的選取 因為是實驗性的風電系統(tǒng)，系統(tǒng)將采用永磁直驅(qū)同步發(fā)電機。從勵磁而論，由于省去了容易出問題的集電環(huán)、電刷等換向和引流裝置，提高了電機運行的可靠性，結(jié)構(gòu)大大簡化，降低了加工和裝配的費用和時間。結(jié)構(gòu)的簡化也減小了同步發(fā)電機的體積，其體積比一般的同步發(fā)電機要小5%-10%左右。還由于無勵磁電流，也就沒有所謂的無勵磁損耗，提高了電機的效率和功率的密度[5]。在一定程度上，這也是一種有效的節(jié)能方式，因此它被越來越廣泛地應用在各個領域。
3.2 BUCK斬波模塊 在系統(tǒng)中，將采用BUCK斬波電路作為系統(tǒng)的DC-DC斬波模塊。BUCK變換器是一種輸出電壓等于或小于輸入電壓的單管非隔離直流變換器。它的拓撲為電壓源、串聯(lián)開關和電流負載組合而成，不含有中間部分。圖3給出了它的電路原理圖：
負載電壓的平均值為
U0=？琢E（4）
？琢=■（5）
式中，t0n為開關管處于通態(tài)的時間；toff為開關管處于斷態(tài)的時間；T為開關周期；？琢為占空比。
3.3 蓄電池模型的建立 Thevenin電池蓄電池模型也是一種比價比較常見的蓄電池模型，通常有理想電壓源E。內(nèi)阻Rin，電容C0和過電壓電阻R0組成，其中，C0表示兩級之間的容量，R0代表電極與電解質(zhì)之間的非線性電阻[6]。Thevenin蓄電池的模型圖大致如下[6]：
從等效的蓄電池模型圖上，可以看到非線性電阻，這克服了上一個模型未能體現(xiàn)蓄電池在消耗過程中內(nèi)阻不斷變化的缺點。Thevenin蓄電模型是相當準確的，因此把這個模型添加到風力發(fā)電系統(tǒng)中是完全可以滿足系統(tǒng)要求。
4 仿真系統(tǒng)模型
4.1 控制原理框圖 對蓄電池的電流和電壓的調(diào)整，依舊采用PID調(diào)節(jié)法和PWM波控制手段，流程框圖如下：
通過對BUCK模塊與蓄電池模塊之間的電流進行采集，對采集的電流與PID控制算法中預設值比較得到電流的誤差。此外，對輸入到微電網(wǎng)的電壓進行采樣，將采樣值與算法中預設值進行對比得到電壓的誤差。對上面得到的電流誤差和電壓誤差進行PID調(diào)節(jié)，生成PWM控制波，作用于BUCK模塊的開關管，實現(xiàn)這個對系統(tǒng)電流、電壓的控制。
4.2 系統(tǒng)模型 把Thevenin蓄電池模型添加到系統(tǒng)中，可以得到下面的設計電路圖：
蓄電池的充電過程是這樣的：當蓄電池的電量未達到設計的容量時，用較大的電流對蓄電池充電，經(jīng)過一段時間之后，蓄電池的電勢達到了預設值，此時，需要減小蓄電池的充電電流，這樣做是為了延長蓄電池的壽命，合理地調(diào)整蓄電池的充放電過程，減少蓄電池在滿容量的情況，長時間對其充電造成的損壞。
4.3 仿真波形圖
PWM控制波波形圖如下：
蓄電池電流如圖8所示：
輸出電壓波形如圖9所示：
從蓄電充電電流圖和系統(tǒng)輸出電壓圖中，可以清晰地看到當電壓達到設定值的穩(wěn)態(tài)時，對蓄電池的充電電流就慢慢降到了很小的一個電流（近似等于零），從波形圖上來看，系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對蓄電池充電電流的合理有效的控制。
5 結(jié)論
本文介紹了改進型風電系統(tǒng)的這個搭建過程，在現(xiàn)有較為常見的風電系統(tǒng)模型上，做出了改進型的風電系統(tǒng)，并對改進型的風電系統(tǒng)做了仿真實驗，并對各個階段得出圖譜進行分析，驗證了搭建的風電系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)的可行性。本次仿真試驗拓撲結(jié)構(gòu)清晰明了，在一定程度上克服了傳統(tǒng)風電系統(tǒng)不足之處。由于實驗器材和實驗條件等因素的影響，本次設計沒有實物性的驗證，這也是本次設計的缺陷所在。本文的仿真實驗結(jié)果在某種意義上為今后風電系統(tǒng)研究與建立提供了一定的理論基礎。
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摘要:隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力客戶對電能質(zhì)量方面的要求越來越高，電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)的末端，直接與用戶相連，其可靠性問題是影響電能質(zhì)量的關鍵因素之一，而分布式發(fā)電(DG)是利用可再生能源和新能源提供清潔、高效的電能，DG并網(wǎng)發(fā)電將成為未來發(fā)展趨勢，因此研究分布式發(fā)電對配電系統(tǒng)可靠性的影響具有重要的現(xiàn)實意義。論文分析了分布式電源接入配電網(wǎng)后，DG的并網(wǎng)、接入、運行方式以及可靠性模型對配電網(wǎng)可靠性的影響。根據(jù)分布式電源的特點，建立了適用于含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性評估模型。同時以最大等值有效負荷為目標函數(shù)，運用解析法求解，基于最小路與區(qū)間運算相結(jié)合的配電網(wǎng)可靠性分析。
關鍵詞：配電網(wǎng)；可靠性；分布式電源；孤島
1.1 配電網(wǎng)可靠性評估的意義及現(xiàn)狀
隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，不但用戶對電能質(zhì)量方面的要求越來越高，國家對供電企業(yè)供電可靠性的要求也越來越高，因此研究電力系統(tǒng)可靠性具有重大的現(xiàn)實意義。
目前，分布式發(fā)電技術(shù)在全球范圍內(nèi)發(fā)展很快，像風力發(fā)電、光伏發(fā)電等都己經(jīng)相當成熟。分布式電源接入電網(wǎng)后，將會影響電網(wǎng)，尤其是配電網(wǎng)的運行和規(guī)劃，如電力損耗、供電可靠性、電壓穩(wěn)定、繼電保護和電能質(zhì)量等。因此可靠性研究的一個重要方面就是分布式電源對配電網(wǎng)可靠性的影響。
對于配電系統(tǒng)供電可靠性評估，國外的研究起步較早，早期的研究主要是統(tǒng)計分析。現(xiàn)在，供電可靠性評估已成為許多國家配電系統(tǒng)規(guī)劃決策中的一項常規(guī)性工作，美國、英國、法國等都成立了專門的研究機構(gòu)，負責配電系統(tǒng)供電可靠性評估參數(shù)的收集和整理工作，并建立了完善的配電系統(tǒng)供電可靠性評估指標體系。
國內(nèi)于上世紀80年代初期開始對配電系統(tǒng)供電可靠性進行研究，配電系統(tǒng)可靠性研究與發(fā)電和輸電系統(tǒng)相比起步比較晚。同時由于缺乏必要的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和比較有效的分析方法，發(fā)展比較緩慢。近些年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市用電負荷不斷增長，供需矛盾日益突出，為使有限的資源得到最大的收益，非常需要對配電系統(tǒng)進行科學合理的規(guī)劃，從而促進配電系統(tǒng)供電可靠性評估的發(fā)展。目前，配電網(wǎng)可靠性的研究已經(jīng)成為電力工程領域中的研究熱點。
2 配電系統(tǒng)的可靠性評估
配電系統(tǒng)可靠性指標能夠定量評估配電系統(tǒng)可靠性，良好的評估指標可以準確清晰地反映配電系統(tǒng)的可靠性水平，從而為管理人員提供詳細準確的配網(wǎng)供電情況。因此在進行評估時首先要確定配電系統(tǒng)可靠性指標。
由于配電系統(tǒng)中輻射狀主饋線系統(tǒng)在配電網(wǎng)中占主導地位，與發(fā)輸電系統(tǒng)相比，配電網(wǎng)的可靠性評估的方法有較大的差異。
配電系統(tǒng)的可靠性指標及評估方法。根據(jù)評估對象的不同配網(wǎng)可靠性指標可分為兩類，一類是負荷點的可靠性指標，另一類是系統(tǒng)的可靠性指標。
目前配網(wǎng)的可靠性評估方法主要有解析法和模擬法。同時隨著人工智能技術(shù)的不斷深入研究，人工智能技術(shù)也逐漸引入到了配電系統(tǒng)的可靠性評估中。
解析法目前廣泛用于配網(wǎng)的可靠性評佶中，其基本原理是根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件的功能以及兩者之間的邏輯關系建立系統(tǒng)的可靠性概率模型，然后通過遞推和迭代等數(shù)學方法對該模型精確求解，從而計算出可靠性指標，下面介紹一下解析法中的最小路法。
最小路法首先對每一個負荷點求取其最小路模型，即負荷點與電源之間的最短通路，根據(jù)網(wǎng)絡的實際，將非最小路上元件對負荷點的影響折算到相應的最小路節(jié)點上。因此，對于每個負荷點，僅對其最小路上的元件與節(jié)點進行計算即可得到負荷點相應的可靠性指標，并最終形成整個系統(tǒng)的可靠性指標。最小路法考慮了分支線保護、分段斷路器、隔離開關的影響，同時考慮了計劃檢修的影響，并且能夠處理有無備用變壓器和有無備用電源的情況。
3 基于最小路與區(qū)間運算相結(jié)合的配電網(wǎng)可靠性分析
配電系統(tǒng)的可靠性評估是配電系統(tǒng)可靠性研究中最核心的內(nèi)容之一，論文提出的可靠性評估方法結(jié)合最小路的概念，對配電網(wǎng)中每個負荷點求出其最小路，將非最小路上元件的故障折算到最小路上，然后對最小路上的元件與節(jié)點進行計算，從而求出負荷點的可靠性指標，最后得到系統(tǒng)的可靠性指標。同時考慮統(tǒng)計和測量上的誤差，可靠性的原始參數(shù)具有一定的不確定性，不可能是一個確切的數(shù)。可靠性參數(shù)用一個給定范圍的區(qū)間數(shù)表示，結(jié)合最小路法進行可靠性評估，從而有效地控制了參數(shù)的不確定性。
3.1 可靠性評估的最小路法。最小路的數(shù)學定義。圖是節(jié)點和弧的集合。無向弧是指聯(lián)接兩個節(jié)點之間的弧是無向的，有向弧是指聯(lián)接節(jié)點之間的弧是有方向的。只有流入弧而無流出弧的節(jié)點，稱為流出節(jié)點。只有流出弧而無流入弧的節(jié)點，稱為輸入節(jié)點。由有向弧構(gòu)成的圖叫有向圖；由無向弧構(gòu)成的圖是無向圖；既有有向弧又有無向弧的圖稱為混合圖。根據(jù)數(shù)學上的定義，連接任意兩個節(jié)點間的所有無向弧或有向弧的整體稱為這兩節(jié)點間的一條路。如果任意一條弧被除去，就不再是一條通路了，則稱這些弧構(gòu)成兩個節(jié)點間的一條最小路。由最小路構(gòu)成的集合稱為最小路集。在進行可靠性分析時特別值得注意的是負荷點從電源進線到出線要經(jīng)過的設備的集合。如圖3.1所示的系統(tǒng)圖。
圖中路集為：
x1x4 ，x2x5，x1x3x5，x1x3x4，x1x2x4，x1x4x5，x2x3x4，
x2x3x5，x1x2x5，x2x4x5，x2x1x5，x2x1x4，x1x2x4x5，
x1x2x3x4，x1x3x4x5，x2x3x4x5，x1x2x3x4x5
最小路集為：x1x4 ，x2x5，x1x3x5，x2x3x4
3.2 結(jié)合區(qū)間運算的最小路法。傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)進行可靠性計算都是建立在元件的可靠性原始參數(shù)基礎上的，但是由于統(tǒng)計誤差或統(tǒng)計資料不足等原因會使原始參數(shù)具有不確定性。此時若再利用不準確的參數(shù)對配電系統(tǒng)進行可靠性計算是不合理的，也將會導致評估結(jié)果與實際情況有較大的偏差。
可靠性原始參數(shù)可根據(jù)其不確定性用一個數(shù)值范圍區(qū)間來表示。在工程中，一般不能確切的知道一個元件的原始參數(shù)，而只知道在給定范圍內(nèi)的一個區(qū)間值，此時即可用區(qū)間數(shù)學來進行配電系統(tǒng)的可靠性評估。
基于最小路與區(qū)間運算相結(jié)合的配電系統(tǒng)可靠性評估方法的基本思想是：在最小路算法的基礎上，引入?yún)^(qū)間數(shù)與區(qū)間運算，將所需要的元件原始參數(shù)用區(qū)間數(shù)表示，負荷點與系統(tǒng)可靠性計算公式也區(qū)間化，在進行計算時，將其中的參數(shù)改為區(qū)間數(shù)。在計算過程中要注意，如果一個或多個變量在一個公式中出現(xiàn)兩次或兩次以上時，為了克服區(qū)間運算的過估計問題，在計算工程中引入?yún)^(qū)間計算的反演公式，能夠在一定程度上克服了區(qū)間運算的相關性問題。
引入?yún)^(qū)間數(shù)和區(qū)間運算后，計算的結(jié)果都是一個區(qū)間，給每個可靠性評估指標確定了一個范圍，在一定程度上克服了因為參數(shù)的不精確而給評估結(jié)果帶來的不確定性。因此，用這種方法得出的結(jié)果更具有靈活性，更好的反映了系統(tǒng)的真實程度，更加適用于工程實際情況。在運用此方法對復雜配電系統(tǒng)可靠性評估時，可按以下步驟進行：
①分析和處理配電系統(tǒng)元件可靠性原始參數(shù)，得到各元件的可靠性原始參數(shù)的區(qū)間值；
②分析配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確定各個負荷節(jié)點的最小路，以及最小路上和非最小路上的元件；
③對每個負荷點進行可靠性計算，原始參數(shù)使用區(qū)間數(shù)表示。為了避免區(qū)間運算的階數(shù)，在計算過程中每次只進行兩個區(qū)間數(shù)間的運算；
④在各負荷點的可靠性指標基礎上，計算整個系統(tǒng)可靠性指標。
通過以上分析，該評估算法的流程圖如圖3.3所示。
4 結(jié)論與展望
4.1 結(jié)論。隨著人們對電能質(zhì)量的要求越來越高，配電網(wǎng)的供電可靠性越來越受到人們的重視。同時隨著電力技術(shù)的發(fā)展，分布式電源越來越多的接入到電網(wǎng)中，配電網(wǎng)從一個輻射式網(wǎng)絡變成一個遍布電源與用戶互聯(lián)的網(wǎng)絡。因此研究含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性有重要的意義。
4.2 展望。分布式電源作為一種有潛力的發(fā)電技術(shù)，是對傳統(tǒng)的集中式電源供電的有益補充。正確考慮DG接入配電網(wǎng)后的孤島作用，可以提高配電網(wǎng)供電可靠性。由于分布式電源是剛剛興起的一個研究方向，國內(nèi)外對其的研究都還較為淺顯，還需作進一步深入的研究。
參考文獻
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關鍵詞：高職；光伏應用技術(shù)專業(yè)；課程體系；工作過程
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2013）05-0040-02
近年來，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，各地區(qū)高職院校紛紛開設了光伏應用技術(shù)專業(yè)。由于光伏應用技術(shù)專業(yè)是一門新專業(yè)，而且各地區(qū)光伏產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡相同，因此課程體系也存在差異。高職教育作為現(xiàn)代教育的組成部分，堅持以服務為宗旨，通過合理的專業(yè)課程體系建設更好地為地方經(jīng)濟服務，一直是專業(yè)建設的首要任務。筆者擬從課程體系構(gòu)建原則、區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色、職業(yè)崗位能力分析、課程體系構(gòu)建等四個方面，探討我院光伏應用技術(shù)專業(yè)基于工作過程的課程體系建設。
課程體系構(gòu)建原則
以科學發(fā)展觀為指導，全面貫徹落實國家的教育方針，主動適應地方經(jīng)濟社會發(fā)展需要，以提高質(zhì)量為核心，以突出特色為重點，以合作辦學、合作育人、合作就業(yè)、合作發(fā)展為主線，創(chuàng)新體制機制，推進產(chǎn)教結(jié)合，促進專業(yè)與產(chǎn)業(yè)對接、課程內(nèi)容與職業(yè)標準對接、教學過程與生產(chǎn)過程對接、學歷證書與職業(yè)資格證書對接、職業(yè)教育與終身學習對接。
堅持主動適應區(qū)域經(jīng)濟和社會發(fā)展需求的原則 要深入行業(yè)或企業(yè)一線，廣泛開展社會調(diào)研，充分聽取行業(yè)、企業(yè)專家意見，關注市場經(jīng)濟和本專業(yè)領域技術(shù)的發(fā)展趨勢，對人才需求狀況進行充分分析和預測，準確把握專業(yè)定位和發(fā)展方向，并據(jù)此作為設計專業(yè)人才培養(yǎng)方案的起點，使專業(yè)人才培養(yǎng)定位和規(guī)格既具有特色，又適應社會經(jīng)濟發(fā)展和現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系建設的時代要求，具有一定的前瞻性。
堅持工學結(jié)合、校企合作共育人才的原則 深化人才培養(yǎng)模式改革，以工學結(jié)合為切入點，校企合作共同探索工學交替、任務驅(qū)動、項目導向、頂崗實習等有利于增強學生能力的多樣化人才培養(yǎng)模式；共同開發(fā)專業(yè)課程和教學資源，將企業(yè)（行業(yè)）工藝流程、產(chǎn)品標準、服務規(guī)范等引入教學內(nèi)容。推行“雙證書”制度，使學校的教學過程與企業(yè)的生產(chǎn)過程、專業(yè)課程內(nèi)容與職業(yè)標準緊密結(jié)合，校企共同完成教學任務，突出人才培養(yǎng)的針對性、靈活性和開放性。
堅持能力與素質(zhì)并重，知識、技能與素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則 以素能并重為原則，正確處理好傳授知識、培養(yǎng)能力與提高素質(zhì)三者之間的關系，堅持素質(zhì)、知識、能力整體設計協(xié)調(diào)發(fā)展。要從崗位工作任務或職業(yè)能力分析入手，按照實際工作任務、工作過程和工作情境進行整體設計，梳理工作邏輯，理順課程之間的關系，確定課程結(jié)構(gòu)，形成工作過程系統(tǒng)化的工學結(jié)合現(xiàn)代高職教育課程體系。進一步強化學生職業(yè)道德、誠信品質(zhì)、敬業(yè)精神、責任意識、交流溝通能力、團隊合作能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識等職業(yè)素質(zhì)與關鍵能力教育，并將之滲透到所有課程中，全面提高學生的核心競爭力。
堅持理論與實踐結(jié)合、“教學做”一體多元化教學模式改革的原則 重視教學過程的實踐性、開放性和職業(yè)性，遵循理論與實踐結(jié)合、“教學做”一體的原則，單項技能實訓回歸課程，將仿真教學、情境教學、案例教學等多元教學方法融入課程中，積極試行多學期、分段式等靈活多樣的教學組織形式。構(gòu)建“以培養(yǎng)職業(yè)能力為核心”的崗位認識實習、情境式仿真實訓、綜合性生產(chǎn)實訓、就業(yè)式頂崗實習等能力遞進的實踐教學體系，探索建立“校中廠”、“廠中校”等形式的實踐教學基地。
區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色與人才培養(yǎng)定位分析
浙江省現(xiàn)有光伏企業(yè)200余家，是全國光伏電池生產(chǎn)大省，產(chǎn)量約占全國的35%。衢州市作為浙江省第一個省級光伏產(chǎn)業(yè)基地，現(xiàn)有光伏企業(yè)60余家，是國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)鏈最為完善的地區(qū)之一。從市場調(diào)研情況來看，由于受到國際金融危機及歐債危機的影響，2011年下半年，硅材料加工、光伏電池市場受到了極大的影響，產(chǎn)量及價格受到巨大沖擊。但從光伏應用市場來看，由于光伏電池、原材料價格的下降及國家光伏發(fā)電標桿電價的出臺，給光伏發(fā)電系統(tǒng)集成市場帶來了前所未有的利好前景。從國內(nèi)光伏發(fā)電裝機容量上看，2009年裝機不到300MW，2010年裝機約500MW，2011年裝機約2.8GW。隨著不可再生能源的不斷消耗和國家對能源需求的不斷增長，預計在未來的10年內(nèi)，每年裝機容量將急劇增加，人才需求將非常短缺。
根據(jù)以上調(diào)研情況，我院對光伏應用技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標進行了重新定位，即重點培養(yǎng)具備光伏應用技術(shù)的基礎知識，掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)集成的能力，能適應光伏電站建設和光伏產(chǎn)品生產(chǎn)等光伏企業(yè)生產(chǎn)運行、技術(shù)服務、產(chǎn)品檢測等一線需要的高素質(zhì)技能型專門人才。
職業(yè)崗位能力分析
在課程體系構(gòu)建中，我們主要圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標，以職業(yè)核心能力為主線，引入行業(yè)職業(yè)資格標準，以生產(chǎn)崗位典型工作任務為載體，與企業(yè)共同開發(fā)基于工作過程的系統(tǒng)化課程體系。結(jié)合專業(yè)定位，我們對處于光伏產(chǎn)業(yè)下游的光伏電站建設與光伏應用產(chǎn)品企業(yè)展開了調(diào)研。
光伏電站建設工作崗位能力分析 從調(diào)研情況來看，光伏電站建設的主要工作崗位有電站建設前期調(diào)研、工程設計、工程項目申報、工程施工、入網(wǎng)調(diào)試、電站運行維護與檢修等，具體能力要求如圖1所示。
光伏應用產(chǎn)品生產(chǎn)工作崗位能力分析 從調(diào)研情況來看，光伏應用產(chǎn)品生產(chǎn)的主要工作崗位有單體電池檢測、特種組件生產(chǎn)、組件檢測、控制器制作、系統(tǒng)集成與檢測、系統(tǒng)維護與技術(shù)服務等，具體能力要求如圖2所示。
專業(yè)拓展能力調(diào)研分析 結(jié)合專業(yè)定位及企業(yè)調(diào)研，本專業(yè)畢業(yè)生可在光伏電池生產(chǎn)、光伏發(fā)電系統(tǒng)集成等相關企業(yè)從事硅太陽電池方陣組合工、光伏系統(tǒng)集成工程師等相關崗位工作，經(jīng)過1～3年后，可升為技術(shù)員，或轉(zhuǎn)崗至管理崗位，如車間班長、車間主任等。學生的專業(yè)拓展能力如圖3所示。
課程體系構(gòu)建
高職教育是以培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才為目標的，課程體系的建設必須抓住區(qū)域產(chǎn)業(yè)、企業(yè)、學生三個要素，要保證學生在掌握專業(yè)技能的同時，具備大學生應具有的素質(zhì)。因此，課程體系的建立不能僅考慮學生職業(yè)技能的提高，而是更應該關注學生職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成與提高。
文化素質(zhì)課程平臺構(gòu)建 在課程體系建設過程中要以專業(yè)人才培養(yǎng)為目標，對原屬于文化素質(zhì)課的公共基礎課程進行重新定位。比如，在大學英語課程中，應改變以往課程模式，設置基礎英語與行業(yè)英語；在計算機文化課程中，應按照專業(yè)定位及要求，設置Word高級應用、Excel高級應用、PowerPoint高級應用等課程模板，供不同專業(yè)學生選擇。為加強大學生文化素質(zhì)教育和交叉學科能力培養(yǎng)，使學生更好地適應社會需求，應基于文化素質(zhì)課平臺開設人文社會科學、自然科學、工程技術(shù)、藝術(shù)鑒賞等四大類素質(zhì)拓展課程。
專業(yè)課程平臺構(gòu)建 專業(yè)課程平臺主要包括基礎理論課程與職業(yè)能力課程。基礎理論課程是為專業(yè)核心技術(shù)提供基礎理論知識和基本實踐技能的課程，主要有《電工基礎》、《太陽能電池材料制備工藝》、《光伏電子產(chǎn)品制作》、《電子線路制圖與制板》、《工程制圖與CAD》、《電力系統(tǒng)基礎》等課程。在課程體系中，基礎理論課程與職業(yè)能力課程的實踐教學比重應占50%以上，平時的課程教學應注重學生的技能培養(yǎng)。由于學生在學科系統(tǒng)理論學習上存在一定的缺失，所以在課程體系中，很有必要增設一門回顧總結(jié)性課程——《光伏發(fā)電技術(shù)》，使學生在“做”的基礎上掌握學科的完整性，有利于學生的可持續(xù)發(fā)展。職業(yè)能力核心課程是培養(yǎng)職業(yè)崗位能力的關鍵課程，必須根據(jù)技術(shù)領域和職業(yè)崗位（群）任職要求，參照相關職業(yè)資格標準設置。本專業(yè)開設了《光伏電池制造工藝》、《光伏發(fā)電系統(tǒng)集成與設計》、《光伏逆變技術(shù)》、《光伏發(fā)電系統(tǒng)施工與入網(wǎng)調(diào)試》、《光伏電氣設備檢修與電站維修》、《智能光伏產(chǎn)品制作》等6門職業(yè)核心課程。
獨立綜合實訓平臺構(gòu)建 獨立綜合實訓課程是針對多門專業(yè)課程的綜合實訓，不是對一門課程的實訓。在專業(yè)綜合實訓平臺上除了軍事課、畢業(yè)論文、頂崗實習等實踐環(huán)節(jié)外，還開設了《光伏認識實習》、《光伏電子產(chǎn)品生產(chǎn)綜合實訓》和《光伏電站安裝與維護綜合實訓》等課程。
在專業(yè)建設過程中，課程體系建設、專業(yè)課程建設、實踐基地建設、教學團隊建設、質(zhì)量評價管理體系建設等內(nèi)容都是決定專業(yè)服務水平提升的主要因素。由于光伏應用技術(shù)專業(yè)是近兩年剛興起的新專業(yè)，專業(yè)建設需要在實踐探索過程中不斷發(fā)展，不斷完善。
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