引論:我們為您整理了13篇新能源發電技術論文范文,供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源,期望它們能夠激發您的創作靈感,讓您的文章更具深度。
篇1
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”?;卮饐栴}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.
篇2
基金項目:本文系中國農業大學2010年首批全英文授課課程建設重點項目(項目編號:08132953)、2011-2013年中國農業大學重點外專引智項目(項目編號:2011W004)、2011年中國農業大學校級教育教學改革項目(項目編號:1081-18062101)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)30-0115-02
大規模開發利用可再生能源可以節約國家能源,特別是新能源發電技術對于優化我國能源結構、保障國家能源安全、改善環境、促進經濟社會可持續發展具有非常重要的現實意義。隨著新能源發電技術的快速發展,對新能源發電技術專業人才培養的要求和層次也在不斷提高?,F代高水平的電力專業人才不僅需要掌握系統的專業知識,而且還應該具有高水平的專業外語交流能力,[1]因此,有必要深化新能源發電專業英語課程體系建設,開展雙語教學改革實踐與探索,[2]進一步提高雙語教學的質量,這是培養高素質電力專業人才的重要基礎。
新能源發電技術專業英語課程主要是為電氣工程及自動化專業高年級本科生開設的專業課,同時也是面向全校其他專業的高年級本科生開設的一門校級通選(選修)課,是一門知識面很廣、內容豐富、前沿性很強的課程。課程在比較分析國內外新能源發電技術特點的基礎上,對風力發電、太陽能光伏發電/熱發電、水力發電、生物質能發電、海洋能發電和燃料電池發電等幾種典型的新能源發電方式的原理、技術現狀、并網運行情況以及未來發展趨勢等進行了全面的分析介紹,[3]教學內容全面展示了近年來新能源發電領域的最新科技成果。通過對該門課程的學習,可以使學生了解全球和中國的新能源發電技術現狀、研究進展和存在的問題,熟悉新能源發電的生產過程,并掌握新能源系統各個發電方式的基本工作原理、動態運行特性,培養學生對新能源發電等相關領域的興趣,提高學生專業英語實際應用能力和競爭力,為學生將來進一步從事新能源發電領域的技術工作和進行科學研究夯實基礎。
為提高新能源發電技術專業英語課程的教學質量,在課程體系建設和教學模式創新等方面進行了一些探索與思考。
一、課程建設
1.課程體系建設
教學大綱在新能源發電技術專業英語雙語教學的課程體系建設中具有指導性作用,針對課程實踐性強及與前沿技術聯系緊密的特點,在查閱、歸納、總結、消化國內外相關文獻資料和最新研究成果的基礎上,考慮選課學生的不同專業背景,編撰具有一定通用性的新能源發電技術專業英語課程雙語教學大綱。特別針對現有電氣工程專業英語中有關新能源發電技術方面比較薄弱的現實,參考國內外最新的研究進展,將涉及新能源發電技術這一新興領域的英語專業術語、詞匯進行分類總結,補充到雙語教學課程教材中,使得具有不同專業背景的選課學生易于接受,形成一個特點鮮明的課程體系,這是本雙語課程實踐探索最首要的研究內容。
2.積極推進自編雙語教材的建設,豐富教學資源
課程教學選用了國外原版英文教材,教材內容非常豐富全面、數據新,并配以生動、形象、有趣的插圖,深受學生的喜愛。但是,由于中國學生英語語言背景、具體專業方向等方面的差異,原版教材的通用性較差,而且原版教材的價格昂貴,這些局限因素促使教學團隊在前期大量查閱、歸納、總結國內外的相關文獻資料和吸取國內外最新研究成果的基礎上,選取國內外具有一定時效性和難度適中的英文資料作為課程補充講義,結合專業的實際情況專門組織編寫了自編教材,并在教學實踐中不斷完善、補充、修訂具有科學性及可讀性的新能源發電技術領域的雙語教材,突出“英漢兼顧、內容新穎、難度適中、適用面廣”的特點,有助于學生在較短時間里全面掌握新能源發電技術的基本原理、相關技術、國內外的研究進展及發展趨勢。通過自編教材的建設豐富了教學資源,有利于促進雙語課程的教學效果,拓寬學生的視野。
3.注重課件的制作和課程教學輔導網頁的建設
在本課程雙語教學的實施中,從查閱、消化國外原版教材和本專業的相關文獻資料入手,結合雙語課程的特點,撰寫相應的雙語教案和講稿,精心制作教學課件,做到圖文并茂、突出基礎原理部分、充分展示國內外最新研究成果,并將教案或課件發給學生,方便學生課前預習和課后復習。依托專業實驗室和學科建設資源建設了新能源發電技術專業英語雙語課程教學課外輔導網絡開放實驗室,將課程所有教學資源、相關文獻、視頻、PPT課件以及軟件等放在了實驗室教學網絡上,可隨時提供給學生查閱、下載課程教學資料和課外閱讀。為課程教學創造了一個優良的網絡教學環境,進一步鞏固了教學內容,拓寬了學生的專業知識面和外語媒介運用能力,鞏固了教學效果。
二、教學模式的改革與探索
1.課堂教學兼顧全局,循序漸進
教學方法和手段是實現教學目的的重要保障,教師應大膽嘗試多種教學方法的并用。教學過程中要遵循循序漸進的原則,授課節奏由慢到快,內容由淺至深。在課程教學過程中,初期為幫助學生更容易地進入課程,會對重點和難點內容加入中文對照;隨著課程內容的深入,以及學生對課程相關術語的逐步熟悉,逐漸提高課堂英語授課的比例,在課程教學中期逐漸過渡到英文授課為主。在教學中鼓勵學生用英文回答問題,但對英語基礎較差的學生仍然允許用中文回答和提問,以便充分掌握教學內容,從而使該課程教學真正體現“難度適中、循序漸進、英漢雙強”的特點。遵循因材施教的原則,根據學生外語基礎合理制訂不同的目標,保證學生在學習專業知識的同時提高外語運用能力。
2.增加實踐教學環節,實現教學方法的多樣化
為了激發學生的學習熱情和主動性,采取形式多樣的教學方法,采用授課與討論相結合方式,營造積極思考和發表見解的課堂氛圍,避免學生只是被動地聽。教師從知識的傳授者變為學生探求知識的引導者,促進學生主體性和獨立性的發展,通過師生之間的溝通和交流,讓學生真正參與到教學過程中來。在課堂教學中適當進行口語訓練,營造課堂討論、外語提問和回答問題的氛圍,調動學生使用外語的積極性和主動性。注重學生專業英語交流能力的培養,采取讓學生朗讀教材中關鍵詞、關鍵段落的方法,幫助他們克服畏難心理,選擇一些較簡單的問題提問,要求他們用英語回答一些簡單的問題。適當增加一定學時的課外實踐教學環節,組織選課學生參觀新能源發電場,培養了學生的學習興趣,提高了學生學習的積極性,既開拓了學生的學術視野又促進了教學。
通過雙語教學的大力改革實踐,使得學生長期普通英語的學習能力迅速轉化到專業英語的學習上,英語的交流能力得到迅速提高,培養學生國際化視野,從課程體系建設方面推動本科生教育國際化的發展。
3.聘請外籍教授參與教學,創造原味英語語境
為充分營造原汁原味的英語語境氛圍,課程選用原版的英語教材及影像資料,使課程教學真正體現“內容專、語境純”的特點,快速提升學生的英語聽、說、讀、寫和溝通演講能力。另外,重視課程教學團隊的建設,通過與歐美名牌大學建立定期的國際合作與學術交流機制,邀請外籍教授作專題學術報告,聘請外籍教授參與教學環節。實踐證明,經驗豐富的外國教授上專業英語課效果最好,他們的課程一般安排在后半階段,學生在經過一段課程學習后學習信心高漲。外教的授課方式與內容使得學生頓感眼界開闊,英語理解水平普遍提高極快,學生的英語理解能力、學術交流能力與自信心也得到普遍提高,培養了學生的國際化視野。
4.以科研促教學,建立高水平教學團隊
科學研究是提高教師教學水平的基礎。學術水平高、外語水平好的教授和幾名青年教師組成了結構合理、充滿活力和創造力、責任心強的師資隊伍,這些都是這門雙語教學課程得以成功進行的保障。團隊成員均承擔了國家自然科學基金研究項目、教育部科學技術重點研究、教育部博士點基金項目、國家科技支撐計劃研究項目,取得了一定的科研成果并運用于教學中,取得了較好的效果,真正做到科研和教學互促互進。
教學團隊中的骨干教授利用自己的影響力,邀請國際一流高校的教授來華進行學術交流和課堂授課,為青年教師創造和國外著名學者交流的機會,從中汲取國外先進的教育思想理念和教育方法,并請外籍教授對課程主講教師的教學工作進行評價和指導,不斷改進教學方法,提高教學團隊的整體教學水平,開闊了青年教師的學術視野。
5.突破傳統的課程教學模式,建立創新驅動的教學模式
新能源發電技術是一個不斷發展完善中的學科,技術進步日新月異,因此,在教學內容上也應該跟蹤最新的研究進展,及時吸納國內外科學研究成果,與時俱進,充分體現國際化,突出新穎性。教學方法上,將原來單純的教師課堂講授這一學生被動獲取知識的教學模式,變為創新驅動的學生主動參與模式,努力調動學生的學習積極性,提高學生的參與程度,將課堂講授與課堂討論、實踐環節相結合。鼓勵學生提出創新理念并及時表達,在主講教師的指導下,學生以團隊合作的形式自主完成中英文文獻檢索、英文論文寫作及英文專題演講等過程,大大提高學生團隊協作能力、綜合利用專業知識和英語工具解決實際問題的能力,使課堂成為一個絕好的學生展現創新思維的平臺。
三、學校政策措施的支持
為了貫徹《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》精神和《教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》,全面推進教學改革,培養高素質創新性人才,自2011年起中國農業大學開展教育教學改革立項研究工作。新能源發電專業英語雙語課程成為學校首批16門獲得資助的教學改革立項的重點研究項目之一。同時,學校國際合作與交流處設立聘請外籍教師專項,以支持課程聘請國外名牌大學教授短期來校進行學術交流、參與指導雙語課程的教學。學校多渠道的經費資助為順利實施雙語教學課程建設提供了強有力的財政支持。
同時,學校一直非常重視雙語示范課程建設。近幾年來,學校制定了一系列鼓勵雙語示范課程建設的政策文件,明確提出雙語示范課程建設的總體規劃和管理機制,在規范雙語建設課程基礎上,鼓勵雙語示范課程的建設。為此,學校專門設立了雙語示范課程專項建設經費,并將雙語教學課程的課時酬金提高100%。對雙語示范課程的師資培訓、人才引進、實驗室建設、教材編寫等予以政策性支持,為推動雙語教學的改革與探索提供了很好的制度措施和條件保障。
四、結語與體會
1.教學理念與教學新模式的創新
在教學模式上,教學團隊努力學習和掌握國外先進教學思想、理念,尋求教與學的最佳結合點,不斷探索運用現代教學方法變革傳統的教學方式。注重培養學生用英語思考、解決專業問題的能力,增強學生獲取知識的能力和學術交流能力。
2.注重專業知識與英語應用能力的雙提高
在基本教材和課堂教學的基礎上,課程采用專家報告、現場調研、專題演講、影視資料等,加強學生對新能源發電基本原理的理解。該課程采用專業知識介紹和實際英語運用能力培養兼顧的教學方法,注重學生實際英語應用技能的培養,實現學生專業知識和英語水平雙贏的教學目標。
參考文獻:
篇3
1.理論教學
由于本課程集電路、模擬電子技術、數字電子技術、電力電子技術、計算機控制技術等基礎知識為一體,理論性和實踐性都非常強,再加上電機學本身的理解難度,使得目前課堂教學更注重講授知識的基礎性和系統性。一方面,重點講授電動機的基本原理、運行特性和控制方法,發電機的基礎知識和技術難點課堂教學課時分配較少,針對新能源技術領域的知識講授更是一帶而過;另一方面,當涉及到實際工程應用時,均以系統框圖為背景,例如直流雙閉環調速系統、三相同步發電機的運行與并網,課堂講解與工程實際的應用偏差較大,學生普遍感覺比較抽象。總體而言,新能源相關的新知識、新技術在教學中的更新較慢。
2.實驗教學
我院的實驗教學基本以驗證性實驗為主,并且由于現有的實驗設備高度集成,學生在做實驗時往往看不到其內部結構,只要對外部端子進行簡單接線,然后手工記錄數據即可,整個實驗過程無法將理論與實際的元器件聯系起來。考慮實驗設備的限制,在系統仿真環節,課程多利用MATLAB的SIMULINK工具箱,大多是以控制系統的傳遞函數為基礎進行計算機數字仿真,與工程實際也存在較大的差距。
三、課程教學改革與探索
1.課程教學內容改革
“電機學”與“運動控制系統”是電氣工程及其自動化專業的傳統經典課程,我院在保留課程主干內容的基礎上,適度縮減與工程實際差距較大的理論知識講授課時,著重加大關于發電機運行原理與控制技術的分析和論述,借此進一步夯實學生關于新能源發電技術的理論基礎,并逐步增加“新能源發電技術”、“風力發電與控制技術”、“車用電機原理及控制”、“光伏發電與微網技術”等專業選修課程,通過調整使新的課程體系能滿足新能源人才培養需要。
2.課堂教學方式改革
在理論教學過程中,學生始終是教學活動的主體,而教師發揮著重要的主導作用,需要充分調動學生的積極性,激發學生的學習興趣。例如更多采用多媒體動畫演示、MATLAB/SIMULINK軟件搭建仿真模型、新能源技術視頻展示和項目小組討論等多種形式,對工程實際系統進行深入的研究性學習。同時注意增加學生新技術實驗與實踐成績占課程總成績的比重,鼓勵學生更注重探索新知識、掌握新技能,適度降低課程期末考試成績的比重,以避免學生疲于應付考試。在實驗教學過程中,充分利用我院大學生實踐創新訓練計劃,采用CDIO工程教育培養模式,在授課班級中開展項目小組討論的形式,圍繞新能源相關課題進行項目構想、設計、實施、改進以及答辯討論。每個項目小組中的學生都需要至少一次作為項目負責人,提升學生的個人技能和團隊寫作能力。針對眾多新能源相關課題,學生自由組合、自主選題,在課題開始階段,學生充分利用圖書館文獻數據庫及網絡資源,查閱相關文獻并進行整理和提煉,形成項目的整體推進思路;在課題推進過程中,課題負責人對課題進行子課題分解,對課題中的具體工程實現進行設計、實施和改進;在課題答辯討論階段,項目負責人將課題進展結果在課堂上以PPT的形式加以闡述,班級同學均可就其結論和觀點展開討論,最后以指定的論文格式要求上交紙質論文或樣機實物,教師對課題成果進行綜合評定,并計入課程總成績中。
3.實踐教學分層次能力提升
在實踐教學過程中,按照項目設計—系統實現—實施改進三個層次的漸進過程。在項目設計階段,學院組織教師結合企業新能源方面的需求和教師的科研課題進行命題,學生分小組選題,并根據課題進行協作設計。設計完成后,學院組織專門的評審委員會進行設計的評講活動,學院對于設計成果有創新的進行獎勵。在系統實現階段,充分利用我院大學生創新訓練計劃專項經費,解決學生理論與實際脫節的問題,利用MATLAB的電力系統工具箱(SimPowerSystem)和Pspice軟件,開展了系統仿真,工具箱在元件庫中提供的電氣元器件能夠反映相應實際元器件的電氣特性,激發了學生獨立動手實踐的積極性。在實施改進階段,學院組織評審委員對系統的實現進行再評講活動,提出實施改進意見,讓學生對自己的設計、實現成果進行完善性改進,從而進一步提高成果的層次和質量水平。2009年我院購置“電機學”與“運動控制系統”兩門課程的成套實驗教學設備,2010級電氣國際課程實驗班的實驗內容就進行了相應的調整,減少數字仿真的內容,增加工程實踐訓練內容。新的實驗指導書要求學生認真預習,根據實驗內容、原理圖和實驗裝置設計實驗控制系統的具體接線圖,列出實驗步驟;能夠運用理論知識對實驗現象、結果進行分析和處理,解決實驗中遇到的問題,能夠綜合實驗數據,解釋實驗現象,編寫實驗報告,實施了從構思、設計、實施到運行的一個全CDIO過程,達到培養學生全面的專業、個人、職業、團隊、交流及社會意識與能力。
篇4
Key word:Ocean Energy;Ocean Energy Generation Technology;reproducible Energy
1.引言
2008年全球一次能源消費量為143851TWh,其中81.2%來自化石燃料。隨著礦物燃料的日趨枯竭,世界主要海洋國家紛紛將目標轉向蘊藏豐富能源的海洋,不斷加大科技和資金投入,以期在海洋可再生能源開發利用的“爭奪戰”中搶得先機。海洋能主要指波浪能、潮流能(海流能)、潮汐能、溫差能和鹽差能等可再生能源。海洋能總量是巨大的,據估計與全球一次能源消費能源的50%相當,其中,全球海浪發電的理論儲量為29500TWh/年左右,全球潮汐(含潮流)發電的理論儲量為7800TWh/年左右,全球海洋熱發電轉換的理論儲量為44000TWh/年左右,全球鹽差能的理論儲量估計為1650TWh/年左右。雖然海洋能源分布不均勻,但在每一個海岸,往往不止一種形式可以供應當地的電力需求。我國重視海洋可再生能源的開發利用,將包括海洋能在內的新能源產業視為引領我國未來經濟社會可持續發展的七大新興戰略性產業之一。近年來,我國先后設立了“908專項(我國近海海洋可再生能源調查與研究項目)”和“海洋可再生能源專項資金”支持計劃等,支持海洋能的海島獨立發電系統與并網示范工程、關鍵技術產業化、新技術研究試驗以及公共支撐服務體系建設等,并擬在海洋能資源豐富地區建設海洋能示范電站,開展萬千瓦級潮汐電站建設工作。
2.國外海洋能發電技術現狀
2.1 波浪能發電技術
現階段,波浪能發電技術的基本原理是:利用物體在波浪作用下的升沉和搖擺運動將波浪能轉換為機械能,或利用波浪的爬升將波浪能轉換成水的勢能。波浪能轉換系統一般包括三級能量轉換機構:一級能量轉換機構將波浪能轉換成某個載體的機械能;二級能量轉換機構將一級能量轉換所得到的能量轉換成旋轉機械的機械能;三級能量轉換通過發電機將旋轉機械的機械能轉換成電能。根據一級能源轉換系統的原理,波能發電技術可分為振蕩水柱技術、筏式技術、收縮波道技術、點吸收(振蕩浮子)技術和鴨式技術等。振蕩水柱技術是利用空氣作為轉換介質的,其優點是轉動機構不與海水接觸,防腐性能好,安全可靠,維護方便;其缺點是二級能量轉換效率較低。目前,國外建成的振蕩水柱發電裝置有英國的LIMPET電站(500kW固定式)、葡萄牙的400kW固定式電站和澳大利亞的500kW漂浮式裝置。應用筏式技術的發電裝置主要由鉸接的筏體和液壓系統組成,其優點是設備抗浪性能較好,缺點是設備成本高。目前,國外建成的筏式發電裝置有英國Cork大學和女王大學研究的McCabe波浪泵波力裝置和蘇格蘭Ocean Power Delivery公司的Pelamis(海蛇)波能裝置。
應用收縮波道技術的發電裝置主要由收縮波道、高位水庫、水輪機和發電機組成,其優點是一級轉換沒有活動部件,可靠性好,維護費用低,在大浪時系統出力穩定;不足之處是小浪下的系統轉換效率低。目前,國外建成的收縮波道發電裝置有挪威350kW的固定式收縮波道裝置以及丹麥的WaveDragon。
應用點吸收技術的發電裝置主要由相對運動的浮體、錨鏈、液壓或發電裝置組成,其主要特點是點吸收式發電裝置的尺度與波浪尺度相比很小。目前建成的點吸收式發電裝置有英國的AquaBuOY裝置、阿基米德波浪擺、PowerBuoy以及波浪騎士裝置。
應用鴨式發電技術的發電裝置的橫截面成鴨蛋形,發電效率很高,在短波時的一級轉換效率接近于100%,但抗風浪能力有待提高。
2.2 潮流能(海流能)發電技術
潮汐是一種周期性海水自然漲落現象。在太陽和月球引力作用下,海水作周期性的運動,它包括海面周期性的垂直升降和海水周期性的水平流動。垂直升降部分為潮汐的位能,被稱為潮差能;水平流動部分為潮汐的動能,被稱為潮流能。潮流能的主要特點是:
①較強的規律性和可預測性;
②功率密度大,能量穩定;
③潮流能的利用形式通常是開放式的,不會對海洋環境造成大的影響。
一般說來,最大流速在2m/s以上的水道,其潮流能均有實際開發的價值。
新型潮流能發電裝置作為一種開放式的海洋能量捕獲裝置,無需巨額的前期投資;利用該裝置發電時,由于葉輪轉速慢,不產生大的噪聲,不影響人們的視覺環境,各種海洋生物仍可以在葉輪附近流動,因此可保持良好的地域生態環境。潮流能發電裝置根據其透平機械的軸線與水流方向的空間關系可分成水平軸式和垂直軸式2種結構。垂直軸式發電裝置研究起步較早,目前國外主要的設備樣機有加拿大Blue Energy公司的Davis四葉片垂直軸渦輪機、意大利Ponte di Archimede International SpA公司和Naples大學航空工程系合作研發的Kobold渦輪垂直軸水輪機(130kW)、美國GCK Technology公司的螺旋形葉片的垂直軸水輪機和日本Nihon大學的垂直軸式Darrieus型水輪機。水平軸式發電裝置是近10多年才興起的,與垂直軸式結構相比,水平軸式潮流能發電裝置具有效率高、自啟動性能好的特點。目前國外主要的設備樣機有英國Marine Current Turbine公司的1.2MW雙葉輪結構的“Seagen”樣機、挪威Hammerfest Strom公司的300 kW并網型潮流能發電原型樣機。
2.3 潮汐能發電技術
潮汐能發電與水力發電的原理、組成基本相同,也是利用水的能量使水輪發電機發電。潮汐能發電技術研究始于歐洲,早期的潮汐能電站有德國(1912年)的布蘇姆潮汐電站和法國(1966年)的朗斯河口潮汐電站,其中朗斯電站的建成及其近40年的成功運行證實了潮汐電站技術的可行性,它使潮汐電站進入了實用階段。目前,在英、加、俄、印、韓等13個國家運行、在建及擬建的潮汐電站達139座,進行規劃設計的10余座潮汐電站均為100MW~1000MW級。據資料顯示,韓國正在建設世界上最大的潮汐電站――Shihwa湖大型潮汐電站。
2.4 溫差能發電技術
熱帶海洋表層與千米深處存在著基本恒定的20℃~25℃的溫差,這就提供了一個量大且穩定的能源。海洋溫差能是利用海洋表面的溫海水(26℃~28℃)加熱某工作介質并使之汽化,驅動汽輪機獲取動力;同時,利用從海底提取的冷海水(4℃~6℃)將做功后的乏氣冷凝,使之重新變為液體。按照工作介質及流程的不同可分為開式循環、閉式循環、混合式循環。開式循環的工作介質是表層溫海水,其優點在于產生電力的同時可進行海水淡化,缺點是設備尺寸大,機械能損耗高,單位功率的材料占用大,施工困難。閉式循環的工作介質是氨等低沸點物質,其優點是設備尺寸小、機械耗能低、系統轉換效率高,缺點是不能進行海水淡化?;旌鲜窖h同時包括開式循環和閉式循環,其特點是效率高、設備造價低,且可實現海水淡化。目前,溫差能發電技術和裝備尚處于示范試驗階段,國外主要有美國奎爾哈公司的開式循環OTEC溫差能電站、印度海洋技術國家研究所的陸基溫差能電站和日本佐賀大學的混合溫差能電站。
3.國內海洋能發電技術現狀
3.1 波浪能發電技術
我國波浪能發電技術研究已有30多年的歷史,先后研建了100千瓦振蕩水柱式和30千瓦擺式波浪能發電試驗電站,利用波浪能發電原理研制的海上導航燈標已商業化并出口。目前,國內處于試驗階段的設備主要有:國家海洋技術中心開發的浮力擺波浪能發電系統、廣州能源研究所開發的鴨式波浪能發電裝置(10kW)和點吸收式波浪能發電裝置(10kW)、華南理工大學開發的擺式振蕩浮子式波浪能發電系統和七一研究所開發的筏式波浪能發電系統。
3.2 潮流能(海流能)發電技術
“八五”和“九五”期間,我國研建了70千瓦和40千瓦的潮流實驗電站。在 “十一五”科技支撐計劃和海洋能專項資金支持下,我國啟動了一項百千瓦級垂直軸潮流能示范試驗電站、一項小型水平軸潮流能示范電站和多項潮流能示范工程建設。
目前,國內處于試驗階段的設備主要有:浙江大學的25kW水平軸潮流發電裝置、哈爾濱工程大學的萬向系列垂直軸潮流發電裝置(70kW和40kW)和東北師范大學的5kW模塊化潮流能發電裝置。
3.3 潮汐能發電技術
我國大陸海岸線長(達18000km),海灣、河口多(近200個),可開發潮汐能年總發電量大(約60TW?h),裝機總容量可達20GW。近五十年來,中國在有關潮汐電站的研究、開發方案及設計方面做了許多工作,但建成投運的潮汐電站數量很少,目前正常運行或具備恢復運行條件的電站有8座,總裝機容量不及可開發總量的1%,開發潛力巨大。
3.4 溫差能發電技術
2004~2005年,天津大學完成了對混合式海洋溫差能利用系統的理論研究課題,并就小型化試驗用200 W氨飽和蒸汽透平進行了研究開發。在“十一五”科技支撐計劃支持下,國家海洋局第一研究所和華電青島發電有限公司正開展15千瓦閉式溫差能電站研建工作。
4.結束語
海洋溫能作為一種清潔、可再生的能源,具有很好的發展前景。其開發、利用對我國經濟的可持續發展和人民生活水平的提高具有重要的現實意義。對海洋能發電技術及其裝備的研究,是一項可持續能源需求的高技術投資項目,關系國家能源結構優化和可持續發展戰略的實施,經濟前景廣闊,現實意義重大。
參考文獻
[1]游亞戈等.海洋能發電技術的發展現狀與前景[J].電力系統自動化,2010,34(14).
[2]夏登文.海洋能開發利用國際現狀.國家海洋技術中心,2011.
[3]羅續頁.我國海洋可再生能源開發利用現狀.國家海洋技術中心,2011.
[4]鄧隱北等.海洋能的開發與利用[J].可再生能源,2014,3.
篇5
人類社會的可持續發展面臨著環境惡化、資源短缺的嚴峻挑戰,而取之不盡用之不竭的太陽能則成為新能源的首選之一。曾經在全球光伏產業的推動下,中國光伏產品已占據國際市場的大半壁江山,但卻一直面臨市場在外的困局。光伏產業經過數年爆發式增長,最終多個環節產能面臨嚴重產能過剩。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業發展過程中的一個“寒冬”。光伏企業要應對“寒冬”,一是上游制造企業要提高自身的技術水平和產品質量;二是下游應用企業要抓住機遇,通過技術創新不斷提高系統集成能力,致力于為客戶提供優質可靠的系統設計方案。依據國家新能源政策的戰略部署,結合上海電力學院的專業特色,我校相關太陽能光伏發電專業力圖培養出合乎國家和社會需要的、滿足光伏產業結構調整的市場需求的光伏材料及光伏系統設計專業方面的人才。有關專業以物理學為基礎,系統學習基礎物理學、固體物理、半導體物理等,使學生牢固掌握物理學基礎理論。同時結合電力教學的優勢,將太陽能電池技術、太陽能發電技術、電力分析基礎、逆變器原理等作為專業必修課,培養太陽能發電技術行業的高層次專業人才。這樣,學生在掌握光伏發電系統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新的潛力。其中《太陽能發電技術》包含了太陽輻射、光伏系統設計原理、部件選型、系統安裝維護等內容,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電系統的設計開發,為今后從事相關工作打下堅實的理論基礎。作為最早開設《太陽能發電技術》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
《太陽能發電技術》作為光伏產業人才培養的基礎性課程,主要講述太陽輻射的相關知識、光伏發電系統的原理、系統設計、配件選型及系統安裝維護等相關專業知識,這是一門實踐性十分強的專業課程。在目前的教學過程中發現,單純依靠理論知識講解,學生很難對光伏系統有深入的理解。總結教學過程發現,在學習理論知識的同時如果能結合相關的實驗、實踐教學,則可大幅度提高教學質量與課堂教學效果,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節的重要性。由于《太陽能發電技術》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,著手開發該課程的虛擬實驗教學環境也是一種重要的方法。此外,在教學的過程中也可以根據教學的需要,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,能較快適應市場發展需要,提高就業競爭力。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帶學生到相關的光伏企業見習,在企業參觀實習的結束之后,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,參觀的時候學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、將科研與新技術融入教學培養學生的科技創新能力
素質教育已經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新,從近代科學技術的發展史我們也可以看出,年輕人在科技創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學生的科技創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現的?!短柲茈姵丶夹g》及《太陽能發電技術》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,從而激發學生的學習興趣。而《太陽能發電技術》主要包括太陽輻射、電池制造、組件制造、系統原理、系統設計、部件選型以及控制器逆變器原理等技術。它包含了多門理論性和實踐性都很強的專業課程,涉及的知識面廣、內容概念多,為大學生創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電技術的研究,查閱資料、進行光伏發電方案的設計,促使學生將所學的電學、材料學、物理學等學科聯系起來。有利于調動學生的學習積極性,激發學生的科技創新興趣,培養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,綜合考核專業知識、專業技能等方面。對采取不同方式、對各個不同方面進行考核的結果,通過一定的加權系數評定課程最終成績。
五、小項目形式完成課程設計
在網絡化的今天,課程設計面臨的一大問題就是論文在網絡上復制粘貼完成。而作為實踐性較強的太陽能發電方向的畢業生,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向實踐性課程設計。指導老師可以根據地理情況和電網分布情況選擇合適的條件用于學生自主設計光伏發電站,包括太陽能電站地點選擇、可行性分析、電站規模及組成、蓄電池容量、光伏電站年發電量及經濟效益、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、電纜規格及用量計算、線管規格及用量計算、配電房及看守房布置、支架定點圖等)、系統防雷及監測、電網安全性等部分內容[4]。相信完成這樣的課程設計,可以培養學生查閱文獻和市場調研能力,對其今后獨立從事光伏產業內業務是非常有幫助的。這樣的課程設計比普通的論文撰寫更能提高學生的專業水平,從而使學生的能力達到甚至超越該學科的培養目標。
本文根據《太陽能發電技術》的實際教學經驗以及該課程的教學目標,探討了在現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合起來,也就無法真正理解光伏發電系統。本文提出了加強實驗教學、開展校企合作教學、將大學生創新融入教學以及改變傳統的考核方式等,其實質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,從而培養出更適合現代企業、社會所需的高層次人才,達到開設該專業的最終目標。
參考文獻:
[1]白連平,張巧杰.光伏發電實驗設計探討[C].第五屆全國高校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會論文集(2):602-605,2008-04,中國陜西西安.
篇6
在國家將節約能源確定為基本國策,大力提倡節能減排、發展可再生能源的今天,如何推動我國太陽能聚光式熱能發電產業更好更快地健康發展是我們面臨的亟待解決的重要問題。熱能發電只需要太陽的光和水,是唯一可與化石燃料抗衡的技術,美國eSolra公司的技術做到了實質性的商業運行。
山東蓬萊電力設備制造有限公司于1987年成立,是為火力發電廠做輔機配套的民營企業,有自營進出口權。公司為高新技術企業,擁有多項專利,同時也美國硫化床鍋爐配套的進口設備。公司國際部經過一年多的努力,將這項全球能源領域的先鋒已商業化運行的熱能技術成功地引進中國,此作為中國的總并在本廠制造,實現真正的國產化。
太陽能聚光熱力發電技術的引進者王韜博士,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學雜志、科學、美國科學院院報及多家專業周刊發表。
篇7
我國將加快海島的開發建設和保護管理工作,在10年內將使海島地區的交通、水電等基礎設施得到明顯改善,垃圾及污水處理得到妥善處理,同時全面改善和提高海島生活、生產及投資環境。海島是潛力巨大的資源寶庫,也是支撐未來發展的戰略空間。我國海域遼闊,海洋資源豐富,開發潛力巨大。經過多年發展,我國海洋經濟取得顯著成就,對國民經濟和社會發展發揮了積極帶動作用。大力發展海洋經濟,進一步提高海洋經濟的質量和效益,對于提高國民經濟綜合競爭力,加快轉變經濟發展方式,全面建設小康社會具有重大戰略意義。
一、太陽能、風能、潮汐能一體化發電系統
將太陽能、風能、潮汐能三類能源的利用有機融合,太陽能、風能、潮汐能一體化綜合發電系統是一個高效率、低成本、節能、環保、極具商業價值的綜合發電系統。
利用三種能源的周期性,互補不足,綜合利用,有效融合,達到能源的穩定利用,對促進新能源的利用和發展,緩解我國能源資源短缺以及實現經濟和社會的可持續發展都具有重要的現實意義,也符合科學發展觀的基本要求,對于建設資源節約型,環境友好型社會的意義也十分深遠。
1、太陽能、風能、潮汐能三類能源的利用有機融合
在我國的海島,太陽能、風能、潮汐能三類能源豐富,單獨利用技術日趨成熟,但成本較高,三者能源綜合利用的設備還不多。為此,我們將太陽能、風能、潮汐能三類能源的利用有機融合,以帶動相關產業鏈的發展,促進新能源的利用和發展,緩解我國能源資源短缺以及實現經濟和社會的可持續發展為目的,采用跟蹤聚光裝置兩次反射多面鏡太陽能聚光發電和塞內加爾式風力機達到以下創新點:1.太陽能、風能、潮汐能三者一體化綜合利用,降低成本;2.跟蹤聚光裝置兩次反射多面鏡太陽能聚光發電,低成本、高效、快速、簡便利用太陽能;3.塞內加爾式風力機低風速啟動運轉、高效率持續發電、低噪音;4.解決了潮汐能利用中嚴格受到地理位置限制的問題;5.聚光架采用三角形桁架結構,在確保其剛性和穩定性的前提下,最大限度節省鋼材使用量;6.蝸輪蝸桿傳動機構提高傳動比和承載能力,易于維修及改造升級用于省力手動裝置推廣使用。技術指標有:1.風光互補矩陣發電峰值功率為25.116kW;2.聚光器的理論聚光比>6.5,實際聚光比>5.0;3.自動跟蹤太陽裝置的跟蹤誤差
太陽能、風能、潮汐能一體化綜合發電系統,光電轉換部分采用自動跟蹤聚光光伏發電,將數倍的太陽光聚集到太陽能電池板上,通過提高單位面積電池板的日照強度,使得產生同樣電能所需要的半導體材料大大減少,相當于用普通材料代替昂貴的半導體材料,因此能夠大幅度地降低光伏發電的成本,具有商業運行的經驗(1.2×10 kWh),潛在的運行溫度可達500°C(商業化運行的溫度已達到400°C),商業化的年凈效率為14 %,有最低的材料要求,可以模塊化或聯合運行,可以采用蓄熱降低成本。風能發電部分采用塞內加爾式風力機產生電能。潮汐能利用部分利用蓄水箱收集海水,把海水的重力勢能轉化為電能。三者綜合一體利用,節約單獨利用的成本,大大提高經濟效益、實現低成本和高性價比的新能源綜合利用。
縱觀世界范圍內,風-光互補新能源利用設備的研究已經非常普遍,太陽能、風能、潮汐能單獨利用技術日趨成熟,相關研究也非常普遍,但是太陽能、風能、潮汐能三者綜合利用的設備還不多,相關研究也還有很大的空間。
2、海島上風力發電將成為重要的能源形式
海島上有豐富的風能資源和廣闊平坦的區域,使得近海風力發電技術成為近來研究和應用的熱點。兆瓦級風力發電機組在近海風力發電廠的商業化運行是國內外風能利用的新趨勢。隨著風力發電的發展,陸地上的風機總數將趨于飽和,海上風力發電場將成為未來發展的重點。海上發電也是近年來國際風力發電產業發展的新領域,是“方向中的方向”。中國海上風能資源儲量遠大于陸地風能,儲量10m高度可利用的風能資源超過7億kW,而且距離電力負荷中心很近。海上風力發電項目的建設,加快了海島的建設與發展。
3、海島潮汐發電的發展前景
在探索發展能源新路上,潮汐能和其他新能源一樣,已受到很大重視。目前制約潮汐發電的因素主要是成本因素,到目前為止,由于常規電站廉價電價的競爭,建成投產的商用潮汐電站并不多。然而,由于潮汐能蘊藏量巨大及其發電的許多優點,人們還是非常重視對潮汐發電的實驗和研究。潮汐發電是一項潛力巨大的事業,經過多年來的實踐,在工作原理和總體構造上基本成型,可以進入大規模開發利用階段,隨著科技的不斷進步和能源資源的日趨緊缺,潮汐發電在不遠的將來將有飛速的發展,其前景是非常廣闊的。
要使潮汐能資源開發規模躍上一個臺階,主要應在以下方面做出努力:
(1)在經營和技術改革上,要做好規劃方案,提高電站建設的質量及經營管理水平等主觀因素。
(2)要多借鑒國外已有潮汐能發電技術的研究以及開發的對潮汐能利用的新技術。我們可以積極借鑒英國、瑞典等潮汐能發電技術相對成熟國家的新技術,例如新型的潮汐發電裝置、水下潮汐電站等,并且應自主研發出該方面的新技術,發展我國的潮汐能發電事業。
(3)政府也應加大給予潮汐能利用的開發優惠條件,制定相應的扶持政策加稅收減免和電價補貼等優惠政策來吸收投資者,并制定和完善相應的電力競爭,使投資者更注重技術和管理的改革,使得潮汐發電有充足的資金投人和積極的技術開發,從而實現更快更好地發展。
二、海島清潔能源的利用對海島的開發價值
風能和潮汐能都是可再生資源,取之不盡、用之不竭的無污染可再生新能源,具有誘人的發展前景,風力發電由于其具有效益和環保上的一系列優勢,將首先成為可以與常規能源發電相競爭的新能源發電方式。潮汐發電近年來也獲得了很快的發展,技術上不斷進步,加之蘊藏量巨大,開發優勢明顯,未來的發展空間也不可估量。21世紀注定是一個開發利用新能源的時代,而由于發展早,技術進步大,風能和潮汐能的利用注定將在我國的發展中發揮越來越大的作用,風力發電和潮汐發電必將對我國的傳統發電行業形成強勢的沖擊,一個大規模開發風能和潮汐能的時代即將來臨!
1、海上風電。優化開局,扶持與農漁業兼容發展的潮間帶風電建設,積極發展離岸風電項目,提高產業集中度,有序推進海上風電基地建設。加強海上風電輸電規劃,完善配套基礎設施,提高氣象保障能力,加強電網并網技術研究。
2、海洋潮汐能。加強海洋能資源勘查,科學選劃海洋能利用空間。改變傳統的“填海造島”、“填海造地”的開發方式,充分利用潮汐帶,建立蓄能發電系統,其上部可以結合旅游、地產或其他產業進行聯合開發建設。建設近岸萬千瓦級潮汐能電站、近岸兆瓦級潮流能電站、海島多能互補獨立電力系統等示范工程,積極推進產業化進程。
積極開發利用潮汐能、波浪能、海上風能等清潔能源,鼓勵資源節約型和環境友好型產業園區建設。在濱海濕地、三角洲和海島等典型生態區,鼓勵發展生態漁業、生態旅游和海洋清潔能源,充分發揮其藍色碳匯功能,實現經濟效益、社會效益和生態效益的有機統一。
加快發展海洋產業節能環保技術。增強涉海企業節能減排意識,建立以企業為主體的節能技術創新體系。推廣先進節能技術和產品,積極發展海洋環保裝備及環保材料,加快淘汰高耗能老舊漁船和裝備,著力解決海上溢油、重金屬、有機污染物、放射性物質等主要海洋污染物的防治問題。加快制定涉海行業節能減排標準。
三、對我國海島建設的發展及前景展望
我國海島資源豐富,區位特殊,是我國海洋經濟和社會發展的重要依托。但是海島一般遠離大陸,交通不便,而且淡水資源短缺。近年來,在對海島的開發利用中出現了一些問題,首先是海島開發普遍缺少規劃,隨意炸山采石、傾倒垃圾等已造成海島生態大規模退化和破壞,工程項目大規模圍填造成許多珍貴海島整體滅失。特別是一些特殊海島保護不力,危害到國家利益和權益,在我國已經公布的77個領海基點中,位于海島上的就有75個,有些海島還是重力點、天文點、水準點、全球衛星定位控制點,而目前這些島嶼普遍存在著安全隱患。據悉,國家海洋局目前已全面啟動海島規劃、立法、政策研究和特別保護區建設工作。預計在1-2年內,《國家海島保護與開發規劃》、《海島開發與保護管理辦法》等,建立和完善海島保護和開發法律制度體系,加強海島生態和環境管理。今后對海島的開發利用將堅持保護為主、適度開發的原則,保護海島資源和生態環境,維護國家海洋權益和國防安全。同時調整海島開發秩序,發展海島港口、旅游、漁業及海洋能源等資源優勢產業。
海島作為國防的前沿和海洋資源和環境的核心點,有著很高的權益、安全、資源和環境價值。由于歷史原因,有的經濟建設相對落后,是我國東部的"西部區域"。因此,從事海島管理工作必須要有明確的思路,我認為最主要的是把握好以下幾條:
一是要堅持開發與保護并重,堅持在開發中保護,在保護中開發的方針,堅定不移地走可持續發展的道路。二是要堅持以經濟建設為中心。發展是硬道理,海島工作必須圍繞經濟建設這個中心,使海島經濟成為國民經濟新的增長點。三是要堅持因島制宜,打好"特色牌"。每個海島都有自己的特點,一定要從自身的實際出發,揚長避短,在充分發揮優勢上做足文章,切不可照搬別人的經驗。21世紀是海洋世紀。發展海洋事業,是中國走向現代化的必由之路。
參考文獻
[1]張國誠,陳炳宏.改善能源環境積極開發利用風能潮汐能[J].浙江電力,1996(05). [2]李振邦,周必成.風能的利用與發展[A].中國動力工程學會成立四十周年論文集[C],2002.
[3]趙福軍.從近十年數據看我國風能的利用與發展[J].今日科苑,2010(02). [4]張華發.綜合開發我國潮汐能的探討[J].水力發電學報。1996(03).
[5]戎曉洪.潮汐能發電的前景[J].中國能源,2002(05).
[6]李嶺梅,賈克.我國風能利用狀況[J].應用能源技術,2004(04).
篇8
新世紀,能源需求成為一個急需解決的全球性問題,各國對能源的爭奪也愈加激烈。需要尋找一種替代能源來緩解目前的形勢,走“節能減排”,發展低碳經濟的可持續發展的道路。利用“節能減排”只能緩解能源短缺的局面,但是不能從根本上解決能源短缺的趨勢,因此必須調整能源結構,利用可再生能源逐步取代傳統化石能源,因此可再生能源發展問題成為世界關注的焦點。
一、光伏發電的國內外發展現狀
20世紀70年代,在全球石油危機的背景下,西方發達國家將尋找新能源的方向轉向了豐富的太陽能,并高度重視光伏發電技術。
德國是大規模發展光伏事業最早的國家,其由政府制定的《可再生能源電力供應法》,很大力度的促進了光伏發電的市場,為本國光伏事業的發展提供了強制的政策保障。美國是繼德國之后的發展光伏發電的國家,在1997的聯合國環境與發展大會上提出了一個偉大的百萬太陽能屋頂計劃。這一計劃在美國新一屆總統奧巴馬的支持下得到了更大的推廣,奧巴馬政府對新能源開發政策給美國的光伏乃至全球的光伏發電市場注入了新的更大活力。日本也是太陽電池的生產大國,其在1997年提出了“7萬光伏屋頂計劃”,到2010年光伏電池的安裝總量達7600MW。
最近幾年,各國新的可再生能源法的出臺,更是掀起了一輪政策熱潮,新的補貼法案促進可全球光伏市場的高速發展。正是歐洲、美國和日本的強有力支持,全球光伏逆變器市場呈現出一片欣欣向榮的景象。
我國的光伏并網技術從20世紀開始起步,到現在的穩步發展的階段,國家也出臺了《可再生能源長期發展規劃》的政策,來激勵和促進我國的光伏事業的快速發展。我國國內對光伏逆變器的應用比歐洲國家晚很多,我國目前最好的光伏企業合肥陽光電源比德國的SMA要晚上市9年。我國是繼德國、美國和日本之后的世界第四大光伏組件制造國。光伏發電未來的發展必定是建設大規模的并網光伏發電系統。隨著我國經濟的不斷發展,國家制定的“十二五”規劃,為我國光伏制定了確切的發展目標,即到“十二五”末期,國內光伏發電裝機容量達到 5GW。要實現這一宏偉的目標,前路依舊是漫長和艱辛。
二、光伏并網發電系統
光伏并網發電系統是相對獨立式光伏發電系統而言的,兩者的區別就是發電系統與電力系統連接與否。光伏發電并網系統與電力系統的電網相連接,成為電力系統的一部分,便可為電力系統提供有功功率和無功電能。光伏并網系統通常由三部分組成:光伏陣列、逆變器和電網。
光伏發電系統追求的是輸出功率的最大,系統連接方式對輸出功率有著明顯的影響。其中,影響發電功率的兩個重要的方面是光伏陣列的分布方式和逆變器的結構,其分布方式和結構不同發電功率也不一樣。
三、光伏并網發電系統的關鍵技術
(一)最大功率跟蹤
在光伏發電系統中,光伏陣列電池輸出功率的利用率不僅與其內部結構有關,還受外界環境(如光照度、溫度和負載等因素)的影響。在周圍的外界不同的條件下,光伏陣列的輸出功率可達到不同的且唯一的最大功率點(MPP),對于利用光來發電的系統說,應當使光伏電池工作在最優的狀態,達到最大地將光能轉換為電能的轉化率,采用適當的控制使其運行在最大功率輸出稱為最大功率跟蹤(MPPT)。經查閱資料,在許多文獻上提出了多種控制算法,有恒定電壓法、擾動觀察法和增量電導法等。
(二)并網控制技術
光伏逆變器的控制器的控制策略是光伏系統并網控制的關鍵。光伏并網發電系統在諸如單級式、雙級式以及單相、三相等多種拓撲結構中都不能缺少網側的DC-AC變換,即并網逆變單元。并網逆變器實現直流到交流的能量變換,要控制并網電流相位和頻率,甚至需根據指令進行電網的無功功率的調節??梢姡W側逆變器的有效控制是光伏并網發電系統的核心部分。
參考文獻:
[1]趙爭鳴 《太陽能光伏發電及其應用》,北京:科學出版社,2005.
[2]趙玉文 《21世紀我國光伏產業發展戰略思考》,合肥工業大學講座.2002.
[3] ICF. Intonation. American Recovery and Reinvestment Act of 2009: A Guido Renewable Energy Efficiency OPP or unities for Lowland Tribal Governrnents. 2009.
[4]陳雷 《光伏并網發電系統的實現》[學位論文],華北電力大學,2008.
篇9
此次赴德考察學習感觸深刻,收獲極大,對其管理模式和運行方式印象深刻,對強力推進新能源的發展政策和技術領域的創新能力,更是嘆服不已。在廣泛地考察、學習和了解中,領會和理解了德國供電企業的培訓模式和培訓理念,拓寬了視野,開拓了思路,對今后開展崗位培訓與練兵具有積極的借鑒意義,為創新培訓奠定了基礎。
一、德國電力企業發展概況
1.德國新能源發展概況
在學習期間,9位培訓師的講課內容中有5位涉及到了新能源的發展。主要原因:一是新能源在德國以立法形式促進其發展,發展力度大;二是新能源的開發得到了廣大民眾的支持,環保意識強;三是新能源的發展也開放了發電企業的競爭市場,投資積極性高;四是新能源的發展對電網運行的穩定性提出了更高的要求,因為沒有堅強而穩定的電網作支撐,新能源的發展就只能停留在設想上。
為促進新能源的發展,德國于2000年出臺了新能源法(《可再生能源法》),2004年又做了修改,極大提升了新能源的開發力度。大體上主要包含以下幾個方面:
一是明確新能源要安全投入電網。新能源法同樣對可再生能源入網的安全進行了明確規定,這一方面促進了新能源的發電企業在電力設備技術上創新的速度,另一方面也對電網的安全穩定運行提供了保證。
二是明確了新能源必須優先入網。新能源法明確規定了必須首先保證可再生能源優先入網,并且給出了相應補貼措施,這從真正意義上開放了發電企業的競爭市場,促進了新能源的快速發展,同時也促進了德國電網改造和歐洲聯網的進程。
三是對新能源的入網制定了相關鼓勵政策。對新能源入網的補貼方法做出了相關規定,如制定高于常規能源的入網價格,以鼓勵更多的投資者參與到新能源發電市場的競爭中。
四是規劃了未來新能源發電量的比重。受日本福島核電站泄漏的影響以及民眾的意愿,德國政府要求在2022年之前,關閉境內的所有核電站,同時對新能源所占能源消耗的比例做出了初步規劃,即2020年新能源要達到總能源消耗的35%以上,2030年要達到50%以上,至2040年達到65%,而至2050年則要求達到80%以上??梢姷聡诎l展新能源方面的決心和信心。
五是不斷降低新能源的發電成本。新能源入網初期(2004年之前),德國政府對新能源入網給出了幾乎10倍于常規能源的入網價格,但經修改后,對新能源入網規定和加大了入網電價逐年遞減的幅度。從而強力促進了新能源發電企業不斷進行科技創新、降低發電成本,以保證未來方便、快捷、靈活以及廉價地應用新能源。
新能源法的出臺和實施,激活了許多投資者的熱情,使德國許多可再生能源發電企業特別是風力發電企業如雨后春筍,發展勢頭“旺盛”。目前,德國的陸上風力發電能力基本已趨飽和,已轉向海上風力發電。盡管海上風力發電技術最復雜、建設難度最大,但因其發電能力遠遠大于陸上風力發電,所以德國很早就已經致力于海上風電的開發。目前已有位于德國北海離岸45公里處海域的12臺風機60MW的海上風電場已經并網發電,并建造了世界上第一條±400kV的海底電纜工程。德國的海上風電未來將占整個風力發電的25%。
2.德國電網企業的改革概況
受歷史及地緣政治等因素的影響,以及電網新能源的發展需求,德國的電網建設以及電力企業的運營也經歷了一次大的改革,主要表現在:
一是發電企業市場化運營的改革。在1998年之前,德國的電力市場也是由幾家發電企業所壟斷,形成這種壟斷局面的主要原因是,發電企業只在某個固定區域供電,用戶沒有更多選擇的可能。1998年至2005年,經過幾年改革的起伏變化,最終實現了發電與電網的真正分離,形成了電力企業有序競爭的局面。
二是電網發展模式的改革。提出了歐洲聯網的規劃格局,實現大區域、跨地區(國家)聯網是為了實現清潔能源的遠距離輸送。需要說明的是,德國作為發達國家,經濟發展基本達到穩定階段,所以用電負荷基本處于平穩狀態,幾乎沒有增容擴銷的電網擴張工程,所以網架結構相對簡單、變化較小。對德國來講,電網工程改造的重點主要是更新設備和實現跨區域聯網。
三是電網運行設備的改造。至2005年,德國境內電網中的大小變電站,全部完成了自動化改造。過去分散控制的變電站,全部實現了集中控制。以德國50Hertz輸電公司為例,全公司只有1個控制中心(TCC,相當于調度中心)和6個區域集控中心,共監控69個變電站,變電站全部實現了無人值班。 二、德國輸電系統企業員工崗位培訓概況
德國電力企業員工培訓隨著新能源的發展所引起電網結構變化及設備的更新改造而不斷改變培訓的形式和內容,運用仿真系統對員工進行培訓雖然從2005年之后才開始,但是在培訓理念上,卻有許多可借鑒之處,主要表現在:
一是把對員工的安全培訓作為第一重點來抓。在德國,對員工的安全培訓被作為一項法律條件來要求企業。比如,某員工一旦出現人身傷害事故,有關調查人員要檢查該員工是否有接受企業組織進行的安全培訓的記錄,否則將追究企業的責任。不僅是電力企業,政府或工會組織也對安全培訓極其重視。多項監督的合力作用,使得安全培訓成為自覺自愿、必不可少的常規性培訓。其培訓形式(以過去變電運行人員的培訓為例),既有個人操作的模擬演練和講解示范,也有實際操作的視頻錄像,還有非正常操作引起的事故仿真畫面,通過增強視覺上的沖擊感,以此來增加印象。
二是培訓的方式更加注重角色的扮演。以我們所體會的調度人員培訓為例,學員接受培訓的主要內容通常是模擬出一項工作任務,每個學員扮演不同的角色。按照工作流程,行使各自角色的崗位職責。在角色扮演中明確自己的工作任務,掌握每項工作的技術要點和可能存在的危險點。
三是培訓內容更加注重能力的培養。在德國人的培訓理念中,培訓更加注重的是一種有針對性的行為能力的培養。仍以電網調度人員或變電運行人員為例。按照他們的培訓思路,一定或盡量要讓培訓學員能面對自己崗位所熟悉的系統網絡或對應的設備,培訓中注重每個細節的訓練,包括每句話的規范性以及每個動作的標準性等等。
四是培訓的師資更加注重聘請具有實踐經驗的培訓師。對于某些專業性很強,需要綜合能力的技術崗位,德國的培訓機構,更傾向于聘請具有豐富實踐經驗的兼職培訓師或來自學員所在公司的技術專家,承擔重要技術崗位的培訓任務。這對于學員來說,更能夠有針對性的掌握本企業的綜合情況,按照本企業的特點,進行專項技術技能的訓練,達到學以致用的目的。
三、學習考察后的思考與啟示
1.掌握企業發展動態,創新開發培訓項目
從德國乃至歐洲對新能源發展規劃的目標,可以看出未來世界新能源發展的方向。我國目前能源結構雖然仍以煤炭資源為主,但是隨著“十二五”能源發展規劃的逐步落實和新能源政策的出臺,逐年增加可再生能源的比例,已勢在必行。而對供電網絡來講,則要應對各種新能源發電中不穩定因素對電網沖擊所帶來的挑戰;要應對大區域大范圍聯網對系統穩定性、設備自動化、智能化和快速反應能力的挑戰;要應對事故緊急情況下系統協調調度、安全運行的考驗。所以,在目前國網公司建設智能電網的強勁勢頭下,創新開發適應新形勢下的培訓項目,是提升人員素質,做好能力儲備的必要條件??商剿骱烷_發:(1)電網運行調控一體化的培訓項目;(2)新能源入網的協調聯合調度、監控電網穩定運行的培訓項目;(3)電網事故狀態下應急處理培訓項目;(4)智能電網綜合性培訓項目;(5)智能用電側的需求管理培訓項目;(6)可再生能源發電入網仿真系統監控運行、緊急狀況預案處理等等。
2.跟進企業發展腳步,強化崗位技能練兵
電力企業的職業特點是:技術工作的標準性和規范性要求高,需要時刻保持高度的安全意識。結合德國考察的體會,主要啟示是:一是應加強安全行為的專項訓練。特別是生產類的運行、調度、檢修與試驗等崗位,對人員的安全意識、規范動作、標準要求的強化訓練是至關重要的。二是應加強崗位工作標準化流程和標準化作業的練兵。按照標準化流程進行作業訓練,有利于學員養成良好的安全行為習慣,同時提升完成任務的工藝水平、綜合質量和工作速度等。三是應加強崗位工作角色扮演的模擬訓練。按照實際工作的角色分別進行模擬強化練兵,有利于提高培訓的針對性和實效性。
篇10
以上新能源產業的發展成就不僅得益于遼寧省政府的政策引導,還受益于省、市財政政策的大力支持。但是,我省針對新能源研發和產業利用的財政政策還存在著不容忽視的困難和問題,這些問題如果得不到有效解決,將嚴重影響我省新能源產業未來的可持續發展。具體包括:
1.1 缺乏省政府財政支撐的新能源技術研發平臺。
我省現有的新能源技術研發活動的主體分為兩個層次:一是,新能源開發和利用的關鍵核心技術,以及重點新能源產品的開發技術,它們主要依靠相關高等院校和科研院所;二是,新能源產業化過程中的輔助技術研發、產品生產工藝改進等,主要依靠新能源產品的生產企業。這種技術開發研究與技術產業應用研究相分離的局面,容易導致研發力量分散、核心技術開發與應用的銜接效率較低等問題。
1.2 企業新能源產業應用研發活動的財政資金支持不足。
新能源企業屬于高新技術產業,研發投入相當于一般產業研發投入的4倍左右,并且越到產業化后期,所需投入越大。從高新技術產業化進程看,研發、成果轉化、產業化這三個階所需資金投入之比約為1∶10∶100。雖然,高新技術產業化一旦成功,便能夠憑借技術、市場的壟斷力以及生產工藝的先進性獲取超額收益,其投資收益率將大大超過傳統產業的收益率。但高新技術產業化也是一種高風險的經濟市場行為,具有極大的不確定性。
以錦州新世紀石英玻璃有限公司為例,該公司是中國石英玻璃主要生產企業之一,在國內同行業中排名第三,但由于行業特點所限,年收入與年利率較低。在這樣的環境下,由于大量的資金投入到研發中,該公司的發展受到了一定的影響,而規模發展受限也影響了企業新技術的應用,如果該企業能夠得到充裕的資金將能進一步打破國際大企業對此類技術的壟斷,也能使企業騰出資金壯大規模,將技術與發展協調起來。
1.3 政府財政扶持和優惠政策的強度不足,企業爭奪加劇,核心企業有轉移傾向。
在國家新能源產業扶持政策出臺后,新能源產業成為一個極具增長潛力的行業,具有很好的招商引資條件,很多地方政府爭上新能源產業基地。目前,四川、江蘇、浙江等地,已開始爭相申建國家級新能源產業基地。在地方新能源產業基地的興建中,出現了爭奪人才、爭奪企業的現象,在遼寧省新能源產業基地建設中也發生了同類事情。在某產業基地,一家龍頭企業受到省外多家基地的邀請,并給予了諸多優惠政策的許諾,這些許諾具有很大吸引力,是遼寧省產業基地目前還無法給予或很難給予的,該企業雖然最終選擇留在遼寧省,但是還會存在一些矛盾。
1.4 政府財政扶持資源相對分散,財政扶持政策的局部作用效果受限。
新能源產業的發展依然離不開政府的扶持政策、扶持資金,企業都在爭奪政府提供的扶持資源。由于企業良莠不齊,有的只看重短期利益,不進行技術投入;有的企業注重長期可持續發展,投入大量的研發資金,因而影響近期經濟效益還要承擔巨大的風險。我省在分配財政扶持資源的過程中要考慮短期經濟效益、稅收拉動效應、技術創新效應等,容易導致部分技術研發實力強、發展潛力大的企業所獲扶持不足,另一部分不進行技術投入、只看重短期利益的企業也借機“搭便車”。這種財政扶持資源分散的局面必然影響我省新能源產業的長期發展。
第一,理論研究方法主要包括微觀經濟學中成本-收益分析、金融學中的風險評估和控制理論和實物期權評價理論。
第二,實證研究方法主要是統計學中的抽樣調查、回歸分析、方差分析等方法,還有蒙特卡洛模擬方法。
研究結果分析:
(1)研究遼寧省財政資金支持的新能源研發和產業發展的新融資模式及其風險評估與控制。
課題提出了三種可行的新融資模式,以幫助遼寧省財政擴展新能源產業的資助資金籌集渠道,其種類、財政支持方式、主要風險來源總結為表1。
針對每種新融資模式,將采取不同的風險控制方法規避或降低融資方式的風險,具體來說:
第一,對新能源研發專項基金,采取基于市場價值風險的實物期權評估方法,在主要研發結點定期予以科學評估,已決定后續資金的撥款時機和撥款規模。
課題選取風能發電技術研發和光伏技術研發活動(前者的風險由于政策波動而具有市場價值跳躍波動;后者的風險屬于連續的擴散波動),構建具有不同風險特征的實物期權評估理論方法(連續擴散過程的實物期權;跳躍擴散過程的實物期權),以期科學的解決評估難題。前者基于何佳、曾勇(2003)對新技術購買行為中的技術創新速度影響的分析思路和模型;后者基于課題指導教師2009年的博士論文初步研究成果進行擴展,以便充分考慮風能產業的政策跳躍影響。
第二,對新能源產業基地發展基金,基地企業破產或違約風險和收益率風險是主要風險,政府應適時監控基地企業的財務狀況,嚴格審計其財務報表、稅務報表,針對問題及時予以事前警告或幫助其度過難關。
針對新能源企業的高新技術特點,在企業現金流基礎上考慮靈活經營價值和風險價值,擬采用Leland(1994)用實物期權方法研究公司內生破產的公司債務評估的結構化模型,對新能源企業的破產閾值、破產時機進行評估和監測,并采用比較靜態經濟學分析方法研究影響新能源企業破產的經濟因素。
第三,對市政債券融資模式,市場利率風險和政府債務風險是主要風險。地方政府財政和企業都無法直接控制市場利率風險,只能通過相機決策或金融衍生工具分散風險。
① 根據利率波動趨勢合理確定市政債券發行時機和發行規模??刹捎枚ㄆ谧粉櫴袌鲑Y金利率曲線的久期和凸度指標,當利率風險較高時,優先選擇發行短期市政債券;當利率風險較低時,優先選擇長期市政債券或長短期的組合。
② 地方政府市政債券主管部如何適當利用利率互換產品,將所籌集的部分資金的利率風險鎖定在適當水平上。研究地方政府財政適用利率互換產品的可行性,及具體策略。
(2)探討基于實物期權項目投資評價的財政扶持資源的分配政策。
政府財政扶持資源的分配機制不同于市場的資源配置機制,其政策優化的核心是建立以資金利用效率和使用方向等評價結果為依據的分配政策,評價的目的是為政府財政決策扶持資源分配規模和時機提供根據。政府是公共利益的代表,其資源來源于全社會的納稅人,政府有責任保證財政資源使用的最優化。
優化財政扶持資源分配的關鍵是根據企業或科研單位的投資時機和投資規模進行資源分配。企業和科研單位將綜合考慮項目的收益因素與風險因素,采取科學的決策方法來確定投資規模和投資時機。這樣的決策方法主要有兩類:一是基于成本-收益分析的決策;二是基于成本-收益-風險的決策。
對該部分的主要內容擬設定如下:
第一,新能源項目的成本-收益-風險分析。包括新能源技術研發項目的成本-收益-風險分析;新能源產業應用項目的成本-收益-風險分析。新能源項目的投資規模和投資時機決策是財政資源分配的重要依據,這些決策的重要要影響變量是風險因素的評估。根據文獻Gurkan Kumbaroglu等(2005)的分析方法,課題負責人對兩類新能源項目的風險因素進行了定性研究,結果總結為表2和表3。
第二,以實物期權評價為基礎的財政資源分配政策。
由于成本-收益分析方法將項目未來的收益和風險采用折現方法轉化為當前收益考慮,忽略了投資決策者的靈活應對風險的決策價值??刹捎没诔杀?收益-風險分析的實物期權評價方法,對新能源項目的投資規模和投資時機進行評估,從而有利于建立更加科學合理的財政資源分配政策體系。
考慮研發成本支出價格的不確定性、研發成果市場價值的不確定性,研發項目負責人傾向于等待市場新信息釋放,最佳投資時機將有所推遲。課題組已獲得該重點實驗室項目在建立之初至今的各項成本數據、科研成果市場價值數據、經費來源數據等資料,將以此為依據建立離散和連續時間的實物期權模型進行評價。
③ 新能源產業應用項目投資規模和時機的實物期權評價過程——以錦州新世紀石英玻璃有限公司項目為例。該類項目的不確定性主要有收益現金流不確定性、成本現金流不確定性,應用項目負責人仍有等待新信息釋放而推遲投資時機的動機,需應用實物期權技術進行客觀評價。課題組將與錦州新世紀石英玻璃有限公司進行合作研究。
④ 基于實物期權評價的財政資源分配政策優化研究。
核心內容是“項目可行性評價決定初期啟動資金的財政資源分配;項目投資績效評價決定后續資金支持規模和時間”。該部分內容與兩類項目的實物期權評價結果密切相關,重點從資源利用效率和風險控制角度研究政府財政資源的有效分配政策。
結論:提出以“拓寬新能源財政扶持政策手段,優化財政扶持資源的分配結構”為核心的對新能源進行財政扶持的理論思想和分析框架。研究省財政資金支持的新能源研發和產業發展的新融資模式及其風險評估與控制問題,幫助政府財政在控制融資風險的條件下,合理拓寬財政扶持資金的融資渠道。構建以科學評估結果為指導的財政扶持資源優化分配體系,研究基于成本-收益評估和實物期權評估的政府財政扶持資源分配策略。
參考文獻:
[1]何佳、曾勇(2003)對新技術購買行為中的技術創新速度影響的分析思路和模型
篇11
2.1課堂教學
“新能源與節能技術”的課程目標決定了課程需要探索新的教學方式、及時更新教學內容。課堂教學是課程的主要講授方式,為了克服過去的“填鴨式”教學的弊端,講授方式需要加以探索、創新。“新能源與節能技術”在教學過程別注重備課、授課以及反思三個環節。(1)在備課環節,認真研讀教材和參考書。教材由于編寫時間的滯后性,某些觀點和數據都有待更新,盲目地按照教材編制教案不能適應現代教學要求,需要通過互聯網、圖書館等多種渠道獲取更全的、更新的知識和數據。豐富授課內容。將視頻、音頻和動畫等豐富的教學素材引入到教案中,讓課堂學習不再枯燥。例如在講述能源導致的環境污染專題中,結合南京的實際,將霧霾引入課堂,并鼓勵學生思考如何治理、保衛我們的生活環境,并給出充足的時間讓學生進行討論。如此貼合實際的話題,學生討論的非常熱烈,圍繞少開或者不開車、關閉重污染工業、改造渣土車和嚴格治理工地揚塵等種種方法展開熱烈的討論,讓學生充分進行發散性的思考,效果顯著。(2)在授課環節,堅持以課堂教學為主線,同時采用多種靈活的方式方法,如穿插一些教師準備的專題講座、學生進行的主題報告以及分組討論等,在保證教學內容與質量的同時,激發學生自主學習的積極性。同時,在教學過程中注意營造輕松愉悅的課堂氣氛,鼓勵學生就某個問題進行課堂交流、討論,并將學生在課堂上表現記入平時成績,注重學生學習過程的考核。(3)在課后反思環節,應及時對教學內容進行查漏補缺,不斷總結課堂教學的經驗,指導后續教學。同時,新能源技術日新月異,時時刻刻都有新的發展動向,作為授課教師要注重從多個渠道汲取最新的知識,及時更新教案內容。
2.2課外輔導
課外輔導是一個重要但又易被忽略的環節。通過課外輔導能夠與學生進行充分的溝通,及時了解課堂教學的效果,幫助教師改進教學方式方法,促進教師快速成長。特別是青年教師,與學生的年齡差距小,更加容易溝通,“新能源與節能技術”在課外輔導環節大膽嘗試,不但每周固定時間地點與學生面對面交流,并且充分利用微信、QQ和郵箱等方式與學生交流、溝通。通過輔導,不但為學生解決教材上的疑問,同時還能引導學生進行前沿課題的研究,幫助對新能源與節能科研課題感興趣的學生深入學習,指導學生進行科研文獻的查找、閱讀與總結。在與學生的交流溝通中,教師自身也在成長,同時也收獲了學生的友誼與尊敬。
2.3課程考核
課程考核是教學活動的重要組成部分,是課堂教學的有效補充。普遍采用的閉卷考試方式,雖然能夠促進學生掌握課程知識,但是束縛了學生的創造性、發散性思維,不完全適用于“新能源與節能技術”這門課程。本課程的考核堅持在公平、公正的基礎上,大膽改革、創新,采用多樣化考核方式,將成績分為“課堂表現”、“平時作業成績”以及“期末成績”三部分。其中“課堂表現”占30%,是對學生資料查閱、出勤考查、參與討論以及回答問題等課堂表現的綜合考核;“平時作業成績”占30%,主要考核學生完成作業的情況。這兩項考核都是將學生的學習過程作為考核重點,占總成績的60%。本課程在“期末成績”考核中,大膽地提出兩種考核方式:專題報告和結課論文。選擇專題報告方式的學生,三到四人組成一個小組,按照要求,選擇一個能源專題進行30分鐘的專題匯報,由組長負責分工;考核時教師和全班同學一起對該小組的匯報進行考核,學生的評分作為主要依據,在此基礎上,由組長根據組員的分工、貢獻對組員進行評價,該評價是教師評分的重要依據。該種方式充分發揮學生的自主學習能力,同時還能鍛煉學生的組織管理能力與表達能力,受到學生的歡迎。其余學生采用結課論文方式。作為專題報告方式的互補,該方式激勵學生進行發散性思維,將課堂上學到的知識應用到實際問題的解決中,也可以針對教材中的某一種具體的發電技術、能源利用方式等,進行深入的研究,還鼓勵學生檢索最新的研究成果,進行前沿性的學習和研究,引導學生進行科研探索,激發學生的學習興趣,為學生進一步深造作鋪墊。從結課論文的選題和內容來看,學生的思考比較廣泛和深入,許多學生貼近實際,提出了“由霧霾引發的對于新能源利用的思考”,“霧霾里的思考”,“核能的和平利用”,“太陽能與生物能”等論文報告,將課堂知識與身邊的社會現實聯系起來。對于期末考核,我們給出詳細的考核指標與評價標準,同時還給出了論文的模板。鼓勵學生利用網絡和圖書館查找科研資料,鍛煉學生的自學能力,為后續的畢業設計甚至就業和深造奠定基礎。
3科研反哺
教學和科研的有機結合是教師無法回避的一個問題。教師特別是青年教師在科研上創新點多、精力充沛,但是教學經驗不足,不能很好地將科研課題與教學工作進行銜接。而科研課題與工程實踐關系最密切,是專業知識在實際應用中的體現。課程邀請相關教師作為課程的科研指導教師,邀請其進行專題講座,開展了“風光儲發電應用”和“太陽能發電系統的故障診斷”等專題講座,將教材的知識延伸到工程實際,讓學生切實體會到技術的魅力,激發學生的學習和研究興趣。同時課程還通過組織學生參觀電力系統動模與新能源實驗室、電力系統仿真實驗室等實踐教學平臺,組織興趣小組參與“基于電力系統脆性的風電入網后連鎖故障預警方法研究”等省部級自然科學基金的研究,為本科學生參與科研提供了良好的指導和實踐環境,也為踐行教學與科研相統一的思想進行了有益的探索和嘗試。
篇12
燃天然氣冷熱電聯供分布式能源系統項目具有節約能源、改善環境、提高供能質量、增加電力供應,應對突發事件等綜合效益,是城市治理大氣污染、調整燃料結構和提高能源綜合利用率的必要手段之一,是提高人民生活質量、全面建設小康社會的公益性基礎設施,是建設節約型社會的重要措施,符合國家可持續發展戰略、節能中長期專項規劃和中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)。
分布式能源發展
中國電機工程學會熱電專業委員會1999年的濟南年會、2000年的寧波年會、2001年的重慶年會和2002年昆明年會中均有一些學術論文積極宣傳、推廣小型全能量系統,實現小型熱、電、冷聯產。2002年9月份熱電專委會還專門在南京召開“天然氣在熱電聯產應用專題研討會”。2003年??谀陼撐募?,2003年12月又在上海召開分布式能源熱電冷聯產研討會,出版論文集并提出“關于發展分布式能源熱電冷聯產的建議”。2004年10月在北京與國際分布式能源聯盟共同主辦了“第五屆國際熱電聯產分布式能源聯盟年會”。
分布式能源發電是以“效益規模”為法則的第二代能源系統,它是工業文明時期以“規模效益”為法則的第一代能源系統的發展與補充,特別是以天然氣為燃料的分布式發電,實行熱電冷聯產,可以大幅度提高能源轉換效率與減少能源輸送損失。針對我國天然氣供應不足,天然氣對于發電來說,重點要轉到分布式發電系統,而不宜多用于大型燃氣蒸汽聯合循環發電。隨著我國天然氣在能源利用中比重的不斷增加和天然氣管網的建設,以及規劃了不少的引進LNG項目,還有風能、太陽能、生物能源發電的興起,使容量在數千瓦到5萬千瓦的分散在重要用戶附近,向一定區域供應電力、熱力和冷源的分布式供電系統也逐漸的增加。
一批燃氣-蒸汽,熱、電、冷聯產的機組開始在上海、北京、廣州等大城市出現。到2004年,在上海已建成8項6528kw,連同計劃建設的共13項16808kw;北京市已建3項5467kw,連同擬建的共14項66285kw,還有廣州2項1847kw,連同擬建共11項67257kw等等。上海市、北京市還組織力量制訂了“上海市燃氣空調、分布式燃氣熱電聯產系統發展規劃”及編制了“建筑物分布式供能系統的可行性研究報告”、“分布式能源系統工程技術規程”。北京市也組織起草相關文件,組織對分布式發電接入電力系統的技術規定的研究,編制了《北京市燃氣冷熱電聯供分布式能源系統技術要點》(討論稿),為分布式供電系統順利健康發展準備條件。據不完全統計目前我國分布式能源裝機總容量已近
500萬千瓦。
我國分布式熱電聯產的發展目標:2010年前建設100項分布式熱電聯產系統的示范工程。
具體實施指標分解:
2004-2005年:建設15-20項,總裝機容量達到5萬千瓦;
2005-2007年:建設35-40項,總裝機容量達到15萬千瓦;
2007-2010年:建設35-40項,總裝機容量達到30萬千瓦。
2004年9月19日,上海市人民政府辦公廳發出滬府辦(2004)52號:“上海市人民政府辦公廳轉發市發展改革委等五部門關于本市鼓勵發展燃氣空調和分布式供能系統意見的通知”該文件鼓勵支持發展燃氣空調和分布式供能系統,政府給予資金補助,支持并網;進口設備免稅,建立專業化的能源服務公司;市內由局、委制訂設計,施工等標準促進燃氣空調和分布式供能系統的推廣。
在國際上,尤其是在經濟發達或較發達的國家中,由于經濟發展帶動電力負荷持續增長;電力市場化改革的逐步推行以及對供電可靠性、電能質量要求的提高和對電價的關注;新型發電技術和儲能技術的發展;環境保護問題日益突出并受到重視。在上述條件的綜合作用下,分布式能源系統由于可以達到很高能量利用效率而得到了快速的發展,是世界能源工業發展的重要趨勢。美國在1978年公共事業管理政策法頒布后,正式開始推廣建設分布式能源系統,日本、德國、荷蘭、丹麥和加拿大等國家的分布式能源系統也得到很快發展。我國的臺灣省也于2003年完成了“臺灣地區應用分散型電力可行性研究”報告。
應積極支持分布式能源的發展
分布式能源發電是以“效益規模”為法則的第二代能源系統,它是工業文明時期以“規模效益”為法則的第一代能源系統的發展與補充,特別是以天然氣為燃料的分布式發電,實行熱電冷聯產,可以大幅度提高能源轉換效率與減少能源輸送損失。針對我國天然氣供應不足,天然氣對于發電來說,重點要轉到分布式發電系統,而不宜多用于大型燃氣蒸汽聯合循環發電。
為了促進分布式供電系統的發展,需要遵循“認真研究,積極試點,統一規劃,有序推進”的原則。首先是要做好統一規劃。將分布式供電系統規劃納入統一的電力規劃和城鎮化發展規劃中,并與新能源發電規劃及配電網規劃和天然氣管網等規劃統籌安排,協調發展;二是規范分布式供電系統接入電網的原則與技術條件。
電網對于符合于上網條件的分布式供電系統,應當允許其及時接入系統,并提供相應的配電裝備。對于分布式系統多余的上網電能要優先吸??;三是分布式供電系統的電價由政府相關部門核定,并按照電源與電網互惠互利和能效優先的原則確定上網與下網的電價。四是要重視分布式供電系統中的動力和能源轉換設備的開發與國產化供應,以適應分布式供電系統的發展的需要和盡可能的降低其造價成本。這些都是保證我國分布式供電系統順利健康發展所應予考慮與重視的。
雖然在相當長的時間內,分布式供電系統還難以成為我國主要供電、供熱形式,但可以預見,隨著我國經濟社會快速發展,城鎮化的迅速推進和作為城鎮主體形態的城市群空間格局的形成,以及人民生活水平的提高,建設資源節約型和環境友好型社會的思想深入人心和全面落實,分布式供電系統將會迅速發展,且會在上海、北京等沿海及內地的大城市群中首先興起。現在,上海規劃到轉
年前建成100項容量為150萬kw的分布式熱電聯產系統的示范工程,到2020年在2010年基礎上再翻一備達到300萬kw,北京等城市也在做這方面的規劃。
分布式能源發電發展的建議
分布式能源發電的發展問題包括政策、市場規則、技術性能和經濟性諸多方面,認識這些問題和采取切實有效的對策是促進分布式發電發展的關鍵所在。
在現有管理和監管體制下,制訂者和執行者很難認識到分布式發電的價值,特別是對分布式發電的環境效益。建議電力體制改革最終形成的市場機制和規則應公平對待集中發電和分布式發電,分布式發電的環境效益等公共效益能以某種與電力市場協調的方式得以體現。在能源政策中提出能源資源合理利用的強制性要求。
(1)、當前最急迫的是在“能源法”、“電力法”等有關法律制定、修訂頒布之前,國家主管部門、監管部門應組織研究制定分布式能源系統的準入、運行標準,鼓勵分布式能源系統的建設、并網;
(2)、要選擇一批示范工程項目,明確其市場準入,總結建設、運行經驗,積極推廣;
(3)、加強對分布式能源系統的前景進行科學預測與規劃;
(4)、制訂分布式能源系統技術規范和用能標準,杜絕以建設分布式能源系統為名,建設國家明令禁止的小凝汽式發電機組。
2、研究制定分布式能源系統接網技術標準和費用標準。分布式能源系統需要和電網并網的,必須滿足并網的技術條件和規范,與電網企業簽定并網協議。需要向電網企業購售電的,與電網企業簽定購售電協議;
3、積極組織研究配電網的結構、分布式能源系統發電設備的特性,以及使用分布式能源系統給電力系統帶來的穩定問題、電壓問題、鐵磁諧振問題及技術保護措施等;
4、積極組織研究與分布式能源系統相適應的變頻技術、換流技術、濾波技術、繼電保護技術等涉及電力系統安全穩定運行的技術;
5、積極組織協調分布式能源系統設備的配套生產,實現國產化批量生產;
篇13
我國風能資源豐富。據中國氣象科學研究院的初步測算,我國陸地10m高度處可開發儲量為2.53億kW,海上可開發儲量為7.5億kW,總計約10億kW,風能利用潛力巨大。2005年以來我國每年的風電新增裝機容量連年翻番,2005年裝機容量126萬KW,2006年裝機容量260萬KW,2007年裝機容量590萬KW,至2008年底風電裝機容量已超過1000萬KW。國家規劃,到2020年中國風電裝機規模將達3000萬kW。在國家政策和資源優勢的推動下,中國風能開發利用取得了長足進步。
風力發電在并網時由于沖擊電流的存在,會對電網電壓產生影響。由于風力發電是一種間歇性能源,風電場的功率輸出具有很強的隨機性,所以為了保證風電并網以后系統運行的可靠性,需要額外安排一定容量的旋轉備用以響應風電場的隨機波動。各種形式的風力發電機組運行時對無功功率的需求不同,依靠電容補償來解決無功功率平衡問題,發電機的無功功率與出力有關,由此也影響電網的電壓。
大型風力發電機組的投入運行,使大規模風力發電場的建設成為可能,風電事業正逐步向產業化邁進。在某些地方,風力發電已經在電網中占有了相當的比重,它的運行狀況直接關系到整個電網的安全性和可靠性。為了更加安全、充分的利用風力資源,迫切需要深入研究大規模風電場并網運行的相關技術問題,是保證并入大規模風電場后電力系統仍然可以正常穩定運行的重要前提。
國內外研究現狀
過去很長一段時期以來,由于結構簡單、運行可靠,風力發電系統主要采用恒速恒頻發電方式,但采用恒速恒頻方式的風力發電機組發電效率較低,而且機械承受的應力較大,相應的裝置成本較高。近年來,隨著大規模電力電子技術的日趨成熟,同時為實現不同風速下實現最大風能捕獲從而高效發電,國內外正在采用變速恒頻發電方式,變速恒頻發電方式可以大范圍內調節運行轉速,來適應因風速變化而引起的風力機功率的變化,可以最大限度的吸收風能,因而效率較高;控制系統采取的控制手段可以較好的調節系統的有功功率、無功功率,但控制系統較為復雜;低風速下風機轉速相應下降,從而大大降低了系統的機械應力和裝置成本,近年來變速恒頻風力發電機組成了大容量風力發電設備的主要選擇方向。
恒速恒頻風力發電機組的并網包括同步發電機的并網和異步發電機的并網。同步發電機在重載情況下并網,若不進行有效的控制,常會發生嚴重的無功振蕩和失步,對系統造成嚴重的影響。用于風力發電的同步發電機與電網并聯運行時,常采用自動準同步并網和自同步并網方式。前者由于風速的不確定性,通過該方法并網比較困難;后者的并網操作相對簡單,使并網在短時間內完成,但要克服合閘時有沖擊電流的缺點。異步風力發電機控制裝置簡單,而且并網后不會產生振蕩和失步,運行比較穩定。然而,異步發電機直接并網時會產生發電機額定電流5-7倍的沖擊電流,不僅對電網造成沖擊而且影響機組壽命;另外異步發電機本身不發無功功率,需要進行無功補償。[
變速恒頻風力發電系統有多種,例如同步發電機交/直/交系統的并網運行和雙饋發電機系統的并網運行。在變速恒頻風力發電的眾多種方案中,最具優勢的方案是采用雙饋感應發電機的并網型交流勵磁變速恒頻風力發電機組。
同步發電機交/直/交系統并網運行時,由于采用頻率變換裝置進行輸出控制,因此并網時沒有電流沖擊,對系統幾乎沒有影響。由于同步發電機組工作頻率與電網頻率是彼此獨立的,風輪及發電機的轉速可以變化,不必擔心發生同步發電機直接并網運行可能出現的失步問題。在風電系統中使用阻抗匹配和功率跟蹤反饋來調節輸出負荷,可使風力發電機組按最佳效率運行,向電網輸送更多的電能。
雙饋發電機系統并網運行時,風力機起動后帶動發電機至接近同步轉速時電網,并網時基本上無電流沖擊。風力發電機的轉速可隨風負載的變化及時做出相應的調整,產生最大的電能輸出。而且通過調節雙饋發電機勵磁電流的頻率、幅值和相位,可以保證發電機在變速運行的情況下發出恒定頻率的電力,并可以調節無功功率和有功功率。
交流勵磁變速恒頻風力發電系統中,發電機和電網之間是一種柔性連接,尤其對無刷雙饋電機而言,對發電機轉子側交流勵磁電流的調節與控制,就可在變速運行的任何轉速下滿足并網條件,實現變速恒頻無沖擊電流的高效并網。其勵磁繞組與電網間的雙向變頻器功率,僅為發電機系統的一小部分功率。可以預見,在未來幾年內,無刷雙饋電機在變速恒頻發電系統中將會獲得廣泛的應用,對全國的風力發電等機電產品的更新換代起推動作用,產生顯著的經濟和社會效益。
研究(設計)內容
對主要風力發電機組類型進行對比研究,不同機型的發電機原理、結構、運行特性和對電力系統的影響不盡相同,有必要進行研究。
對風力發電機組并網方式進行比較分析研究,主要是同步發電機的并網方式和異步發電機的并網方式進行比較分析,并對目前主流的變速恒頻風力發電機組中的雙饋感應發電機進行重點探討。
電壓水平是電力系統穩定運行的重要指標,研究了風力發電并網運行后電力系統的電壓特性。
從風電場接入地區的中樞點電壓水平、風電系統負荷的輕重、風電場的無功補償容量大小等各個方面分析探討影響風電機組最大注入功率的各種因素。
綜合分析幾種常用風力發電機的并網控制技術,分析比較它們各自應用于風力發電上的優缺點。并提出風力發電技術今后的發展趨勢。
研究(設計)方法及技術路線
首先建立幾種常用風力發電機的數學模型,建立風速、風力機模型,并利用已建立的數學模型對發電機原理進行探討,研究各風力發電機的運行特性,并就各種發電機并網時對電網的影響進行理論探討,特別是與電網有功、無功交換功率及對電網電壓的影響進行探討,找出合適的并網運行控制方案。
本課題研究的難點有:1)風力發電機數學模型的建立;由于風力發電機類型較多,不同電機的數學模型不一樣,不能建立統一的、適應各種機型的數學模型。2)該課題的探討主要停留在理論上,并進行適當的仿真計算,難以進行實驗驗證時間安排
第九周
詳細地了解設計題目、設計任務、設計要求、預期效果。本周內主要完成:①明確設計任務的具體內容。②完成開題報告。③編制初步設計方案
第十周
通過分析設計任務,提出各自的問題。
第十一周、第十二周
①將設計任務再次細化,提出更加具體的問題。②開始設計預期目標的整體方案,包括相關硬件、軟件方案,提出可行性。
第十三周、第十四周
①設計方案更加具體化,使之更加清晰,明確提出可達到的預期效果。②再次論證方案的可行性。③對設計方案各部分進行系統的分析計算,解決設計中出現的具體問題。
第十六周
總結前兩個階段的工作成果,編寫設計說明書。
第十七周
①妥善保存設計系統。②修改畢業論文,并完成打印。③準備答辯
預期成果
預期成果為幾種常見風力發電機組的并網運行控制方案,并以論文論文的形式表達出來。可能的創新點為:考慮充分利用電力存儲或者能量存儲技術,降低風能資源的隨機性對電網造成的不利影響,改善風能資源的利用條件,盡可能達到可控的目的。
主要參考文獻
[1]劉亮,唐任遠,孫雨萍.兆瓦級直驅式永磁風力發電機關鍵技術研究.山東大學碩士學位論文.2008.5
[2]任景.變速恒頻風力發電機組動態模型及并網研究.電網與水力發電進展.2008.1
[3]張偉,韓肖清.異步風力發電系統并網仿真分析.太原理工大學碩士學位論文.2006.5
[4]HoldsworthL,JenkinsN,StrbacG.Electricalstabilityoflargeoffshorewindfarms.SeventhInternationalConferenceonAC-DCPowerTransmission.2001
[5]CHEDIDR,MRADF,BASMAM.Intelligentcontrolforwindenergyconversionsystems.WindEng,1998(1)
[6]宋偉,李昌禧.大型風力發電機組并網運行的探討.河北電力技術.2002(4)
[7]吳俊玲,周雙喜,孫建鋒,陳壽孫,孟慶和.并網風力發電場的最大注入功率分析.電網技術.2004.10
[8]葉運驊.并網型變速風力發電機組的控制技術與策略.哈爾濱建筑大學學報.2002.12
[9]耿華,楊耕,馬小亮.并網型風力發電機組的控制技術綜述.電力電子技術.2006.12