太阳能发电技术论文精品(七篇)

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关键词：新能源发电太阳能，风能，发展前景

 

0引言

自第三次工业革命以来，人类社会在经济和科技方面取得了空前的发展，伴随而来的是常规化石能源的大量消耗及其引起的环境污染和资源短缺等一系列问题，迫使人类不得不开始寻找清洁的可再生能源，也即新能源。相对于传统的煤、石油、天然气等化石能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界日益严重的环境污染和资源匮乏等问题具有十分重要的意义[1]。资源与环境的压力也给电力系统带来了新的挑战，利用新能源逐步取代传统能源进行发电将是今后电力工业发展的趋势，可见新能源发电具有良好的发展前景和实用价值。

1 新能源发电的类型及其原理特点

新能源发电主要包括太阳能发电、风力发电、生物质能发电、地热发电、潮汐发电等方面。

1.1太阳能发电

太阳能是指太阳内部连续不断的核聚变反应过程所产生的能量，它是一个巨大的能源，据估计，我国陆地面积每年接收到的太阳能辐射能相当于亿吨煤[2]。太阳能发电又叫光伏发电，它的基本原理是利用光伏效应，通过光照产生电动势，进而输出电能，实现光电转换。简单地说，太阳能发电就是通过太阳能电池直接将太阳光转换成电能，太阳能电池是由各种具有不同电子特性的半导体材料薄膜制成的平展晶体，可以产生强大的内部电场[2]，主要包括单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅电池三种类型。免费论文参考网。

常见的太阳能发电系统由太阳能电池、控制器和逆变器三部分构成，按其运行方式可分为独立太阳能发电系统和并网太阳能发电系统，其中后者是目前的主流发展趋势，即太阳能电池发出的直流电，通过逆变装置转换成交流，进而并入电网使用。太阳能发电安全可靠，具有许多优点，如能源充足，太阳能无处不在，不受地域限制；建设周期短，运行成本低；不需要消耗燃料，无环境污染；结构简单，维护方便，适合无人值守。但是，太阳能发电受气候条件影响，具有间歇性，且价格昂贵。

1.2 风力发电

风力发电是将风能转换成机械能，再转换为电能，其基本原理是利用风吹动风轮，通过风轮的机械转动驱动发电机转子旋转，进而产生电能。风能是清洁的可再生能源，风力发电与常规发电相比，具有能源充足、不消耗燃料、无环境污染、占地面积小、工程建设周期短、发电技术成熟等优点。在当今世界的新能源开发技术中，风力发电是最成熟、最有商业利用价值的发电方式，其装机容量正在不断扩大，全球风电发电量占总发电量的比例也在逐步增加。

1.3生物质能发电

生物质能是绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的一种能量形式，是一种资源丰富、无污染的能源。生物质能发电包括农林废弃物燃烧发电、生物质燃气发电、城市垃圾焚烧发电、沼气发电等方面。生物质能发电具有电能质量好、可靠性高等优点，具有较高的经济价值。

1.4 地热发电

地球内部蕴藏着巨大的热能，地热能就是地球内部的热释放到地表的能量，地热发电就是将地热能转变为机械能，再将机械能转变为电能，它是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术，其原理与火力发电基本一样，即将蒸汽的热能通过汽轮机转变为机械能，然后带动发电机发电[2]。

1.5潮汐发电

潮汐能，顾名思义，就是潮汐所蕴含的能量，同样是一种取之不尽、用之不竭的新能源。潮汐发电，就是利用海水涨落及其引起的水位差来推动水轮机，由水轮机带动发电机进行发电，其原理与一般的水力发电差别不大。即在海湾或有潮汐的河口修建大坝，构成水库，利用坝内外涨潮、落潮时的水位差进行发电。潮汐发电受潮汐周期变化的影响，具有间歇性。

2 中国新能源发电的前景展望

改革开放以来，我国经济高速发展，经济规模跃居世界前列，与此同时，能源消费结构的不合理引起的资源环境问题日益突出，大力发展新能源发电技术，是调整能源结构、促进节能减排、实现可持续发展的要求。我国可再生能源资源丰富，通过近年来的发展，新能源发电已经取得了一定进展，已经形成了一定规模、体系相对完善的新能源产业。中国新能源发电虽然刚刚起步，但是却有着广阔的发展前景。免费论文参考网。

（1）风力发电和太阳能发电发展迅速。中国风能资源丰富且风力发电技术较为成熟，目前正在以“建设大基地，融入大电网”的方式进行规划和布局。太阳能发电同样也具有较好的发展前景，我国的太阳能电池制造水平较高，应该大规模推广太阳能发电。免费论文参考网。根据国家能源局制定的《新能源产业振兴发展规划》，到2011年，新能源在能源结构中的比重达到2%（含水电为10%），新能源发电占电力总装机容量的比重达到5%（含水电为25%）。而风电装机容量将达到3500万千瓦（陆地风电3000万千瓦，海上风电500万千瓦），太阳能发电装机容量将达到200万千瓦[1]。除此之外，《2008年中国风电发展报告》预言，到2020年末，全国风电开发建设规模有望达到1亿kW。

（2）生物质能发电优势明显，前景较好。相对于风力发电和太阳能发电的间歇性特点，生物质能发电具有突出的优点，经济价值较高。2002年，我国可再生能源发电装机容量3234.6万kW，其中生物质能发电装机容量80万kW，在众多新能源和可再生能源发电中仅次于小水电。预计到2020年，可再生能源发电将达0.9~1亿kW，其中生物质能发电为1000万kW；另一种估计结果是2020年可再生能源发电装机容量将达到1.21亿kW，其中生物质能为2000万kW。

（3）在有条件的区域发展地热发电和潮汐发电。受地理条件的限制，地热发电和潮汐发电均具有地域性。目前，中国高温地热电站主要集中在西藏地区，总装机容量为27.18MW，其中羊八井地热电站装机容量25.18MW，其发电量已经占到拉萨电网的40%以上，对缓和拉萨地区电力紧缺的情况起到了重要的作用。今后，可继续在西藏地区大力发展地热发电。我国潮汐能蕴藏量中可开发利用部分的92%集中在经济发达、能源需求迫切的华东沿海地区[3]，发展潮汐发电可缓解这些地区的电力不足。但是，潮汐发电由于开发成本较高和技术上的原因，目前发展并不是很快，我国江厦潮汐电站装机容量为3200kW，年发电量1070万kWh[4]，今后可视情况适当发展潮汐发电。

3 结语

能源短缺和环境恶化已经成为威胁人类生存的全球化问题，发展新能源是实现人类可持续发展的必经之路，中国应该加快开发利用新能源的步伐，大力发展新能源发电，逐步实现从常规能源向清洁能源转变。目前，我国的新能源发电已经取得了一定的进展，但同时还存在着一些亟待解决的问题，主要表现在技术基础薄弱、相关体制尚不规范等方面。为此，提出一些建议：（1）制定发展目标，科学规划布局。新能源发电必须进行合理规划和布局，有必要将其纳入国家经济社会发展总体规划。（2）加快体系建设，规范行业发展。对于新能源发电的设备要求和并网技术标准，应该尽快制定相关准则。（3）加大投资力度，鼓励自主创新。目前，我国新能源研究力量分散，缺乏跨学科的交流，有必要对各类科研机构进行整合。除此之外，新能源发电是智能电网的一个重要组成部分，必须构建全国统一的新能源电网，以促进我国智能电网的建设。

参考文献

[1] 赵新一. 新能源发展展望[J]. 电力技术，2009，10（10）：7-14.

[2] 孙元章，李裕能. 走进电世界——电气工程与自动化（专业）概论[M]. 北京：中国电力出版社.2009.

[3] 刑运民，张文娟. 新能源与可再生能源发电技术的发展[J]. 西华大学学报，2007，1（26）：50-52.

[4] 叶峰. 新能源发电——实现人类的可持续发展[J].能源与环境，2008，3：55-57，62.

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[关键词]太阳能 光伏发电 逆变 并网

中图分类号：TK511 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）33-0363-01

1 概述

2013年年初，京津冀地区遭遇严重雾霾天气； 10月份以后，大范围雾霾污染又蔓延至哈尔滨、苏州、上海、甚至三亚等地，全国范围从北到南无一幸免。

据相关部门统计， 2013年的雾霾天数是中国近52年来的最多，创下历史纪录。

环保专家指出，导致空气质量下降的污染物有二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入颗粒物、臭氧等。在一些地区，尤其是大城市，工业生产、机动车尾气、建筑施工、冬季取暖烧煤等排放的有害物质难以扩散，导致空气质量显著下降。面对越来越严峻空气污染形势，寻找新能源成为当前面临的迫切课题。照射在地球上的太阳能非常巨大，而且太阳能发电绝对干净，不产生污染。所以太阳能被誉为是理想的能源。随着太阳能光伏发电技术的发展，光伏发电已经不再只是作为偏远无电地区的能源供应，而是向逐渐取代常规能源的方向发展。

本文主要讨论太阳能光伏发电系统中电力电子技术的应用；介绍并网系统的组成特点；根据不同的电路拓扑，讨论太阳能最大功率点跟踪技术的实现方法。

2 太阳能光伏系统的组成

太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。

与独立供电的光伏系统相比，并网系统一般都没有储能环节，直接由并网逆变器接太阳能电池和电网。并网逆变器的基本功能是相同的。那就是，在太阳能电池输出较大范围内变化时，能始终以尽可能高的效率将太阳能电池输出的低压直流电转化成与电网匹配的交流电流送入电网。

3 太阳能光伏系统的最大功率点跟踪技术

实现太阳能光伏阵列的最大功率点跟踪，实质上是一个自寻优过程。通过对光伏阵列当前时刻输出电压与电流的检测，得到当前时刻光伏阵列输出功率，再与已存储的前一时刻光伏阵列功率值比较，舍小存大，再检测，再相比较，如此不停地周而复始，便可使光伏阵列动态地工作在最大功率点上。

在一定温度时，不同光照强度下太阳能电池的输出特性曲线不同。每条曲线都存在着一个最大功率输出点，并且这个点在当前的光照条件下是唯一的。在太阳能光伏系统中采用较多的一阶MPPT正是利用了最大功率点的dp/dv为零的特性。先对太阳能电池的输出电压和电流进行连续的采样，并将每次采样的一组电压电流数据相乘折合成功率值，然后减掉上一次采样得到的功率值，即为功率差分值。当功率达到最大值时满足式（1），同时还可以推得式（2）。

dP/dU=dUI/dU=UdI/dU+IdU/dI=0 （1）

UdI+IdU=0 （2）

令

ΔI=UdI （3）

ΔU=-IdU （4）

则当ΔU=ΔI时，即可近似认为达到最大功率点，这样就构成了最经典的一阶差分算法。

4 并网供电的太阳能光伏系统中的逆变器

光伏阵列所发的电能为直流电能，然而许多负载需要交流电能，如变压器和电机等。直流供电系统有很大的局限性，不便于变换电压，负载应用范围也有限。除特殊用电负荷外，均需要使用逆变器将直流电变换为交流电。现在常用的逆变器有以下几种。

1）方波逆变器

此逆变器输出的电压波形为方波，逆变器线路简单，价格便宜，实现较为容易。缺点是方波电压中含有大量的高次谐波成分，在负载中会产生附加的损耗，并对通信等设备产生较大的干扰，需要外加额外的滤波器。此类逆变器多见于早期，设计功率不超过几百瓦的小容量逆交器。

2）阶梯波逆变器

阶梯波逆变器输出的电压波形为阶梯波形，阶梯波逆变器的优点是输出波形接近正弦波，比方波有明显的改善，高次谐波含量减少。但此逆变器往往需要多组直流电源供电，需要的功率开关管也较多，给光伏阵列分组和蓄电池分组带来不便。

3）正弦波PWM逆变器

正弦波逆变器的优点是输出波形基本为正弦波，在负载中只有很少的谐波损耗，对通信设备干扰小，整机效率高。缺点是设备复杂、价格高。

5 双模式逆变器

为了方便应用，可以设计一种既可独立运行，又可并网运行的光伏发电系统。该系统中的逆变器可以自由切换并网运行和独立运行，并且保证在切换过程中对负载和逆变器无冲击，实现平滑切换。可以采用了快速检测并网开关和抑制电流突变的过渡算法，以实现三相系统并网/独立的平滑切换。这种系统称为三相双模式逆变器发电系统。此系统中太阳能电池板组成光伏阵列，输出不稳定的直流电。DC/DC 充电控制器连接电池板和蓄电池组，实现最大功率向蓄电池充电。 蓄电池可以在太阳辐照度变化和无太阳光时持续向逆变器供给直流电。三相逆变器的输入级连接到蓄电池的直流母线上， 输出接在带有中心抽头的变压器上。这样可以带三相或单相负载运行。并网开关可以实现电网与负载、 逆变器的连接和断开。当电网无电时，并网开关断开，逆变器给负载供电。当电网有电时，并网开关闭合，负载由电网和逆变器共同供电，逆变器还可以将太阳能电池板发出的多余电能输入到电网中，也可以利用电网给蓄电池充电。

6 结论

本文对太阳能光伏系统中的最大功率点跟踪和逆变技术进行了讨论。通过对并网光伏系统进行系统组成分析，比较其构成特点和电路拓扑，讨论得出了各自适用的控制方法。文章最后介绍了一种可实现独立运行与并网运行实时切换的双模逆变器。从上述分析可以看到：太阳能光伏发电作为新能源的应用技术正在得到迅速发展，而电力电子技术作为其中的关键技术，对太阳能光伏发电应用的发展起着决定性作用。

参考文献

[1] 赵争鸣，刘建政，孙晓瑛等.太阳能光伏发电及其应用.北京：科学出版社，2005.

[2] 郭廷玮.太阳能的利用和前景.北京：科学普及出版社，1984.

[3] 王长贵.新能源和可再生能源的现状和展望.太阳能光伏产业发展论坛论文集，2003，9：4～17.

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【关键词】光伏并网逆变器；LCL滤波器；参数设计

一、引言

随着光伏太阳能电池板的工艺不断进步，太阳能并网发电逐渐成为热点。大功率光伏并网逆变技术是太阳能光伏并网发电领域最核心技术之一。而逆变器侧的滤波器参数选择是关系着其并网的性能优劣的关键点之一。因此，设计参数合适的滤波电路及确定合适的滤波电路参数非常重要。

二、L及LCL滤波器效果对比

并网逆变器滤波结构主要有L型及LCL型。

L型滤波器是一阶的，电流谐波幅值一直以-20dB/dec下降，LCL型滤波器是三阶的，在谐振频率之前，和L一样，电流谐波幅值以-20dB/dec下降，谐振频率之后，电流谐波幅值以-60dB/dec下降。随着频率的增加，在高频阶段LCL能有效抑制谐波成分。同时可以看到，如果想达到相同的滤波效果，LCL型滤波器总电感量是L型滤波器总电感量的1/3，极大的减小了滤波器的体积，节省了材料及成本。

三、500kW大功率光伏并网逆变器的LCL滤波电路参数设计

1.总电感的约束条件

LCL滤波电路中，电容支路开路，总电感大小为L=L1+Lg，根据基尔霍夫电压定理有：

根据图1，可以看出，A点表示逆变器输出电流与电网电压同向，逆变器向电网传输有功功率，功率因素为1。

根据图1，由余弦定理得出：

2.谐振点的约束条件

LCL滤波电路发生谐振时，该次并网谐波谐波电流会显著增加。根据谐振公式，可以知道并网电流发生谐振点频率为：

（3-4）

在大功率光伏并网逆变器控制技术中，一般采用SVPWM调制方式。该调制方式使得谐波电流在开关频率及开关频率倍数附近含量很大。所以，谐振频率应避开开关频率倍数处。工程中，一般将谐振点取在10倍基波频率和一半开关频率的范围之间，即：

（3-5）

3.逆变器侧电感L1的计算

在SVPWM调制情况下，设定电感电流纹波在每一个载波周期内不能超过峰值电流的20%，有：

其中，Ts为载波周期，为纹波电流，。

4.并网侧电感Lg的计算

工程上，一般将逆变器侧电感值的1/6到1/4作为并网侧电感值，即Lg=（1/6～1/4）。

5.电容C的计算

电容导致的无功功率必须小于逆变器总容量的5%，本次计算中选取逆变器额定容量的2%作为无功功率。

6.计算电容侧电阻值Rd

为了使大功率并网逆变器有更好的稳定性，采用控制方法较简单的无源电阻法来并网。它将LCL滤波器电容侧串联入电阻Rd，减小谐振点的谐波电流。Rd的引入导致系统损耗增加。

分析式（3-11），可以看到，功率损耗随电阻的增大，先增大后减小，当时，功率损耗出现的极大值。因此无源电阻取值应该避免这些点。

考虑到谐波电流主要分布在开关频率及其倍数附近，即：

时，逆变器有较大损耗。

综合考虑：

此时，无源电阻功率损耗不大。所以，基于500kW的光伏并网逆变器LCL滤波电路选取的参数如表1所示：

7.验算谐振点

将计算好的各值带入式（3-5），检验电流谐振点，则fres=1493Hz。满足系统要求。

四、仿真验证

采用Matlab/Simulink搭建仿真模块，控制算法用S函数编写而成。

光伏电池板直流电压源采用Boost电路，通过电流闭环控制功率大小，模拟光伏电池板在不同光照下工作。并网逆变器采用SVPWM7段式调制策略，实现单位功率因素的并网运行。

研究发现，为了实现逆变器单位功率因素并网运行，取逆变器侧的电流反馈，此时需要给Q轴给定电流做移相补偿，补偿的无功电流为：

Boost电路中，直流侧电压500V，电感L=10mH，开关频率2.5kHz，支撑电容10mF。三相并网逆变器LCL滤波器参数如表1所示，并网线电压270V。

五、结论

仿真结果如图2～图5所示，可以看到额定功率运行时，并网电流的谐波为1.38%。当轻载运行时，因为调制度降低，SVPWM调制谐波电压含量增加，并网电流总谐波含量为9.29%。

对于输出功率随光照强度变化的光伏太阳能逆变器，仿真证明此LCL滤波器能达到很好滤波效果。证明了LCL滤波器设计的正确性。

参考文献

[1]冯垛生，张淼，赵慧，等.太阳能发电技术与应用[M].人民邮电出版社，2009：8-11.

[2]张兴，曹仁贤.太阳能光伏并网发电及逆变控制[M].机械工业出版社，2011：68-71.

[3]Soeren Baekhoej Kjaer，John K.Pedersen，Frede Blaabjerg.A Review of Single-Phase Grid-Connected Invertersfor Photovoltaic Modules[J].Industry Applications，IEEE Transactions on.2005，41（5）.

[4]马琳.无变压器结构光伏并网逆变器拓扑及控制研究[D].北京交通大学博士学位论文，2011.

[5]陈瑶，金新民，童亦斌.三相电压型PWM整流器网侧LCL滤波器[J].电工技术学报，2007，22（9）：117-118.

[6]宋静文.大功率光伏逆变器损耗模型的研究[D].西南交通大学硕士学位论文，2013.

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关键词：光伏产业;多晶硅;太阳能电池;产业结构

随着社会的发展，人类对于能源的需求量越来越大。然而，化石能源资源的枯竭以及其开采、使用对环境污染的压力增大，使人们不得不寻找和开发新的绿色能源，太阳能是可供选择的绿色能源之一。以太阳能为基础的光伏产业是我国中央政府确定的战略性新兴产业。自2006年1月1日起实施了《中华人民共和国可再生能源法》后，又相继出台了一系列的政策法规近百条，2013年国内光伏电池产能为42GW，产量达到25.1GW，与2012年相比，增长率约为20%，产量约占全球总产量的62%，位居全球首位。光伏产业的发展受到政府前所未有的重视，一系列帮助光伏产业实现“量变向质变”转化的政策频出，使我国光伏产业政策体系初步形成。[1]

一、我国光伏产业发展现状

（1）多晶硅产量逐年增长。多晶硅是生产光伏电池的原料，在生产硅基太阳能电池的过程中，需要使用大量的多晶硅。据中华人民共和国工业和信息化部统计，2014年上半年，我国多晶硅产量6.2万吨，同比增长100%，在产多晶硅企业由去年初的7家增至16家。图1为我国（大陆地区）近五年多晶硅年产量情况。

图1 我国（大陆地区）多晶硅年产量的变化趋势

从图1可知，从2009年至2010年我国多晶硅的产量增幅为137.7%，2010年至2011年多晶硅产量增幅为81.6%，由于多晶硅产能增幅过快，导致国内多晶硅产能的过剩，加上国际多晶硅生产企业对华倾销，造成了2011年下半年以来我国多晶硅市场价格一路下滑，整个行业陷入困顿。截至2012年年底，我国多晶硅生产企业已由原来的近50家锐减至7家，产量也由2011年的79000t减至60400t。2014年，随着全球光伏装机市场的繁荣和我国商务部公布对太阳能级多晶硅反倾销调查的最终裁定，多晶硅的生产迎来了一波扩产和开工潮，其年产量由2012年的60400t增至84000t。总体来说，近年来我国多晶硅发展势头强劲且良好。

（2）太阳能电池产量居全球首位。虽然，我国太阳能电池制造业的发展时间不是很长，但发展速度非常快。至2006年，无锡尚德、江西赛维LDK等一批光伏企业在海外上市并取得巨大成功，促使国内太阳能电池制造业规模迅速壮大。从业企业从最初的十几家发展为几百家，太阳能电池产量也呈逐年增长发展态势。截至2013年底，中国大陆太阳能电池组件以25.1GW的产量位居全球第一，产量约占全球总产量的63%。

（3）光伏装机容量迅猛上升。近年来，我国出台了《可再生能源发展“十二五”规划》《太阳能发电发展“十二五”规划》等一系列政策，受国家政策引导和带动，我国光伏产业迅猛发展，自2009年至2011年，我国光伏装机容量增幅非常快，然而2012年受光伏组件、逆变器、EPC总包价格单边下跌，且政策导向不明朗。2012年我国光伏年新增装机容量为1.19GW，大幅度低于2012年初的预期的5～7GW。[2]2013年，在国务院《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》及一系列配套政策支持下，光伏发电快速发展。截至2013年底，全国累计并网运行光伏发电装机容量19.42GW。其中，新增光伏发电装机容量12.92GW。

（4）光伏产业结构。光伏产业的产业链包括多晶硅生产、光伏电池制造等环节。其中多晶硅生产技术密集度最高在产业链中处于高端，市场需求旺盛。全球太阳能光伏电池90%以上以单晶硅或者多晶硅为原材料生产。近年来，我国部分企业已基本掌握了多晶硅材料的生产工艺，已满足我国约50%光伏产品生产需要，具体情况见表1。

表1 近5年中国多晶硅生产情况

项目 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年

国内多晶硅需求量/t 45000 85000 130000 136406 157000

国内多晶硅产量/t 18300 43500 79000 60400 84000

国产多晶硅占国内年度需求量百分比/% 40.7 51.2 60.8 44.3 53.5

（注：数据来源自中华人民共和国工业和信息化部电子信息司）

但是，我国目前多晶硅的生产总体上工艺技术更新滞后，不仅产品品质与国外相比有较大差距，而且生产成本较高，污染与浪费也较为严重，在国际市场基本不具备竞争力。

在光伏产业链中，太阳能电池制造是其最重要的生产环节。目前，我国太阳能电池产量全球第一，但是国内应用少，大部分产品用于出口。随着电力体制改革，补贴路径的变化，光伏产业发展的外部环境逐步改善，[3]而国内光伏装机市场逐步兴起，光伏电池组件的国内销售量也在上升，“两头在外”的局面正得以改变。[4]今年上半年，我国光伏电池组件产量达15.5GW，同比增长34.8%，占全球总产量比例超过60%。[5]因此，从产业链角度看，能够对国际市场供应形成较大冲击的是处于中游的国内光伏电池及组件企业，该环节也首当其冲成为此番美欧“双反”的直接对象，进而加深了全产业链的发展困境。

二、目前我国光伏产业发展中存在的问题

（1）国际市场发展阻碍重重。目前，我国光伏产业总体对外依存度仍较高，特别是太阳能电池销售。然而，一方面在金融危机和欧洲债务危机加深的特定宏观背景下，主要光伏应用市场（欧洲）的补贴下调导致全球光伏市场需求出现了萎缩[6];另一方面，欧美国家“贸易保护主义”纷纷抬头，至2009年以来，我国光伏企业经历了数次美国和欧盟的“双反”调查，无休止的贸易争端势必恶化我国光伏企业生存环境，阻碍我国光伏企业在国际市场中的发展。

（2）国内产业无序发展。光伏行业的高利润吸引使一些企业在近乎“疯狂”的状态下投资建厂扩能，随着产能的集中爆发，光伏市场“供过于求”的局面逐渐显现，“产能堆积”、“产能闲置”问题严重。例如，2011年光伏产业产能以100%的速度增长，而市场需求的增速只有50%，产能扩张的速度远快于市场需求的增速使得这一年光伏产品价格平均下跌近40%。[7]光伏产业作为国家战略性新兴产业，备受中央和地方政府的重视。近几年，各省市加速发展新能源等战略性新兴产业，再次刺激了产能迅速扩张。据媒体报道，目前，全国有300个城市发展光伏太阳能产业，100多个建设了光伏产业基地，各地区几乎都把光伏产业列为优先扶持发展的新兴产业。[8]

（3）融资渠道不畅通。光伏产业属于资本密集型产业，融资渠道的通畅与否，直接关乎行业命运。我国光伏上市企业有22家，海外上市的有10家，其中有8家上市公司的市值已经达到了200亿美元。多数光伏企业选择到海外上市多是由于国内金融市场不够发达，相应的融资机制匮乏。投资光伏产业和相关项目的投资回收期长，要获得融资必须以光伏系统安装之后的发电量所带来的收入作为条件，属（下转第页）（上接第页）于项目融资。但是，这种融资方式在目前所能提供的资金非常有限。[9]

（4）光伏发电并网存在瓶颈。与传统发电形式相比，光伏发电的优势在于，功率选择灵活，维护相对简单，拆卸方便，其作为分布式并网的电源在电力系统中得到了广泛的应用。[10]20世纪80年代开始，光伏发电开始迅速发展。[11]目前我国正大力推广分布式光伏发电项目，光伏发电系统有效而合理的并网是电力系统中需要解决的重大问题之一。解除了光伏发电并网存在的瓶颈，才能促使光伏发电系统的应用越来越广泛。

三、我国光伏产业发展对策

（1）建立健全世界贸易争端解决机制。针对我国光伏企业在国外所遭遇的“双反”威胁，我国光伏行业应建立一个贸易争端解决机制平台，共同应对来自国际社会的贸易争端威胁。强大的行业调研能力、迅捷的信息预警机制、灵活的应诉能力以及与外国同行间的沟通交流均是该平台应该具备的功能。另外，这个机制平台的建立过程中，相关行业协会、商会等非政府组织应发挥主导作用。

（2）规范产业规划，加强政府调控，助推实力企业提升产业结构。由于市场失灵的存在，政府必须依靠宏观调控手段减少资源调配过程中脱节的现象，优化资源配置，促使产业朝健康、有序的方向发展。受《光伏制造行业规范条件》实施影响，光伏行业无序发展态势有所减缓，部分落后产能酝酿或开始退出，产业调整趋势明显。部分企业兼并重组意愿日益强烈，上半年，我国前10家组件企业产量全行业占比近60%，前5家多晶硅企业占比超过80%，集中度持续提高。优化光伏产业发展结构，推动产业调整升级，达到资源优化配置的作用。[12]

（3）疏通融资渠道，创新融资手段。资金的充裕是保障光伏产业健康快速发展的基础，为了疏通融资渠道，国家出台了《关于鼓励和引导民间资本进一步扩大能源领域投资的实施意见》《关于支持分布式光伏发电金融服务的意见》等一些促进光伏产业融资的倾斜政策;倡导建立产业发展基金，开放社会资本进入行业，以解决“融资难”问题;规范光伏行业上市公司融资行为，适度支持战略性新兴产业上市;鼓励银行等金融机构与地方政府合作建立光伏项目融资服务平台，鼓励地方政府结合民生项目对光伏发电提供贷款贴息政策。

（4）鼓励太阳能发电设备应用，支持分布式发电并网。太阳能光伏发电系统的运行方式主要分为并网运行、离网运行和混合运行三类方式。[13]我国鼓励太阳能发电设备应用，支持分布式发电并网，最近能源局出台《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》，针对分布式发电并网发展难题提出诸多具体措施。例如，在建筑屋顶资源方面，对屋顶面积达到一定规模且适宜光伏发电应用的新建和改扩建建筑物，应要求同步安装光伏发电设施或预留安装条件。地方政府可将建筑光伏发电应用纳入节能减排考核及奖惩制度，消纳分布式光伏发电量的单位可按折算的节能量参与相关交易。在并网方面，要完善分布式光伏发电接网和并网运行服务。在市县（区）电网企业设立分布式光伏发电“一站式”并网服务窗口，明确办理并网手续的申请条件、工作流程、办理时限，并在电网企业相关网站公布。[14]

参考文献：

[1] 李文杰. 2013年我国光伏产业发展回顾[J].中国财政，2014，661（8）：67-68.

[2] 2012中国光伏装机1.19GW大幅低于预期[EB/OL]. 2013-01-16，.

[6] 王文祥，史言信.我国光伏产业困境的形成：路径、机理与政策反思[J].当代财经，2014，350（1）：87-96.

[7] 《内忧外患致朝阳产业步入困境_中国信息报》――透视中国光伏产业发展尴尬局面[EB/OL]. 2012-09-05，http：//.cn/jsdk/201209050021.shtml.

[8] 怎样看待光伏产业产能过剩？[EB/OL]. 2012-07-10，http：///energy/2012-07/10/c_123391828.htm.

[9] 袁艳平.战略性新兴产业链构建整合研究――以基于光伏产业的分析[D].西南财经大学，2012.

[10] 许振超.光伏发电并网面临的问题分析[J].动力与电气工程，2017

（7）：119.

[11] T.M.Razykov，C.S.Ferekides，D.Morel，E.Stefanakos，H.S.Ullal，H.M.Upadhyaya，Solar photovoltaic electricity：Current status and future prospects[J].Solar Energy，2011（85）：1580-1608.

[12] 工信部：下半年我国光伏产业有望跳跃式增长_产业经济_财经_中金在线[EB/OL]. 2014-08-20，http：///chanyejingji/

20140820/18732714.shtml.

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论文摘要：“电力生产概论”是高校非电气专业开设的全校性选修课。课程的授课目的是让上述专业的学生对电力生产过程有一个大致的了解，为以后有可能服务于电力行业做准备。由于学生在数学、物理以及电气方面的基础薄弱，因此本课程的教学方法与电气工程及其自动化专业的课程教学法有所不同，重点是要激发学生的学习兴趣，让他们克服畏难情绪主动学习，在重点讲述常规发电原理的基础上把自主教学法成功应用于课堂教学过程中。通过课堂教学效果的验证，本方法是行之有效的。

论文关键词：电力生产；自主教学法；学习兴趣；教学效果

“电力生产概论”是高校非电气专业开设的一门全校性选修课。它是为了让工商管理、市场营销及会计学等专业的学生了解一定的电力生产方面的知识，为以后在电力系统从事相关工作做准备。但是经济与管理学院的学生大多是文科类学生，数学、物理基础不扎实，而且大学期间又没有开设电气专业基础课（如“电路”、“电机”、“发电厂电气部分”等），所以学习起来有难度，而且很多学生认为这门课与他们的专业不相关，学习的积极性也不高。针对课程的特点和学生的学习心理，笔者在经过两三年的“电力生产概论”教学后，在重点讲述常规发电、电力生产原理等的基础上，把学生自主教学法成功应用到教学过程中。通过课堂教学效果的验证，本方法是行之有效的。

一、教材内容及教学方法介绍

长沙理工大学选定的“电力生产概论”教材是普通高等教育“十一五”规划教材，李光辉主编。该教材内容全面、难度适中，是一本非常适合非电气类学生学习电力生产方面知识的通用教材。全书共九章，教材前四章先介绍了电力系统与电力生产方面的知识，然后重点讲述了三大常规能源发电：火力发电、水力发电和核能发电。第五章为未来能源发电技术，依次介绍了风力发电、地热发电、太阳能发电、海洋能发电、生物质发电、氢能发电等相关知识。后面四章分别介绍了变电站、电力线路、直流输电以及计算机在电力行业中的应用等与电力生产密切相关的一些专业知识。教材内容安排合理，难度适中。只要学生跟着老师系统地把教材学完，对电力系统及电力生产应该有一个比较全面、系统的了解，收获是很大的。

针对学生数学、物理及电气方面基础不扎实的特点，要在开始就使学生对这门课程的学习感兴趣，并做好心理准备。第一节课在介绍了教材内容后，讲述该课程要采用的教学方法，即采用教师课堂讲述为主、学生自主讲述为辅的创新教学法。前四章常规能源发电等电力生产方面的知识由教师重点在课堂上讲述，让学生切实掌握电力生产过程的特点以及每一种常规能源发电的原理。后面第五章的未来能源发电技术的发电原理与常规能源发电基本是一样的，只是所使用的一次能源不同而已，而且新能源发电技术是现在研究的热点。所以针对教材上所提供的五种新能源发电，可让每个班商量讨论选定一类大家感兴趣的新能源发电技术作为自主讲述的内容。这门课一般是两个或三个行政班级组成，如果是两个行政班级则每班可分两组各选一种新能源发电技术讲述；如果是三个行政班级，则以班为单位各选一种新能源发电技术自主讲述。学生自主讲述的出力情况及讲课效果直接影响学生课程期末考核成绩。

在让每个学生详细了解教学方法之后，又提醒学生，如果前四章的基础内容没学好，要想在自主讲述的内容上面取得好成绩是很困难的。所以第一堂课下来，学生对这门课的学习兴趣就被激发起来了。课间休息时班干部就召集全班同学讨论选择自主讲述的新能源发电方式，最后把选定的结果向全体同学公布，并告诉他们，只有发挥全班同学的合力，共同参与、合理分配任务才能在自主讲述环节取得良好的效果。在时间安排上，为了使学生有充分的时间准备课件，在学生授课前2～3周提前通知他们。 "

二、常规能源发电原理讲述

通过第一节课教学内容、方法的介绍，学生都心中有数，对这门课程的学习也做好了充分的思想准备。因此，在讲述电力系统及电力生产方面基础知识以及三大常规能源发电原理时，首先讲述什么是一次能源、什么是二次能源。怎样把一次能源转换为电能就是学习的重点。电能已成为工业、农业、国防、交通等国民经济各部门不可缺少的动力，所以作为当代大学生，了解电力生产方面的知识以及电力系统的发展方向和动态是完全有必要的。

了解了这门课程的重要性和学习了该课程的必要性之后，学生对后续的授课内容兴趣明显提高了。电磁感应定律是发电的基本原理，这在初中物理课程里面已经学过。1831年法拉第发现了电磁感应定律之后，很快出现了原始的交流发电机、直流发电机和交、直流电动机，为了给用户输送电能，慢慢发展了高压直流和交流输电。以至于到现在的特高压交流、直流输电技术。另外，重点讲述我国的电力发展现状以及在特高压输电领域的一些世界领先技术。学生对该课程的学习兴趣明显提高了。

电力生产就是要把自然界的一次能源转换为电能。火力发电的原理就是把煤、石油、天然气等一次能源中的化学能经过燃烧转化为高温高压水蒸气的内能，然后通过水蒸气膨胀做功推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机转子磁极旋转，在固定不动的定子绕组周围形成变化的磁场，从而在绕组内感应出电动势。若定子中的绕组按一定的绕线规律，与外电路形成回路，则绕组中就会产生相应的电流。在一定的电压下，电流沿输电线路将电能送往用户。水力发电是在水电站中水轮机将水的势能和动能转换为推动水轮机旋转的机械能，水轮机转轮旋转带动发电机发电。而核能发电的原理与火力发电很相似，也就是说核电厂只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能，其能量转换过程是：核能水和水蒸气的内能发电机转子的机械能电能。

三、新能源发电学生自主讲述

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一、我国城市生态社区研究现状

进人21世纪，我国的人类居住地与生态社区建设有了较大的发展，如1994年通过的《中国21世纪议程人口、环境与发展白皮书》提出:人类社区发展的目标是促进其可持续发展，并动员全体民众参加，建成规划布局合理和环境清洁、优美、安静及居住条件舒适的人类住区；目前，对于生态社区建设，国家主管当局已提出“应把注重高质量的生态环境和住宅的质量放到（社区）规划的首位”的要求，表明了对社区生态质量的重视。我国学者近年来也开始注重生态社区的研究，重点集中在生态社区的功能、建设内容以及指标体系、标准的研究。国家有关部门和机构也相应出台了一些规范和标准，用以指导生态社区的建设。

二、生态社区建设的理论支持

西方对生态系统的研究已发展出了许多分支，如景观生态学、应用生态学、人类生态学、城市生态学、生态伦理学等，而其中每一方面的成果都补充以至改变着生态社区的理论，可归结如下：

（1）景观生态学是生态社区最表相的基础，为生态社区建设提出最为基本的外在要求。

（2）人类生态学和应用生态学是生态社区的核心，前者为生态社区的发展进行定位，后者则为之提供建设方法和准则。

（3）生态伦理学从本质上阐明了“生态”的内涵，从人的道德层面上明确了生态社区的必要性，并且强调了它的价值，以至当生态与经济发生冲突时，成为衡量生态与经济之间冲突的尺度和扬弃标准。

以上生态学的各分支学科，成为支持生态社区建设的理论依据。它要求不能把生态社区建设片面地理解为“美观社区建设”或“绿化社区建设”等。生态社区的建设需要建立系统而全面、合理的标准和指标体系，使社区的建设在各方面充分体现其基本内涵以及优越性。

三、生态社区的设计规划

（一）绿地系统的设计

绿地系统是社区内唯一具有负反馈功能的生态系统，绿化的功能在生态社区的建设中是极其重要的。目前对社区绿地系统的建设往往偏重于景观上的美化，而忽略了绿地系统调节小气候、净化空气、减少噪音、调节社区布局的生态作用。同时在绿地系统建设中只满足于追求绿化覆盖率，绿化质量不高，采用的植被往往过于单一。研究表明复合的绿地生态系统其生态效益远高于一个单一的草坪。一个生态稳定的绿地系统，其结构和功能要高度统一和谐，不仅外部形式符合美学规律，内部和整体结构更应符合生态学原理和生物学特性。因此生态社区应采用“乔、灌、花、草”相结合的多层次的复合绿地系统，充分发挥生态功能。

（二）环境生态系统设计

生态城市社区要求增加辅助能源系统，对于安装太阳能集热系统要求与建筑设计相协调，管道安装与给水系统配套，同时做好防雷与防雨处理；利用太阳能发电、风能发电技术等要与地区电网并网；将地热用于户室中央空调系统的冷热源。生态城市社区要求水环境系统中使用节水器具，全部污水处理率和排放率达标，建立中水处理系统和雨水收集与利用系统。生态城市社区要求室外气环境质量达到一级标准；禁止使用破坏臭氧层产品，室内具有自然通风和机械换气设备；室内的声环境小于35~40dB。生态城市社区要求室外公共照明采用绿色照明，使用发光指示牌和立体照明设备；室内采用自然采光和节能光源；采用采暖、空调和生活热水三联供的热环境技术。生态城市社区室外绿地采用具有光合作用的绿色再生机制，实现节约用地、节约资源综合环境保护。废弃物处理按照无害化、减量化和资源化原则分类处理。

（三）节约能源的设计

节能设计已开始普遍应用，尽管节能设计和节能设施可能是要多花钱，增加投资，但从长效来看，还是比较可取的。绿色住宅注重使用保温材料与构造，提高建筑热环境性能，如在建筑物的内表面采用高性能的保温材料，高效节能玻璃等新型节能建材，从而对建筑物起保温隔热作用；采用外墙遮阴和屋顶隔热措施，控制建筑对热量的吸收，与自然通风降温手段配合，减少空调费用；采用能源及资源的分户计量收费体制，减少能源使用中的大锅饭现象。

（四）废物处理设计

生态社区应具备内部废物（主要是生活垃圾和生活废水）的基本处理措施，或是能够将废物在就近进行处理，以达到废物在社区内部或最小范围内的转移和消化。例如可以开展垃圾分类回收和加强污水处理，就地回用。

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一、风能与动力工程专业人才培养现状

由于风电产业的飞速发展，高等学校的专业设置显得相对滞后，导致风电相关技术人才匮乏，同时这方面的专业教育资源和专业的高级人才也相当缺乏。风电产业的可持续发展、风电领域核心技术的突破很大程度上依赖我国风电本科人才培养。伴随着产业规模的日益扩大、风力机组单机容量的进一步增加以及风电科技的快速发展，人才短缺的问题日益凸显。风电本科教育始于2006年，教育部相继批准华北电力大学、河海大学、长沙理工大学、兰州理工大学、内蒙古工业大学、东北电力大学和沈阳工业大学等少数高等院校开办“风能与动力工程”本科专业。国内设置风能与动力工程专业的院校，如兰州理工大学主要依托能源与动力工程学院，华北电力大学主要依托可再生能源学院，沈阳工业大学主要依托新能源工程学院，培养计划偏重于动力机械；专业设置侧重于风力发电的只有河海大学，由原电气工程学院与水利水电工程学院部分学科专业调整合并组建了能源与电气学院，并设置了新能源系，但是也成立于2009年，其人才培养和课程体系也属于摸索阶段。目前，设置本专业的高校因发展基础和办学定位等方面的差别，所制定的培养方案也存在一定差别和侧重，对于风电这个新兴产业对人才的需求及风电人才培养缺乏系统的、深入的研究。

师资短缺是新办专业普遍面临的问题，之前没有这方面的人才储备，也缺乏这方面的专业教育资源，现有的少数高级人才相对集中在一些科研单位。教师除部分从事过与新专业相关科研项目的骨干教师外，一般都对新专业课程体系缺乏总体掌握，在转行教师中常出现的问题是教学内容组织缺乏面向新专业的针对性。对于骨干教师应注意的问题是科研成果向教学中的转化问题，将风能最新技术进展融入到课堂教学中。结合我国风电行业发展的现状和趋势，从人才现实需求和高等教育衔接的角度立足于内蒙古的资源优势、地域特色及毕业去向，构建以风能与动力工程专业为核心，形成创新型、实践型为主的风电人才培养体系，不求规模的最大化，但求优势和特色的互补。在横向对比其他院校风能与动力工程专业人才培养的基础上构建创新人才培养体系，将培养创新能力和工程实践能力视为风能与动力工程专业的主要人才培养模式，同时培养学生具备到边远艰苦地区工作的身体素质和意志品质。

二、风能与动力工程专业课程体系设置规划

风力发电系统是一个综合电机制造、空气动力学、电力电子、电力系统、先进控制理论等多学科知识的高度交叉的新技术系统工程，现有风能与动力工程专业的教材缺乏系统性、实用性和时效性，同时复合型师资和教育资源有所欠缺，各学科交叉联合攻关研究的学术氛围不浓。在调研其他院校风能与动力工程专业课程体系的基础上，本着学以致用的思想，立足内蒙古风电大发展的现实，面向风电制造企业和风电场，秉承服务社会的理念，优化整合教学资源，既要保证理论知识的掌握又要提升学生实际动手能力，构建科学合理、特色鲜明的以风力发电为主体专业课程体系。

在完善风电人才教育体系的基础上构建了内蒙古工业大学风能与动力工程专业选课指导。课程体系设置以综合素质教育为核心，实践能力和创新精神培养为重点，要求学生具备较宽广的电气学科工程技术基础和风能与动力工程领域专业知识，接受风能开发利用技术的基本科研和工程训练，具有分析和解决风能利用方面问题的基本能力，能把握电机电器、电力系统、电力电子、自动控制与风力机械和风电场的有机结合，强化多学科交叉融合与实际工程应用能力的紧密联系。其专业主干课程主要包括：工程力学、机械制图、电路原理、电子技术基础、电力电子技术、自动控制理论、电机学、电力拖动自动控制系统、风力机空气动力学、风资源测量与评估、风电机组控制技术、风电场电气工程、风力发电系统建模与仿真、风电机组测试与维护、太阳能发电技术、可再生能源。

风能与动力工程专业作为一个工科专业，要求很强的实践性，需要配备良好的实验环境和实践基地。由于开办时间短、缺少相关的教学实验设备，加之风电机组的安装条件等因素，高校虽然拥有良好的育人环境，但是教学资源和实践基地的缺失已经严重制约了风电人才的培养。目前国内只有少数单位开发了演示性风电实验装置。为弥补实验设备不足的问题，可以采用建立校企产学研合作的方式，充分利用地区优势，与内蒙古范围内的风力发电企业建立实习基地。目前我国正式出版的风能技术书籍不少，但其中能直接用于本科教学的书籍较少。主要是由于这些书籍集中于以下三类：第一类为技术培训类教材，理论性和知识的系统性不足；第二类为理论性专著，偏重理论性，有深度，很多内容源自作者的学位论文或技术报告，部分章节的难度远超本科生的理解能力；第三类是各国风电行业标准和操作规程，可作为教学辅助用书，但同样不适于课堂教学。由于以上问题，内蒙古工业大学在没有进行专业师资培训的前提下，教师们通过自身科研和刻苦自学克服了很多实际困难，采取自编校内讲义和其他近似参考教材相结合的方式开出了风能与动力工程专业所有大纲要求的专业课程，如风力发电系统建模与仿真、风电机组测试与维护、无功补偿技术等专业课程，计划在经过两到三届的试用和修改补充后正式出版一些教材。

三、结语