太阳能发电技术论文范文

太阳能发电技术论文范文第1篇

关键词：太阳能发电绿色照明一体化

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

1太阳能发电原理

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

1.1太阳能电源系统

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

(1)电池单元：

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

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

(2)电能储存单元：

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

1.2控制器

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

1.3DC-AC逆变器

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

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

明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。

2太阳能发电系统的效率

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

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

3.1发电--建筑照明一体化

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

3.2绿色照明光源研究

绿色照明系统优化设计，要求低能耗下获得高的光效输出，并延长灯的使用寿命。因此DC-AC逆变器设计，应获得合理的灯丝预热时间和激励灯管的电压和电流波形。目前处在研究开发中的太阳能照明光源激励方式有四种典型电路：①自激推挽振荡电路，通过灯丝串联启辉器预热启动。该光源系统的主要参数是：输入电压DC＝12V，输出光效＞495Lm/支，灯管额定效率9W，有效寿命3200h,连续开启次数＞1000次。②自激推挽振荡(简单式)电路，该光源系统的主要参数是：输入电压DC＝12V，灯管功率9W，输出光效315Lm/支，连续启动次数＞1500次。③自激单管振荡电路，灯丝串联继电器预热启动方式。④自激单管振荡(简单式)电路等方式的高效节能绿色光源。

4结束语

太阳能发电技术论文范文第2篇

这本来是两个太阳能大国――美国与中国之间的“怄气”之争，却来了个第三者印度插足，外媒更称，印度的搅局让中国的压力更大。

中美之间的这场较量，或许能成为全球光电产业的精彩时刻，因为经济实惠型的太阳能电池可能应运而生。然而，如果贸易壁垒难以跨越，贸易战持续，也可能成为太阳能发电工业的灾难。

中美为太阳能“开战”

历经二十多年的全球竞争与合作，许多太阳能市场已经趋于“GP（grid parity）目标”，即太阳能发电成本与传统发电成本相当。GP一直被业内人士视为太阳能光伏发电产业的“圣杯”，这个数值标准，不仅取决于光伏发电系统的成本、安装和服务的寿命，也取决于发电环境的地理位置，比如，在风和日丽的凤凰城实现GP的目标，要比在阴雨绵绵的西雅图容易得多。

就目前的情况看，太阳能发电技术已日臻成熟，可以为人类解决能源问题提供巨大的帮助，甚至有希望解决能源与环境危机。

然而，在这个全球化合作、互利互惠以及市场趋于成熟的关键时刻，贸易保护主义的某些做法有可能抑制太阳能发电工业的发展。

就在2011年10月，美国政府就中国太阳能电池与模块的生产销售，强行颁布了贸易关税政策，以对付中方生产商由于受到政府的补贴，以绝对低廉的价格出售太阳能发电设备。毋庸置疑，某些中国公司也会请求中国政府颁发强行限制美国太阳能电池产品的关税政策，他们认为，美国公司也受到了政府的巨额补贴。由于受到全球两个最大的能源制造和消费国的政府影响，经济实惠又富有竞争力的太阳能产品的命运也前所未有地仰赖政治之鼻息。

太阳能电池工业的成功与否，并不在于一个国家或一个公司，而关系到全球多个国家、多个公司的竞争与合作。只有大家齐心协力，才有可能提高生产效率、降低产品成本。如果交易的壁垒控制在美国、中国或者德国等少数国家手里，那么由此导致的结果将是全球太阳能发电产业的涨 价。长远看来，在某些重要的关口，则必然导致政府对该产业的支持，因为短期的效益不能得到及时的回报。

太阳能贸易之战似乎一触即发，是否会终结多年来太阳能发电技术的良好发展势头也未可知。

“世界太阳能公司”对征收关税持赞成意见，公司主管戈尔登・布里塞声称，“太阳能发电技术发明于此，我们也想将这种技术保守起来。”不过，这样的言论未免极端。正如太阳普照大地，从历史的角度看，太阳能发电技术的历程乃至太阳能工业的发展，都是全球性的。这也应该是未来的走向。

太阳能的全球竞争

光伏效应最早由法国科学家亚历山大-埃德蒙・贝库勒发现于1839年。之后，很多科学家为此做出了重要的贡献，为光伏发电技术奠定了坚实的基础。1849年，美国人查尔斯・弗里茨发明了第一块太阳能电池；1887年，德国科学家海因里奇・鲁道夫・赫兹首先发现了“光电效应”；爱因斯坦还发表了一篇关于光电效应的论文，并凭此获得了诺贝尔物理学奖。

上世纪末各个国家对太空优先权的竞争，促使光伏发电技术突飞猛进，造就了高效率的晶体硅太阳能电池。苏联与美国在20世纪50年代先后发射的地球卫星，就是由太阳能电池驱动的。

那之后不久，全球范围内的太阳能研究机构应运而生，他们试图通过各种方法，设计出专门适合太阳能电池要求的电池模式，从而探寻光伏发电的理论极限。比如1985年，来自美国新南威尔士州立大学光伏发电与可再生能源工程学院的研究小组，通过电池模型的改造，发明了第一块晶体硅太阳能电池，这种电池的能量转换效率高达20%，远远超出了当时的记录。1988年，斯坦福大学的科学家又了效率达22%的太阳能电池板。另一个重大的进展发生在1994年，同样是新南威尔士州立大学的研究人员，首次将能量的转换效率提高到了24%，直到今天，保持着25%的世界最高水平。

但实验室成果未必能普及于世。太阳能技术需要商业化、全球化。

1954年，美国贝尔实验室首次将太阳能发电技术市场化，当时的太阳能电池效率大概是6%左右，而产生每瓦特的电，所需要消耗的资金大概是250美元。十年之后，日本夏普公司制造出了第一块陆地上可以使用的太阳能电池。

日本在太阳能的发展中是个“背运”的角色，它是最早开发太阳能电池板模块的国家，然后才是欧洲的德国以及其他欧盟国家。美国和中国两大巨头，一个是技术巨擘，一个是后起之秀。可是这场贸易战，却不关日本的事，因为去年的日本大地震对日本的太阳能光伏发电产业影响巨大；另外，在日本的小岛国发展这项新能源技术，前景也不乐观。

话说回来，自从日本夏普公司的开创性工作以后，太阳能电池的全球性竞争持续了多年，其主要目标是提高电池能效、缩减成本。

“太阳能公司”（SunPower）位于美国，是第一家成功将斯坦福大学研发出的背面点接触电池技术商业化的公司，在微晶体硅模型电池的商业化过程中也做出了突出的贡献。而“尚德电力控股公司”（SunTech）是一家中国的公司，是第一家成功将新南威尔士州立大学的光伏技术商业化的公司，在混合晶体硅模型电池的研发、和提高电池效率方面贡献颇多。

现在的太阳能电池生产每瓦特电能的成本是1美元。非要概括到底是哪个公司或团体对这项技术的贡献更多，是没有任何意义的，因为他们的工作重叠性不低。很多德国的制造商，对高精密的电池晶圆、电池以及模块进行了革新。而一些美国公司则在硅材料的低成本方面取得了非凡的成就，硅是光伏电池的核心原料，目前的生产成本每公斤不足40美元。而中国的公司，则在劳动力方面颇有建树，使得组装高质量的太阳能电池及模块时，人力成本极低。

最重要的是，所有这些公司或者国家，在太阳光伏发展过程中，相互依赖、相互协作。30多年来，他们凝聚在一起，形成了强大的力量，这股力量在降低太阳能发电的成本方面，取得了巨大的成就。

太阳能发电技术论文范文第3篇

【关键词】温室大棚；太阳能光伏技术；节能环保

0.引言

我国的光伏产业目前仍处在初级阶段，但近年来太阳能产业发展非常迅猛，特别是太阳能电池产品已成功进入欧洲市场。太阳能光伏技术也越来越多的应用于各个行业，大到工业，农业，国防，通信等领域，小至家居生活，光伏技术无处不在。而农业生产中光伏技术的应用还相对较少，传统农业温室大棚的能源方式：一是供暖炉，二是电网电能。这已远远不能满足现代农业生产高效，环保节能的理念，因此将太阳能光伏技术引入温室大棚控制系统是发展现代农业推动农业科技创新的必由之路。

1.太阳能光伏技术

目前太阳能发电主要有两种形式：一种是光热转换发电，二是光伏发电（Photovoltaic Generation，PV）。太阳能光伏发电是通过太阳能电池的福特效应直接将光能转化为电能过程。优点是不需燃料，无污染，节能、安全、无噪音、容易获取。近年来，在太阳能有效利用中太阳能光伏发电式发展最快最具活力的一种。

1.1太阳能光伏系统的应用领域及特点

太阳能是一种环保清洁的能源，我国的太阳能资源非常丰富，多数地区平均日照射量在4kwh/m2以上，地区可达7kwh/m2。我国的光伏技术应用还处于初级阶段，太阳能主要应用于太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电，太阳能卫星电池，太阳能路灯等。

太阳能光伏系统的特点：

优点：

（1）普遍性：是指太阳能在地球上随处都有，没有地域限制且不用开采运输。

（2）环保性：是指太阳能无毒，无害，清洁、绿色、环保，对于环境污染日趋严重的中国，是一种宝贵的资源。

（3）充裕性：太阳能每年到达地球的辐射量非常的充裕，相当于130亿万吨煤所产生的能量。

（4）长久性：科学家根据目前太阳产生的核能速率估算，太阳能的储量足够维持上百十亿年，地球的寿命也达几十亿年，对于地球人来讲太阳能的时间是长久的，无限期的。

（5）前瞻性：对于愈来愈枯竭的地球能源，太阳能无疑是最具开发潜力的绿色环保能源之一，从能源开发的意义上来讲太阳能的开发更具有可持续性和前瞻性。

缺点：

（1）分布零散：太阳能在地球表面每年的辐射量很大，但分布广，密度小，所以利用率低。

（2）稳定性差：太阳能的强弱容易受天气因素及昼夜交替的影响，所以稳定性较差。

（3）转换效率低，应用成本高：受材料和技术水平限制，多数太阳能产品转换率低，从而增加了其应用的成本，经济性一直是困扰太阳能普及的重要因素。

1.2太阳能光伏系统性能与组成

每个太阳能基片都是一个光电二极管，光伏发电是利用半导体材料的光伏效应，将太阳能转化为电能的一种形式。而第一个使用的单晶硅光伏电池（Solar Cell），是美国人在1956年研制成功的，从此就有了光伏发电技术。

太阳能光伏发电系统分为独立（离网）太阳能光伏发电系统和并网太阳能发电系统。独立太阳能发电系统是由光伏电池板，控制器和电能存储部件及逆变器组成的发电与电能变换系统。而并网太阳能发电系统，除了上述组件外还必须有并网逆变器与国家电网并网。

（1）独立太阳能发电系统的系统如下图1示：

（2）太阳能并网发电系统如图2所示：

图2 并网太阳能发电系统结构框图

其中光伏电池板第一代产品是由硅片为基础的光电转换系统，为了提高太阳能电池光转换效率，降低光伏电池生产成本，相继出现了基于薄膜技术的第二代光伏电池产品，这种产品使用很薄的光电材料附着在非硅材料的衬底上，降低了生产成本，适合于批量生产；进而第三代太阳能电池产品也将问世，它是以先进薄膜制造技术为基础的理论极限光电转化效率可达93%。主要有量子点、多层多结、染料敏化的太阳能电池、有机聚合物电池、纳米电池等。

电能储存部件主要是指太阳能蓄电池，太阳能蓄电池一般采用铅酸电池，常用的有DC12V，DC24V，DC48V三种，在微型系统中也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。蓄电池的主要作用是在有光照时将光能由太阳能电池板转换成电能储存起来，以备使用。

太阳能控制器主要对太阳能基板输出的电能进行调节和控制，把调整后电能分为两个途径输送，一方面直接送往直流负载或交流负载，另一方面将剩余能量送往蓄电池组储存，当太阳能基板发出的电能不能满足负载需要时，太阳能控制器便将蓄电池中储存的电能量送往负载。

太阳能光伏逆变器是光伏发电系统的核心设备之一，也称为DC-AC逆变器。在太阳能光伏发电系统中，可将太阳能通过太阳电池转化为DC12V、DC24V、DC48V的直流电能，通过光伏逆变器中的功率变换及控制系统转化为符合电网电能质量要求的110V或220V交流电。太阳能逆变器可分为DC-AC和DC-DC两种，可将太阳电池性能最大限度地发挥，并为系统提供强有力的保护功能。太阳能并网逆变器是光伏发电系统与国家电网并网的核心部件。

2.太阳能光伏系统在温室大棚控制系统的设计方案

2.1太阳能光伏技术在温室大棚控制系统中应用设计的背景和可行性

日本、美国、荷兰、以色列等国外农业设施栽培综合环境控制技术较先进的几个国家， 由于其地理位置、自然环境和经济基础不同， 其发展的侧重点也不同。

目前我国农业正处于从传统型农业向优质、高效、高产为目的的现代化农业转化的新阶段。要发展具有我国特色的温室自动控制系统，充分发挥温室农业的高效性，必须综合应用各种现代化控制和管理技术，通过各项设施的有效运作给温室栽培物创造最适宜的环境条件，最大限度的减少外界不利环境和气候条件对农业生产的影响， 获得作物最佳生长条件， 从而达到增加作物产量、改善品质、延长生长季节的目的。而面对现代社会能源日益枯竭的现实状况，开发利用新型能源已成为农业生产可持续发展的基本保障方式之一。

本设计针对中国北方天气干旱、日照时间充足的特点，将太阳能光伏技术引入农业温室大棚系统设计中，不仅可以解决系统的部分能源问题，而且可以提高现代农业生产的绿色、高效、节能环保进程。目前我国有些省份已经在一些地方率先使用太阳能并网发电系统，如无锡机场800kW屋顶光伏并网系统工程，镇江、丹江两个城市的2个4KW光伏并网系统等。从系统的可行性方面来讲，首先，中国是个农业大国，这种新型能源的在现代农业生产中的推广使用，将会为国家节省大量的资源；其次，中国的光伏技术近年来发展迅猛，光伏技术日趋成熟；第三，光伏技术在农业温室控制系统的应用，将能有效推动高效环保现代农业生产。第四，温室大棚多建在光照充足的区域，屋顶平坦，便于安装且空间充裕。

2.2光伏技术在温室大棚控制系统中的设计方案

2.2.1系统总体设计思路

本系统设计是基于PLC控制的农业温室大棚控制系统，通过PLC对温室中作物生长的环境因子光照、湿度、温度、CO2浓度等进行调节和影响，从而达到不同农作物生长所要求的环境条件。系统的输入控制因素主要是传感器所测试的光照、湿度、温度及CO2浓度，通过系统运算驱动执行机构动作（喷淋系统、遮阳网、补温系统控制、CO2补气控制、补光灯控制及通风系统控制等）来达到控制的目的。温室系统控制结构如图3所示：

2.2.2 温室能源系统创新设计

传统的温室设计系统，所有的电能均由系统电网供给。本设计将传统单一的电网能源供给，变为太能阳能光伏并网发电的形式，当阳光充足时，系统的电能有光伏发电系统供给，当夜晚、阴天光照不充足时，电网中的电能通过并网逆变器和控制器自动补给系统。系统设计拟用太阳能电池板、太阳能控制器和并网逆变器组成并网太阳能发电系统。并网逆变器同时兼有控制器和系统保护的功能。因为并网太阳能发电系统中蓄电池几乎不用，所以系统没有选用蓄电池。设计思路结构图如图4所示：

图4 温室光伏发电系统与控制系统结构图

光照充足时光伏发电系统产生的电能充足，逆变器自动给温室控制系统PLC及上位机、温室系统的传感系统（温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、光照度传感器等）、温室系统执行机构（遮阳帘、天窗、风扇、补光系统等）提供电能，因为系统是按照所有执行机构同时工作时的最大功率设计的，在同一时刻不是所有机构都同时工作，此时多余的电能由并网逆变器送给输电网；当光照不充足时，并网逆变器自动转换，系统将从电网中使用电能，此时转为电网供电状态。

3.结论

经过对北京农业科技学院的农业科技园和西北农林科技大学新天地设施农业开发有新公司的农业科技园的参观考察，获悉这些大棚系统设计均采用现代化先进的控制技术，设计理念新，工艺成熟，能源多采用输电网供给模式，设计中均未将光伏技术引入农业大棚生产中，其中最大的原因是成本太高。近年来，我国太阳能电池生产日趋成熟，二代、三代产品的相继问世，是太阳能电池的生产成本大大降低，但控制器和逆变器的生产技术尚不成熟，要实现高效的转换率，控制器和逆变器仍主要依靠进口。经过对国内外温室控制系统研究分析，结合现代农业高效清洁的理念，本设计有利于推动我国农业生产对清洁、环保能源的开发和利用，符合绿色、高效农业的先进生产理念。光伏太阳能技术以其永久性、清洁性和普遍性，必将成为我国现代农业生产的必由之路。

【参考文献】

[1]张立文，张聚伟.太阳能发电技术及其应用[J].应用能源技术，2010.3.

[2]李蔚.太阳能发电技术，太阳能发电技术的应用及发展前景[J].论文荟萃，2011.4.

[3]狄丹.太阳能光伏发电是理想的可再生能源[J].华中电力，2006，21（5）：59-62.

太阳能发电技术论文范文第4篇

摘要:本文概述了目前全球能源现状,表明了太阳能发电的重要性和前景,详细介绍了各种太阳能发电方式和它们的优点,并对这几种发电方式作了参数对比。同时指出太阳能发电面临的困难和解决措施,以及我国太阳能发电的有利条件和难点,对未来我国太阳能发电进行了展望。

关键词:太阳能发电方式规模化

人类社会已进入21世纪,在新千年开始之际,热门正面临着一系列重大的挑战,全球经济发展,人口迅速增加,需要提供更多的食物、住房和原料,因而对能源的需求量也不断增加。在过去20年中,全世界能源消耗量增加了40%,其中85%以上使用的是矿物燃料。这些矿物燃料燃烧时要产生大量温室气体,全球单是CO2排放量每年就超过500亿吨,而且还在不断扩大。形成的酸雨造成土壤退化,危害动植物。全球气候变暖可能会产生灾难性后果,必须采取坚决措施,减少温室气体的排放。因此,治理环境污染,已成为当务之急。同时,矿物燃料的储藏量是有限的,按目前探明的储藏与开发速度的比例计算,地球上可再开采的能源,石油为40年,天然气约为60年,煤炭为200年。如不采取有效措施,到本世纪中叶,人类必将面临矿物燃料枯竭的严重局面。

为了减少大气污染、保护人类生态环境、保证能源的长期稳定供应,必须实施可持续发展战略,逐步改变现有的能源结构,大力开发利用新能源。这已成为各国的共识。

在新能源中,公认技术含量最高、最有发展前途的是太阳能发电。下面就这两大类太阳能发电方式逐一介绍。

1.太阳能发电的类型及其优点

太阳能发电可分为太阳能热发电和太阳能光发电两大类。

1.1太阳能热发电

聚光式系统的集热部分由聚光器、跟踪定位器、吸收器构成,不同的技术常在此部分有所区别;传输部分由管道和介质构成,介质常是空气或水;储热部分用来保证发电的连续性,介质多为熔盐。聚光式系统可分为塔式太阳能热发电系统、槽式太阳能热发电系统以及碟式太阳能热发电系统。

1.1.1塔式太阳能热发电系统

塔式太阳能热发电系统也称为集中式太阳能热发电系统。它利用定日镜将太阳光聚焦在中心吸热塔的吸热器上,在那里将聚焦的辐射能转变成热能,然后将热能传递给热力循环的工质,再驱动热机做功发电。

1.1.2槽式太阳能热发电系统

槽式太阳能热发电系统是利用槽式抛物面反射镜聚光的太阳能热发电系统的简称。该聚光镜面从几何上看是将抛物线平移而形成的槽式抛物面,它将太阳光聚在一条线上,在这条焦线上安装有管状集热器,以吸收聚焦后的太阳辐射能,并常常将众多的槽式抛物面串并联成聚光集热器阵列。该系统中机热油回路和动力蒸汽回路分离开来,经过一系列换热器来交换热量。当太阳能供应不足时,利用一个辅助加热器将油回路中的导热油加热,从而实现系统的稳定连续运行。

1.1.3碟式太阳能热发电系统

碟式太阳能热发电系统借助双轴跟踪,利用旋转抛物面反射镜,将入射的太阳辐射进行点聚集,聚光点的温度一般为500—1000℃,吸热器洗手这部分辐射能并将其转换成热能,加热工质以驱动热机(如燃气轮机、斯特林发动机或其他类型透平等),从而将热能转换成电能。该方式的优点是:转化效率最高;可模块化;可以混合发电。

除了上述几种聚光式太阳能热发电方式以外,太阳池发电、太阳能塔热气流发电等新领域的研究也有进展。

1.2太阳能光发电

太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能,并使之转变成电能的直接发电方式,是的那股劲太阳光发电的主流。目前世界上应用最广泛的太阳电池是单晶体硅太阳电池、多晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等。

1.2.1单晶硅电池

单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的加工处理工艺基础上的。它的转换效率最高,技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为23%,而规模生产的单晶硅太阳能电池,其效率为15%。硅电池进展的重要原因之一是表面钝化技术的提高。此外,倒金字塔技术、双层减反射膜技术以及陷光理论的完善也是高晶硅电池发展的主要原因。

1.2.2多晶硅电池

多晶硅电池与单晶硅比较,由于所使用的硅远比单晶硅少,其成本远低于单晶硅电池,具有独特的优势。但是由于它存在着晶粒界面和晶格错位的明显缺陷,造成多晶硅电池光电转换率一直无法突破20%的关口,低于单晶硅电池。薄膜太阳能电池

薄膜太阳能电池发电是另一种光伏发电方式。由于受到原材料、加工工艺和制造过程的制约,若要再大幅度地降低单晶硅太阳电池成本是非常困难的。作为单晶硅电池的替代产品,现在发展了薄膜太阳电池。目前薄膜电池主要有硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜电池、燃料敏化TiO2太阳电池等。

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

2.太阳能发电面临的困难和解决措施

前面介绍了几种太阳能热发电技术,除碟式发电系统外,都属于大规模发电系统,只有做成几十到几百兆瓦级的发电站,成本才可能降下来。太阳能塔热气流发电和太阳池发电占地面积大,利用效率不高,仅仅在1%左右。因此太阳能塔热气流发电应放在土地广阔、人口稀少的沙漠地区使用;而太阳池发电应适合放在日照条件好、盐资源比较丰富的地区使用。总体来看,槽式发电系统技术上最为成熟,且其跟踪机构比较简单易于实现,总体成本最低。太阳能热发电系统要实现的是低成本的投资和技术上的高可靠性运行。这要求未来在技术上要进行新型集热材料的研究和开发,快速提高跟踪机构的技术并降低其实现成本。同时发电产业要努力实现规模化,建立大规模的并网系统,既节约成本,又保证系统平稳安全运行。

对于光伏发电来说,总体来看,该产业尚处于起步阶段,主要是由于太阳能发电初期投资大,控制成本高,而太阳能转化效率比较低,且容易受天气等多种因素影响。根据目前光伏发电发展状况和其技术难点,未来的光伏发电研究需要重视以下几个方面:一是加快太阳能原材料晶体硅生产技术的研究和新型替代材料的开发,降低材料成本并提高其转化效率;二是提高系统控制技术,如达到光伏电池阵列的最优化排列组合、实现太阳光最大功率跟踪等;三是研究光伏发电的并网技术,减少光伏电能对电网的冲击;四是研究光伏发电与其他可再生能源发电技术的结合应用,保证供电持续性。

3.我国太阳能发电的优势和难点

发展太阳能发电的需求主要来自满足农村和边远地区的生产与生活用电和21世纪中持续发展我国电力事业两个方面。在太阳能发电上我国具有得天独厚的有利条件:

(1)丰富的太阳能资源。我国总面积2/3以上的地区年平均日照时数在2000h以上,年平均日辐射量在4000MJ/m2以上,要优于欧洲和日本,与美国相近。如此丰富的太阳能资源可以节省太阳能电池的用量,有利于太阳能发电在较低成本下加以推广。

(2)我国太阳能电池的生产能力超过日本、美国和欧洲,居世界第一位,2007年我国太阳能电池的产量约为1180兆瓦。2007年在全球太阳能生产企业16强中,我国占据了6席。(3)逆变技术是太阳能发电的关键技术之一,由于在大功率开关器件开发和逆变技术的应用等方面,我国已取得长足进步,生产出适用于光伏并网、高效率、高可靠性、低污染、低成本的逆变器成为可能。

但为了太阳能发电产业的快速发展,必须解决以下几个问题:

(1)我国生产太阳能电池的原材料主要依靠进口,而绝大多数太阳能电池和切片用于出口,这种不利于产业发展的加工业局面必须尽快扭转。

(2)太阳能发电的成本在每千瓦小时3元以上,远远高于目前居民电网用店家的每千瓦小时0.5元。这也是发展太阳能发电的不利一面。

(3)目前,太阳能电池的光电转换效率比较低,比如小尺寸(1cm2)多晶硅太阳能电池的光电转换效率为19.8%,而大尺寸(1000cm2)多晶硅太阳能电池的光电转换效率为12%,为了降低太阳能发电的成本必须提高太阳能电池的光电转换效率。

(4)我国的太阳能发电产业起步于独立型太阳能发电设备(10kW以下),主要用于解决太阳能资源丰富而又无电的边远地区的居民用电。而更大容量(MW级)的并网型太阳能发电设备的投产是降低成本的途径之一。

(5)截止到2005年,我国的风力发电总装机容量为1500MW左右,是太阳能发电总装机容量的20倍,到2020年规划总装机容量为30000MW,也是规划太阳能发电总装机容量的15倍。但两者特点各异。夏季日照足风速低,冬季日照弱风速强;同样白天日照强时风小,夜晚无光照时风大。太阳能发电与风力发电并网是提高电能质量和降低成本的另一途径。

4.结束语

太阳能发电技术论文范文第5篇

2009年,太阳能在中国的发展达到前所未有的高潮,国家对太阳能的补贴扶持政策陆续出台,年初的3月,财政部、住房和城乡建设部联合印发《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》,“意见”和“办法”确定了对光电建筑2009年的补助标准为20元W。同年7月,国家财政部、科技部、国家能源局发出《关于实施金太阳示范工程的通知》,通知提出对光伏并网项目和无电地区离网光伏发电项目分别给予50%及70%的国家财政补贴;9月,《新兴能源产业发展规划》规定的太阳能发电目标也进一步明确,计划到2020年将达到20GW,一系列的国家政策出台,昭示着太阳能这一新兴绿色能源在未来的能源舞台上将出演主角。

与此同时,与太阳能有关的、相关的、无关的产业都冠以“太阳能”的桂冠遍地开花,导致国家在进行宏观调控时给这个产业整体“降了温”。叫停了部分具有一定污染的电石产业,但真正环保并可持续发展的光电产业仍可享受国家补贴。

在国家将节约能源确定为基本国策,大力提倡节能减排、发展可再生能源的今天,如何推动我国太阳能聚光式热能发电产业更好更快地健康发展是我们面临的亟待解决的重要问题。热能发电只需要太阳的光和水,是唯一可与化石燃料抗衡的技术,美国eSolra公司的技术做到了实质性的商业运行。

山东蓬莱电力设备制造有限公司于1987年成立,是为火力发电厂做辅机配套的民营企业,有自营进出口权。公司为高新技术企业,拥有多项专利,同时也美国硫化床锅炉配套的进口设备。公司国际部经过一年多的努力,将这项全球能源领域的先锋已商业化运行的热能技术成功地引进中国,此作为中国的总并在本厂制造,实现真正的国产化。

太阳能聚光热力发电技术的引进者王韬博士,身兼山东蓬莱电力设备制造有限公司国际部副总裁,曾担任美国斯坦佛大学的客座讲师,其论文曾在美国人类遗产学杂志、科学、美国科学院院报及多家专业周刊发表。

王韬博士花了大量的时间对目前各大类新能源技术作了广泛地了解和比较。大气中40―50%的温室气体是火力发电厂所排放的。对此,各国政府都在治理,但见效甚微,没有更好的可商业化运行的成熟技术来推广。王韬做了大量的市场分析,找到了位于美国加州帕沙地那市的eSolra公司,这是美国唯一一家商业化运行的塔式太阳能发电厂。eSolra公司的技术不仅领先于国际,而且填补了国内在该领域的空白。近日,eSolra公司分别获得2010年世界经济论坛全球能源先锋技术奖,动力工程周刊2009最佳可再生和可持久发展技术奖两项大奖。

美国eSolra公司中国总、山东蓬莱电力设备制造有限公司北京代表处李君女士对记者说:太阳能聚光热电技术是利用太阳能的光把循环水加热转换为蒸汽推动汽轮发电机发电,不仅在转换的过程中无任何污染,而且其制造过程也不需要提炼重金属、稀有金属和硅。eSolra的塔式太阳能热力发电技术巧妙地把数以万面的日光反射器分成16个子基地,统一反射到塔顶的锅炉以达到聚光的效果,这样的设计,从光学上讲,优化了布局并提高了土地运行的效率,每个子基地可以产生可直接发电的高热度(440摄氏度)高压力(60bar)的蒸汽。每一个单独的反射器都可以自动跟踪太阳在天空的位置,准确度在一毫弧度之间,最高效率可达22―25%,而且,这样的“模块化太阳能基地布局”是以成本为首的设计,大批量的日光反射器生产可以实现经济规模的效益。因此,eSolra突破了其他传统太阳能技术30多年以来无法突破依靠政府补贴的事实。另外,eSolra设备最有力的优势就是它的每个日光反射器都是预制的,均采用了重覆式的结构设计和革命性的校队系统,大大地提高了设备安装的效率。在安装时只需要普通工人操作,没有技术门槛,从而有效地降低了人工成本。该项目从开发到施工安装,只需要12―16个月时间。周期短,见效快,简单方便。而且,此项技术可以直接与正在运行的火力发电厂、生物发电厂进行技术嫁接,可以很好地为我国政府在丹麦哥本哈根气候会议上提出2020年减少碳排放40―45%的目标实施帮助。

太阳能发电技术论文范文第6篇

为了适应电力系统及其自动化专业学生的教学，在课程改革过程中，根据新能源发电行业现状和电气工程对新能源发电技术课程知识体系的需求，结合电力工程及其自动化专业的特点，精选教学内容，重新构建了新的课程知识体系，加强与电力系统及其自动化专业之间的联系。根据新能源发电站接入电网的影响不同，将这些新能源技术分为两类：稳定性能源发电技术和间歇性能源发电技术。

一些新能源技术（如生物质能、地热能和常规水电）在接入电力系统方面和常规电力技术一样容易，除了一次能源的形式不同，转换成电能环节基本相同，都采用同步发电机进行发电，对电网的安全和稳定不会造成影响。因此，这部分新能源知识重点讲解各种新能源发电技术的基本原理，最新的发电技术的现状和动向，及在利用过程中对改善环境带来的好处，培养学生新的能源观念和意识。同时结合电网发展的最近进展，这些发电技术作为分布式电源接入电网时，如何规划电网，接入电网对电网的影响等方面进行适当的讲解，加强与电力系统知识的联系，提高学生学习的积极性，由于受到季节、气象和地域等条件的影响，另一些新能源技术具有随机性、波动性和间歇性的特点，如风能和太阳能发电等新能源发电技术，在接入电力系统方面需要克服更多的挑战，其电力大规模并入常规电网会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响。这部分内容重点讲解与电力系统相关的技术，涉及到电机学、电力电子技术和电力系统相关的知识点。在间歇性能源并网过程中，电力储能技术可以补偿负荷波动，解决风能和太阳能等间歇式新能源发电直接并网对电网的冲击，调节电能质量，使大规模风力发电和太阳能发电能够方便可靠地并入常规电网。随着可再生新能源发电技术的快速发展，电力储能技术也是电力系统及其自动化专业学生必须掌握的知识，所以储能技术也是该课程知识体系的重要部分。

本文提出的课程知识体系目前还没有相关教材，为此，笔者较为系统地构建并编写适合电力系统及其自动化专业的“新能源发电技术”课程讲义，使之更符合电力系统及其自动化专业的教学。从两学期的试用情况来看，学生认同感增强，明确该课程是本专业不可或缺的重要选修课，重视程度显著提升，在教学过程中取得了良好的效果。

二、教学模式改革

选择合适的教学方法，能够提高课堂效率。教学内容的不同，授课的教学方法也需要相应的改进，为此笔者对教学方法也进行了改革，使之与课程知识体系相适应。

1.采用学术专题讲座的教学方式“新能源发电技术”课程知识体系要求运用新的教学方法。每种新能源发电技术各自成章，自成系统，各部分内容均有很多前沿的技术，仅靠书本知识已经不能适应科技的进步。因此需要任课教师补充相关发展的新动向和新技术，以学术讲座的形式进行讲授与课程相关知识点。讲解过程中，以具体的行业问题为背景，采取启发式的讲解方式，层层剖析问题，可以让学生在有限的学时内，掌握发电技术的发展现状、发电原理、利用方式、开发存在的问题和研究现状及动向。如地热发电、海洋能发电、生物质能发电、太阳能热发电技术，都可以采用讲座的方式进行讲解。同时在讲座过程中，增加学生提问环节，让学生可以积极参与，引导学生自主思考。为了强化实践，在每一个专题授课结束后，教师通过布置与该专题相关的设计题目，让学生学以致用。比如让学生设计太阳能热电站，利用波浪能发电原理设计相应的波浪能电站，设计新农村综合利用生物质能的方案，设计垃圾发电站工艺流程等，作为分布式电源接入电网时，结合不同能源开发利用的特点对该地区新能源开发和电网结构做出合理规划，并给出理由。通过这些综合性设计作业，可以增强大家的创新意识和实践能力，激发了学生的学习兴趣和主动性，训练了学生分析问题、解决问题的综合能力，起到了非常好的效果。

2.基于问题的探究式教学方式传统的讲授方式，可以系统地讲解，课堂容量大。风力发电和光伏发电技术涉及知识点多，知识点零散，因此需要教师合理组织教学内容，使其与所学专业知识相结合。为此笔者精心设计每一个教学环节，精讲多练。但传统的授课方式，学生被动接受，学习积极性不高。为此，笔者采用基于问题的探究式教学方式，在教学的过程中，教师起引导作用，对课程中的知识点进行分析，提出基于问题的讨论题目；并分析学生需要掌握的知识要点，为学生提供必要的参考文献，让学生课后自己查阅资料，引导他们学会自己总结知识点，利用所学知识分析实际问题。而学生在课后根据自己的兴趣自愿选题，并分小组进行研讨，研讨后，该小组总结讨论结果。在课堂讨论中，每个小组推荐一名学生做交流发言，将自己的研究内容做简要汇报。学生互相提问展开讨论，老师进行有针对性的点评，肯定了学生们取得的成绩，对错误的地方进行了补充和纠正。为了达到分组讨论学习预期效果，要求每个小组在上交的文献报告中，明确每个学生所做的工作和参加小组讨论的发言内容，督促每个学生都参与讨论学习。通过这种教学方式，充分调动了学生的积极性和主动性，也很好地完成了教学目标，促进了教学质量的提高，达到“授人以渔”的目的。

3.改进多媒体教学方式由于该课程设计的专业知识具有跨学科的特点，有些知识点学生难以掌握，有些原理较为抽象。如风机的偏航过程、变桨过程、风机的失速原理、斯特林发动机的发电过程等都比较抽象，在没有实物演示的前提下，学生经常不容易理解。因此在讲这些课程内容时，采用多媒体动画演示的方法，帮助学生理解基本概念和知识，让学生更快更易地理解和掌握这些内容。

三、考试方法的改革

虽然在教学内容和方法上进行了改革，提高了学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，但仍有不少学生选课和学习动机不端正。他们不是为了完善自己的知识结构，提高自己的综合素质，只是为了凑满学分，对选修课缺乏足够的重视。传统的闭卷考核方式不能全面地反映真实的教学情况。撰写课程论文，成绩只与论文写得好不好有关，有的同学东拼西凑，也能获得一个理想的成绩。这些方式都难以督促学生平常的学习，因此仍需完善课程的考核方式。根据“新能源发电技术”课程的特点，笔者对该课程的考试方式做了合理的改革，促进学生学习，公正地反映了学生的成绩。主要采取了以下一些措施：

1.注重对学生平时的考查增加课堂随机考查的次数。通过提问、课堂测验等方式，让学生在上课时能集中精力听讲，防止学生上课“开小差”。回答问题和课堂测验计入平时成绩。

2.增加撰写文献报告和大作业基于问题的探究式教学方式中，撰写文献报告和小组讨论环节能够有效培养了学生查阅文献、撰写论文、发现问题、解决问题、独立思考的能力，因此能够较为科学评价学生平时的努力程度。因此，课堂讨论和小组讨论中，根据学生在该环节中的贡献不同给学生不同成绩，这样能起到督促学生学习和检验学生学习效果的作用。作业是课堂教学的有效补充和延伸，是教学中必不可少的环节。大作业一般具有综合性的特点，能够有效锻炼学生的综合能力，巩固平时所学的知识，是反馈教学效果的有效手段。因此增加大作业和撰写文献报告在平时成绩中的比重也是考查学生平时学习的有效手段。

3.增加平时成绩的权重平时考核成绩权重由原来的30%提高到目前的50%，有效地避免了学生平时不学习，考试时突击学习也能取得不错成绩的弊端，提高学生学习的积极性和自觉性。通过上述措施的实施，经调查表明多数学生都认可这种成绩考核方法较合理、公正，能够真实反映学生的成绩，受到了多数学生的欢迎。

四、结束语

“新能源发电技术”课程是电气工程及其自动化专业课程体系中一门重要的专业选修课程。本文针对课程建设中存在的突出问题，构建了适合电气工程类专业的“新能源发电技术”课程的知识体系，合理组织教学内容，并根据授课内容提出了合适的教学和考核方法。通过课程教学改革，激发学生的学习兴趣，引导学生主动学习，培养了学生分析问题、解决问题的能力和创新意识，提高学生的综合素质，达到提高该课程的教学质量和教学效果的目的。

太阳能发电技术论文范文第7篇

关键词：新能源发电；教学方法；教学改革；教学理念

中图分类号：TM619 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）14-0217-03

从2006年秋季学期开始，我校电气信息学院就面向电气工程及其自动化专业学生开设了新能源发电技术方面的选修课，2009年学院改革，对原有专业进行重组、调整，新成立了电气与新能源学院，开始招收电气工程及其自动化（新能源发电方向）专业的本科生，重点培养从事新能源技术领域的研究、开发、维护、管理等方面的高级工程技术人才，并在2010年开始招生，现已经达到80人规模，开设的相关课程（含实验）一般安排在第五学期。

开设“新能源发电技术”专业选修课的目的是为了帮助电气工程及其自动化专业的学生全面了解能源科学概况、世界范围内面临的能源问题及其解决对策和发展前景、新能源开发利用的重要性以及新能源开发利用技术等方面的知识。课程内容涉及新能源基础知识、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等内容。针对目前选修课的建设和完善已成为高校教学改革深化的重要环节，选修课教学已然成为高校基于社会对复合型人才的迫切需求，本文将以新能源发电技术课程为例，分别从教学内容的选择、教学方法、教学手段和教学理念等方面进行一些改革研究与分析，其目的在于提高选修课教学质量、促进学生综合能力。

一、精选教学内容

新能源发电技术是一门专业性、综合性较强的应用学科，涵盖了风能、太阳能、生物质能等多种新能源的内容，综合了电气工程、机械工程、工程力学、物理学等学科知识。因其涉及的专业门类、知识面比较宽广，学生普遍反映不太容易找到学习规律，难以把握重点，理解稍困难。因此，结合新能源发电技术课程的培养目标，适当选择课程的教学内容，综合与电气工程相关的专业课，在教学过程中以新能源的发电方式为核心，分析各种类型的新能源、能量转化方式、发电原理等内容之间的相关联系，引导学生逐步把各个关联的知识点汇成知识链，促进学生学习和记忆。对于各种新能源的发展历史、资源分布和特点则可做简单介绍。另一方面，考虑到电气工程专业对学生的培养目标要求，比如有关风力机的空气动力学原理、太阳能热转换原理、生物质热裂解过程等内容可只做概述性讲解，让学生了解其基本概念。教师在教学过程中，需要注意引进当前国际国内的最新科研成果来丰富新能源课程的教学内容。该课程涵盖多方面学科，是当前大力提倡发展的一个技术方向，其涉及到的信息量多，知识更新快。特别是最近几年，不断涌现出研究新能源发电及其相关技术的新方法，使得新能源发电技术得到大力发展。因此，在选择和组织教学内容时，以教材为主体，综合大量的相关文献资料及网络资源，例如中国新能源网、中国新能源发电网等，适当增加一些不仅能反映新能源发电技术前沿领域的新理论、新技术，而且又能展现学科交叉、扩大学生视野的教学内容，不断在教学实践过程中提高这门课程的教学质量。

二、探索灵活的教学方法

在新能源发电技术课程的教学中，需要积极探索，发掘与课程特点相匹配的教学方法。在课堂教学中，需要注重知识性、趣味性，注意理论与实际相结合，可在教学过程中采用启迪式、比较式、讨论式和流程式等多种不同的教学方法，目标明确，重点突出，充分调动学生的学习积极性。

1.启迪式教学法。这种方法可以较好地激发学生的学习积极性，促进他们主动思考，培养他们分析和解决问题的能力。例如，在讲解并网光伏发电系统时，根据学生之前掌握的光伏发电基本原理，启发他们思考为什么要对独立的大规模光伏发电系统进行并网、并网的方式是怎样的、并网的过程中还需要增加哪些相应的装置。通过在教学过程中设置这样一些问题，逐渐开阔他们的思维方式，让他们认识到要使得太阳能发电得到大规模、高效率的利用，必然要对光伏发电系统进行并网，在并网的光伏发电系统中，并网逆变器又是核心设备，不仅能够把光伏电池组件输出的直流电转换成与电网同频同相的交流电馈入电网，同时还起到调节电力的作用。此外，在讲解上述知识点的过程中，还能够巩固学生在电力电子技术课程中所学到的关于逆变器的知识点，培养他们对所学到的各种知识点进行融会贯通、举一反三的学习能力。

2.比较式教学法。采用不同形式的图表对各种新能源发电方式或同一种新能源的不同利用形式进行互相对比，不但形象直观，还有利于培养学生综合分析问题的能力。例如在讲解恒速恒频与变速恒频风力发电系统时，由于这两种风电系统涉及到的知识点特别多，且较难理解，学生在学习过程中难以深入掌握各种系统的工作原理、结构差别等内容，多数学生仅了解大概情况，因此，十分有必要采用图表形式，分别从恒速恒频与变速恒频风力发电系统的拓扑结构、原理、发电机类型、并网方式等多种角度进行归纳、对比，加强学生对这两种最重要的风力发电系统的认识，逐步化解学习风力发电的困惑。

3.讨论式教学法。这种教学方法不仅可以发挥教师的导向作用，还可引发学生的学习主动性。比如在讲解三种经典的太阳能热发电系统时，可以提前安排三组学生分别搜集关于槽式、塔式和碟式太阳能热发电系统的资料，并在上课时先分别邀请各组的学生代表描述他们所认识的这三种不同的太阳能热发电系统，可以从热发电系统的基本原理、系统结构、组成部件、系统功能、应用情况等方面进行阐述。在讲述过程中，教师可适时启发他们，就其中的某一知识点，可以是大家感兴趣的，或者是十分重要的知识点进行展开，和同学们一起探讨，帮助学生深入理解不同类型的太阳能热发电系统的工作原理等内容。同时，在这种讨论式教学过程中，结合不同太阳能热发电系统的图片进行讲解，可以使得整个教学过程更生动、更丰富多彩。

4.流程式教学法。当涉及到知识点繁多、关联性强的教学内容时，可以采用流程式教学法。这种方法可首先从系统的角度进行说明，再逐层清晰讲解，可帮助学生培养良好的思维习惯和分析解决实际问题的能力。例如，在讲解有分拣场垃圾发电工艺流程时，结合美国的H-Power夏威夷垃圾发电厂实例，采用如图1所示的垃圾发电工艺流程来介绍。

先阐述在垃圾焚烧前，需要经过一系列输送、筛选和粉碎装置，把那些不易处理和不能燃烧的垃圾首先在分拣场清理掉。再介绍经过处理后的垃圾则被送入高温焚烧炉中焚烧，形成的残渣、灰渣送出填埋。烟气在排放前需注入石灰脱硫，中和酸性气体，并传热给水变成高温高压蒸汽，进入汽轮机发电。最后，还要说明烟气经锅炉尾部受热面后，经静电除尘达标后，进入烟囱排放，静电除尘后的细灰渣则可做建材进行综合利用。通过这样一个简洁的垃圾发电工艺流程图，可让学生迅速掌握垃圾发电的基本原理，了解各个生产环节的作用和相互关系，培养学生分析复杂问题的系统性思维。

三、采取多样的教学手段

相对于必修课而言，专业选修课的特点决定了它的教学方式有所不同，其更注重知识体系的完整性和学生兴趣的引导。这必然要求教师不断革新自己的教育观念，在教学过程中全面认真地设计教案，采用多样化的教学手段调动学生的学习兴趣，充分激发学生的学习积极性，引导他们主动参与到课堂教学过程中，展现他们的课堂主人翁精神。

1.主次分明，突出重点。由于新能源发电技术课程涵盖内容较多，而授课学时又有限，因此在教学中不可能讲授全部内容，必须做到重点突出，精讲主要内容。比如在纵多类型的新能源发电方式中，根据我们学院的专业设置特点，可重点讲授太阳能发电、风能发电和小水力发电。此外，还要注意详略结合，对主要的、基本的内容仍可采用讲课方式，而对其他内容则可以讲座、讨论方式开展，增大课堂教学的信息容量。比如在讲授太阳能发电时，就应以讲课方式详细讲解光伏发电，而以讲座方式讲解太阳能热发电。这种主次分明的讲课模式，不仅能使学生扎实学到本课程最主要、最核心的内容，还可以开阔他们的知识面和视野。

2.应用先进教学手段，提升教学效果。根据精选的授课内容，有效地运用网络资源，制作形象直观的多媒体课件，以改善教学的直观效果，增加授课内容的信息量。例如，当介绍不同类型的水平轴式风力机和垂直轴式风力机时，可以多向学生演示一些与它们相关的图片和Flas，结合这些多媒体资料讲解，可加深学生印象，让他们对这几种典型的风力机及其工作方式等内容有更深刻的理解。同时在上述教学过程中，要注意与传统板书方式相结合，引导学生逐步分析，并适当地留给学生一些思考时间，较好地把握课堂节奏。

3.结合实事，激发学生学习积极性。新能源发电技术课程所讲授的一些主要新能源发电方式在目前逐渐得到越来越多的应用，与人们的日常生活也越来越紧密。在介绍不同类型的新能源时，可以充分结合当前社会生活中出现的一些相关时事焦点事件，把它们提出来让学生讨论，既能激发他们的学习热情，活跃课堂气氛，还加强了他们对讲课内容的理解。例如，墨西哥湾的BP公司漏油事件、康菲环渤海湾污染事件，特别是全球石油供需关系的发展态势、气候变化和环境保护的压力，都迫切需要全球共同确定和构筑能源发展的新理念，开创新时期能源发展的新路子。结合上述实例，引导学生思索大力发展新能源、调整能源结构的必要性，让他们从新能源利用方式等层次进行探讨。通过这种教学方式，不仅可让学生深入理解课程内容，激发他们的兴趣，还能培养学生解决实际问题的能力。

4.穿插习题，实时归纳。在风力发电部分的教学过程中，其涉及到的不同类型风力机结构、发电方式、并网方法等知识点比较多，多数学生会感到理解有一定困难。为了让学生能够及时掌握课堂所学内容，讲课过程中可在恰当时候穿插一些事先准备好的习题，这些习题不一定来自教材，教师可根据其他相关资料自主设计。通过课堂练习，可以考查学生对相关知识点的掌握程度和存在问题，及时解决他们的困惑。比如，在讲解变速风机驱动双馈异步发电机并网系统时，可穿插一个关于发电机转子回路控制方式的多选题，通过该练习，能够加深学生对这部分重要内容的理解，从一定程度上也可改善课堂氛围，充分激发学生的学习主动性，发挥学生的主体作用。

5.结合共同点，学习新能源发电。新能源发电方式与常规能源发电方式，除了在一次能源的来源与能量转换方式等方面有较大不同外，它们在发电环节大多具有很多共同点。因此，在讲授各种新能源发电形式时，注意随时和常规能源发电方式进行类比，结合两者之间的共同点讲解，不仅可以促进学生对新能源发电方法的理解，还可以巩固他们对常规能源发电方法的认识。例如，在讲授地热发电时，其和火力发电的原理基本一样，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。所不同的是，地热发电不象火力发电那样要装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能。

四、培育素质教育的教学理念

不论是专业必修课，还是选修课，教师都需要培育素质教育的教学理念，新能源发电技术课程的教学更是如此。通过在理论教学过程中，结合一些生动的经典案例等进行讲授，既可调动学生学习的主观能动性，又能加强他们对新能源发电方法的认识，逐渐培养学生探索求知的精神。比如，通过介绍风能发电的几种典型装置与设备，以探究风能发电在当前得以大规模运用的原因。正是这些大量科研人员对风能发电装置的研发，才使得风能发电不仅仅是论文里的成果。通过一些经典案例，充分调动学生学习的主观能动性、学习兴趣和求知欲，这样才能达到开设专业选修课“培养学生能力，挖掘学生潜能”的目的。

五、结语

新能源发电技术课程是一门知识覆盖面广、学科前沿的专业选修课，而随着其利用方式和技术的不断发展，这门课程的教学内容也将不断更新，教学方法也会随之不断改进，通过改进教学手段和逐步增加实验环节，实时强化创新意识，这样就一定能够逐步改善人才培养过程中普遍出现的一些问题，如学生能力薄弱、缺乏创造性、主动性等，达到真正提升学生的思维创造能力以及综合素质的目的，培养出与时俱进的、创新型的合格应用型人才。

参考文献：

[1]高婷，童莉葛，王新立.公共选修课《新能源技术》的教学[J].河北理工大学学报（社会科学版），2006，6（1）：156-158.

[2]李桂峰，肖春玲.运用现代教育技术培养学生的创新能力[J].农业与技术，2008，28（3）：175-176.

[3]付蓉，郭前岗，王瑾.电力电子与新能源发电方向课程体系的构建与实践[J].中国电力教育，2009，（8）：86-87.

[4]孙云莲.新能源及分布式发电技术[M].北京：中国电力出版社，2009.

[5]翟秀静，刘奎仁，韩庆.新能源技术[M].北京：化学工业出版社，2011.

基金项目：三峡大学教育科学研究项目（1108）

太阳能发电技术论文范文第8篇

[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.

[4] 赵玉文.中国光伏技术概况和发展趋势.中美清洁能源技术论坛，2001，25～31.

太阳能发电技术论文范文第9篇

关键词：太阳能建筑;经济效益;奖励;社会效益

一、当地政府对太阳能政策的奖励措施

目前，吉林省《吉林省关于加快光伏产品应用促进产业健康发展的建议(128号)》光伏发电项目的发电量，实行按照电量补贴的政策，补贴标准在国家规定的补贴基础上，吉林省再补贴0.15元/千瓦时。目前国家对吉林省太阳能光伏发电的最新补贴政策为：太阳能发电项目享有国家补贴0.14元/千瓦时和省级补贴0.15元/千瓦时，共计0.29元/千瓦时。

二、使用者的效益评估

试点工程屋顶安装共计总装机容量为15KW，根据主要分为三种形状的多晶硅太阳能电池板，分别为规格为2380mm*990mm*40mm的方形多晶硅太阳能电池板，规格为斜边3366mm*直角边2320mm*直角边2380mm*厚度40mm的直角三角形多晶硅太阳能电池板和规格为1770mm*3345mm*40mm的平行四边形多晶硅太阳能电池板阵列，从使用者的角度出发，他们最关心的是太阳能电池板的实际发电量，按照笔者调研数据计算，调研项目中的屋顶每块规格为1640mm*990mm*40mm多晶硅太阳能电池板的日平均发电量为1千瓦时，每块多晶硅太阳能电池为250W，那么总装机容量为15KW的发电量为60千瓦时，按照国家和吉林省太阳能光伏发电补贴共计0.29元/千瓦时计算，平均每天可以获得17.4元补助，每年可以获得6351元补助，如果余电上网卖掉，价格为0.88元/千瓦时，根据太阳能光伏电池板的价格按功率（W）计算单价的标准，市场价格4元/瓦，屋面15KW的多晶硅太阳能电池板的价格共计为6万元，每年发电量共计21900千瓦时，按长春民用建筑电费0.56元/千瓦时计算，每年节省1.2264万元，加上国家和吉林省补助的费用，每年共计节省1.8615万元，预计不到4年就能收回屋面多晶硅太阳能电池板的成本，其后22年寿命内预计可以获得利益40.953万元。如今，生产技术的日新月异，不仅提高了晶硅电池的品质，同时也大大降低了晶硅电池的成本，投资回收预期较为理想，国家与吉林省扶持太阳能光伏建筑的好消息频出，新能源与建筑大户的结合前景广阔。

三、环保效益评估

对于居住建筑而言，提高可再生能源的利用率，发展和普及太阳能光伏发电与建筑适配的方法是改善生态和保护环境的有效途径。太阳能光伏发电系统充分利用了节能环保的太阳能资源，对环境无任何负面影响，同时减少了煤、石油、天然气等常规能源的使用，效益明显。太阳能是取之不竭的能源，每天在地球上的照射量相当于全世界所需能源的三千多倍，然而无法再生，用完就没有的化石燃料，却是我们主要的能量来源，而且，因为化石燃料所产生的环境问题，例如空气中的酸雨、污染、温室效应气候变化等，这些都是确定的事实，不过，这些问题似乎都还不算严重，所以，世界每年的化石燃料使用量仍然不断上升，再过不久，这些化石燃料的蕴藏即将殆尽，世界各国的能源战争，也早已上演。因此，促进使用和研发太阳能的政策，不仅是着眼于环境保护，更是一种促进世界和平的贡献。环保效益主要对环境的优化有利，从节能减排的角度分析，太阳能光伏发电是真正的零排放和零污染，有良好的环境效益。从能够改变局部生态的角度分析，吉林省总体干旱少雨，安装太阳能电池板后，对减少水分蒸发起积极作用，对民生有利，对经济可持续发展亦有利。据相关数据总结，每节约1度(千瓦时)电，就相应地节约了0.36千克的标准煤，同时减少污染排放0.272千克碳粉尘、0.997千克二氧化碳(C02 )、0.03千克二氧化硫(S02 )、0.015千克氮氧化物(NOX)。[1]综上所述，试点工程25年总发电量为547500千瓦时，全部为自发自用，该发电量与相同发电量的火电厂相比，25年共计可以节约标准煤197.12吨，同时每年可以减排二氧化碳545.84吨、氮氧化物8.2吨、二氧化硫16.4吨、粉尘0.52吨、碳粉尘148.92吨。综上所述，该试点工程的实施成功的为吉林长春的节能减排做了贡献，具有良好的经济、社会和环境效益。

四、试点工程预期成果

试点工程的预期成果为在保证屋面多晶硅太阳能电池板与建筑结合最美观，最经济的情况下，将多晶硅太阳能电池板最恰当的规格与屋面进行适配性有机结合，抗长春当地风压、雪压，保证一年四季正常运营，同时保证了屋面自身的保温、防水功能，保证了整个小区的美观，试点工程预期的太阳能光伏发电能耗回收期为3年，3年可以保证多晶硅太阳能电池板成本的收回，剩下的22年能继续创造余下的经济价值，在发电的同时，能为环境保护做出贡献。

五、结论

根据屋面与异形的多晶硅太阳能电池板的结合总装机容量15KW，屋面多晶硅太阳能光伏电池板总价共计6万元的现状，以及试点工程选用的户用并网光伏发电系统，结合国家与吉林省对太阳能发电项目的新的按照电量的补贴政策和相关环保效益评估数据，总结出使用者在投资屋顶太阳能发电后3年后开始能耗回收，多晶硅光伏电池板的寿命为25年，22年的可回收年寿命内预计可以获得经济利益40.953万元， 25年总发电量为547500千瓦时，该发电量与相同发电量的火电厂相比，25年共计可以节约标准煤197.12吨，同时每年可以减排二氧化碳545.84吨、氮氧化物8.2吨、二氧化硫16.4吨、粉尘0.52吨、碳粉尘148.92吨。综上所述，该试点工程的实施成功的为吉林长春的节能减排做了贡献，具有良好的经济、社会和环境效益。本文重点针对试点工程长春与海外创业园住宅屋顶集中式太阳能光伏发电系统中光电利用形式，从住宅建筑构造的角度出发，解决了长春海外学人创业园住宅屋面与多晶硅太阳能电池板的适配性问题，综合长春严寒C区的地理条件、气候特征和太阳能资源，综合住宅的建筑布局、朝向、间距、群体组合方式和空间环境，综合住宅外观、住宅功能、周边环境、电网条件和系统综合运行方式，综合建筑设计，光伏电池组件安装位置与方式、组建选择和安装规模等研究设计出长春海外学人创业园住宅屋面与多晶硅太阳能电池板的屋面、檐口适配性的设计节点详图，以及适配的各个构件规格，屋面工程做法。尽管太阳能光伏的应用成本与常规能源相比仍然偏高，但随着太阳能光伏电池板的普及，随着未来科学技术的进步，光伏转换率将有所提高，相关配套设施成本的降低，[2]太阳能储能技术的进步，社会用电需要的增加，特别是绿色、生态的无污染的太阳能的观念的深入人心，太阳能光伏发电的结构必将会逐步改变全世界人们的用能结构。由于我国人多地少，每年大量的新建建筑量大而面积广的社会主义基本国情短期内不会有较大的变化，可以预计不久的将来只有太阳能光伏发电与建筑结合才能使太阳能光伏发电真正的融入人们生活的每个角落。

六、前景展望

8分钟又20秒，光子从太阳表面到达我们的星球。在这段超过一亿五千万公里的旅程之后，我们的皮肤以每平方厘米10兆个光子的密度，接收太阳的热能。太阳能不仅无所不在，也是我们所在世界最初和最后的能源。太阳能经济体系不仅建立在太阳能使用的技术上，同时也为房地产与建筑世界开创了新的商机。本论文仅仅只对海外学人创业园住宅与多晶硅太阳能电池板在屋面适配的节点详图进行了研究设计，研究过程中存在着诸多不足之处，还有许多实际的问题要结合国家政策综合进一步研究，展望未来，太阳能光伏建筑一体化的设计将会成为光伏建筑未来主要的发展方向，当下我国正处于城镇化建设的高潮期，每年的总建设面积高达20亿m2，而且此阶段预计还要继续持续30年以上，换句话说，未来我国30年的总建筑量将超过历史的总的既有建筑数量，这些建筑的能源使用效率将会决定未来我国能耗水平和CO2气体的排放量。城乡建设领域是建筑的主要领域，也是太阳能光伏发电技术应用的主要领域，因此，要把握住这种“空前绝后”的建设机遇，大力提寒地区太阳能与建筑的适配性，开发节能建筑的市场潜力。太阳能光伏建筑一体化方兴未艾，任重道远。吉林省太阳能产业发展起步较晚，我们等需要站在能源战略的高度，加速发展战略性新兴产业，明确太阳能光伏产业与建筑结合的积极意义。太阳能建筑一体化还有利于电源结构的优化，全省光伏发电在二次能源中还处于空白阶段，如果能够做到太阳能光伏与建筑大量地结合，并网发电，与在二次能源中占18.8%的风力发电互补，做到“风光互补”，还能进一步促进全省二次能源的优化。解放民众思想，提高对太阳能光伏建筑一体化产业的普遍认识，这不但对调整太阳能建筑一体化产业结构有益，对整个吉林乃至全国的能源结构有益，而且还对改善环境，对低碳经济，对加速实现节能减排等政策将起到积极促进作用，意义深远。光伏发电是比较有前景的新能源发电技术，自身很难起到主导作用，但与能源大户结合起来，能造福子孙后代，缓解能源压力，前景意义深远。最后，希望本论文对严寒地区别墅住宅屋面与多晶硅太阳能光伏电池板适配性的相关研究与设计详图能够提高大家对光伏建筑设计的关注度，激发多面性的思考，提供一些思路，达到抛砖引玉、投石问路的效果。

作者:赵晖 郭格静 谢伟双 单位:长春工程学院建筑与设计学院

参考文献:

[1]王丽颖,王智宇.严寒地区居住类建筑节能75%的关键技术研究[J].长春工程学院学报(自然科学版),2015,16(2) .

太阳能发电技术论文范文第10篇

关键词：风力发电 光伏发电路灯可行性分析

风能、太阳能作为可利用的自然可再生能源，二者在转换过程中都是受季节、地理和天气气候等多种因素制约，但是，两者的变化趋势基本相反，扬其两能各自之长，补其两能各自之短，相互配合利用，因地制宜，能发挥出最大的作用。特别是在远离电网的地区，独立供电系统成为人们最需要的动力源。结合风能、太阳能

的特点，综合利用风力发电和太阳能光伏发电技术而建立的风光互补发电系统无疑是解决这一重要问题的最佳方案。

风光互补路灯即是有效的利用风能及太阳能之间在能量及时间上的互补特性，通过两者各自的发电装置，共同向蓄电池进行充电，为路灯提供独立供电电源的独立供电系统。路灯在我们日常生活中很常见且实用，它给我们夜晚的生活和交通带来光明和便利，然而人们往往忽视了路灯的耗电能力，其实常规的路灯尤其是高速公路上的路灯也是一个“耗电大户”，由于路灯的低压输电线路长，不仅路灯耗电，输电线路上的耗电也很大，而且常规路灯必须用埋地电缆供电，在离电源点超过三公里的公路就要建一个供电线路，随着公里的延伸，还需要设升压系统。因此大部分远离电源点的市郊公路和高速公路都没有安装路灯，这实际上给道路交通带来了许多安全问题,也给人们的夜晚出行带来不便。然而，风光互补路灯的出现正规避了这些弊端。美观独特的风光互补路灯既能把城市的夜晚装点得多姿多彩，又为城市增添了一道靓丽的风景。

风光混合供电系是由风力发电机、太阳电池阵列、蓄电池组、充电控制器、逆变器、系统监控系统等组成。风力发电机及太阳能电池发出的电通过控制器贮存在蓄电池中，当负载为直流时，通过控制器直接输送给负载；当负载为交流时则需经逆变器将直流转化为交流再输送给负载。整个系统由能量产生环节、能量存储环节、能量消耗环节三部分组成。能量的产生环节又分为风力发电和光伏发电部分，分别将风力、日照资源转化为高品位的电力能源；能量的存储环节由蓄电池来承担，引入蓄电池的主要作用就是为了尽量消除由于天气等原因引起能量供应和需求的不平衡，在整个系统中起到能量调节和平衡负载的作用；能量消耗环节在本文中主要是指路灯的能量消耗。

本文以山东省烟台市的风能太阳能资源条件为例，来分析风能太阳能混合发电的实用价值。以典型气象年数据为参考，下图是各月的风能太阳能能量分布情况，

图1风能太阳能的各月能量分布图

尽管风光互补路灯初投资较高，但是该系统不需要输电线路，也不需要开挖路面做埋管工程，不消耗电能，从长远来看该系统有着明显的经济效益。而且风光互补路灯利用天然能源发电来工作，不消耗化石燃料，无二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，清洁干净，环境效益良好。目前，在欧洲、日本、美国等发达国家正在普及风光互补路灯，用在沿海公路、偏远山路，特别是对已建成的道路增设路灯非常方便。目前我国已经有部分城市试验性将风光路灯系统用作城市道路景观照明, 并取得了一定成效。随着风电和光伏发电的成本越来越低，风光复合发电方式必将在解决远离城市的高速公路，海洋上的孤岛，偏远的山区用电问题上发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1] 程雅丽. 独立光伏发电系统优化设计[D]. 天津：天津大学硕士学位论文,2003

[2] 李传统. 新能源与可再生能源技术[M]. 南京：东南大学出版社, 2005: 3～5

[3] 王长贵, 王斯成. 太阳能光伏发电实用技术[M]. 北京：化学工业出版社, 2005: 31～35

[4] 方燕, 马金花, 高善峰等.风光互补路灯系统的优化设计方法[J].可再生能源, 2009,27(1):88～92

[5] 张东风. 离网型风光互补发电系统的匹配与效益分析――以金湖县宝应湖为例[D]. 南京：南京农业大学硕士学位论文, 2006