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篇1

中圖分類號：G646 文獻(xiàn)標(biāo)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(yán)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(yán)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(yīng)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(yīng)用企業(yè)要抓住機(jī)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(shè)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(xué)院的專業(yè)特色，我校相關(guān)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(shè)計專業(yè)方面的人才。有關(guān)專業(yè)以物理學(xué)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)物理學(xué)、固體物理、半導(dǎo)體物理等，使學(xué)生牢固掌握物理學(xué)基礎(chǔ)理論。同時結(jié)合電力教學(xué)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(chǔ)、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(xué)生在掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計專門技能的同時具備更加扎實的理論知識基礎(chǔ)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(shè)計原理、部件選型、系統(tǒng)安裝維護(hù)等內(nèi)容，其教學(xué)目標(biāo)是希望通過該課程的學(xué)習(xí)能使同學(xué)們能掌握太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，為今后從事相關(guān)工作打下堅實的理論基礎(chǔ)。作為最早開設(shè)《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(xué)，教學(xué)過程中受到教材、實驗設(shè)備等各方面條件的限制，使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法效果不很理想。本文就近年教學(xué)過程中遇到的一些問題，針對目前的教學(xué)模式進(jìn)行探討。

一、加強課堂實驗教學(xué)

《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(chǔ)性課程，主要講述太陽輻射的相關(guān)知識、光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理、系統(tǒng)設(shè)計、配件選型及系統(tǒng)安裝維護(hù)等相關(guān)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(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，單純依靠理論知識講解，學(xué)生很難對光伏系統(tǒng)有深入的理解。總結(jié)教學(xué)過程發(fā)現(xiàn)，在學(xué)習(xí)理論知識的同時如果能結(jié)合相關(guān)的實驗、實踐教學(xué)，則可大幅度提高教學(xué)質(zhì)量與課堂教學(xué)效果，也能加深學(xué)生對知識點的理解與掌握，這就凸顯了課程教學(xué)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(shè)備、實驗條件和人員的限制，短時間內(nèi)開展豐富實驗教學(xué)有著一定的困難。但是，使用計算機(jī)軟件仿真虛擬實驗和設(shè)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(xué)環(huán)境也是一種重要的方法。此外，在教學(xué)的過程中也可以根據(jù)教學(xué)的需要，動員學(xué)生與老師一起自行設(shè)計一些簡單可行的實驗設(shè)備，既可以加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，又能使學(xué)生能夠得到全面的實際訓(xùn)練，還可以豐富該課程的教學(xué)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(shè)計類的實驗相結(jié)合，提高了學(xué)生對已學(xué)知識的綜合運用能力，加強了學(xué)生的動手能力和實踐能力，使學(xué)生在走入社會后，能較快適應(yīng)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(xué)的白連平等[1]針對該課程就設(shè)計了一些可行性實驗，如光伏陣列設(shè)計實驗、太陽能路燈照明系統(tǒng)設(shè)計等。

二、開展校企合作教學(xué)

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(xué)則是提高該課程教學(xué)效果的制勝法寶[2]。在前期的教學(xué)過程中作為實踐教學(xué)曾經(jīng)帶學(xué)生到相關(guān)的光伏企業(yè)見習(xí)，在企業(yè)參觀實習(xí)的結(jié)束之后，有些學(xué)生反映“公司實習(xí)4天比在學(xué)校2年學(xué)的東西都多”，這句話也讓作為教育工作者的我們陷入沉思?，F(xiàn)在學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)習(xí)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(lán)色的，不能做成其他顏色呢？雖然這些基礎(chǔ)的知識都已經(jīng)在課堂上講授過了，明顯部分學(xué)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(xué)習(xí)對這些知識有了更進(jìn)一步的理解，充分說明了僅有課堂教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足該課程的設(shè)置目標(biāo)。因此，除了輔助的課堂實驗教學(xué)或者視頻演示之外，與相關(guān)企業(yè)開展校企合作教學(xué)也是提高學(xué)生認(rèn)知能力的一項重要教學(xué)手段。這就要求在該課程的教學(xué)過程中，除了加強實驗教學(xué)還必須加強學(xué)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(xué)成果。

三、將科研與新技術(shù)融入教學(xué)培養(yǎng)學(xué)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(xué)校有很多項目都涉及鼓勵大學(xué)生科技創(chuàng)新，從近代科學(xué)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(xué)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(fù)著科研工作，怎么樣將自己的科研工作融入日常教學(xué)并以此為基礎(chǔ)培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力也是一個應(yīng)該認(rèn)真考慮的重要問題。大學(xué)生在科研領(lǐng)域的創(chuàng)新在國際上屢見不鮮，比如在超導(dǎo)領(lǐng)域，MgB2合金超導(dǎo)體以及NaCoO.H2O超導(dǎo)體都是由日本的本科生首先發(fā)現(xiàn)的?！短柲茈姵丶夹g(shù)》及《太陽能發(fā)電技術(shù)》課程的開設(shè)，為科研融入教學(xué)提供了良好的載體。太陽電池材料的研究是目前材料科學(xué)的一大熱門研究領(lǐng)域，這樣可以在教學(xué)過程中使學(xué)生了解到最新的材料研究，從而讓學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)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(shè)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(xué)生創(chuàng)新提供了一個良好的平臺。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下開展太陽能電池及發(fā)電技術(shù)的研究，查閱資料、進(jìn)行光伏發(fā)電方案的設(shè)計，促使學(xué)生將所學(xué)的電學(xué)、材料學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科聯(lián)系起來。有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的科技創(chuàng)新興趣，培養(yǎng)學(xué)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(xué)目的，可以在傳統(tǒng)卷面理論知識考核的基礎(chǔ)上增加多樣化的考核形式，比如系統(tǒng)設(shè)計作品展示、成果匯報等多種方式進(jìn)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(jìn)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(shè)計

在網(wǎng)絡(luò)化的今天，課程設(shè)計面臨的一大問題就是論文在網(wǎng)絡(luò)上復(fù)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(shè)計不再局限于理論推導(dǎo)而轉(zhuǎn)向?qū)嵺`性課程設(shè)計。指導(dǎo)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(xué)生自主設(shè)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(jì)效益、光伏電站整體布局（組件串并連設(shè)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(shè)計，可以培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)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(wù)是非常有幫助的。這樣的課程設(shè)計比普通的論文撰寫更能提高學(xué)生的專業(yè)水平，從而使學(xué)生的能力達(dá)到甚至超越該學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)。

本文根據(jù)《太陽能發(fā)電技術(shù)》的實際教學(xué)經(jīng)驗以及該課程的教學(xué)目標(biāo)，探討了在現(xiàn)有教學(xué)模式基礎(chǔ)上需要進(jìn)行的一些改進(jìn)。作為工科應(yīng)用型創(chuàng)新人才，最重要的是應(yīng)該具有很強的獨立獲取和應(yīng)用知識的能力，而傳統(tǒng)的理論教學(xué)為主模式則很難讓學(xué)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(xué)、開展校企合作教學(xué)、將大學(xué)生創(chuàng)新融入教學(xué)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(xué)為主體的教學(xué)模式，將實驗、實踐教學(xué)等過去不被重視的教學(xué)方式引入這些實踐性較強的課程，探索新的教學(xué)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(dá)到開設(shè)該專業(yè)的最終目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]白連平，張巧杰.光伏發(fā)電實驗設(shè)計探討[C].第五屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會論文集（2）：602-605，2008-04，中國陜西西安.

篇2

關(guān)鍵詞:太陽能發(fā)電方式規(guī)?；?/p>

人類社會已進(jìn)入21世紀(jì),在新千年開始之際,熱門正面臨著一系列重大的挑戰(zhàn),全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展,人口迅速增加,需要提供更多的食物、住房和原料,因而對能源的需求量也不斷增加。在過去20年中,全世界能源消耗量增加了40%,其中85%以上使用的是礦物燃料。這些礦物燃料燃燒時要產(chǎn)生大量溫室氣體,全球單是CO2排放量每年就超過500億噸,而且還在不斷擴(kuò)大。形成的酸雨造成土壤退化,危害動植物。全球氣候變暖可能會產(chǎn)生災(zāi)難性后果,必須采取堅決措施,減少溫室氣體的排放。因此,治理環(huán)境污染,已成為當(dāng)務(wù)之急。同時,礦物燃料的儲藏量是有限的,按目前探明的儲藏與開發(fā)速度的比例計算,地球上可再開采的能源,石油為40年,天然氣約為60年,煤炭為200年。如不采取有效措施,到本世紀(jì)中葉,人類必將面臨礦物燃料枯竭的嚴(yán)重局面。

為了減少大氣污染、保護(hù)人類生態(tài)環(huán)境、保證能源的長期穩(wěn)定供應(yīng),必須實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,逐步改變現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu),大力開發(fā)利用新能源。這已成為各國的共識。

在新能源中,公認(rèn)技術(shù)含量最高、最有發(fā)展前途的是太陽能發(fā)電。下面就這兩大類太陽能發(fā)電方式逐一介紹。

1.太陽能發(fā)電的類型及其優(yōu)點

太陽能發(fā)電可分為太陽能熱發(fā)電和太陽能光發(fā)電兩大類。

1.1太陽能熱發(fā)電

聚光式系統(tǒng)的集熱部分由聚光器、跟蹤定位器、吸收器構(gòu)成,不同的技術(shù)常在此部分有所區(qū)別;傳輸部分由管道和介質(zhì)構(gòu)成,介質(zhì)常是空氣或水;儲熱部分用來保證發(fā)電的連續(xù)性,介質(zhì)多為熔鹽。聚光式系統(tǒng)可分為塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)以及碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。

1.1.1塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)也稱為集中式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。它利用定日鏡將太陽光聚焦在中心吸熱塔的吸熱器上,在那里將聚焦的輻射能轉(zhuǎn)變成熱能,然后將熱能傳遞給熱力循環(huán)的工質(zhì),再驅(qū)動熱機(jī)做功發(fā)電。

1.1.2槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用槽式拋物面反射鏡聚光的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的簡稱。該聚光鏡面從幾何上看是將拋物線平移而形成的槽式拋物面,它將太陽光聚在一條線上,在這條焦線上安裝有管狀集熱器,以吸收聚焦后的太陽輻射能,并常常將眾多的槽式拋物面串并聯(lián)成聚光集熱器陣列。該系統(tǒng)中機(jī)熱油回路和動力蒸汽回路分離開來,經(jīng)過一系列換熱器來交換熱量。當(dāng)太陽能供應(yīng)不足時,利用一個輔助加熱器將油回路中的導(dǎo)熱油加熱,從而實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定連續(xù)運行。

1.1.3碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)借助雙軸跟蹤,利用旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡,將入射的太陽輻射進(jìn)行點聚集,聚光點的溫度一般為500—1000℃,吸熱器洗手這部分輻射能并將其轉(zhuǎn)換成熱能,加熱工質(zhì)以驅(qū)動熱機(jī)(如燃?xì)廨啓C(jī)、斯特林發(fā)動機(jī)或其他類型透平等),從而將熱能轉(zhuǎn)換成電能。該方式的優(yōu)點是:轉(zhuǎn)化效率最高;可模塊化;可以混合發(fā)電。

除了上述幾種聚光式太陽能熱發(fā)電方式以外,太陽池發(fā)電、太陽能塔熱氣流發(fā)電等新領(lǐng)域的研究也有進(jìn)展。

1.2太陽能光發(fā)電

太陽能光發(fā)電是指無需通過熱過程直接將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式。它包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電。光伏發(fā)電是利用太陽能級半導(dǎo)體電子器件有效地吸收太陽光輻射能,并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式,是的那股勁太陽光發(fā)電的主流。目前世界上應(yīng)用最廣泛的太陽電池是單晶體硅太陽電池、多晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池等。

1.2.1單晶硅電池

單晶硅電池是建立在高質(zhì)量單晶硅材料和相關(guān)的加工處理工藝基礎(chǔ)上的。它的轉(zhuǎn)換效率最高,技術(shù)也最為成熟。在實驗室里最高的轉(zhuǎn)換效率為23%,而規(guī)模生產(chǎn)的單晶硅太陽能電池,其效率為15%。硅電池進(jìn)展的重要原因之一是表面鈍化技術(shù)的提高。此外,倒金字塔技術(shù)、雙層減反射膜技術(shù)以及陷光理論的完善也是高晶硅電池發(fā)展的主要原因。

1.2.2多晶硅電池

多晶硅電池與單晶硅比較,由于所使用的硅遠(yuǎn)比單晶硅少,其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池,具有獨特的優(yōu)勢。但是由于它存在著晶粒界面和晶格錯位的明顯缺陷,造成多晶硅電池光電轉(zhuǎn)換率一直無法突破20%的關(guān)口,低于單晶硅電池。薄膜太陽能電池

薄膜太陽能電池發(fā)電是另一種光伏發(fā)電方式。由于受到原材料、加工工藝和制造過程的制約,若要再大幅度地降低單晶硅太陽電池成本是非常困難的。作為單晶硅電池的替代產(chǎn)品,現(xiàn)在發(fā)展了薄膜太陽電池。目前薄膜電池主要有硅基薄膜太陽電池、化合物半導(dǎo)體薄膜電池、燃料敏化TiO2太陽電池等。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要優(yōu)點是:可以有效利用建筑物屋頂和幕墻,無需占用土地資源;可原地發(fā)電,原地使用,減少電力輸送的線路損耗;各種彩色光伏組件可取代和節(jié)約外飾材料(如玻璃幕墻等)在白天用電高峰期供電,從而舒緩高峰電力需求;配備蓄電池后,還能滿足安全用電設(shè)施的不斷電要求;太陽能發(fā)電板陣列直接吸收太陽能,降低墻面及屋頂?shù)臏厣?減輕建筑空調(diào)負(fù)荷。

2.太陽能發(fā)電面臨的困難和解決措施

前面介紹了幾種太陽能熱發(fā)電技術(shù),除碟式發(fā)電系統(tǒng)外,都屬于大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng),只有做成幾十到幾百兆瓦級的發(fā)電站,成本才可能降下來。太陽能塔熱氣流發(fā)電和太陽池發(fā)電占地面積大,利用效率不高,僅僅在1%左右。因此太陽能塔熱氣流發(fā)電應(yīng)放在土地廣闊、人口稀少的沙漠地區(qū)使用;而太陽池發(fā)電應(yīng)適合放在日照條件好、鹽資源比較豐富的地區(qū)使用。總體來看,槽式發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)上最為成熟,且其跟蹤機(jī)構(gòu)比較簡單易于實現(xiàn),總體成本最低。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)要實現(xiàn)的是低成本的投資和技術(shù)上的高可靠性運行。這要求未來在技術(shù)上要進(jìn)行新型集熱材料的研究和開發(fā),快速提高跟蹤機(jī)構(gòu)的技術(shù)并降低其實現(xiàn)成本。同時發(fā)電產(chǎn)業(yè)要努力實現(xiàn)規(guī)?；?建立大規(guī)模的并網(wǎng)系統(tǒng),既節(jié)約成本,又保證系統(tǒng)平穩(wěn)安全運行。

對于光伏發(fā)電來說,總體來看,該產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段,主要是由于太陽能發(fā)電初期投資大,控制成本高,而太陽能轉(zhuǎn)化效率比較低,且容易受天氣等多種因素影響。根據(jù)目前光伏發(fā)電發(fā)展?fàn)顩r和其技術(shù)難點,未來的光伏發(fā)電研究需要重視以下幾個方面:一是加快太陽能原材料晶體硅生產(chǎn)技術(shù)的研究和新型替代材料的開發(fā),降低材料成本并提高其轉(zhuǎn)化效率;二是提高系統(tǒng)控制技術(shù),如達(dá)到光伏電池陣列的最優(yōu)化排列組合、實現(xiàn)太陽光最大功率跟蹤等;三是研究光伏發(fā)電的并網(wǎng)技術(shù),減少光伏電能對電網(wǎng)的沖擊;四是研究光伏發(fā)電與其他可再生能源發(fā)電技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用,保證供電持續(xù)性。

3.我國太陽能發(fā)電的優(yōu)勢和難點

發(fā)展太陽能發(fā)電的需求主要來自滿足農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)的生產(chǎn)與生活用電和21世紀(jì)中持續(xù)發(fā)展我國電力事業(yè)兩個方面。在太陽能發(fā)電上我國具有得天獨厚的有利條件:

(1)豐富的太陽能資源。我國總面積2/3以上的地區(qū)年平均日照時數(shù)在2000h以上,年平均日輻射量在4000MJ/m2以上,要優(yōu)于歐洲和日本,與美國相近。如此豐富的太陽能資源可以節(jié)省太陽能電池的用量,有利于太陽能發(fā)電在較低成本下加以推廣。

(2)我國太陽能電池的生產(chǎn)能力超過日本、美國和歐洲,居世界第一位,2007年我國太陽能電池的產(chǎn)量約為1180兆瓦。2007年在全球太陽能生產(chǎn)企業(yè)16強中,我國占據(jù)了6席。(3)逆變技術(shù)是太陽能發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)之一,由于在大功率開關(guān)器件開發(fā)和逆變技術(shù)的應(yīng)用等方面,我國已取得長足進(jìn)步,生產(chǎn)出適用于光伏并網(wǎng)、高效率、高可靠性、低污染、低成本的逆變器成為可能。

但為了太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,必須解決以下幾個問題:

(1)我國生產(chǎn)太陽能電池的原材料主要依靠進(jìn)口,而絕大多數(shù)太陽能電池和切片用于出口,這種不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的加工業(yè)局面必須盡快扭轉(zhuǎn)。

(2)太陽能發(fā)電的成本在每千瓦小時3元以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前居民電網(wǎng)用店家的每千瓦小時0.5元。這也是發(fā)展太陽能發(fā)電的不利一面。

(3)目前,太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率比較低,比如小尺寸(1cm2)多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為19.8%,而大尺寸(1000cm2)多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為12%,為了降低太陽能發(fā)電的成本必須提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

(4)我國的太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)起步于獨立型太陽能發(fā)電設(shè)備(10kW以下),主要用于解決太陽能資源豐富而又無電的邊遠(yuǎn)地區(qū)的居民用電。而更大容量(MW級)的并網(wǎng)型太陽能發(fā)電設(shè)備的投產(chǎn)是降低成本的途徑之一。

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中圖分類號：TK511文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

隨著能源危機(jī)越來越嚴(yán)重，近年來，太陽能的開發(fā)和利用已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注。如今，許多國家都想利用光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)來將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，并且太陽能電池原材料的發(fā)展越來越快，并網(wǎng)控制技術(shù)不斷提高，使得光伏發(fā)電的發(fā)展，具有廣闊的前景。

一、光伏發(fā)電的工作原理和影響因素

光伏能量轉(zhuǎn)換裝置是太陽能電池，也稱為光伏電池。光伏發(fā)電原理是光生伏打效應(yīng)。當(dāng)太陽（或其他光源）照射到太陽能電池上時，電池就會吸收光能，從而形成光電子一空穴對。由于內(nèi)置電池的電場效應(yīng)，光生電子和空穴將會分離，這樣就會在電池兩端積累異號電荷，即產(chǎn)生“光生電壓”，也就是所謂的“光生伏打效應(yīng)”。如果從兩側(cè)的內(nèi)置電場引出電極并連接上負(fù)載時，負(fù)載就會出現(xiàn)“光生電流”，從而導(dǎo)致功率輸出。利用這種方式，就能把太陽的光能直接轉(zhuǎn)化成可以使用的電能了。光伏發(fā)電系統(tǒng)就是利用光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的矩陣，并存儲在電池系統(tǒng)或直接用于負(fù)載可再生能源裝置。其工作原理是：白天，光伏組件接收太陽光，輸出功率，一部分供給直流或交流電源；另一部分通過反向二極管給充電電池組充電的，夜間或陰雨天，光伏電池組不工作，蓄電池組就給直流或交流負(fù)載工作供電。

影響光伏發(fā)電的主要因素：1.太陽高度。太陽高度是指太陽相對于地平面的高度角。太陽高度經(jīng)常用太陽光線和地平線的夾角表示。太陽高度角越大，太陽就越高，太陽光的輻射也就越強；反之，太陽高度角小，太陽低，輻射弱。

不同的時間段太陽高度也是不同的，比如早晨時太陽高度最低，中午時最高，下午又逐漸降低，到傍晚日落時最低。因為地球在自轉(zhuǎn)的同時又繞著太陽公轉(zhuǎn)，所以太陽高度在一年中也發(fā)生著變化，地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道平面并不垂直，始終保持著固定的角度。前半年，太陽逐漸從低緯度升高到高緯度，到夏至?xí)r太陽高度角最大，反之，冬至太陽高度角最小。對于具體的一個面來說，如果太陽高度低的話，光線穿過大氣的路程就比較長，過程中會消耗大量的能量；同時，又因為光線以較小的角度投影到該平面上，所以到達(dá)地面的能量也較小。

2.大氣透明度

在垂直于光線邊界的平面上，太陽輻射的強度基本上是恒定的；但在地球的表面上，太陽輻射強度是不斷變化的，主要是因為大氣不同程度的透明度造成的。大氣透明度是衡量大氣對于太陽光線透過程度的一個參數(shù)，萬里無云的天氣，大氣透明度高，太陽輻射到達(dá)地面的能量就多，云霧或灰塵很多時，大氣透明度低，太陽輻射的能量就很少一部分能到達(dá)地面。可見，大氣透明度和天空云量和灰塵的含量是有很大關(guān)系的。

3.地理緯度

太陽輻射從低緯度到高緯度地區(qū)逐漸減弱。由于不同緯度的太陽光達(dá)到達(dá)地面的路程是不同的。較低的緯度，太陽光到地面的路徑短，所以，到達(dá)地面的輻射量就大；相反，緯度越高，太陽光到地面的路徑長，輻射的量就小。

二、光伏發(fā)電系統(tǒng)主要研究問題

1.最大功率點跟蹤控制方法

外部環(huán)境和內(nèi)部設(shè)備會嚴(yán)重影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，它的輸出曲線一般是非線函數(shù)。在穩(wěn)定的外部環(huán)境下，光伏系統(tǒng)具有獨特的最大輸出功率點。要想獲得系統(tǒng)的最大功率，必須安裝最大功率點跟蹤器。最大功率點跟蹤控制方法有很多，常見的包括固定電壓法，擾動觀察法，電導(dǎo)增加的方法。此外，一些研究人員將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，模糊控制，滑?？刂品椒☉?yīng)用于控制最大功率點跟蹤控制，并取得了一定的成績。上述方法有其明顯的優(yōu)缺點。那么，如何使系統(tǒng)穩(wěn)定地停留在最大功率點處，依然是目前光伏系統(tǒng)的一個熱門話題。

2.逆變及并網(wǎng)控制問題

隨著廣泛使用太陽能發(fā)電，并網(wǎng)光伏發(fā)電已成為主要的形式；成功實現(xiàn)并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)，逆變是最重要的環(huán)節(jié)，在 IEEE 的標(biāo)準(zhǔn)中對逆變有嚴(yán)格的技術(shù)要求；為了不污染交流電網(wǎng)的同時提高當(dāng)前電網(wǎng)的質(zhì)量并網(wǎng)控制策略問題也是目前研究的熱點。

3.孤島效應(yīng)問題

孤島效應(yīng)是存在于分布式發(fā)電系統(tǒng)中的一個問題。所謂孤島效應(yīng)就是當(dāng)由于電氣故障，操作失誤或其他自然要素等原因中斷供電時，單個客戶端的太陽能發(fā)電系統(tǒng)未能檢測到停電狀態(tài)將自己從市電電網(wǎng)中脫離，太陽能發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)載形成超越公共電網(wǎng)系統(tǒng)無法控制的自給供電孤島。這種自給孤島現(xiàn)象對電氣設(shè)備維修人員甚至電網(wǎng)帶來嚴(yán)重的后果，因此系統(tǒng)必須能夠及時檢測到電網(wǎng)系統(tǒng)停止運行。

三、最大功率點跟蹤控制原理

為了使太陽能電池能充分地吸收太陽能，在不同日照強度、溫度條件下的總輸出功率最大，從而提高了太陽能電池的效率，我們可以對太陽能電池實行最大功率點跟蹤（MPPT），允許其在最大功率點工作，使用增量電導(dǎo)的控制方法，利用比較太陽能電池陣列的瞬時導(dǎo)抗和導(dǎo)抗變化量，以及按照結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制來完成太陽能電池的最大功率點跟蹤控制。

光伏電池的最大功率點隨這外部工作環(huán)境而不斷地發(fā)生變化,所以,必須要利用測量到的實時電信號(如光伏電池輸出功率、電壓等),識別并跟蹤最大功率點的位置,以確保光伏電池始終在最大功率點工作。

一般情況下為了使負(fù)載得到的功率最大，只需讓負(fù)載電阻和供電系統(tǒng)的內(nèi)阻相等即可，然而由于太陽能電池的內(nèi)阻受到多種因素的影響，如日照強度、環(huán)境溫度及負(fù)載，因而它在不斷地變化，所以不可能用上面的方法獲得最大輸出功率。因此經(jīng)常在太陽能電池和負(fù)載之間加一個DC／DC變換器，通過改變DC／DC變換器中功率開關(guān)管的占空比，就可以使得太陽能電池工作在最大功率點，從而實現(xiàn)最大功率點跟蹤控制。

四、光伏發(fā)電的優(yōu)勢與不足

由于太陽能光伏發(fā)電沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動部件同時也不消耗燃料，并且不排放任何溫室氣體在內(nèi)的物質(zhì)，具有無噪聲、無污染的特點；太陽能資源打破了地域限制，分布較廣，取之不盡，用之不竭。所以，相比于其它的新型發(fā)電技術(shù)(風(fēng)力發(fā)電與生物質(zhì)能發(fā)電等)，太陽能光伏發(fā)電是一種具可持續(xù)發(fā)展理想特征（最豐富的資源和最潔凈的發(fā)電過程）的可再生能源發(fā)電技術(shù)，它的優(yōu)點包括以下幾個方面：

1.太陽能資源取之不盡，用之不竭，太陽能照射到地球上的能量要比人類消耗的能量多6000倍。而且太陽能的分布相當(dāng)廣泛，可以這么說只要有光照的地方人么們就能夠利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，它完全不受地域、海拔等因素的限制。

2.太陽能資源方便，可就近供電。無需長距離輸送，減少了因為長距離輸電線路所造成的電能損失，并且降低了輸電成本。這為家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)在輸電相對不方便的西部大規(guī)模使用提供了便捷條件。

3.太陽能光伏發(fā)電本身不使用燃料，不排放溫室氣體和其他廢氣在內(nèi)的任何物質(zhì)，對空氣五污染，沒有噪聲，不會因為能源危機(jī)或燃料市場不穩(wěn)定而造成一定的影響，是真正綠色環(huán)保的新型可再生能源。

4.太陽能光伏發(fā)電過程不需要冷卻水，可以隨意設(shè)置在沒有水的荒漠戈壁上。光伏發(fā)電還可以與建筑物很方便地結(jié)合起來，形成光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，無需單獨占地，這樣就節(jié)省了寶貴的土地資源。

但是它也有不足之處：一是強度和韌性不夠。因為建筑物作為遮檔物，經(jīng)常會被日曬雨淋，光伏材料是建筑材料的一部分，所以也應(yīng)滿足一定強度的要求。還有，建筑物的使用壽命一般要求長達(dá)幾十年，甚至上百年，但是如今的光伏材料最長壽命約20多年，故如何將光伏建筑材料的使用時限提高也是一個難題。二是外觀問題。當(dāng)太陽電池作為幕墻或者天窗時，由于電池板的反光會造成光污染，所以必須考慮太陽電池的顏色和反光性。另外，當(dāng)太陽電池作為天窗或者窗戶時，會檔住一部分陽光從而影響室內(nèi)的亮度，因此對太陽電池材料的透光性也有一定的要求。三是建后維護(hù)問題。由于光伏材料位于建筑物的外表面，經(jīng)常暴露在空氣中，時間長了必會堆積灰塵，阻檔陽光的照射，從而降低光電轉(zhuǎn)換的效率。故應(yīng)隔一段時間對光伏建筑材料進(jìn)行建后維護(hù)。

結(jié)語

光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)充分利用了太陽能這一可再生資源，在如今，能源危機(jī)日趨嚴(yán)峻，光伏發(fā)電已經(jīng)備受關(guān)注，且已經(jīng)取得了不錯的成果，在國內(nèi)外都有了一定的規(guī)模，特別是近幾年電力電子技術(shù)的發(fā)展及其與控制理論的相結(jié)合，給光伏發(fā)電技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。但是，由于光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)現(xiàn)在還不太成熟，在技術(shù)方面仍然存在許多問題。但是我們相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將會在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[2] 熊遠(yuǎn)生．太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制問題研究[D]．博士學(xué)位論文，浙

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一些新能源技術(shù)（如生物質(zhì)能、地?zé)崮芎统Ｒ?guī)水電）在接入電力系統(tǒng)方面和常規(guī)電力技術(shù)一樣容易，除了一次能源的形式不同，轉(zhuǎn)換成電能環(huán)節(jié)基本相同，都采用同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，對電網(wǎng)的安全和穩(wěn)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(fā)電技術(shù)的基本原理，最新的發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀和動向，及在利用過程中對改善環(huán)境帶來的好處，培養(yǎng)學(xué)生新的能源觀念和意識。同時結(jié)合電網(wǎng)發(fā)展的最近進(jìn)展，這些發(fā)電技術(shù)作為分布式電源接入電網(wǎng)時，如何規(guī)劃電網(wǎng)，接入電網(wǎng)對電網(wǎng)的影響等方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解，加強與電力系統(tǒng)知識的聯(lián)系，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，由于受到季節(jié)、氣象和地域等條件的影響，另一些新能源技術(shù)具有隨機(jī)性、波動性和間歇性的特點，如風(fēng)能和太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電技術(shù)，在接入電力系統(tǒng)方面需要克服更多的挑戰(zhàn)，其電力大規(guī)模并入常規(guī)電網(wǎng)會對電網(wǎng)調(diào)峰和系統(tǒng)安全運行帶來顯著影響。這部分內(nèi)容重點講解與電力系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)，涉及到電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)和電力系統(tǒng)相關(guān)的知識點。在間歇性能源并網(wǎng)過程中，電力儲能技術(shù)可以補償負(fù)荷波動，解決風(fēng)能和太陽能等間歇式新能源發(fā)電直接并網(wǎng)對電網(wǎng)的沖擊，調(diào)節(jié)電能質(zhì)量，使大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電能夠方便可靠地并入常規(guī)電網(wǎng)。隨著可再生新能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，電力儲能技術(shù)也是電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)學(xué)生必須掌握的知識，所以儲能技術(shù)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(guān)教材，為此，筆者較為系統(tǒng)地構(gòu)建并編寫適合電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)的“新能源發(fā)電技術(shù)”課程講義，使之更符合電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)的教學(xué)。從兩學(xué)期的試用情況來看，學(xué)生認(rèn)同感增強，明確該課程是本專業(yè)不可或缺的重要選修課，重視程度顯著提升，在教學(xué)過程中取得了良好的效果。

二、教學(xué)模式改革

選擇合適的教學(xué)方法，能夠提高課堂效率。教學(xué)內(nèi)容的不同，授課的教學(xué)方法也需要相應(yīng)的改進(jìn)，為此筆者對教學(xué)方法也進(jìn)行了改革，使之與課程知識體系相適應(yīng)。

1.采用學(xué)術(shù)專題講座的教學(xué)方式“新能源發(fā)電技術(shù)”課程知識體系要求運用新的教學(xué)方法。每種新能源發(fā)電技術(shù)各自成章，自成系統(tǒng)，各部分內(nèi)容均有很多前沿的技術(shù)，僅靠書本知識已經(jīng)不能適應(yīng)科技的進(jìn)步。因此需要任課教師補充相關(guān)發(fā)展的新動向和新技術(shù)，以學(xué)術(shù)講座的形式進(jìn)行講授與課程相關(guān)知識點。講解過程中，以具體的行業(yè)問題為背景，采取啟發(fā)式的講解方式，層層剖析問題，可以讓學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)，掌握發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)電原理、利用方式、開發(fā)存在的問題和研究現(xiàn)狀及動向。如地?zé)岚l(fā)電、海洋能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、太陽能熱發(fā)電技術(shù)，都可以采用講座的方式進(jìn)行講解。同時在講座過程中，增加學(xué)生提問環(huán)節(jié)，讓學(xué)生可以積極參與，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。為了強化實踐，在每一個專題授課結(jié)束后，教師通過布置與該專題相關(guān)的設(shè)計題目，讓學(xué)生學(xué)以致用。比如讓學(xué)生設(shè)計太陽能熱電站，利用波浪能發(fā)電原理設(shè)計相應(yīng)的波浪能電站，設(shè)計新農(nóng)村綜合利用生物質(zhì)能的方案，設(shè)計垃圾發(fā)電站工藝流程等，作為分布式電源接入電網(wǎng)時，結(jié)合不同能源開發(fā)利用的特點對該地區(qū)新能源開發(fā)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)做出合理規(guī)劃，并給出理由。通過這些綜合性設(shè)計作業(yè)，可以增強大家的創(chuàng)新意識和實踐能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，訓(xùn)練了學(xué)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(xué)方式傳統(tǒng)的講授方式，可以系統(tǒng)地講解，課堂容量大。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電技術(shù)涉及知識點多，知識點零散，因此需要教師合理組織教學(xué)內(nèi)容，使其與所學(xué)專業(yè)知識相結(jié)合。為此筆者精心設(shè)計每一個教學(xué)環(huán)節(jié)，精講多練。但傳統(tǒng)的授課方式，學(xué)生被動接受，學(xué)習(xí)積極性不高。為此，筆者采用基于問題的探究式教學(xué)方式，在教學(xué)的過程中，教師起引導(dǎo)作用，對課程中的知識點進(jìn)行分析，提出基于問題的討論題目；并分析學(xué)生需要掌握的知識要點，為學(xué)生提供必要的參考文獻(xiàn)，讓學(xué)生課后自己查閱資料，引導(dǎo)他們學(xué)會自己總結(jié)知識點，利用所學(xué)知識分析實際問題。而學(xué)生在課后根據(jù)自己的興趣自愿選題，并分小組進(jìn)行研討，研討后，該小組總結(jié)討論結(jié)果。在課堂討論中，每個小組推薦一名學(xué)生做交流發(fā)言，將自己的研究內(nèi)容做簡要匯報。學(xué)生互相提問展開討論，老師進(jìn)行有針對性的點評，肯定了學(xué)生們?nèi)〉玫某煽儯瑢﹀e誤的地方進(jìn)行了補充和糾正。為了達(dá)到分組討論學(xué)習(xí)預(yù)期效果，要求每個小組在上交的文獻(xiàn)報告中，明確每個學(xué)生所做的工作和參加小組討論的發(fā)言內(nèi)容，督促每個學(xué)生都參與討論學(xué)習(xí)。通過這種教學(xué)方式，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性，也很好地完成了教學(xué)目標(biāo)，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高，達(dá)到“授人以漁”的目的。

3.改進(jìn)多媒體教學(xué)方式由于該課程設(shè)計的專業(yè)知識具有跨學(xué)科的特點，有些知識點學(xué)生難以掌握，有些原理較為抽象。如風(fēng)機(jī)的偏航過程、變槳過程、風(fēng)機(jī)的失速原理、斯特林發(fā)動機(jī)的發(fā)電過程等都比較抽象，在沒有實物演示的前提下，學(xué)生經(jīng)常不容易理解。因此在講這些課程內(nèi)容時，采用多媒體動畫演示的方法，幫助學(xué)生理解基本概念和知識，讓學(xué)生更快更易地理解和掌握這些內(nèi)容。

三、考試方法的改革

雖然在教學(xué)內(nèi)容和方法上進(jìn)行了改革，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，但仍有不少學(xué)生選課和學(xué)習(xí)動機(jī)不端正。他們不是為了完善自己的知識結(jié)構(gòu)，提高自己的綜合素質(zhì)，只是為了湊滿學(xué)分，對選修課缺乏足夠的重視。傳統(tǒng)的閉卷考核方式不能全面地反映真實的教學(xué)情況。撰寫課程論文，成績只與論文寫得好不好有關(guān)，有的同學(xué)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(xué)生平常的學(xué)習(xí)，因此仍需完善課程的考核方式。根據(jù)“新能源發(fā)電技術(shù)”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(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，公正地反映了學(xué)生的成績。主要采取了以下一些措施：

1.注重對學(xué)生平時的考查增加課堂隨機(jī)考查的次數(shù)。通過提問、課堂測驗等方式，讓學(xué)生在上課時能集中精力聽講，防止學(xué)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(xiàn)報告和大作業(yè)基于問題的探究式教學(xué)方式中，撰寫文獻(xiàn)報告和小組討論環(huán)節(jié)能夠有效培養(yǎng)了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、撰寫論文、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、獨立思考的能力，因此能夠較為科學(xué)評價學(xué)生平時的努力程度。因此，課堂討論和小組討論中，根據(jù)學(xué)生在該環(huán)節(jié)中的貢獻(xiàn)不同給學(xué)生不同成績，這樣能起到督促學(xué)生學(xué)習(xí)和檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果的作用。作業(yè)是課堂教學(xué)的有效補充和延伸，是教學(xué)中必不可少的環(huán)節(jié)。大作業(yè)一般具有綜合性的特點，能夠有效鍛煉學(xué)生的綜合能力，鞏固平時所學(xué)的知識，是反饋教學(xué)效果的有效手段。因此增加大作業(yè)和撰寫文獻(xiàn)報告在平時成績中的比重也是考查學(xué)生平時學(xué)習(xí)的有效手段。

3.增加平時成績的權(quán)重平時考核成績權(quán)重由原來的30%提高到目前的50%，有效地避免了學(xué)生平時不學(xué)習(xí)，考試時突擊學(xué)習(xí)也能取得不錯成績的弊端，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自覺性。通過上述措施的實施，經(jīng)調(diào)查表明多數(shù)學(xué)生都認(rèn)可這種成績考核方法較合理、公正，能夠真實反映學(xué)生的成績，受到了多數(shù)學(xué)生的歡迎。

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中圖分類號：TU852文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2010) 14-0000-01

Power Electronics and New Energy Power Generation Technology

Yang Lin

(Institute of Electrical Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou730030,China)

Abstract:This paper discusses several new forms of energy generation and integrated power supply system transformation,control,intelligence management and safety issues,and hope in the future development of new energy power,we can overcome difficulties and achieve electronic power of new development.

Keywords:Power electronics;Energy management system;Power quality control

我們已進(jìn)入21世紀(jì)，這是一個全新的時代，經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展給人們的生活帶來了很多的便利，但隨之而來的卻是能源的耗竭，原本豐富的能源如今已變得匱乏，并危及到人們未來的生產(chǎn)生活。與此同時，毫無顧忌的能源利用還造成了大氣的嚴(yán)重污染，從而又引發(fā)能源危及，這樣的惡性循環(huán)會直接危及到人類的發(fā)展，甚至威脅人類的健康和繁衍。因此，開拓新能源，減少能量源浪費成為當(dāng)今世界最為關(guān)注的話題。

一、新能源的發(fā)電方式

（一）太陽能發(fā)電

太陽能發(fā)電開始于上世紀(jì)50年代，當(dāng)時，第一塊實用的硅太陽電池研制成功，如今，太陽能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了半個世紀(jì)的發(fā)展，其技術(shù)也在日益成熟。目前，占主流的太陽電池仍然是硅太陽電池，主要分為單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池和非晶硅太陽電池。典型的太陽能供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，太陽電池陣列進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，把太陽能變?yōu)殡娔?，再由功率變換器將太陽電池輸入到直流電中，最后轉(zhuǎn)換成用戶所要使用的電源模式。根據(jù)用戶的需求，功率變換器可以選擇直流斬波器進(jìn)行DC/DC變換，或采用逆變器進(jìn)行DC/AC變換。而功率變換裝置還應(yīng)包括蓄電池系統(tǒng)，主要是為了平衡電流。如果太陽光充足，可以利用太陽能，并利用蓄電池充電；如果在夜晚或者陽光不充足時，就可以使用蓄電池供電。

（二）風(fēng)力發(fā)電

如今，風(fēng)力的主要運用方式就是風(fēng)力發(fā)電，它的發(fā)展速度最快，也最受全世界關(guān)注。風(fēng)力發(fā)電主要有3種運轉(zhuǎn)方式：

1.獨立運行方式，利用一臺小型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)向需要的用戶提供電能，它還可以通過蓄電池充電，預(yù)防無風(fēng)時影響發(fā)電效果；

2.風(fēng)力發(fā)電與其他發(fā)電方式相結(jié)合的聯(lián)合供電方式，主要向交通不便或偏遠(yuǎn)山區(qū)供電，以及地廣人稀的草原牧場提供電力；

3.并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電運行方式，將風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)安裝在條件較好的地區(qū)，常常是一處風(fēng)場安裝幾十臺甚至幾百臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這也是風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展方向。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在不同風(fēng)速的條件下運行，其發(fā)電機(jī)輸出的電壓的幅值和頻率是變化的，所以，通常要配置電力電子功率變換器，通過這種裝置控制電流，保證輸出的電壓是平衡穩(wěn)定的。

（三）燃料電池發(fā)電系統(tǒng)

燃料電池（Fuel Cell）是將反應(yīng)物如氫氣等的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置。它通過燃料（通常是氫氣）和氧氣結(jié)合所發(fā)生的光電反應(yīng)來發(fā)電。燃料電池發(fā)展了這么久，根據(jù)電介質(zhì)的不同，主要分為5種燃料電池：堿性燃料電池（Alkaline Fuel Cell，AFC）；質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton ExchangeMembrane Fuel Cell，PEMFC）；磷酸燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）；熔鹽燃料電池（Molten Car-bonate Fuel Cell，MCFC）；固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）。

實際上，燃料電池也有其優(yōu)點，例如：發(fā)電效率高：發(fā)熱少；噪音低，污染?。还β拭芏雀?。目前，燃料電池發(fā)電主要集中在以下幾個方面：燃料電池特性研究；燃料電池發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和高效功率變換的研究；能量管理技術(shù)；孤島檢測和保護(hù)技術(shù)，并網(wǎng)電流控制；并網(wǎng)運行與獨立運行之間的無縫切換控制技術(shù)。

燃料電池所輸出的電壓會隨著電壓的變化，發(fā)生較大范圍的變化。燃料電池的輸出電壓在負(fù)載發(fā)生突變時還要經(jīng)過一段時間才能停止反應(yīng)，對于質(zhì)子交換模燃料電池響應(yīng)延遲達(dá)2秒。因此，燃料電池一般與負(fù)荷動態(tài)的具體要求無法很好的匹配。

二、電力儲能技術(shù)

可再生能源發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能主要還存在無法預(yù)測的周期性變化，例如風(fēng)能、光伏發(fā)電等，如果將其電能直接輸入普通電網(wǎng)，將會對電流帶來不良影響，而電力儲備裝置就可以平衡能源發(fā)電輸入與電網(wǎng)之間的矛盾。電力儲能技術(shù)有蓄水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、電池儲能等它們都各具特點，各有優(yōu)勢，但它們的正常運行主要是依靠電子電力技術(shù)。

蓄水儲能與壓縮空氣儲能主要是對電力高峰期進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是對地理條件的要求較高。電池儲能的精密性高，需要在技術(shù)成熟的條件下進(jìn)行，理論上可以用于電力調(diào)峰，單電池使用壽命有效，這成為蓄電技術(shù)的難點。飛輪儲能的儲能量有限，運行復(fù)雜，一般用于電能質(zhì)量調(diào)節(jié)。

三、電能質(zhì)量控制

（一）電源諧波檢測和分析技術(shù)

諧波的測量和分析都是以思想諧波治理為前提條件的，精準(zhǔn)的諧波測量和分析可以為諧波的治理提供準(zhǔn)確的依據(jù)。自提出快速傅里葉變換算法（FFT）以來，基于傅里葉變換的諧波測量得到了普遍應(yīng)用。然而基于傅里葉變換的諧波測量要求整周期同步采樣，不然就會嚴(yán)重影響其效果。因此，怎樣減少因同步偏差而引起的測量誤差成為電子電力技術(shù)人員迫切要解決的難題。

（二）電能質(zhì)量控制和管理

首先，電能質(zhì)量的控制和管理主要包含功率因數(shù)校正和濾波器設(shè)計，由于傳統(tǒng)的無源濾波器體積和重點都很大，還需要對不同的頻率進(jìn)行設(shè)計，而功率因數(shù)較技術(shù)正是提高功率因數(shù)和降低諧波污染的重要途徑。如今，電能質(zhì)量控制和管理的研究重點在與PFC控制技術(shù)上，比如：單開關(guān)、多開關(guān)以及軟開關(guān)三相PFC電路的研制，軟開關(guān)技術(shù)與PFC技術(shù)的融合已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢，雖然目前的PFC產(chǎn)品受到功率的限制，但應(yīng)用于分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)卻是重要機(jī)遇。

四、總結(jié)

綜上所述，隨著科技的發(fā)展，新能源的開拓和使用技術(shù)越來越成熟，但是，要真正做好新能源發(fā)電技術(shù)，還需要從解決先存的各種問題，因此，電子電力技術(shù)人員應(yīng)在在電氣、電子、控制和信息等工程技術(shù)領(lǐng)域加強合作研究，通過系統(tǒng)集成和技術(shù)融合，實現(xiàn)各種技術(shù)的突破，我相信，我們一定可以克服各種困難，迎來新能源造福人類的燦爛明天。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李俊峰,高虎,王仲穎.中國風(fēng)電發(fā)展報告[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2008

篇6

一、當(dāng)?shù)卣畬μ柲苷叩莫剟畲胧?/p>

目前，吉林省《吉林省關(guān)于加快光伏產(chǎn)品應(yīng)用促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的建議(128號)》光伏發(fā)電項目的發(fā)電量，實行按照電量補貼的政策，補貼標(biāo)準(zhǔn)在國家規(guī)定的補貼基礎(chǔ)上，吉林省再補貼0.15元/千瓦時。目前國家對吉林省太陽能光伏發(fā)電的最新補貼政策為：太陽能發(fā)電項目享有國家補貼0.14元/千瓦時和省級補貼0.15元/千瓦時，共計0.29元/千瓦時。

二、使用者的效益評估

試點工程屋頂安裝共計總裝機(jī)容量為15KW，根據(jù)主要分為三種形狀的多晶硅太陽能電池板，分別為規(guī)格為2380mm*990mm*40mm的方形多晶硅太陽能電池板，規(guī)格為斜邊3366mm*直角邊2320mm*直角邊2380mm*厚度40mm的直角三角形多晶硅太陽能電池板和規(guī)格為1770mm*3345mm*40mm的平行四邊形多晶硅太陽能電池板陣列，從使用者的角度出發(fā)，他們最關(guān)心的是太陽能電池板的實際發(fā)電量，按照筆者調(diào)研數(shù)據(jù)計算，調(diào)研項目中的屋頂每塊規(guī)格為1640mm*990mm*40mm多晶硅太陽能電池板的日平均發(fā)電量為1千瓦時，每塊多晶硅太陽能電池為250W，那么總裝機(jī)容量為15KW的發(fā)電量為60千瓦時，按照國家和吉林省太陽能光伏發(fā)電補貼共計0.29元/千瓦時計算，平均每天可以獲得17.4元補助，每年可以獲得6351元補助，如果余電上網(wǎng)賣掉，價格為0.88元/千瓦時，根據(jù)太陽能光伏電池板的價格按功率（W）計算單價的標(biāo)準(zhǔn)，市場價格4元/瓦，屋面15KW的多晶硅太陽能電池板的價格共計為6萬元，每年發(fā)電量共計21900千瓦時，按長春民用建筑電費0.56元/千瓦時計算，每年節(jié)省1.2264萬元，加上國家和吉林省補助的費用，每年共計節(jié)省1.8615萬元，預(yù)計不到4年就能收回屋面多晶硅太陽能電池板的成本，其后22年壽命內(nèi)預(yù)計可以獲得利益40.953萬元。如今，生產(chǎn)技術(shù)的日新月異，不僅提高了晶硅電池的品質(zhì)，同時也大大降低了晶硅電池的成本，投資回收預(yù)期較為理想，國家與吉林省扶持太陽能光伏建筑的好消息頻出，新能源與建筑大戶的結(jié)合前景廣闊。

三、環(huán)保效益評估

對于居住建筑而言，提高可再生能源的利用率，發(fā)展和普及太陽能光伏發(fā)電與建筑適配的方法是改善生態(tài)和保護(hù)環(huán)境的有效途徑。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)充分利用了節(jié)能環(huán)保的太陽能資源，對環(huán)境無任何負(fù)面影響，同時減少了煤、石油、天然氣等常規(guī)能源的使用，效益明顯。太陽能是取之不竭的能源，每天在地球上的照射量相當(dāng)于全世界所需能源的三千多倍，然而無法再生，用完就沒有的化石燃料，卻是我們主要的能量來源，而且，因為化石燃料所產(chǎn)生的環(huán)境問題，例如空氣中的酸雨、污染、溫室效應(yīng)氣候變化等，這些都是確定的事實，不過，這些問題似乎都還不算嚴(yán)重，所以，世界每年的化石燃料使用量仍然不斷上升，再過不久，這些化石燃料的蘊藏即將殆盡，世界各國的能源戰(zhàn)爭，也早已上演。因此，促進(jìn)使用和研發(fā)太陽能的政策，不僅是著眼于環(huán)境保護(hù)，更是一種促進(jìn)世界和平的貢獻(xiàn)。環(huán)保效益主要對環(huán)境的優(yōu)化有利，從節(jié)能減排的角度分析，太陽能光伏發(fā)電是真正的零排放和零污染，有良好的環(huán)境效益。從能夠改變局部生態(tài)的角度分析，吉林省總體干旱少雨，安裝太陽能電池板后，對減少水分蒸發(fā)起積極作用，對民生有利，對經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展亦有利。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)總結(jié)，每節(jié)約1度(千瓦時)電，就相應(yīng)地節(jié)約了0.36千克的標(biāo)準(zhǔn)煤，同時減少污染排放0.272千克碳粉塵、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]綜上所述，試點工程25年總發(fā)電量為547500千瓦時，全部為自發(fā)自用，該發(fā)電量與相同發(fā)電量的火電廠相比，25年共計可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤197.12噸，同時每年可以減排二氧化碳545.84噸、氮氧化物8.2噸、二氧化硫16.4噸、粉塵0.52噸、碳粉塵148.92噸。綜上所述，該試點工程的實施成功的為吉林長春的節(jié)能減排做了貢獻(xiàn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益。

四、試點工程預(yù)期成果

試點工程的預(yù)期成果為在保證屋面多晶硅太陽能電池板與建筑結(jié)合最美觀，最經(jīng)濟(jì)的情況下，將多晶硅太陽能電池板最恰當(dāng)?shù)囊?guī)格與屋面進(jìn)行適配性有機(jī)結(jié)合，抗長春當(dāng)?shù)仫L(fēng)壓、雪壓，保證一年四季正常運營，同時保證了屋面自身的保溫、防水功能，保證了整個小區(qū)的美觀，試點工程預(yù)期的太陽能光伏發(fā)電能耗回收期為3年，3年可以保證多晶硅太陽能電池板成本的收回，剩下的22年能繼續(xù)創(chuàng)造余下的經(jīng)濟(jì)價值，在發(fā)電的同時，能為環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。

五、結(jié)論

根據(jù)屋面與異形的多晶硅太陽能電池板的結(jié)合總裝機(jī)容量15KW，屋面多晶硅太陽能光伏電池板總價共計6萬元的現(xiàn)狀，以及試點工程選用的戶用并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)合國家與吉林省對太陽能發(fā)電項目的新的按照電量的補貼政策和相關(guān)環(huán)保效益評估數(shù)據(jù)，總結(jié)出使用者在投資屋頂太陽能發(fā)電后3年后開始能耗回收，多晶硅光伏電池板的壽命為25年，22年的可回收年壽命內(nèi)預(yù)計可以獲得經(jīng)濟(jì)利益40.953萬元， 25年總發(fā)電量為547500千瓦時，該發(fā)電量與相同發(fā)電量的火電廠相比，25年共計可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤197.12噸，同時每年可以減排二氧化碳545.84噸、氮氧化物8.2噸、二氧化硫16.4噸、粉塵0.52噸、碳粉塵148.92噸。綜上所述，該試點工程的實施成功的為吉林長春的節(jié)能減排做了貢獻(xiàn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益。本文重點針對試點工程長春與海外創(chuàng)業(yè)園住宅屋頂集中式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中光電利用形式，從住宅建筑構(gòu)造的角度出發(fā)，解決了長春海外學(xué)人創(chuàng)業(yè)園住宅屋面與多晶硅太陽能電池板的適配性問題，綜合長春嚴(yán)寒C區(qū)的地理條件、氣候特征和太陽能資源，綜合住宅的建筑布局、朝向、間距、群體組合方式和空間環(huán)境，綜合住宅外觀、住宅功能、周邊環(huán)境、電網(wǎng)條件和系統(tǒng)綜合運行方式，綜合建筑設(shè)計，光伏電池組件安裝位置與方式、組建選擇和安裝規(guī)模等研究設(shè)計出長春海外學(xué)人創(chuàng)業(yè)園住宅屋面與多晶硅太陽能電池板的屋面、檐口適配性的設(shè)計節(jié)點詳圖，以及適配的各個構(gòu)件規(guī)格，屋面工程做法。盡管太陽能光伏的應(yīng)用成本與常規(guī)能源相比仍然偏高，但隨著太陽能光伏電池板的普及，隨著未來科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，光伏轉(zhuǎn)換率將有所提高，相關(guān)配套設(shè)施成本的降低，[2]太陽能儲能技術(shù)的進(jìn)步，社會用電需要的增加，特別是綠色、生態(tài)的無污染的太陽能的觀念的深入人心，太陽能光伏發(fā)電的結(jié)構(gòu)必將會逐步改變?nèi)澜缛藗兊挠媚芙Y(jié)構(gòu)。由于我國人多地少，每年大量的新建建筑量大而面積廣的社會主義基本國情短期內(nèi)不會有較大的變化，可以預(yù)計不久的將來只有太陽能光伏發(fā)電與建筑結(jié)合才能使太陽能光伏發(fā)電真正的融入人們生活的每個角落。

六、前景展望

8分鐘又20秒，光子從太陽表面到達(dá)我們的星球。在這段超過一億五千萬公里的旅程之后，我們的皮膚以每平方厘米10兆個光子的密度，接收太陽的熱能。太陽能不僅無所不在，也是我們所在世界最初和最后的能源。太陽能經(jīng)濟(jì)體系不僅建立在太陽能使用的技術(shù)上，同時也為房地產(chǎn)與建筑世界開創(chuàng)了新的商機(jī)。本論文僅僅只對海外學(xué)人創(chuàng)業(yè)園住宅與多晶硅太陽能電池板在屋面適配的節(jié)點詳圖進(jìn)行了研究設(shè)計，研究過程中存在著諸多不足之處，還有許多實際的問題要結(jié)合國家政策綜合進(jìn)一步研究，展望未來，太陽能光伏建筑一體化的設(shè)計將會成為光伏建筑未來主要的發(fā)展方向，當(dāng)下我國正處于城鎮(zhèn)化建設(shè)的期，每年的總建設(shè)面積高達(dá)20億m2，而且此階段預(yù)計還要繼續(xù)持續(xù)30年以上，換句話說，未來我國30年的總建筑量將超過歷史的總的既有建筑數(shù)量，這些建筑的能源使用效率將會決定未來我國能耗水平和CO2氣體的排放量。城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域是建筑的主要領(lǐng)域，也是太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域，因此，要把握住這種“空前絕后”的建設(shè)機(jī)遇，大力提寒地區(qū)太陽能與建筑的適配性，開發(fā)節(jié)能建筑的市場潛力。太陽能光伏建筑一體化方興未艾，任重道遠(yuǎn)。吉林省太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較晚，我們等需要站在能源戰(zhàn)略的高度，加速發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，明確太陽能光伏產(chǎn)業(yè)與建筑結(jié)合的積極意義。太陽能建筑一體化還有利于電源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，全省光伏發(fā)電在二次能源中還處于空白階段，如果能夠做到太陽能光伏與建筑大量地結(jié)合，并網(wǎng)發(fā)電，與在二次能源中占18.8%的風(fēng)力發(fā)電互補，做到“風(fēng)光互補”，還能進(jìn)一步促進(jìn)全省二次能源的優(yōu)化。解放民眾思想，提高對太陽能光伏建筑一體化產(chǎn)業(yè)的普遍認(rèn)識，這不但對調(diào)整太陽能建筑一體化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有益，對整個吉林乃至全國的能源結(jié)構(gòu)有益，而且還對改善環(huán)境，對低碳經(jīng)濟(jì)，對加速實現(xiàn)節(jié)能減排等政策將起到積極促進(jìn)作用，意義深遠(yuǎn)。光伏發(fā)電是比較有前景的新能源發(fā)電技術(shù)，自身很難起到主導(dǎo)作用，但與能源大戶結(jié)合起來，能造福子孫后代，緩解能源壓力，前景意義深遠(yuǎn)。最后，希望本論文對嚴(yán)寒地區(qū)別墅住宅屋面與多晶硅太陽能光伏電池板適配性的相關(guān)研究與設(shè)計詳圖能夠提高大家對光伏建筑設(shè)計的關(guān)注度，激發(fā)多面性的思考，提供一些思路，達(dá)到拋磚引玉、投石問路的效果。

作者:趙暉 郭格靜 謝偉雙 單位:長春工程學(xué)院建筑與設(shè)計學(xué)院

篇7

（一）太陽能。

太陽能是一種人類取之不盡用之不竭的可再生能源，它具有清潔性、安全性、廣泛性、持久性、充足性、免維護(hù)性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點，具有重要的戰(zhàn)略地位。水能、風(fēng)能、潮汐能可用的總量都太小，滿足不了人類的需求。核聚變能雖然產(chǎn)生的能量巨大，但有不可控性及安全問題。地?zé)崮軓睦碚撋峡匆簿哂袧摿?，但是存在技術(shù)和安全性的問題。所以，太陽能是人類所知，目前已經(jīng)可以利用的，清潔安全的，能夠解決人類未來所需的唯一能源選擇。人類直接利用太陽能還處于初級階段。太陽能發(fā)電是一種使可再生能源被利用的新興方式。通常說的太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電，簡稱“光電”.

（二）光伏發(fā)電。

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)所需要的關(guān)鍵元件是太陽能電池。光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護(hù)簡便。從理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以在任何需要電源的場合發(fā)揮作用。光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電柜，太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。它是近年來發(fā)展最快，最具經(jīng)濟(jì)潛力的能源開發(fā)領(lǐng)域。

（三）光伏產(chǎn)業(yè)鏈。

光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括硅料、硅片、電池片、電池組件、應(yīng)用系統(tǒng)5個環(huán)節(jié)。上游為硅料、硅片環(huán)節(jié)；中游為電池片、電池組件環(huán)節(jié)；下游為應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)節(jié)。整個產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游呈明顯的金字塔分布，隨著產(chǎn)業(yè)鏈的增加市場容量和企業(yè)數(shù)量不斷增加，由于硅料特別是高純度的硅料在整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈中利潤最高，因此處在上游的企業(yè)所獲得的利潤很明顯的高于下游企業(yè)。我國光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已形成了比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，如今正處在快速發(fā)展的階段，2009年我國內(nèi)地多晶硅產(chǎn)量超過了兩萬噸，太陽能電池產(chǎn)量超過了4000兆瓦，已經(jīng)連續(xù)3年成為全球太陽能電池的第一大國。

2010年5月，中國光伏產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立，此聯(lián)盟以規(guī)范發(fā)展、推動應(yīng)用、引導(dǎo)行業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新為核心，研究鼓勵光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各項政策，加大對企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)業(yè)升級的支持力度，其中主要包括22家國內(nèi)光伏骨干企業(yè)、行業(yè)協(xié)會及研究機(jī)構(gòu)。中國光伏產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟始終致力于整合產(chǎn)業(yè)資源、推進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，加大行業(yè)凝聚力，增強國際影響力與競爭力。

二、光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

世界光伏產(chǎn)業(yè)在過去10年內(nèi)每年以30-40%的速度增長，論文格式根據(jù)Solarbuzz最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2007年全球光伏系統(tǒng)裝置新增容量為2826MW,同比增長62%.光伏產(chǎn)業(yè)一直是政府宏觀調(diào)控在進(jìn)行政策支持，通過產(chǎn)業(yè)自身不斷技術(shù)創(chuàng)新，企業(yè)不斷規(guī)模化而迅速發(fā)展。但是全球光伏發(fā)電的補貼卻處在下降階段，這就驅(qū)使光伏產(chǎn)業(yè)不斷尋找科技創(chuàng)新、降低成本的途徑。到2012年時全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。

（一）經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促使光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。[論/文/網(wǎng) LunWenData/Com]

經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展帶來的負(fù)面效應(yīng)是資源的大量消耗，特別是化石能源日益減少，同時環(huán)境受到破壞，日益嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，因此各國均大力發(fā)展太陽能利用技術(shù)，其中發(fā)達(dá)國家因其經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、能源消耗大而起步較早，日本、歐美等國家在技術(shù)和應(yīng)用上都處于領(lǐng)先地位。但是太陽能發(fā)電成本與傳統(tǒng)能源相比較高，因此需要政府給予政策扶持。20世紀(jì)90年代末，“陽光計劃”在歐美、日本等國家內(nèi)開始實行，政府在許多方面采取政策支持，例如太陽能發(fā)電的價格、國家稅收、發(fā)展基金等方面給予較大優(yōu)惠。同時，歐洲一些高水平的研究機(jī)構(gòu)在政府的資助下也加大了對太陽能能源利用的研究。

（二）中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

近年來，中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展之迅速受到了世界的矚目，但同時我們也深刻地意識到，在能源構(gòu)成中，煤占有著主導(dǎo)的地位，煤的直接燃燒會產(chǎn)生大量污染物，給環(huán)境帶來嚴(yán)重的影響，從環(huán)境和能源雙重考慮，政府正積極開發(fā)利用可再生資源。在我國廣闊的土地上，太陽能資源開發(fā)和利用的潛力非常廣闊。年平均日照超過2000小時，大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米4千瓦時以上，西藏日輻射量最高達(dá)每平米7千瓦時，與同緯度的其他國家相比，有著巨大的優(yōu)勢和開發(fā)潛能。

中國光伏技術(shù)在20世紀(jì)70年代興起，起初用于空間，70年代后光伏應(yīng)用擴(kuò)大到地面，中國的光伏產(chǎn)業(yè)應(yīng)運而生，每年以400%的速度快速發(fā)展，短短5年一躍成為世界第一強，中國光伏產(chǎn)業(yè)取得的進(jìn)步世界矚目。根據(jù)《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，我國將力爭使太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到1.8GW（百萬千瓦），到2050年將達(dá)到600GW（百萬千瓦）。預(yù)計，到2050年，中國可再生能源的電力裝機(jī)將占全國電力裝機(jī)的25%,其中光伏發(fā)電裝機(jī)將占到5%.預(yù)計2030年之前，中國太陽能裝機(jī)容量的復(fù)合增長率將高達(dá)25%以上。中國光伏產(chǎn)業(yè)一方面擁有相對的電池技術(shù)、半自動化的設(shè)備和人力的最佳生產(chǎn)模式和成本優(yōu)勢，但是另一方面光伏產(chǎn)業(yè)鏈還不健全，關(guān)鍵技術(shù)上有所欠缺，與國外相比，我國光伏產(chǎn)業(yè)市場化進(jìn)程卻相對緩慢。過去幾年中國政府和業(yè)界人士一直共同努力改善“原料、市場、技術(shù)和設(shè)備”四個都在外的情況，但是從整個產(chǎn)業(yè)鏈來看，我國光伏產(chǎn)業(yè)主要集中到2010年9月人民幣兌美元的名義利率已超過20%.直接導(dǎo)致的后果就是影響廣東省服裝貿(mào)易的進(jìn)出口量。據(jù)統(tǒng)計，人民幣升值1%,服裝行業(yè)的出口產(chǎn)品的營業(yè)利潤將下降10.3%,人民幣升值到5%到10%的這個階段，服裝行業(yè)的利潤率將下降到10%到60%.人民幣的升值還將影響到外資對廣東省服裝行業(yè)的投資積極性。

2.周邊地區(qū)競爭激烈。

近年來隨著經(jīng)濟(jì)的加快運轉(zhuǎn)，江蘇、浙江、福建等省份服裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尤為迅速，以自創(chuàng)品牌、推行特許加盟等模式來占領(lǐng)市場。加上中西部地區(qū)開始重視服裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與建設(shè)，產(chǎn)業(yè)環(huán)境和政策環(huán)境都在逐步優(yōu)化，競爭優(yōu)勢越來越明顯。這些地區(qū)的服裝出口規(guī)模不斷擴(kuò)大，這對廣東的服裝業(yè)造成了一定的影響。

3.國際服裝貿(mào)易保護(hù)主義下導(dǎo)致的貿(mào)易壁壘。

自從2005年服裝配額取消以來，我國對歐美地區(qū)的服裝出口大幅度增長，為了保護(hù)本地區(qū)的利益，美國、歐盟啟動了“特保”條款，對多種服裝實施進(jìn)口數(shù)量限制。

三、廣東省服裝出口的發(fā)展戰(zhàn)略措施

（一）提高品牌意識。

高產(chǎn)出、低附加值已經(jīng)不適合廣東服裝發(fā)展的道路，廣東省只有轉(zhuǎn)變服裝出口的模式。面對全球經(jīng)濟(jì)一體化的今天，廣東省服裝企業(yè)應(yīng)逐步認(rèn)識到其經(jīng)營規(guī)模和競爭力已亟待改善。自己的企業(yè)要盡快變革，形成品牌效應(yīng)，抓住時機(jī)融入世界經(jīng)濟(jì)舞臺。

（二）組建大型服裝集團(tuán)。

采取強強聯(lián)合、工貿(mào)聯(lián)合、內(nèi)外貿(mào)聯(lián)合、跨地區(qū)聯(lián)合組建大型服裝出口集團(tuán)，國家應(yīng)給予必要的支持政策，加大國家資本退出的速度，以此強化企業(yè)的市場化職能。在更短的時間內(nèi)率先允許服裝業(yè)內(nèi)外貿(mào)的合并，允許企業(yè)重組和國有資本退出，原有的外貿(mào)專營權(quán)同步轉(zhuǎn)移。

（三）優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

建立有效的營銷激勵機(jī)制集中現(xiàn)有優(yōu)良資產(chǎn)、優(yōu)勢資本和優(yōu)良技術(shù)裝備，開發(fā)市場適銷的特色化產(chǎn)品，增加高附加值產(chǎn)品，提高產(chǎn)品毛利率。對于積壓產(chǎn)品、虧損嚴(yán)重的產(chǎn)品要堅決停產(chǎn)，將產(chǎn)品產(chǎn)銷率提高到國家要求的水平。加強營銷管理，要把“質(zhì)量、效率、低耗、效益”有機(jī)結(jié)合起來，強化全員的市場意識，增強營銷人員的責(zé)任感和積極性。

（四）加強地區(qū)交流。

篇8

中圖分類號：TM7 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）009-000-02

引言

作為能源戰(zhàn)略調(diào)整、轉(zhuǎn)變電力發(fā)展方式的重要內(nèi)容，近年來，以風(fēng)電、太陽能為代表的可再生能源發(fā)電技術(shù)在中國得到了快速發(fā)展。目前主流的太陽能發(fā)電技術(shù)主要有光熱發(fā)電與光伏發(fā)電兩種形式，其中太陽能光熱發(fā)電是通過光學(xué)聚焦原理，將太陽光通過拋物形鏡面聚集起來產(chǎn)生高溫，加熱傳熱介質(zhì)，最后通過工作介質(zhì)驅(qū)動熱動力裝置并帶動同步發(fā)電機(jī)發(fā)電。相對于光伏發(fā)電，光熱發(fā)電能實現(xiàn)電網(wǎng)大容量供電，是太陽能大規(guī)模利用的有效途徑之一，當(dāng)前投資成本過高是限制光熱電站發(fā)展的主要障礙。風(fēng)能利用的主流形式是采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（如雙饋風(fēng)機(jī)、直驅(qū)永磁風(fēng)機(jī)等）將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為50Hz的工頻交流電，并接入電網(wǎng)。與常規(guī)能源電站相比，風(fēng)功率的可預(yù)測性和可控性均較差，其大量接入會顯著影響電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定運行。將光伏、光熱與風(fēng)能聯(lián)合構(gòu)成發(fā)電系統(tǒng)，可顯著改善總體的有功輸出特性，提高電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。本文依托風(fēng)光熱儲智能互補綜合示范項目工程，介紹了太陽能光伏發(fā)電、太陽能光熱發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電三種型式聯(lián)合發(fā)電的電氣二次部分功能、電氣二次設(shè)計的方案。

一、項目總體介紹

深圳中科藍(lán)天包頭達(dá)茂旗600MW風(fēng)光熱儲智能互補綜合示范項目立足于新能源，借助達(dá)茂旗地區(qū)豐富的太陽能資源與風(fēng)能資源，通過風(fēng)光熱儲智能互補，實現(xiàn)負(fù)荷平穩(wěn)輸出。項目總規(guī)模600MW，建設(shè)發(fā)電形式為太陽能光伏發(fā)電、太陽能光熱發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電三種，其中光熱工程采用塔式集熱方式。

二、項目太陽能光伏、風(fēng)能發(fā)電部分

1.逆變器選型

光伏并網(wǎng)逆變器按容量大小劃分主要有20kW、28kW、40kW、100kW、250kW、500kW、750kW、1000kW等幾種容量等級，一般大容量逆變器效率要高于小容量逆變器。但逆變器容量過大，一旦故障，電量損失較大。綜合以上兩因素，本項目采用單臺容量為500kW的逆變器。目前國內(nèi)500kW逆變器技術(shù)已經(jīng)成熟，廣泛應(yīng)用到光伏發(fā)電系統(tǒng)中，性價比高，用戶反映良好。

逆變器按結(jié)構(gòu)分為有隔離變和無隔離變兩種。從造價考慮無隔離變逆變器要優(yōu)于有隔離變逆變器，且能減少每個逆變器室占地面積。因此，本項目選用無隔離變逆變器。

2.匯流箱接線方式及逆變器單元接線方案

本項目206MWp的光伏陣列可分為206個1MWp的光伏方陣，組成206個1MWp并網(wǎng)發(fā)電單元，每1MWp的并網(wǎng)發(fā)電單元的光伏組件都通過直流匯流裝置分別接至2臺500kW的逆變器。每個1MW光伏發(fā)電單元共安裝4032件260Wp光伏組件，每21件光伏組件串聯(lián)為一個支路，共192個支路，各支路平均分配接入14個PVC-16直流匯流箱，1至7號PVC-16直流匯線箱接入1面直流防雷配電柜，8至14號直流匯線箱接入1面直流防雷配電柜，共2面直流柜；每面直流防雷配電柜出線接入1面500kW逆變器柜，共2面逆變器柜。

3.光伏、風(fēng)能發(fā)電部分升壓站UPS電源及直流電源

光伏、風(fēng)能發(fā)電部分升壓站設(shè)置2套交流不停電電源（UPS），容量為10kVA。

升壓站采用控制負(fù)荷與動力負(fù)荷混合供電的220V直流電源系統(tǒng)，共裝設(shè)兩組220V閥控鉛酸蓄電池組，設(shè)置兩組充電裝置，充電裝置選用高頻開關(guān)型。每組蓄電池容量為400Ah。

4.光伏、風(fēng)能發(fā)電部分二次線、繼電保護(hù)及自動裝置

（1）升壓站部分

光伏、風(fēng)能發(fā)電部分升壓站電氣設(shè)備監(jiān)控采用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，通過遠(yuǎn)動工作站與中調(diào)、地調(diào)進(jìn)行信息傳送和遠(yuǎn)程監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)。主變壓器保護(hù)采用雙重化配置，非電量保護(hù)單套配置，保護(hù)裝置采用微機(jī)型、35kV配電裝置配置微機(jī)型綜合保護(hù)測控裝置。35kV線路及220kV線路側(cè)設(shè)置電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。為防止升壓站電氣設(shè)備誤操作，設(shè)置一套微機(jī)五防閉鎖系統(tǒng)。本升壓站配置GPS/北斗星時間同步系統(tǒng)各1套，為保護(hù)和自動裝置提供時間同步信號。

（2）光伏區(qū)部分

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控采用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，和升壓站監(jiān)控系統(tǒng)共用上位機(jī)，由升壓站監(jiān)控上位機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行管理。光伏監(jiān)控系統(tǒng)通過光纖環(huán)網(wǎng)將光伏通信設(shè)備與升壓站監(jiān)控系統(tǒng)站控層通信設(shè)備互聯(lián)。每個逆變器房設(shè)2臺直流配電柜測控單元用來采集每路直流回路的電流、直流母線電壓及直流空開的跳閘信號以及煙霧報警信號，并將其上傳給光伏發(fā)電計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。箱式變壓器的運行狀態(tài)信號由就地設(shè)置的箱變智能測控單元采集，通過光纖網(wǎng)絡(luò)上傳給升壓站光伏監(jiān)控系統(tǒng)。

匯流箱里的每組電池串配熔斷器作為整個電池串的保護(hù)，出線設(shè)直流空氣開關(guān)用來保護(hù)匯流箱至直流配電柜之間的電纜。逆變器設(shè)過流、單相接地、過載、過壓、欠壓、孤島保護(hù)、電網(wǎng)異常等保護(hù)。箱式變壓器高壓側(cè)設(shè)熔斷器作為變壓器內(nèi)部的短路保護(hù)；低壓側(cè)設(shè)空氣開關(guān)，帶智能脫扣器，作為箱式變壓器至逆變器之間電纜的保護(hù)，同時兼做逆變器的后備保護(hù)。

（3）風(fēng)電場部分

風(fēng)電機(jī)組采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分就地監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程中央監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)三部分。箱式變壓器的低壓側(cè)開關(guān)采用就地和遠(yuǎn)方控制方式。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)有過載、堵轉(zhuǎn)、短路、缺相、三相不平衡、過壓、失壓、溫度過高、振動超時、過速、電纜纏繞等保護(hù)。風(fēng)電機(jī)組需監(jiān)測電網(wǎng)的電壓、頻率，發(fā)電機(jī)的電流、功率、轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)和風(fēng)速，風(fēng)向，葉輪轉(zhuǎn)速，液壓系統(tǒng)狀況，偏航系統(tǒng)狀況，系統(tǒng)狀況、齒輪箱狀況、軟啟動狀況，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備的溫度及戶外溫度等。

箱式變壓器的非電量信號及高壓熔斷器、刀閘、低壓開關(guān)的狀態(tài)、箱變內(nèi)火災(zāi)報警等信號由箱變智能監(jiān)控單元采集，箱變智能監(jiān)控單元通過光纖環(huán)網(wǎng)與變電站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的以太網(wǎng)交換機(jī)連接，箱式變壓器的控制及信號監(jiān)視由升壓站監(jiān)控系統(tǒng)來完成。

三、項目太陽能光熱發(fā)電部分

1.發(fā)電機(jī)及勵磁系統(tǒng)

光熱發(fā)電部分發(fā)電機(jī)采用交流勵磁機(jī)帶旋轉(zhuǎn)整流器的無刷勵磁系統(tǒng)，或機(jī)端自并勵靜態(tài)勵磁系統(tǒng)。自動電壓調(diào)節(jié)裝置（AVR）采用微機(jī)型，且為雙通道冗余配置，隨發(fā)電機(jī)成套供貨。

2.光熱發(fā)電機(jī)組UPS及直流系統(tǒng)

光熱發(fā)電部分每臺機(jī)組設(shè)置一套靜態(tài)型交流不間斷電源裝置（UPS），UPS容量為60kVA。UPS系統(tǒng)包括主機(jī)柜（靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)、整流器、逆變器、輸入/輸出隔離變壓器、手動旁路開關(guān)）、旁路柜、饋線柜等。

本光熱發(fā)電機(jī)組采用控制負(fù)荷與動力負(fù)荷混合供電的220V直流電源系統(tǒng)，兩臺機(jī)組共裝設(shè)兩組220V閥控鉛酸蓄電池組，設(shè)置兩組充電裝置，充電裝置選用高頻開關(guān)型。UPS屏及直流屏布置在主廠房UPS及直流屏室內(nèi)。

3.光熱發(fā)電機(jī)組二次線、繼電保護(hù)及自動裝置

光熱發(fā)電機(jī)組及廠用電源系統(tǒng)采用DCS集中控制方式，僅在LCD操作臺上留有發(fā)電機(jī)斷路器、滅磁開關(guān)的緊急跳閘按鈕。發(fā)變組及廠用電源操作員站布置在主廠房集控室內(nèi)。

光熱工程220kV升壓站設(shè)備采用微機(jī)監(jiān)控方式，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，通過遠(yuǎn)動工作站與中調(diào)、地調(diào)進(jìn)行信息傳送和遠(yuǎn)程監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)操作員站布置在主廠房集控室內(nèi)。

光熱工程發(fā)電機(jī)變壓器組、高壓廠用電源、啟動/備用變壓器保護(hù)裝置采用微機(jī)型，保護(hù)采用雙重化配置，非電量保護(hù)單套配置，保護(hù)屏布置在主廠房電子設(shè)備間內(nèi)。6kV廠用設(shè)備保護(hù)采用綜合測控保護(hù)裝置，380V廠用電動機(jī)保護(hù)采用智能馬達(dá)控制器。

每臺光熱發(fā)電機(jī)組設(shè)置1套自動準(zhǔn)同期裝置和1面發(fā)變組故障錄波裝置柜。6kV工作段每段裝設(shè)1套微機(jī)型快速切換裝置。機(jī)組測量及自動裝置柜布置在主廠房電子設(shè)備間。為防止升壓站電氣設(shè)備誤操作，設(shè)置一套微機(jī)五防閉鎖系統(tǒng)。光熱機(jī)組配置GPS/北斗星時間同步系統(tǒng)各1套，為保護(hù)和自動裝置提供時間同步信號。

四、總結(jié)

本論文的內(nèi)容主要是風(fēng)光熱儲電廠項目的電氣二次設(shè)計特點及方案。本設(shè)計首先對項目概況及規(guī)模進(jìn)行總體分析，其次是介紹該項目太陽能光伏、風(fēng)能發(fā)電部分的主要設(shè)計方案，下一步就是介紹該項目太陽能光熱發(fā)電部分的主要設(shè)計方案。在設(shè)計過程中還要對相關(guān)圖紙（主接線圖、保護(hù)配置、監(jiān)控系統(tǒng)、自動裝置） 進(jìn)行選擇和繪制，希望本論文能夠使我們對風(fēng)光熱儲電廠項目結(jié)構(gòu)和設(shè)計理論有進(jìn)一步的理解和認(rèn)識，對新能源電力系統(tǒng)有更深的了解。

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篇9

1、研究意義

近幾十年來，世界經(jīng)濟(jì)經(jīng)歷了跨躍式的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開能源的支撐，世界能源的消耗量不斷增長，地球上有限的能源儲藏量和人類社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的矛盾越來越受到世界各國政府的關(guān)注。1990年到2010年，全世界的生產(chǎn)總值年平均增長3%左右。據(jù)統(tǒng)計，在過去的這30多年里，全球一次能源的消費量每年平均增長1.8%左右。按照現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源消耗的速度，地球上的化石能源在百年左右將會枯竭。按國內(nèi)專家計算，中國現(xiàn)有的石油資源只夠開采約15年，天然氣約40年，煤炭約80年。按照現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源消耗的速度，地球上的化石能源在百年左右將會枯竭。

伴隨著石油、煤炭等一次能源的大量消耗，全球的環(huán)境問題日趨惡化。以煤炭為主要燃料的火電，造成了嚴(yán)重的粉塵污染，大型火電廠排放的燃煤污染物可以污染方圓幾百公里的范圍，在北京、上海出現(xiàn)的沙塵暴中都含有大量的煤炭污染物；另外火電的耗水量接近我國工業(yè)耗水量的一半，嚴(yán)重污染了水資源，其排放的二氧化硫污染物是形成酸雨的主要物質(zhì)之一。石油、天然氣等其他一次能源的大量使用造成了嚴(yán)重的空氣污染，燃燒產(chǎn)生的二氧化碳直接造成全球的溫室效應(yīng)。但是由于電力需求的增加，近年來我國的火力發(fā)電量還在逐年提高。人類社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展需要穩(wěn)定持續(xù)、清潔環(huán)保的能源，然而目前主要使用的化石能源的儲藏量并不能支撐人類社會長期穩(wěn)定的發(fā)展。與傳統(tǒng)的化石能源相對，水電、風(fēng)能、太陽能，以及生物質(zhì)能這些可再生的清潔能源應(yīng)該成為未來支撐人類社會和全球發(fā)展的主要能源。我國的能源目前80%依靠煤炭，而全世界的平均水平不到30%。隨著能源需求的快速增長，地下的煤礦被過度的開采，地下和地表的水資源遭到污染和破壞，尤其在我國的西北地區(qū)，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，土地沙漠化和空氣污染問題愈發(fā)嚴(yán)重，為了解決這個問題，我國應(yīng)積極發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，優(yōu)化我國的能源結(jié)構(gòu)，走經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展道路。

據(jù)目前權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，每天達(dá)到地面的太陽輻射能約為2.5億桶石油，而且太陽能是一種綠色無污染能源，基本上不會造成任何環(huán)境問題。因此，自上世紀(jì)70年代開始，各國都將開發(fā)利用太陽能視為一個重大電力項目，作為本國能源可持續(xù)發(fā)展的一個重大舉措。當(dāng)前，對太陽能的利用主要有太陽能光化利用、太陽能發(fā)電利用、太陽能動力利用等，其中太陽能光伏發(fā)電被看作是最具潛力的一種。進(jìn)入21世紀(jì)，光伏發(fā)電發(fā)展迅猛，尤其是近幾年，由于光伏技術(shù)的迅猛發(fā)展，太陽能電池及配套組件年增長率達(dá)到驚人的33%。太陽能光伏發(fā)電進(jìn)入了一個發(fā)展期，為了激勵光伏發(fā)電市場，一些發(fā)達(dá)國家制定了符合本國國情的措施；其中在眾多國家中德國提出的“上網(wǎng)電價政策”及“10萬屋頂計劃”，在太陽能利用率和裝機(jī)容量方面多處于領(lǐng)先地位，為世界各國多方位的發(fā)展光伏發(fā)電系統(tǒng)提供了樣例，大大的促進(jìn)了光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用。

2、光伏發(fā)電研究現(xiàn)狀

在過去的40多年里，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)從無到有，從小變大，隨著光伏發(fā)電規(guī)模的不斷擴(kuò)大，光伏發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏發(fā)電已成為現(xiàn)在世界電力工業(yè)的不可或缺的重要組成部分，在最近的10年里光伏產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，表1展示了近10年的全球光伏裝機(jī)容量的增長趨勢。并且這種強勁的發(fā)展勢頭將繼續(xù)保持下去。歐洲光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)協(xié)會（EPIA）日前的數(shù)據(jù)顯示，截至2012年底，全球光伏發(fā)電累積裝機(jī)容量達(dá)到10.2萬MW，比上一年增加44%。在截至2012年底的全球累積裝機(jī)容量中，歐洲占7成，德國（31%）和意大利（16%）加在一起占全球的接近一半，其次是中國（8%）、美國（7%）和日本（7%）。

截止 2012 年底，全年在全世界范圍內(nèi)的光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝容量已達(dá)到大約30GW，其中之前占據(jù)全球六成光伏市場的德意兩國在今年增長緩慢，只占據(jù)了40%左右，其中德國占26%，意大利占10%；中國的市場份額僅次于德國，占據(jù)16%；美國排在第三位，占據(jù)13%，但是美國的實際裝機(jī)容量低于預(yù)期，日本占據(jù)全球市場的7%；東歐和印度市場增長較快，高于預(yù)期。

目前，我國的光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速，但是與世界先進(jìn)水平相比，在技術(shù)層面還是落后于世界先進(jìn)水平的，主要因為我國的太陽能發(fā)電研究起步較晚。隨著我國與光伏產(chǎn)業(yè)水平先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家（德國、日本等）之間光伏項目合作的深入和國家對光伏產(chǎn)業(yè)的扶持補貼制度，有力的刺激了我國的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在“十一五”期間，兆瓦級別光伏并網(wǎng)發(fā)電電廠的成功試點給國內(nèi)大容量光伏并網(wǎng)電廠的研究和建設(shè)開辟了道路。除了財政補貼和技術(shù)支持，國家出臺的支持新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)法律和通知，如《可再生能源法》、《關(guān)于加快推進(jìn)太陽能光電建筑應(yīng)用的實施意見》、《太陽能光電建設(shè)應(yīng)用財政補助資金管理辦法暫行辦法》和《關(guān)于實施金太陽示范工程的通知》、《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》、《太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和《太陽能發(fā)電“十二五”規(guī)劃》都為我國的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的保障和支持。預(yù)計在未來的10年內(nèi)光伏發(fā)電的電價將會進(jìn)一步降低。目前，我國已經(jīng)有大量的成規(guī)模的光伏發(fā)電工程建設(shè)完成并投入運行。2012年10月，國家電網(wǎng)公司《關(guān)于做好分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》，在提高分布式光伏發(fā)電項目并網(wǎng)服務(wù)效率、免收相關(guān)費用等方面做出15條承諾，各級電網(wǎng)企業(yè)認(rèn)真履行各項承諾，確保并網(wǎng)服務(wù)工作實施有序、服務(wù)暢通[10]。這為小型光伏電站的并網(wǎng)敞開了大門。在2012年全國的并網(wǎng)太陽能裝機(jī)容量為3.28GW，同比增長47.8%，發(fā)電量3500GW時，比上年增長4.1倍，在過去的2013年里也建成了大約3GW的光伏并網(wǎng)裝機(jī)容量，基本實現(xiàn)了年底全國累計裝機(jī)容量達(dá)到6GW的目標(biāo)。根據(jù)我國國家能源局公布了《2014年上半年光伏發(fā)電簡況》（以下簡稱《簡況》）?！逗啗r》顯示，2014年上半年，我國新增光伏發(fā)電并網(wǎng)容量3.30GW，比去年同期增長約100%。其中，新增光伏電站并網(wǎng)容量2.30GW，新增分布式光伏并網(wǎng)容量1GW。

3、光伏發(fā)電并網(wǎng)控制策略的研究

要實現(xiàn)并網(wǎng)，不僅要使逆變器側(cè)的輸出電流在頻率和相位上與電網(wǎng)電壓保持同步，并能夠很好地跟蹤電網(wǎng)電壓參數(shù)變化，且電流總畸變率 THD 要很小，這樣可將對電網(wǎng)諧波的影響降到最低，而且還要使逆變器側(cè)輸出有功功率達(dá)到最大值，即功率因數(shù)接近 1。因此，控制并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，選用何種逆變器控制策略也會影響整個系統(tǒng)的效率。

由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出不具有同步發(fā)電機(jī)那樣的外特性曲線，為了使光伏并網(wǎng)逆變器輸出設(shè)定要求的電壓、頻率、相位的電能，需要對光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的控制，一般是對光伏并網(wǎng)逆變器的輸出電流進(jìn)行控制。并網(wǎng)逆變器的電流控制方法其實就是從采用來的電網(wǎng)電壓中分析有無變化和何種變化，然后輸出反映了該變化的指令信號，使得逆變器的輸出電流實現(xiàn)對電網(wǎng)電壓的跟蹤。逆變器依據(jù)控制對象的不同，可以將逆變器分為電流源型與電壓源型兩類。直接電流控制與間接電流控制是兩種常用的逆變器控制策略。間接電流控制無需電流反饋，控制算法相對比較簡單，但是間接電流控制對系統(tǒng)參數(shù)敏感，電流動態(tài)響應(yīng)慢。而直接電流控制需要電流反饋，且電流的響應(yīng)速度快，輸出電流的質(zhì)量較好，適合進(jìn)行精密控制。本文中對常用的瞬時值滯環(huán)比較控制、定時比較控制、三角波比較控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、無差拍控制等是較常用的電流控制方式進(jìn)行了分析比較，重點分析PI控制和重復(fù)控制，PI控制的參數(shù)較少，簡單可靠，易于實現(xiàn)，減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但是并不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差，PI控制的抗干擾能力也較差。重復(fù)控制則可以實現(xiàn)對參考信號進(jìn)行無差跟蹤，實時控制效果較差。

近年來，隨著數(shù)字控制技術(shù)的快速發(fā)展，已漸漸取代了模擬控制技術(shù)。數(shù)字化 PWM 控制算法因其算法簡單、控制效果好、硬件調(diào)試電路比較簡單，這樣使得硬件成本下降不少，因而得到了不斷發(fā)展，應(yīng)用前景廣闊。為了使并網(wǎng)逆變器側(cè)輸出單位功率因數(shù)且無諧波的正弦電流，世界各國的研究人員經(jīng)過不斷的摸索與實驗，提出了多種有效的數(shù)字控制方案。針對并網(wǎng)電流控制，僅僅采用常見的控制策略有重復(fù)控制、滯環(huán)控制、無差拍控制、PI 控制等實現(xiàn)單位功率因數(shù)運行是不夠的，我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同情況下的不同控制目標(biāo)，來采取多種控制策略的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)。

為了改善逆變器輸出波形，針對以上的一系列并網(wǎng)控制策略，國內(nèi)外的專家學(xué)者進(jìn)行了一些改進(jìn)。文獻(xiàn)（1）提到，將擾動觀測器加入無差拍控制中去，通過觀測器發(fā)出擾動可以實時觀測負(fù)載電流，增強了負(fù)載適應(yīng)性?；ぷ兘Y(jié)構(gòu)控制是一種非線性控制方法，魯棒性較強，因為具有固有的開關(guān)特性非常適合應(yīng)用到逆變器的控制中去。文獻(xiàn)（2）利用重復(fù)控制技術(shù)對逆變器輸出波形進(jìn)行諧波抑制。重復(fù)控制技術(shù)的特點是輸出特性相對穩(wěn)定，諧波含量較少，系統(tǒng)穩(wěn)定性強，但是對誤差的跟蹤性能較差，會延遲一定時間。文獻(xiàn)（3）等人在控制系統(tǒng)中加入PID控制方法，可以對開關(guān)周期進(jìn)行追蹤通過較為精密的參數(shù)設(shè)置可以是系統(tǒng)獲得良好的性能，彌補波形輸出質(zhì)量不高這一缺點。彭傳彪等人提出滯環(huán)電流控制是一種優(yōu)越的非線性控制，控制簡單，易于實現(xiàn)，但是因為環(huán)寬的局限性導(dǎo)致開關(guān)頻率不穩(wěn)定，諧波種類較多。針對這一問題提出了自適應(yīng)滯環(huán)電流控制策略，采用基于滯環(huán)電流控制的的復(fù)合控制策略，通過改變環(huán)寬來實現(xiàn)開關(guān)頻率的固定，減少輸出波形的畸變率，抑制諧波。文獻(xiàn)（4）引入頻率反饋環(huán)節(jié)，考慮開關(guān)頻率的周期性變化，通過PI控制器調(diào)整滯環(huán)控制器的環(huán)寬值，使用模糊推理在線整定比例參數(shù)，提高了系統(tǒng)的動態(tài)特性。文獻(xiàn)（5）通過對比傳統(tǒng)正弦脈寬調(diào)制技術(shù)的優(yōu)缺點和應(yīng)用方法，在此基礎(chǔ)上提出一種改進(jìn)方法―反相載波交點式采樣法，該方法的調(diào)制效果接近自然采樣法而優(yōu)于不對稱規(guī)則采樣法，因此利用該調(diào)制方法產(chǎn)生的SPWM波更接近正弦波，控制點時刻的計算只需求解簡單的直線交點方程，控制算法簡單，節(jié)省了微處理器的儲存空間，易于在DSP系統(tǒng)中實現(xiàn)。

針對光伏系統(tǒng)直流注入的研究，文獻(xiàn)（6）提出采用半橋拓?fù)淠孀兤鞯姆椒▉硪种浦绷鞣至苛魅腚娋W(wǎng)。文獻(xiàn)（7）提出一種基于直流分量檢測及校正方法，采用高精度檢測電路和檢測元件來實現(xiàn)較為理想的直流抑制效果，但是，這樣成本較高。文獻(xiàn)（8）同時提出在逆變器輸出側(cè)串聯(lián)隔直流電容器的方法，為了避免基波的壓降過大，要采用較大的電容，但在實際應(yīng)用中理想電容并不存在，并且電容元件對電路的影響很大，一旦損毀，就會引發(fā)斷路，會導(dǎo)致過電壓的現(xiàn)象。文獻(xiàn)（9）將虛擬電容的思想引入直流抑制中，通過改變控制方法來代替隔直電容，使并網(wǎng)逆變器的輸出中不含直流分量，但是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的LCL濾波電路工作時，采用電容隔直的方法可能失效。文獻(xiàn)（10）提出了一種基于PR與PI聯(lián)合控制的直流抑制技術(shù)，利用PR控制器的無靜差跟蹤交流參考量、PI控制的無靜差跟蹤直流參考量的特性，這種方法無需增加硬件電路，且只占用很少的控制芯片資源。

4、總結(jié)

全球經(jīng)濟(jì)在過去的幾十年里突飛猛進(jìn)的發(fā)展，伴隨著生活水平的節(jié)節(jié)攀升，人類對傳統(tǒng)化石能源的依賴也越來越強，但是傳統(tǒng)的化石能源總會枯竭，世界各國在能源上的爭奪愈發(fā)激烈，加上傳統(tǒng)化石能源的大量使用對環(huán)境的破壞又大大影響了人們的日常生活質(zhì)量。因此，世界各國都將目光轉(zhuǎn)向了綠色清潔的可再生能源，太陽能發(fā)電就是眾多可再生能源利用方式中一種，日益成為各國在新能源利用方面的研究熱點。而光伏并網(wǎng)發(fā)電是大規(guī)模利用太陽能資源的必由之路，光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中扮演著越來越重要的角色，加強對并網(wǎng)控制策略的研究也至關(guān)重要。

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篇10

中圖分類號：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）17-0120-03

我國電力發(fā)展迅速，在電力“十二五”規(guī)劃中提到我國要不斷推進(jìn)電網(wǎng)智能化，因地制宜地發(fā)展分布式發(fā)電，積極發(fā)展風(fēng)電等可再生能源，而微電網(wǎng)在智能電網(wǎng)中有很大的作用，使得電網(wǎng)更加智能化，并且微電網(wǎng)在某些場合具有很好的經(jīng)濟(jì)性，也具有一定的抗災(zāi)能力，比如在汶川大地震和雅安地震中運用微電網(wǎng)就可以減少一定的電力災(zāi)害影響，微電網(wǎng)很好地解決了許多電力問題。而微電網(wǎng)并網(wǎng)是微電網(wǎng)運行的核心，對微電網(wǎng)的并網(wǎng)進(jìn)行研究有利于微電網(wǎng)快速穩(wěn)定的發(fā)展。微電網(wǎng)并網(wǎng)的技術(shù)問題曾一度被視為微電網(wǎng)并網(wǎng)的重要瓶頸，所以研究微電網(wǎng)并網(wǎng)有著重要意義。

1 微電網(wǎng)并網(wǎng)研究現(xiàn)狀

現(xiàn)今電力用戶對供電可靠性的要求越來越高，對環(huán)保和利用可再生能源的呼吁越來越高，微電網(wǎng)發(fā)電和傳統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)合起來能夠達(dá)到更高的可靠性；而且有效利用了可再生能源，更加環(huán)保，能有效地解決以上問題。隨著新材料和新型的發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，微電網(wǎng)在技術(shù)上得到了支持。而且我國在不斷推進(jìn)智能電網(wǎng)，微電網(wǎng)具有的先進(jìn)的控制系統(tǒng)和靈活的運行方式是智能電網(wǎng)的重要組成成分。微電網(wǎng)技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)分布式發(fā)電分散接入、單獨并網(wǎng)所帶來的整體不受控的問題；當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)擾動時，其可有效解決單個分布式電源上關(guān)鍵負(fù)荷面臨的電能質(zhì)量問題，同時有利于提升電網(wǎng)可控性，而且未來的電網(wǎng)系統(tǒng)是一個公用大電網(wǎng)系統(tǒng)為主、本地微電網(wǎng)系統(tǒng)為輔的綜合型電網(wǎng)系統(tǒng)。若微電網(wǎng)能夠在孤島運行與并網(wǎng)運行之間進(jìn)行平滑切換，其作用更大。

我國對微電網(wǎng)還沒有一個較為統(tǒng)一的定義，綜合各研究定義大致是將分散的小型發(fā)電設(shè)備通過公共連接點（PCC）聯(lián)結(jié)成網(wǎng)就地供電并能與大型電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行的電網(wǎng)。其中微電源發(fā)電包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電等清潔能源發(fā)電。對于并網(wǎng)方面，我國對同步發(fā)電機(jī)與大電網(wǎng)并網(wǎng)（即傳統(tǒng)并網(wǎng)方式）研究較為成熟，且如今的準(zhǔn)確度和自動化程度較高。而對于微電網(wǎng)的并網(wǎng)研究也是處于起步階段。它們之間的并網(wǎng)有相同之處也有不同之處。微電網(wǎng)的電源有同步發(fā)電機(jī)，也有異步發(fā)電機(jī)，如風(fēng)力發(fā)電。其原理與同步電機(jī)、大電網(wǎng)并網(wǎng)有所不同。

微電網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)實現(xiàn)主要是由并網(wǎng)逆變器完成，并網(wǎng)時對微電網(wǎng)的實際運行狀態(tài)進(jìn)行判斷，并且結(jié)合正序電壓提取、鎖相環(huán)和低通濾波等環(huán)節(jié)對微電網(wǎng)的運行進(jìn)行監(jiān)控取得數(shù)據(jù)進(jìn)行并網(wǎng)。并網(wǎng)逆變器主要是完成微電網(wǎng)與公用大電網(wǎng)之間的連接和功能交換。三相全橋式逆變器在微電網(wǎng)并網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。逆變器作為微源與微電網(wǎng)的主要接口扮演著能量轉(zhuǎn)化和擾動緩沖的重要角色。并網(wǎng)時，它能從PCC處獲取主網(wǎng)電壓的頻率及幅值參考信號以和主網(wǎng)同步運行，三相全橋式逆變器在微電網(wǎng)并網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。

通過逆變器進(jìn)行并網(wǎng)，極好地減小了電流沖擊。并網(wǎng)逆變器的控制目標(biāo)是控制逆變電路輸出的交流電流為穩(wěn)定的高質(zhì)量的正弦波，且與公共電網(wǎng)同壓、同頻、同相位。我國的并網(wǎng)逆變器原材料80%來自國外，而90%逆變器賣出國外且面對了一年多的歐美“雙反”夾擊，發(fā)展不太景氣，且起步較晚，但近來我國的政策不斷激活我國市場需要，促進(jìn)了并網(wǎng)逆變器的發(fā)展研究。

根據(jù)現(xiàn)今的研究表明，分布式電源并網(wǎng)，隨著數(shù)量的增多實現(xiàn)平衡并不容易，而具有儲能設(shè)備的微電網(wǎng)有利于微電網(wǎng)的并網(wǎng)，且有利于電網(wǎng)穩(wěn)定性，它能提高微電網(wǎng)電能質(zhì)量、增加系統(tǒng)穩(wěn)定系、提高微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，承擔(dān)著電力調(diào)峰的功能。特別是風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電都具有一定的波動性。而儲能設(shè)備很好地解決了不穩(wěn)定的問題。但儲能設(shè)備的成本較高，限制了其發(fā)展，于是存儲設(shè)備也需要同步發(fā)展提高，以更有助于穩(wěn)定電網(wǎng)。

有部分學(xué)者提出了一些微電網(wǎng)并網(wǎng)的控制方法?？偨Y(jié)起來都是通過電力電子器件監(jiān)測大電網(wǎng)與微電網(wǎng)的電壓相角和幅值的變化判斷微電網(wǎng)運行狀況進(jìn)而自動轉(zhuǎn)換運行方式的方法。其中控制方法有下垂控制、v/f控制、PV控制、采用VSC結(jié)構(gòu)并網(wǎng)、采用潮流控制器（UPFC）并網(wǎng)，通過動態(tài)調(diào)節(jié)逆變器實現(xiàn)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的各參量相等。現(xiàn)今國際上和國內(nèi)也有了很多示范工程建立起來，為微電網(wǎng)并網(wǎng)研究提供了基礎(chǔ)和條件。

2 微電網(wǎng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

在國際上，IEEE制定了《IEEE1547分布式電源與電力系統(tǒng)互聯(lián)的系列標(biāo)準(zhǔn)》，其中IEEE1547.4《分布式孤島電力系統(tǒng)的設(shè)計、操作和集成指南草案》是專門針對微電

網(wǎng)的。

在部分國家也制定了一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。英國目前主要有《BSEN50438：2007微型發(fā)電設(shè)備接入低壓配電網(wǎng)技術(shù)要求和嵌入式發(fā)電廠接入公共配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)》。德國先后于2008年1月和2011年8月了發(fā)電廠接入中壓電網(wǎng)并網(wǎng)指南和發(fā)電系統(tǒng)接入低壓配電網(wǎng)并網(wǎng)指，還了DINEN50438-2008與公共低壓配電網(wǎng)并聯(lián)運行的微型發(fā)電機(jī)的連接要求系統(tǒng)接入低壓配電網(wǎng)并網(wǎng)指南。加拿大目前有2個主要的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，有C22.2NO.257基于逆變器的微電源配電網(wǎng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)C22.3NO.9分布式電力供應(yīng)系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。還有一些是針對指定微電源并網(wǎng)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

我國微電網(wǎng)發(fā)電正處于起步階段，雖然國家出臺了很多利好政策，但我國各方面標(biāo)準(zhǔn)缺乏統(tǒng)一高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，仍需要不斷的優(yōu)化。我國于2013年2月28日正式了《關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》這是繼支持分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)后，國家將支持范圍擴(kuò)大至太陽能、天然氣、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、資源綜合利用發(fā)電。此服務(wù)意見合理確定分布式電源界定標(biāo)準(zhǔn)。意見明確分布式電源，是指位于用戶附近，所發(fā)電能就地利用，以10千伏及以下電壓等級接入電網(wǎng)，且單個并網(wǎng)點總裝機(jī)容量不超過6兆瓦的發(fā)電項目。包括太陽能、天然氣、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、資源綜合利用發(fā)電等類型。分布式電源并網(wǎng)服務(wù)一系列標(biāo)準(zhǔn)和細(xì)則的制訂，優(yōu)化了并網(wǎng)流程，簡化了并網(wǎng)手續(xù)，提升了服務(wù)效率，切實提高并網(wǎng)服務(wù)水平。在分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面，國家電網(wǎng)先后編制了16項企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、8項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、8項國家標(biāo)準(zhǔn)。在國家能源局的大力支持下，國家電網(wǎng)成功建設(shè)了國家級風(fēng)電和太陽能發(fā)電研發(fā)（實驗）中心，具備了風(fēng)電和光伏發(fā)電全系列并網(wǎng)檢測能力。但這些標(biāo)準(zhǔn)還不夠細(xì)化，需要不斷地發(fā)展調(diào)整。政策標(biāo)準(zhǔn)支持主要在于風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電，但對于其他微電源并未出臺詳細(xì)統(tǒng)一的政策標(biāo)準(zhǔn)。

總體而言國際上和其他一些發(fā)達(dá)國家要比我國的微電網(wǎng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)，但仍然缺乏統(tǒng)一的具有很好約束力的標(biāo)準(zhǔn)，而且還有些標(biāo)準(zhǔn)比較滯后。

3 微電網(wǎng)并網(wǎng)條件及現(xiàn)象

微電網(wǎng)的并網(wǎng)要做的是微電網(wǎng)和大電網(wǎng)聯(lián)結(jié)運行并向外送電。微電網(wǎng)主要運行作用是就地供電，但在大電網(wǎng)高峰期和缺電時，微電網(wǎng)如果能夠向大電網(wǎng)提供電能便能夠緩解大電網(wǎng)的高峰期壓力，有助于大電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，但是當(dāng)微電網(wǎng)并網(wǎng)時如果條件不符合標(biāo)準(zhǔn)會影響大電網(wǎng)和微電網(wǎng)雙方的穩(wěn)定，甚至造成嚴(yán)重危害。微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，無論是運用傳統(tǒng)并網(wǎng)方式還是用并網(wǎng)逆變器進(jìn)行并網(wǎng)，其核心都是要使微電網(wǎng)與大電網(wǎng)在一定條件下穩(wěn)定并網(wǎng)運行。微電網(wǎng)要與大電網(wǎng)相并網(wǎng)條件有：二者頻率相等、相序相同、電壓幅值相等和相角相等。當(dāng)然這些都是理想條件，也不要求完全相等，在相應(yīng)的允許范圍內(nèi)就可以。根據(jù)我國的一些具體并網(wǎng)具體標(biāo)準(zhǔn)：為保證并網(wǎng)安全，需要滿足并網(wǎng)前電壓差值不應(yīng)超過額定電壓的10%，相角差不應(yīng)超過10°，頻率差值不應(yīng)超過額定頻率的0.5%，即不能超過0.25Hz。這里經(jīng)過仿真比較，選擇相角超前微電網(wǎng)2°，幅值低于微電網(wǎng)0.05p.u.，頻率高于微電網(wǎng)0.2Hz。

通過部分文獻(xiàn)了解到并網(wǎng)相角差易導(dǎo)致微電網(wǎng)中的發(fā)電設(shè)備損壞，壓差、頻差和角差對切換造成影響的大小不同，得出相角差在并網(wǎng)切換時對系統(tǒng)造成的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電壓差和頻率差對其造成的影響。頻率差其次，電壓差對并網(wǎng)造成的影響最小。還有針對并網(wǎng)時的諧波問題提出采用電磁耦合的方式對高頻脈沖寬度調(diào)制（PWM）波進(jìn)行緩沖，抑制高頻諧波注入電網(wǎng)的并網(wǎng)諧波解決方案。

4 仿真驗證

圖1 微電網(wǎng)并網(wǎng)簡化結(jié)構(gòu)

圖2 沒有相角差的并網(wǎng)情況

圖3 相角差為5°時的并網(wǎng)電流

目前已有研究表明：微電網(wǎng)并網(wǎng)時影響最大的是相角差。本文就其相角差并網(wǎng)造成的電流震蕩進(jìn)行研究。并網(wǎng)時是通過10kVPCC母線將微電網(wǎng)與大電網(wǎng)相并網(wǎng)。大電網(wǎng)是50Hz，相間電壓110kV，微電網(wǎng)為50Hz，相間電壓11kV，微電網(wǎng)由兩組微電源構(gòu)成，一組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，一組太陽能發(fā)電機(jī)組。用不同的相角差將微電網(wǎng)與大電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)，微電網(wǎng)的相角滯后于大電網(wǎng)5°，比較其電流變化。在1s鐘的時候進(jìn)行并網(wǎng)。

通過仿真比較可以看出發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時在沒有相角差的時候會有微小的震蕩，并網(wǎng)電流增大。但在有5°相角差的時候，并網(wǎng)震蕩加大且震蕩時間加長，大概要1s左右恢復(fù)穩(wěn)定。并且通過仿真驗證相角差越大，震蕩電流越大，回復(fù)時間越長，造成的影響較大。

5 結(jié)語

通過微電網(wǎng)的并網(wǎng)研究現(xiàn)狀和并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的總結(jié)體現(xiàn)了現(xiàn)今微電網(wǎng)的并網(wǎng)發(fā)展情況以及需要改進(jìn)的地方，并通過有相角差的并網(wǎng)進(jìn)行仿真，得出相角差造成的電網(wǎng)電流震蕩波形。對于微電網(wǎng)的并網(wǎng)與仿真目前處于研究探討階段，還缺少成熟的經(jīng)驗，還需要不斷實踐以提高。

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