太陽能發電技術論文
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太陽能發電技術論文范文第1篇
關鍵詞：風力發電；光伏發電系統；小干擾穩定
Abstract: the small signal stability analysis for wind power and photovoltaic power generation, have very important significance, because of wind and solar are characterized, instability, therefore, wind turbine in a photovoltaic battery will generally by means of power electronic converter and grid connected to the load, therefore, small disturbance stability presents the new features, this paper mainly research on small disturbance wind power and photovoltaic power system stability.
Keywords: wind power generation; photovoltaic power system small signal stability
[中圖分類號] TM614 [文獻標識碼]A[文章編號]
一、引言
近些年來，對著自然環境的惡化和能源的枯竭，可再生能源日益受到了社會各界的重視，作為可再生能源的重要組成部分，風力和太陽能發電也得到了一定程度的發展，在風力和太陽能發電發展過程中，較為成熟的技術當屬風力發電技術以及太陽能光伏發電技術，但是，隨著近些年來風力發電以及光伏發電容量的增加，這兩種技術帶來的小干擾穩定問題也受到了專家學者的關注，對于風力發電與光伏發電系統小干擾穩定的問題，國外的專家學者已經進行了深入的研究，取得了良好的研究成效，下面就對風力發電系統小干擾穩定及光伏發電系統小干擾穩定分別進行闡述。
二、風力發電與光伏發電簡介
就目前來看，風力發電技術是現階段對于可再生能源發電技術中發展形勢最好的技術之一，風力發電最早發源于丹麥，近些年來，由于環境資源的枯竭問題，風力發電這項新技術漸漸受到了各國的關注，在1995年之后，風力發電在世界范圍內得到了迅速的發展，目前，兆瓦級的風機成為發展的主流，海上風機也得到了一定程度的發展，我國的風力發電最為起源于上世紀50年代，在1995年以后，風力發電也逐漸呈現出了產業化的發展趨勢，但是就現階段來看，我國的風力發電技術還不夠完善，核心的元器件都需要依賴進口，電能的造價也較高，主要依靠國家的補助來維持，因此，在下一階段，必須要發展風力發電的核心技術。
光伏發電是太陽能發電的一種，最早起源于上世紀50年代中期，我國的光伏發電于上世紀80年代以后得到了迅速的發展，近些年來也取得了一定的發展成效，作為光伏電池的生產大國，我國在其運用方面還有一些不足之處，也有著巨大的市場潛力。
三、風力發電小干擾穩定
對于風力發電的小干擾穩定需要從單機系統入手研究，為了研究風力發電的小干擾穩定，需要建立小信號模型，并在模型的基礎上探討風力發電系統的小干擾穩定性，并通過各種參與因子分析控制器參數與狀態變量以及震蕩模型之間的關系，從而揭示出小干擾穩定的原理。目前，在我國研究較多的是異步風力發電系統、直驅式永磁同步風力發電系統以及雙饋風力發電系統，相關的研究數據表明，當風力發電系統的風電機處在額定轉速十，其槳距角可以使風機獲得最大的轉距，在風速超過額定速度時，可以控制其槳距角使風機可以獲得恒定的輸出功率，但是，在實際的工作過程中，風機存在著延時的情況，因此，在控制中除了使用槳距角，還要利用其他的因素，通過建立單機模型對其進行分析，并根據不同參與因子的計算，利用狀態矩陣元素對風力發電小干擾穩定進行研究，可以獲知，同永磁同步發電機轉速相關的模態都屬于衰減狀態，通過對起衰減狀態的研究證實，整個風力發電系統在運行的過程中，遭受干擾后表現的也較為穩定，也有良好的動態性能。
四、光伏發電系統小干擾穩定
一般情況下，光伏發電系統主要由光伏電池，濾波電容，逆變器，線路，變壓器，電網等部分組成，在研究光伏發電系統小干擾穩定的過程中，選擇風速的階躍上升以及風速的階躍下降作為干擾，并建立仿真波形圖以及小信號模型，小信號模型包括電力電子變換器模型，光伏電池模型，控制器模型，電網接口部分模型以及直流部分模型，經過仿真波形圖的計算，并將這些模型進行聯立，可以得出，當風速發生階躍的情況下，整個光伏發電系統的動態穩定性能較好，系統運行也較為穩定。在計算的過程中，對起運行過程中的參與因子進行分析可計算，可以得出當控制器的參數發生變化時，會對狀態產生不同的影響，在這其中，主導特征值對整個系統運行的動態性能有著極為重要的影響，當主導特征值為15.4時，整個系統呈現出衰減的狀態，當主導特征值為14.7時，整個系統呈現出震蕩的狀態，
五、結語
隨著近些年來風力發電以及光伏發電的發展，其小干擾穩定問題也逐漸引起了相關專家學者的關注，小干擾穩定的分析對于風力發電與光伏發電而言，都有著十分重要的意義，由于風能及太陽能都具有不穩定性的特征，因此，風力發電機組于光伏電池組一般會通過電力電子變換的裝置于負荷以及電網相連，因此，小干擾穩定也呈現出了新的特點，對于風力發電機組而言，整個風力發電系統在運行的過程中，遭受干擾后表現的也較為穩定，也有良好的動態性能，對于光伏電池組而言，當風速發生階躍的情況下，整個光伏發電系統的動態穩定性能較好，系統運行也較為穩定，同時，主導特征值對整個系統運行的動態性能有著極為重要的影響。
參考文獻：
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太陽能發電技術論文范文第2篇
關鍵詞：新能源發電；教學方法；教學改革；教學理念
中圖分類號：TM619 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）14-0217-03
從2006年秋季學期開始，我校電氣信息學院就面向電氣工程及其自動化專業學生開設了新能源發電技術方面的選修課，2009年學院改革，對原有專業進行重組、調整，新成立了電氣與新能源學院，開始招收電氣工程及其自動化（新能源發電方向）專業的本科生，重點培養從事新能源技術領域的研究、開發、維護、管理等方面的高級工程技術人才，并在2010年開始招生，現已經達到80人規模，開設的相關課程（含實驗）一般安排在第五學期。
開設“新能源發電技術”專業選修課的目的是為了幫助電氣工程及其自動化專業的學生全面了解能源科學概況、世界范圍內面臨的能源問題及其解決對策和發展前景、新能源開發利用的重要性以及新能源開發利用技術等方面的知識。課程內容涉及新能源基礎知識、太陽能、風能、生物質能、地熱能、海洋能等內容。針對目前選修課的建設和完善已成為高校教學改革深化的重要環節，選修課教學已然成為高校基于社會對復合型人才的迫切需求，本文將以新能源發電技術課程為例，分別從教學內容的選擇、教學方法、教學手段和教學理念等方面進行一些改革研究與分析，其目的在于提高選修課教學質量、促進學生綜合能力。
一、精選教學內容
新能源發電技術是一門專業性、綜合性較強的應用學科，涵蓋了風能、太陽能、生物質能等多種新能源的內容，綜合了電氣工程、機械工程、工程力學、物理學等學科知識。因其涉及的專業門類、知識面比較寬廣，學生普遍反映不太容易找到學習規律，難以把握重點，理解稍困難。因此，結合新能源發電技術課程的培養目標，適當選擇課程的教學內容，綜合與電氣工程相關的專業課，在教學過程中以新能源的發電方式為核心，分析各種類型的新能源、能量轉化方式、發電原理等內容之間的相關聯系，引導學生逐步把各個關聯的知識點匯成知識鏈，促進學生學習和記憶。對于各種新能源的發展歷史、資源分布和特點則可做簡單介紹。另一方面，考慮到電氣工程專業對學生的培養目標要求，比如有關風力機的空氣動力學原理、太陽能熱轉換原理、生物質熱裂解過程等內容可只做概述性講解，讓學生了解其基本概念。教師在教學過程中，需要注意引進當前國際國內的最新科研成果來豐富新能源課程的教學內容。該課程涵蓋多方面學科，是當前大力提倡發展的一個技術方向，其涉及到的信息量多，知識更新快。特別是最近幾年，不斷涌現出研究新能源發電及其相關技術的新方法，使得新能源發電技術得到大力發展。因此，在選擇和組織教學內容時，以教材為主體，綜合大量的相關文獻資料及網絡資源，例如中國新能源網、中國新能源發電網等，適當增加一些不僅能反映新能源發電技術前沿領域的新理論、新技術，而且又能展現學科交叉、擴大學生視野的教學內容，不斷在教學實踐過程中提高這門課程的教學質量。
二、探索靈活的教學方法
在新能源發電技術課程的教學中，需要積極探索，發掘與課程特點相匹配的教學方法。在課堂教學中，需要注重知識性、趣味性，注意理論與實際相結合，可在教學過程中采用啟迪式、比較式、討論式和流程式等多種不同的教學方法，目標明確，重點突出，充分調動學生的學習積極性。
1.啟迪式教學法。這種方法可以較好地激發學生的學習積極性，促進他們主動思考，培養他們分析和解決問題的能力。例如，在講解并網光伏發電系統時，根據學生之前掌握的光伏發電基本原理，啟發他們思考為什么要對獨立的大規模光伏發電系統進行并網、并網的方式是怎樣的、并網的過程中還需要增加哪些相應的裝置。通過在教學過程中設置這樣一些問題，逐漸開闊他們的思維方式，讓他們認識到要使得太陽能發電得到大規模、高效率的利用，必然要對光伏發電系統進行并網，在并網的光伏發電系統中，并網逆變器又是核心設備，不僅能夠把光伏電池組件輸出的直流電轉換成與電網同頻同相的交流電饋入電網，同時還起到調節電力的作用。此外，在講解上述知識點的過程中，還能夠鞏固學生在電力電子技術課程中所學到的關于逆變器的知識點，培養他們對所學到的各種知識點進行融會貫通、舉一反三的學習能力。
2.比較式教學法。采用不同形式的圖表對各種新能源發電方式或同一種新能源的不同利用形式進行互相對比，不但形象直觀，還有利于培養學生綜合分析問題的能力。例如在講解恒速恒頻與變速恒頻風力發電系統時，由于這兩種風電系統涉及到的知識點特別多，且較難理解，學生在學習過程中難以深入掌握各種系統的工作原理、結構差別等內容，多數學生僅了解大概情況，因此，十分有必要采用圖表形式，分別從恒速恒頻與變速恒頻風力發電系統的拓撲結構、原理、發電機類型、并網方式等多種角度進行歸納、對比，加強學生對這兩種最重要的風力發電系統的認識，逐步化解學習風力發電的困惑。
3.討論式教學法。這種教學方法不僅可以發揮教師的導向作用，還可引發學生的學習主動性。比如在講解三種經典的太陽能熱發電系統時，可以提前安排三組學生分別搜集關于槽式、塔式和碟式太陽能熱發電系統的資料，并在上課時先分別邀請各組的學生代表描述他們所認識的這三種不同的太陽能熱發電系統，可以從熱發電系統的基本原理、系統結構、組成部件、系統功能、應用情況等方面進行闡述。在講述過程中，教師可適時啟發他們，就其中的某一知識點，可以是大家感興趣的，或者是十分重要的知識點進行展開，和同學們一起探討，幫助學生深入理解不同類型的太陽能熱發電系統的工作原理等內容。同時，在這種討論式教學過程中，結合不同太陽能熱發電系統的圖片進行講解，可以使得整個教學過程更生動、更豐富多彩。
4.流程式教學法。當涉及到知識點繁多、關聯性強的教學內容時，可以采用流程式教學法。這種方法可首先從系統的角度進行說明，再逐層清晰講解，可幫助學生培養良好的思維習慣和分析解決實際問題的能力。例如，在講解有分揀場垃圾發電工藝流程時，結合美國的H-Power夏威夷垃圾發電廠實例，采用如圖1所示的垃圾發電工藝流程來介紹。
先闡述在垃圾焚燒前，需要經過一系列輸送、篩選和粉碎裝置，把那些不易處理和不能燃燒的垃圾首先在分揀場清理掉。再介紹經過處理后的垃圾則被送入高溫焚燒爐中焚燒，形成的殘渣、灰渣送出填埋。煙氣在排放前需注入石灰脫硫，中和酸性氣體，并傳熱給水變成高溫高壓蒸汽，進入汽輪機發電。最后，還要說明煙氣經鍋爐尾部受熱面后，經靜電除塵達標后，進入煙囪排放，靜電除塵后的細灰渣則可做建材進行綜合利用。通過這樣一個簡潔的垃圾發電工藝流程圖，可讓學生迅速掌握垃圾發電的基本原理，了解各個生產環節的作用和相互關系，培養學生分析復雜問題的系統性思維。
三、采取多樣的教學手段
相對于必修課而言，專業選修課的特點決定了它的教學方式有所不同，其更注重知識體系的完整性和學生興趣的引導。這必然要求教師不斷革新自己的教育觀念，在教學過程中全面認真地設計教案，采用多樣化的教學手段調動學生的學習興趣，充分激發學生的學習積極性，引導他們主動參與到課堂教學過程中，展現他們的課堂主人翁精神。
1.主次分明，突出重點。由于新能源發電技術課程涵蓋內容較多，而授課學時又有限，因此在教學中不可能講授全部內容，必須做到重點突出，精講主要內容。比如在縱多類型的新能源發電方式中，根據我們學院的專業設置特點，可重點講授太陽能發電、風能發電和小水力發電。此外，還要注意詳略結合，對主要的、基本的內容仍可采用講課方式，而對其他內容則可以講座、討論方式開展，增大課堂教學的信息容量。比如在講授太陽能發電時，就應以講課方式詳細講解光伏發電，而以講座方式講解太陽能熱發電。這種主次分明的講課模式，不僅能使學生扎實學到本課程最主要、最核心的內容，還可以開闊他們的知識面和視野。
2.應用先進教學手段，提升教學效果。根據精選的授課內容，有效地運用網絡資源，制作形象直觀的多媒體課件，以改善教學的直觀效果，增加授課內容的信息量。例如，當介紹不同類型的水平軸式風力機和垂直軸式風力機時，可以多向學生演示一些與它們相關的圖片和Flas，結合這些多媒體資料講解，可加深學生印象，讓他們對這幾種典型的風力機及其工作方式等內容有更深刻的理解。同時在上述教學過程中，要注意與傳統板書方式相結合，引導學生逐步分析，并適當地留給學生一些思考時間，較好地把握課堂節奏。
3.結合實事，激發學生學習積極性。新能源發電技術課程所講授的一些主要新能源發電方式在目前逐漸得到越來越多的應用，與人們的日常生活也越來越緊密。在介紹不同類型的新能源時，可以充分結合當前社會生活中出現的一些相關時事焦點事件，把它們提出來讓學生討論，既能激發他們的學習熱情，活躍課堂氣氛，還加強了他們對講課內容的理解。例如，墨西哥灣的BP公司漏油事件、康菲環渤海灣污染事件，特別是全球石油供需關系的發展態勢、氣候變化和環境保護的壓力，都迫切需要全球共同確定和構筑能源發展的新理念，開創新時期能源發展的新路子。結合上述實例，引導學生思索大力發展新能源、調整能源結構的必要性，讓他們從新能源利用方式等層次進行探討。通過這種教學方式，不僅可讓學生深入理解課程內容，激發他們的興趣，還能培養學生解決實際問題的能力。
4.穿插習題，實時歸納。在風力發電部分的教學過程中，其涉及到的不同類型風力機結構、發電方式、并網方法等知識點比較多，多數學生會感到理解有一定困難。為了讓學生能夠及時掌握課堂所學內容，講課過程中可在恰當時候穿插一些事先準備好的習題，這些習題不一定來自教材，教師可根據其他相關資料自主設計。通過課堂練習，可以考查學生對相關知識點的掌握程度和存在問題，及時解決他們的困惑。比如，在講解變速風機驅動雙饋異步發電機并網系統時，可穿插一個關于發電機轉子回路控制方式的多選題，通過該練習，能夠加深學生對這部分重要內容的理解，從一定程度上也可改善課堂氛圍，充分激發學生的學習主動性，發揮學生的主體作用。
5.結合共同點，學習新能源發電。新能源發電方式與常規能源發電方式，除了在一次能源的來源與能量轉換方式等方面有較大不同外，它們在發電環節大多具有很多共同點。因此，在講授各種新能源發電形式時，注意隨時和常規能源發電方式進行類比，結合兩者之間的共同點講解，不僅可以促進學生對新能源發電方法的理解，還可以鞏固他們對常規能源發電方法的認識。例如，在講授地熱發電時，其和火力發電的原理基本一樣，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機中轉變為機械能，然后帶動發電機發電。所不同的是，地熱發電不象火力發電那樣要裝備龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地熱能。
四、培育素質教育的教學理念
不論是專業必修課，還是選修課，教師都需要培育素質教育的教學理念，新能源發電技術課程的教學更是如此。通過在理論教學過程中，結合一些生動的經典案例等進行講授，既可調動學生學習的主觀能動性，又能加強他們對新能源發電方法的認識，逐漸培養學生探索求知的精神。比如，通過介紹風能發電的幾種典型裝置與設備，以探究風能發電在當前得以大規模運用的原因。正是這些大量科研人員對風能發電裝置的研發，才使得風能發電不僅僅是論文里的成果。通過一些經典案例，充分調動學生學習的主觀能動性、學習興趣和求知欲，這樣才能達到開設專業選修課“培養學生能力，挖掘學生潛能”的目的。
五、結語
新能源發電技術課程是一門知識覆蓋面廣、學科前沿的專業選修課，而隨著其利用方式和技術的不斷發展，這門課程的教學內容也將不斷更新，教學方法也會隨之不斷改進，通過改進教學手段和逐步增加實驗環節，實時強化創新意識，這樣就一定能夠逐步改善人才培養過程中普遍出現的一些問題，如學生能力薄弱、缺乏創造性、主動性等，達到真正提升學生的思維創造能力以及綜合素質的目的，培養出與時俱進的、創新型的合格應用型人才。
參考文獻：
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太陽能發電技術論文范文第3篇
關鍵詞：太陽能;建筑;設計;應用
一、太陽能利用技術方法與優點
工程實踐表明，光伏發電技術是一種技術可靠、使用便捷、低碳環保，易于大規模生產利用的先進可再生能源技術，其優點如下： （1）太陽能資源是一種取之不盡、用之不竭的潔凈的可再生能源。開發利用時不消耗傳統化石燃料能源，不會排放產生廢水、廢氣、廢渣等污染物，是自然能源中較為理想的清潔能源。 （2）太陽能利用不受地域條件的限制。任何有太陽的地域均可就地開發利用。不存在選址、運輸等問題，特別是在交通不便利、偏遠的鄉村、海島，太陽能能利用價值更高。（3）太陽能可靠性高、維護簡單。光電板、逆變器、蓄電池等設備分布安裝，提高了整個能源系統的安全性、可靠性及耐久性。即使在惡劣的使用環境下，光伏發電系統故障也較少，因此運行維護成本較低。（4）光伏建筑集成由于占地面積小、安裝便利、供電可靠等原因，是目前國際上太陽能研究發展的前沿。
二、太陽能光伏系統建筑一體化利用方式與優勢
（一）太陽能光伏系統建筑一體化利用方式。“光伏發電與建筑物一體化”的概念在1991 年正式提出，是目前世界上大規模利用光伏發電的研發熱點。太陽能光伏與建筑物相結合主要有兩種形式：一種是在建筑物屋頂、立面安裝平板光伏器、光伏陣列與電網并聯向用戶供電，從而形成用戶聯網光伏系統。第二種形式是將光伏器件與建筑實現集成一體化，即在建筑物屋頂或立面安裝光伏發電電池板，用光伏發電的玻璃幕墻代替普通的玻璃幕墻，由屋頂和墻面的光伏器件直接吸收轉化太陽能，太陽能系統平板既可以做建材又可以發電，進一步降低光伏發電的成本。目前，許多國家已研制出大尺度的彩色光伏模塊可替代昂貴的墻體外飾材料，使光伏發電與建筑物一體化成本進一步降低。
建筑物與太陽能光伏發電系統的進一步有機結合是將太陽能電池板與建筑頂面、立面材料集成一體化。建筑物建設使用過程中，建筑立面墻體結構表面通常采用噴涂涂料、鋪貼瓷磚、安裝幕墻玻璃等。如果用太陽能電池板替代建筑立面墻體及屋頂建筑材料，太陽能電池板既可作為建筑裝飾材料，也可以用于光伏發電系統。由此可見，實現太陽能電池板與建筑的有機一體化結合，是太陽能光伏發電系統建筑一體化推廣與應用的一個關鍵問題，這種結合并非是建筑與太陽能電池板簡單“疊加”，而是在建筑與光伏系統設計方案階段將太陽能電池板納入建筑設計構思中。
太陽能電池板用于建筑材料，必須具備建筑材料的基本要求，如堅固耐久、防水防潮、保溫隔熱、隔音等以及適當的強度和剛度等性能。若安裝在屋頂、窗戶等，還應具有透光的性能。太陽能光伏系統建筑有機結合，根據建筑工程使用及工況的需要，與普通的平板式光伏系統組件不同，太陽能電池板兼有發電與建筑裝飾材料的功能，必須滿足建筑材料的基本性能需要。應該遵循以下原則：①建筑物設計完成后使太陽能電池板成為建筑不可缺少的一部分，成為建筑結構構成部分。②太陽能電池板的顏色和肌理必須與建筑物的相關部分相和諧統一，與建筑物的整體風格相結合。③太陽能電池板的比例和尺度必須與建筑整體的比例與尺度相協調，這將決定太陽能電池板的分格尺寸與形式。④太陽能電池板屋頂具體的細部設計，如材料用量是否最小化、設計細節是否和諧、有機等需統一考慮。
（二）太陽能光伏系統建筑一體化優勢。太陽能光伏發電系統建筑一體化的方式各不相同，這取決于地理、文化及政府政策等。在國外，由于公共建筑的建造與設計程序嚴格，太陽能電池板系統在個人住宅與公寓建筑使用的較為普遍。而在我國，特別是城市建筑，由于建筑開發是商家或政府，因此是否采用太陽能電池板系統完全取決于開發商或政府。在我國，日照充足的地區無論公共建筑還是住宅屋頂和墻面使用太陽能電池板系統的市場潛力十分巨大，從建筑結構、技術利用和經濟效益來分析，太陽能電池板與建筑的一體化優勢如下：
（1）節約用地，便于安裝 ，保護環境。太陽能光伏發電系統一般安裝于建筑物的屋頂或外立面墻體上，無需額外占用土地或增建其他建筑設施，適用于人口比較密集的建筑群、辦公區使用，尤其適用于土地昂貴的城市。由于太陽能電池板的組件集成化，光伏設備安裝比較方便，而且可以根據負載的耗電量來選擇裝機容量。與此同時，由于太陽能光伏發電系統設備安裝在建筑物的屋頂或立面墻體結構上，太陽能轉換為電能可降低建筑物臨近室外區域的溫度，從而達到減少室內空調制冷用電負荷，既節約了能源，又保證了室內的空氣質量，同時也避免了由于使用傳統化石能源燃料發電所導致的環境污染。（2）減少投資，保證供應，實現安全用電。太陽能光伏發電系統安裝不受地域條件限制，可實現就地發電用電，因此可以大幅度減少電站及輸送電網的建設投資。建筑物實現光伏發電系統一體化，光伏發電系統所發電力既可供給本建筑物使用，也可儲存于蓄電池或外送入電網。在自然條件差，負載可由蓄電池供電;在自然條件差較好，通常會出現電網用電高峰，以往需采取拉閘限電措施，但此時也正是太陽能光伏發電系統發電量最多的時候。建筑一體化太陽能光伏發電系統除可保證建筑物負載用電外，還可以向外電網供電，太陽能光伏發電系統的集成特性可以節約儲存電力的費用，另外用電安全性能也得到提高，從而緩解夏季電力高峰需求壓力，從而徹底解決電量不夠的問題。 （3）增效規模，降低成本。建筑一體化太陽能光伏發電系統中，太陽能光伏發電系統面板代替建筑屋頂或立面墻面，可以節約大量的建筑成本。另外，太陽能光伏發電系統面板在建筑用電地點發電，避免傳輸和分電損失（5%～10%），降低了電力傳輸、分配投資和維修費用。在建筑屋頂或立面結構上安裝太陽能發電系統設備，用太陽能電池板代替部分建筑材料，可以促進太陽能電池板工廠化規模生產，從而能進一步降低工程造價，有利于太陽能發電系統光伏產品的推廣與應用，市場潛力巨大。
三、太陽能光伏發電系統建筑一體化設計原則
太陽能光伏發電系統建筑一體化的設計原則要求，運營系統既要保證建筑中光伏發電系統的長期運行可靠，又要充分滿足用電設備的需要，使系統的配置實現合理、經濟。工程建設與投產中使用盡量少的太陽能光伏系統組件，使太陽能光伏發電組件與建筑物有機合為一體，替代部分建筑材料，如屋面與立面墻體裝飾材料，達到建筑節能的效果。協調光伏系統與建筑成本之間的關系，在滿足正常需要，保證系統、建筑質量的前提下盡可能的節約建筑與安裝成本投資，達到投入與產出最好的經濟效益。
結 語：近年來，隨著美國、西班牙、德國等發達國家對本國光伏產業的政策優惠及扶持，全球光伏發電應用已進入快速增長的階段。我國光伏產業近幾年來持續發展，但是同發達國家相比還是存在很大差距，光伏發電應用市場發展較為緩慢，安裝量較少，隨著我國工業與信息化部2012年2月頒布的《太陽能光伏產業“十二五”發展規劃》，我國的太陽能光伏發電系統應用及推廣將會有較大的發展。
隨著光伏發電產業化進程和技術開發的發展，太陽能光伏發電系統與建筑一體化生態節能工程，其發展前景廣闊，市場潛力巨大，其效率、性價比隨著太陽能光伏技術日益發展將進一步得到提高，也將極大地推動中國太陽能光伏發電系統建筑一體化的快速發展。
參考文獻：
太陽能發電技術論文范文第4篇
生物質能不但會搶奪人類賴以生存的土地資源，更將會導致社會不健康發展；地熱能的大規模開發將導致區域地面表層土壤環境遭到破壞，將引起再一次生態環境變化；而風能和太陽能對于地球來講是取之不盡、用之不竭的健康能源，它們必將成為今后替代能源主流。
風力發電
目前，我國已超過美國，成為全球風電裝機容量最大的國家，同時也成為風能設備最大的生產國。隨著國內風電產業鏈日臻完善、研究規模不斷擴大，成本下降非常顯著，競爭力也逐漸增強，但是在產業鏈最上游的新型材料及半導體器件（控制芯片、電力電子器件等）研究方面仍較落后，主要研究工作集中在中下游的風電整機制造、關鍵零部件配套（發電機、電控、傳動系統等）以及并網技術領域。
沈陽工業大學在風電整機制造方面具有很強的實力，是我國最早從事風力發電技術研究的少數高校之一，設置有風能技術研究所，師資力量完善，先后承擔過多項大型橫、縱向課題，成果顯著。其設計的具有自主知識產權的1.5MW風電機組實現了產業化，占據一定的市場地位，產學研結合能力很強。
華北電力大學作為教育部直屬高校中唯一的以電力為學科特色的大學，成立了國內首家“可再生能源學院”，下設風能與動力工程專業，未來還將籌備生物質發電和太陽能利用專業。研究內容以大容量風力發電接入，對電力系統安全、穩定運行的影響為主，主要研究包括：風電場建模與仿真、風能資源測量與評估、風力發電機組狀態監測與故障診斷、風力發電機組只能控制與優化運行、低速風能利用策略與先進風力發電理論，充分發揮了其在電力系統方面的優勢。
重慶大學機械傳動國家重點實驗室，借助其在機械傳動領域的優勢，在風電機組齒輪箱設計、動態特性研究、工作模態測量及制造工藝方面有深入的研究，并且產學研結合。
汕頭大學新能源研究所在大型風電機組空氣動力學、結構強度及結構動力學研究方面頗有作為，自行開發了大型風力機優化設計系列軟件。
浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室對風力發電系統中的液壓技術有深入研究，包括風機制動系統、定槳距控制和變槳距控制等。
同濟大學機械工程學院在風電機組葉片動力學分析、結構優化設計、剛柔耦合系統模型分析方面經驗豐富。
東南大學在風力發電機研究、設計方面走在前列。近期又集合學校優勢學科，建立了風力發電研究中心，致力于以風力發電為核心的可再生能源發電及應用技術的基礎研究。
電控方面，清華大學、北京交通大學、中科院電工所都有很強的實力。清華大學電機工程與應用電子技術系原名電機工程系，歷史悠悠，師資力量雄厚，在風電接入對電力系統影響、風電機組建模仿真、風電變流器設計及控制等方面有深入研究。北京交通大學電氣工程學院早期隸屬于鐵道部，主要服務于我國軌道交通電傳動裝備產業，在大功率電力電子技術領域積累了豐富經驗，研究實力在國內高校處于領先地位。新能源研究所成立后從事大功率風電機組（直驅或雙饋）并網變流器、中大功率光伏發電逆變器、風電機組仿真及主控系統、微網技術研究，產學研結合能力很強。中科院電工所新能源發電技術研究組是國內最早研究風力發電、太陽光伏發電的單位之一，其大型并網風電機組控制及變流技術、變槳距控制技術以及風電場集中和遠程監控技術等較成熟，還有一些特色研究工作包括：風/光互補、風/柴系統及其控制逆變技術、控制逆變技術等。
光伏發電
光伏發電具有系統簡單以及維護方便等特點，應用面較廣，現在全球裝機總容量已經開始追趕傳統風力發電。太陽能發電主要分為并網電源系統和離網電源系統，目前大規模使用的主要是并網系統，一般包括光伏電池組件、光伏逆變器、配電柜、監控系統等。其中光伏電池組件將太陽能轉化成電能，光伏逆變器與風能變流器類似，可以將光伏電池組件產生的不穩定電能變成穩定的電能并入電網。
我國光伏業正處在爆發式增長期，中國大陸和臺灣的光伏電池廠商占全球總電池產量59%的份額。與風電產業鏈類似，除了最上游的化合物、硅片提純、加工外，我國已形成了較完整的光伏產業鏈，包括晶體硅、薄膜電池片及組件加工、光伏逆變器、系統集成、能源投資商等。
國內高校對于光伏系統研究主要集中于工程應用方面，合肥工業大學教育部光伏系統工程研究中心是我國迄今為止唯一的專門從事光伏系統技術研究的國家重要的科學研究基地，掛靠合肥工業大學電氣與自動化工程學院，主要從事光伏組件建模及仿真、光伏逆變器設計及控制、工程化應用等研究工作，產學研結合較好，承擔多個大型光伏電站設計工作。
海外院校
由于新能源行業涉及領域多、范圍廣，以及我國新能源行業開始起步，人才的缺乏已經成為極為突出的問題，國家、社會、高校、企業都在積極努力培養這方面的人才，學生的擇校就業也因此變得十分靈活。同時，也因為剛剛起步，目前面臨的多是工程應用技術類問題，因此我們的相關研究工作主要分布在中下游，從前面的介紹也可以看出，在新能源上游高端領域，由于技術壁壘很高，國內的研究工作相對較少，但是可以選擇留學歐美高校，得到更進一步的提高。
澳大利亞新南威爾士大學光伏研究中心，由有著“太陽能之父”之稱的馬丁·格林教授領導，專注光伏電池的研究，自上世紀80年代起，30年間畢業于新南威爾士大學光伏中心的中國留學生已經撐起了中國光伏產業的半壁江山。如今，在屈指可數的幾大領頭光伏企業中——尚德、中電光伏、英利、賽維LDK都有新南威爾士大學畢業生的身影，其科研實力可見一斑。
在歐洲，各國都十分重視新能源的開發利用。作為生態村理念的首創國，丹麥是能源問題解決得最好的國家之一。早在2006年，我國就與丹麥簽署了“可再生能源”合作項目，國內許多高校分別與丹麥高校開展聯系。丹麥奧爾堡大學能源技術學院在風力發電、分布式發電、電力系統、電力電子及控制技術等領域有深入研究經驗，并且與許多國家和組織開展合作，產學研實力很強。特別是在風力發電領域優勢突出，核心研究領域包括：風力發電機組及風電場的控制與監測、仿真、設計、優化。
隨著新能源技術發展以及各項政策效應的逐步顯現，開發利用新能源的成本將明顯下降，為人類清潔能源利用和產業結構升級帶來歷史性機遇，新能源終將成為今后世界上的主要能源之一。
Tips：新能源材料與器件專業優勢院校
文/南京航空航天大學 郭棟梁
該專業重點是研究與開發新一代高性能綠色能源材料、技術和器件（如通訊、汽車、醫療領域的動力電源），發展“新能源材料”(新型鋰離子電池材料、新型燃料電池材料和新型太陽能電池材料)的學術研究方向。
新能源材料與器件專業設置，主要依托化學化工學院，跨能源科學、材料科學、化學等多個學科，擬培養能掌握新能源材料專業基本理論、基本知識和工程技術技能，掌握新能源材料組成、結構、性能的測試技術與分析方法，了解新能源材料科學的發展方向，具備開發新能源材料、研究新工藝、提高和改善材料性能的基本能力的新能源材料專門人才。畢業生可在化學能源、太陽能及儲能材料等新能源材料領域從事科學研究與教學、技術開發、工藝設計等方面工作，也可繼續攻讀新能源材料及相關學科高層次專業學位。
新能源技術是21世紀世界經濟發展中最具有決定性影響的五個技術領域之一，新能源材料與器件是實現新能源的轉化和利用以及發展新能源技術的關鍵。新能源材料與器件本科專業是適應我國新能源、新材料、新能源汽車、節能環保、高端裝備制造等國家戰略性新興產業發展需要而設立的，是由材料、物理、化學、電子、機械等多學科交叉，以能量轉換與存儲材料及其器件設計、制備工程技術為培養特色的戰略性新興專業。
高校特色：
華東理工大學
以半導體材料技術、化學電源技術、太陽電池技術等為特色。未來就業集中在光伏太陽能、新能源開發和利用以及半導體材料器件的設計、化學電池開發等。
東南大學
依托電子科學與技術大類專業背景，專業內容側重光電子材料及其應用方面，主要針對太陽能材料制備、檢測和應用，可以拓展到生物能等其他新能源。
四川大學
光電功能材料與器件方向，在新型能源材料與技術、化合物半導體晶體材料與制備技術、介電功能材料與制備技術、固體波譜學等方面的研究取得了國內外同行公認的成就。光電信息功能晶體碘化汞和硒鎵銀的研制兩項成果分別獲得（1992年度和2000年度）國家發明二等獎和兩項部省級科技進步二等獎；鐵電薄膜研究獲得一項四川省科技進步一等獎，還獲得兩項部省級科技進步二等獎；薄膜太陽電池研究獲得一項中國高校發明二等獎。每年發表在國內外著名學術刊物和學術會議上的為《SCI》、《EI》所收錄的高水平論文40余篇次。
太陽能發電技術論文范文第5篇
關鍵詞：光伏發電；太陽電池；逆變器；太陽能
分布式光伏電站利用太陽能資源進行發電，和傳統火力發電相比，有著清潔效率高、布局分散、就近利用的優點。以下介紹中海油惠州物流基地屋頂8.4535MW分布式光伏電站方案。
1 項目概況
中海油惠州物流基地屋頂8.4535MW分布式光伏電站項目場址位于廣東省惠州石化區，工程利用廠房鋼結構屋頂建設太陽能發電工程，場站內可利用建筑物屋面面積約100000平方米，項目規模為8.4535MW。
2 惠州市太陽能資源概況
惠州地區日照時間長，熱量充足。境內年平均日照時數1741.1～2068.2小時，日照百分率39%～47%。地域分布為南多北少。月際分布，以7月最多，均在220小時以上；3月最少，不足120小時。年總積溫7618.5℃～8030.1℃；年太陽總輻射量4000兆焦耳～5000兆焦耳/平方米。總積溫與太陽總輻射量都是南多、北少，夏季多、冬季少。
3 接入系統方案
根據建筑分布及可供接入配電站位置情況，擬將本項目擬分1接入點，采用10kV進行并網。每個發電系統由太陽電池組件、組串逆變器、交流防雷匯流箱、升壓變壓器、并網計量柜等組合而成。輸出接至附近配電站10kV用戶配電系統。
4 總體方案設計
4.1 系統組成
系統主要由光伏陣列、光伏逆變器、數據采集及監控系統、電力網絡、配電柜組成。系統示意圖如圖1。
4.2 整體系統設計
針對本項目實際情況，通過技術可行性和經濟效益論證，提出如下具有針對性整體方案設計：本光伏電站裝機容量8.4535MWp，擬采用10kV并網；為了防止光伏系統逆向發電，配置一套防逆流裝置，通過實時監測變壓器低壓側的電壓、電流信號來調節光伏系統的發電功率，從而達到光伏并網系統的防逆流功能。
4.3 主要設備選型
4.3.1 光伏板選型
目前市場上成熟的光伏板主要是單晶硅、多晶硅和非晶硅三種類型。單晶硅由于制造過程中能耗較高，市場占有率逐漸下降；多晶硅比非晶硅轉換效率高且性能穩定，但價格較高。本工程選用性價比較高的多晶硅電池組件。
4.3.2 太陽電池組件主要技術參數
本工程擬選用高效265Wp多晶硅電池組件，組件效率為15.89%。
本期8.4535MWp光伏電站共采用31900塊電池組件，每個支路由22塊265Wp電池組件串聯而成。
265Wp電池組件的參數如表1：
以上數據是在標準條件下測得的，即：電池溫度為25℃，太陽輻射為1000W/m2、地面標準太陽光譜輻照度分布為AM1.5。
4.3.3 逆變器選型及參數
光伏電站選用組串式逆變器，可用于本項目的大容量并網型光伏逆變器主要有30kW、40kW、50kW、60kW等型號。本工程采用40kW組串式并網逆變器。
40kW組串式逆變器參數如表2：
4.4 光伏陣列及傾角設計
4.4.1 陣列總體布置
陣列總體布置原則：充分利用屋面資源，保證組件發電量，兼顧電站整體美觀性。
陣列總體布置原則采用模塊化設計、安裝施工。模塊化的基本結構。這樣設計有如下好處：
（1）各發電單元各自獨立，便于實現梯級控制，以提高系統的運行效率。
（2） 每個發電單元是單獨的模塊，由于整個光伏系統是多個模塊組成，各模塊又由不同的逆變器及與之相連的光伏組件方陣組成，系統的冗余度高，不至于由于局部設備發生故障而影響到整個發電模塊或整個電站，且局部故障檢修時不影響其他模塊的運行。
（3）有利于工程分步實施。
（4）減少光伏組件至并網逆變器的直流纜用量，減少系統線路損耗，提高系統的綜合效率。
（5）每個發電單元的布置均相同，保證發電單元外觀的一致性及其輸出電性能的一致性。
4.4.2 傾角設計
本次規劃以彩光鋼屋面為主，按屋頂傾角進行平輔布置。
4.4.3 支架及組串單元設計
為提高發電量，光伏方陣采用固定傾角安裝方式，運行維護較簡單，適宜采用較小的串列單元結構。較小的串列單元可以采用較為簡單的支架結構，降低對支架基礎的要求，便于場地布置及施工、安裝。設計方案為：
組串單元結構：單個組串由22塊光伏組件構成。
安裝方式：彩鋼瓦屋頂平輔。
支架結構：鋁型村導軌。
4.4.4 方陣設計
根據前述組串單元設計，每1個組串單元22片組件構成，構成串列的組串數量由逆變器功率參數、輸電損耗確定。逆變器功率參數見表2，其最大直流輸入功率為40.8kW，額定交流輸出功率為40 kW，逆變器平均最大效率98.8%，取串列直流輸電損耗為1%，組串最大輸入路數為6路，相應串列峰值功率為33.66kW，小于逆變器最大直流輸入功率。因此確定串列的組串并聯數量為6路。逆變器輸出交流電通過10kV升壓變壓器升壓后接入用戶側10kV配電室并網點，峰值光伏方陣峰值功率8.4535MW。
4.5 發電量測算
4.5.1 系統效率計算
影響發電量的關鍵因素是系統效率，系統效率主要考慮的因素有：灰塵或雨水遮擋、溫度、組件串聯不匹配、逆變器損耗、線纜損耗、變壓器損耗、跟蹤系統的精度等等。
（1）灰塵或雨水遮擋引起的效率降低
現場臨近海邊并且是石化區，灰塵較多，降水較多，按照日常有維護人員維護，采用數值：95%。
（2）溫度引起的效率降低
太陽能電池組件會因溫度變化而輸出電壓降低、電流增大，組件實際效率降低，發電量減少，系統在設計時已考慮溫度變化引起的電壓變化，并根據該變化選擇組件串聯數，保證組件能在絕大部分時間內工作在最大跟蹤功率點范圍內，考慮0.31%/K的MPP功率變化、各月輻照量計算加權平均值，可以計算得到加權平均值為97%。
（3）組件串聯不匹配產生的效率降低
組件串聯因為電流不一致產生的效率降低，選擇該效率為97%。
（4）直流部分線纜功率損耗
根據直流部分的線纜連接，計算得線纜損耗98%。
（5）逆變器的功率損耗
逆變器功率損耗取97%。
（6）交流線纜的功率損耗
根據線纜選型和敷設長度，計算得線纜損耗效率98%。
（7）變壓器功率損耗
變壓器選用高效率，效率為98%。
（8）總體系統效率
根據系統各項效率取0.99的修正系數，則系統綜合效率：
η=95%×97%×97%×98%×97%×98%×98%×0.99≈78%
光伏電站整體效率為78%。
4.5.2 本方案發電量估算
惠州地區水平面年輻射量為：1383.35kWh/m2；
光伏板光電轉換效率逐年衰減，整個光伏發電系統25年壽命期內平均年有效利用小時數也隨之逐年降低。
運行壽命周期內每年最少0.7%計算，保證25年后衰減不超過20%，則年發電量估算見下表：
因此，該項目年發電量估算如下。
25年總發電量：20224.423萬度。
項目25年年平均利用小時數：957h，年均發電量：809萬度。
本光伏電站在運行期25年的逐年上網電量直方圖表見表3。
4.6 電氣部分
4.6.1 電氣主接線
屋頂光伏組件組串方式為22塊一串，經直流防雷匯流箱匯流一次匯流后經直流電纜經橋架至逆變器直流側二次匯流，經逆變就地升壓后，并入配電房內10kV高壓柜母排，實現并網發電。初步電氣接入方案如下：
（1）就近6個倉庫共計6*169.07kW=1014.42kW，經1000kVA箱式變壓器升壓至10kV；其中有兩臺1250kVA箱式升壓變就近接入7個倉庫，單臺接入為7*169.07kW=1183.49kW；整個項目共配置6臺1000kVA就地升壓變，2臺1250kVA就地升壓變。
（2）8臺就地升壓變分兩路匯流進入新建配電房內兩臺升壓變進線柜實現匯流，后經接入柜至配電房內新增光伏并網柜實現并網發電。
4.6.2 電氣設備選擇
（1）10kV并網計量柜
10kV開關柜選用國產金屬鎧裝高壓開關柜，每臺開關柜的一次元件主要包括斷路器、操作機構、電壓互感器、電流互感器和避雷器等。并網計量柜內斷路器額定電流為630A，最大開斷電流31.5kA。
（2）10kV箱式升壓變
為保證光伏組件所發電力安全可靠地送出，選用運行方式靈活、安裝簡便的箱式升壓變壓器。
箱式變壓器，內附：S11-1000（1250）/10.5kV三相低損耗升壓變壓器，容量為1000kVA（1250kVA），10.5±2×2.5/0.48kV；Y，d11；Ud%=6.5%；箱變10kV高壓側安裝負荷開關，每臺箱變的高壓側裝3×RNT-12kV型插入式全范圍保護熔斷器，具有過載和短路故障保護；箱變低壓側配套有斷路器，低壓斷路器采用智能式斷路器；箱變配置測控單元一套。
（3）交流匯流箱
根據光伏方陣布置，本工程采用6路和8路交流匯流箱進行一次匯流。
匯流箱應具備以下特點：
a.同時可接入6路或8路輸入，每路設置專用斷路器，輸出總線設置隔離開關并配置熔斷器；b.配有專用防雷浪涌器；R流箱內配有監測裝置，可以實時監測每個輸入輸出回路的通斷狀態及防雷器的狀態等。
4.6.3 計算機監控系統
光伏電站配置一套光伏電站綜合自動化系統，負責收集各種設備的測量數據和狀態信號，并對信息進行匯總、分析、存貯和報告輸出，同時還負責和匯流站之間的通訊，實現數據、狀態量的傳輸和控制命令的傳達，另外，它還與交直流系統、圖像監控系統等其它智能模塊或設備相連接，實現電站的綜合管理功能。
（1）計算機監控系統結構
計算機監控系統采用分層分布式系統結構，分站控層和現地控制層。站控層和現地控制層之間通過百兆工業以太網相連。現地控制層的站內其他智能設備通過管理機接至以太網。站控層為實時監控中心，負責整個系統的控制、管理和對外部系統的通信等，并接受逆變器、就地升壓變的運行狀態和數據等通過光纖通道發送來的監控信息，便于整個電站數據處理分析。
（2）計算機監控系統的主要功能
光伏廠區采用計算機監控系統實現自動化控制與管理，計算機監控系統主要實現對電氣設備及其它設備的安全監控，滿足自動化要求，完成遙測、遙信、遙調、遙控等遠動功能。系統具備數據采集與處理、安全檢測與人機接口、控制功能、通信功能、系統自診斷、系統二次開發、自動報表及打印功能。
參考文獻
[1]林安中，王斯成.國內外太陽電池和光伏發電的進展與前景[J].太陽能學報：增刊，1999：68-74.
