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篇1

造成環境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效的方法，使城市垃圾處理基本上達到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產生的熱能可用于發電供熱，實現了能源的綜合利用。

2垃圾發電供熱技術的可行性分析

城市生活垃圾焚燒發電技術在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發電的是德國和法國，近幾十年來，美國和日本在垃圾發電方面的發展也相當迅速。目前，日本擁有垃圾發電廠一百多座，發電總容量在320MW以上，單臺設備最大處理垃圾能力為552噸/日。

我國垃圾焚燒發電供熱技術起步較晚，現在還處于研究開發階段。現已建立的部分垃圾發電站，基本上是引進國外的設備和技術。我國第一座垃圾發電站是在深圳，引進的是日本三菱重工生產的兩臺爐排式垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置500kW的汽輪發電機組來發電供熱。1992年又上了一臺杭州鍋爐廠(引進日本三菱重工技術)制造的垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置1500kW汽輪發電機組。在上海、天津等城市也相繼與法國、澳大利亞等國家合作建設垃圾發電廠。引進的這些垃圾鍋爐基本上都是爐排爐，價格昂貴，而且在燃用低熱值、高水份的垃圾時，為了保證鍋爐的正常燃燒，達到需要的工藝參數，必須添加燃料油，運行成本較高，經濟效益差。發展適合我國國情的垃圾焚燒爐，實現設備國產化，達到低污染和高效燃燒是眾多科研單位和生產廠家正在研究開發的課題。

流化床燃燒技術是本世紀六十年代迅速發展起來的一種新型清潔燃燒技術。他利用爐內燃料的充分流動、混合，達到高效燃燒。我國在利用流化床燃燒技術燃用低熱值燃料方面處于國際領先水平。特別是浙江大學熱能工程研究所多年來進行廢棄物(如洗煤泥、煤矸石、城市生活垃圾等)的研究開發和應用。成功開發出異重流化床城市生活垃圾焚燒技術，可實現高效清潔燃燒。采用流化燃燒技術焚燒垃圾的優點主要表現在以下幾個方面：

a操作方便，運行穩定。由于流化床床料為石英沙或爐渣，蓄熱量大，因而避免了床的急冷急熱現象，燃燒穩定。垃圾的干燥、著火、燃燒幾乎同時進行，無需復雜的調整，燃燒控制容易，易于實現自動化和連續燃燒。

b設備壽命長。爐內沒有機械運動部件，使用壽命長。

c可采用全面的防二次污染的措施。對焚燒時產生的有害物質進行處理，在不增加太多投資的前提下，可將NOX、SO2等氣體排放控制在國家標準以下，爐渣呈干態排出，便于爐渣的綜合利用。

d流化床焚燒爐由于爐內燃燒強度和傳熱強度高，相同垃圾處理量的流化床焚燒爐和爐排爐相比體積要小，故而投資小，適應于大型化發展。

e燃料適應性廣，可燃燒高水分、低熱值、高灰分的垃圾，床內混合均勻，燃盡度高，使垃圾容積大大減少，特別適應于垃圾熱值隨季節變化很大的特點。

因此，流化床垃圾焚燒是一種綜合性能優越的焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低、成分比較復雜的國情。隨著我國人民生活水平的提高，城市生活垃圾中無機物含量將大幅度下降，有機物、紙、塑料等高熱值廢棄物成份逐漸上升，使之具備了能源化利用的可能。當城市生活垃圾隨著季節變化或影響過低時，為保證供電或供熱，可將垃圾與輔助燃料(如原煤、廢油等)在同一爐內混燒。

目前，城市生活垃圾流化床焚燒發電新技術已應用到商業化運營的熱電項目上。1998年浙江大學熱能研究所與杭州錦江集團將聯合開發的此項技術應用到余杭熱電廠，把余杭熱電廠原有的一臺35t/h鏈條鍋爐改造為垃圾流化床焚燒爐，燃用杭州市部分地區的城市生活垃圾。鍋爐經改造后，單臺爐日處理垃圾150～250噸，同時補充部分輔助燃料--原煤，以保證熱電廠的正常供熱和發電。

余杭熱電廠的垃圾焚燒爐至今已運行十個月，運行狀況良好。其運行情況如下：垃圾焚燒爐運行穩定，各項技術參數和指標均達到了設計要求，保證了發電機組的正常運行；最長連續運行時間超過一個月；平均每小時焚燒垃圾約7噸，最大量可達到11噸/小時；對垃圾成分、熱值隨季節性變化和適應性好。

通過以上的分析說明，在我國發展垃圾發電，在技術上已經有了很大的突破，特別是近幾年來循環流化床燃燒技術發展迅速，為垃圾焚燒技術的發展創造了有利的條件。目前，我國各地熱電廠循環流化床鍋爐的數量正在大幅度上升，并向大型化發展，運行操作和管理水平在不斷提高，并趨于成熟，對垃圾流化床焚燒爐的推廣應用又創造了較好的環境。

3方案的選擇

垃圾焚燒發電項目建設方案的確定，應從本地的實際情況出發，結合城市發展水平而定。國外的技術比較成熟，但設備的價格昂貴，投資太大，一般中小城市難以承受。采用國內的技術和設備，投資小，很適合我國的國情。一般來說，在一個城市是新建一座垃圾焚燒發電廠，還是利用現有的熱電廠進行改造，應進行可靠的分析和研究。筆者認為，利用現有的小熱電廠進行改造將比新建一座更有利，分析如下：

王云翠等：開發垃圾發電技術實現熱電持續發展

熱電技術2000年第1期(總第65期)

a新建一座垃圾發電廠，在整體布局和結構上可能合理些，但投資較大，如新建一座日處理垃圾300～500噸中型垃圾發電廠，要建3×35t/h鍋爐+2×6MW汽輪發電機組，需投資1.4～1.5億元。投資大，產出低，項目經濟效益低下。

b熱電廠在現有的基礎上進行改造，可以利用原有的生活辦公設施及生產廠區和配套設備，節省投資，見效快。同時，進行改造也可以有兩個方案；一是在熱電廠廠地允許的情況下，建新的垃圾焚燒爐和發電機組，那樣機組分布較合理，但在目前電力需求趨于飽和的情況下，新機組發電并網比較困難；原有的鍋爐進行改造，配套熱電廠現有的機組，比較容易操作，可以節省大量的投資，實施容易，能起到事半功倍的效果。

臨沂熱電廠位于臨沂市西南部的工業區內。現有3×35t/h鏈條鍋爐+1×75t/h循環流化床鍋爐和1×C6+1×B6+1×C12中溫中壓汽輪發電機組。供熱主管線長20余公里，主要為50余家工業生產用戶和機關賓館居民采暖供熱。現有的兩臺35t/h鏈條爐需要燃用優質煙煤，雖經幾次改造，但是效果不大。鍋爐效率低，經測試鍋爐熱效率為78%，面臨著被淘汰的可能。如果把鏈條爐改造成流化床垃圾焚燒爐，可以解決臨沂市的垃圾處理問題，同時提高鍋爐的熱效率，適應時代的發展，對我廠經濟效益將有很大的改觀。因此，我們選擇了利用原有鍋爐進行改造的方案。

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4鍋爐改造方案

4.1鍋爐本體改造

鍋爐改造維持原爐膛中上部及尾部煙道不變，將爐膛下部爐排及渣斗拆除，使爐下部改為流化床密相燃燒區，密相區內布置傾斜埋管。埋管采用加裝鰭片和噴涂方式防止磨損。爐體水冷壁內側敷有耐火層，防止磨損。鍋爐本體外部的汽水管道系統不變。增加了流化風室及布風板、風帽，阻力大大增加，原有風機壓頭不能滿足要求，所以選用高壓頭送風機。引風機也需改型。在爐膛出口設置分離器和返料器，經分離器分離下的顆粒可實現爐內循環，增加其停留時間，這樣大大提高燃燒效率，且尾部受熱面的磨損程序大大減輕。

4.2垃圾處理系統

生活垃圾由汽車運至廠內垃圾儲存倉，在廠內渣場位置建一座半地下的全密封的垃圾庫。

與現在的輸煤棧橋并行建一條密封的耐腐蝕的垃圾輸送皮帶。垃圾儲存倉內設有破碎機，單梁吊車。并設有電磁去鐵器、污水泵等。垃圾運至庫內，經垃圾爐前處理系統送入爐內。預處理系統一方面可打碎特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、磚塊石塊等雜物，同時也可使垃圾均勻入爐，破碎后的垃圾用吊車抓到輸送帶上，送到爐前，經往復式給料機送入爐內。

采用吸風管將垃圾坑內散發的臭氣吸至爐內，進行燃燒脫臭，不讓垃圾臭氣彌散。垃圾中的污水收集在坑底廢液池內，然后經泵噴射至爐內流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污染。

4.3焚燒系統

因垃圾焚燒爐是鏈條爐改造的，用石英砂或爐渣作床料。每小時燃燒垃圾6～9噸。垃圾進入焚燒爐后，與熾熱的床料混合焚燒，由于流化床良好的橫向混合特性，可確保床內焚燒能保持穩定運行。焚燒爐內設計溫度和煙氣停留時間分別為850℃和3秒左右，并保持強烈混合，使有害成分在爐膛內充分裂解和破壞。高溫煙氣從爐膛出口至過熱器、省煤器、空氣預熱器、煙氣處理裝置和電除塵器，最后經煙囪排入大氣。

由于垃圾熱值受來源、氣候、季節等因素的影響很大，為達到高效低污染焚燒的目的，用煤充當輔助燃料。

點火采用床下自動點火系統，經預燃室進入風室，關入爐膛。

整個除灰系統處于干式密封狀態，因此避免了廠區內粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。

4.4熱工控制系統

焚燒爐采集了較全面的運行參數，供垃圾焚燒爐運行調節、操作與檢測，主要參數有各主要部分的溫度顯示與記錄，各主要部分的壓力顯示，主要管路的流量，爐膛含氧量。另外控制系統除含有常規溫度、壓力、流量、遠控、報警等功能外，還配套垃圾預處理及焚燒爐內重要部位的實時工業電視監視。考慮到垃圾的臟臭等特殊性，絕大多數的調節手段均集中于主控室內，使運行人員工作強度降低，提高了工作效率。

4.5鍋爐廠用電系統

本期工程廠用電采用380伏電壓，利用原有的廠用電系統。本期工程不再增加低壓廠用變壓器。

4.6環保措施

垃圾流化床鍋爐是城市解決環保問題的重要設施，對保護環境、減少污染起到了很大的作用。垃圾處理實現了減量化、資源化、無害化，解決了困擾城市發展的一大難題，保護了人民身心健康，美化了城市環境，提高了人民的生活質量。垃圾流化床鍋爐本身亦采取了一系列措施來解決產生的污染問題。

4.6.1建立全密封的垃圾庫。將垃圾存放在垃圾庫中，并用吸風管將垃圾坑內散發的惡氣送入爐內做二次風，運行燃燒脫臭；垃圾底部設有一廢液池，收集污水，當達到一定量后，把污水噴射到爐內流化床段上方焚燒，使用充分分解，減少污染。

4.6.2垃圾在垃圾庫中經簡單破碎后，經一條全密封的皮帶送入爐內。爐內設計溫度為850℃左右，煙氣停留時間為3秒左右，爐內床料并保持充分混合，使有害成分在爐膛內充分裂解、破壞、焚燒。

4.6.3采取較全面的防止二次污染的措施，對焚燒時產生的有害的物質進行了處理，可將NOX、SO2及HCl等氣體控制在國家標準之下。為進一步凈化尾氣，在尾部安裝了脫除有害氣體的煙氣處理裝置。爐渣呈干態排出，無渣坑廢水，亦不需處理重金屬污水的設備。

當處理含硫或含氯高的垃圾時，基于流化床燃燒方式的優點，采用爐內加石灰石可脫除SO2和HCl。

4.6.4由焚燒爐尾部排出的飛灰經過電除塵器，飛灰濃度低于國家標準，排出煙囪。整個系統處于干式密閉狀況，因此避免了廠區內的粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。

5垃圾焚燒發電項目的經濟性分析

熱電廠現有的三臺35t/h鏈條爐改造為流化床垃圾焚燒爐后，日處理垃圾能達到600噸，配置一臺C12MW的汽輪發電機組，原熱力系統、汽水系統、輸煤系統不變，新建垃圾處理系統。項目經濟性分析如下：

整個改造工程需要投資4800萬元左右；

銷售收入按設備的容量計算，銷售電、汽年收入約5360萬元；

年運行費用約4100萬元；

年銷售稅金及附加費約350萬元；

年獲利潤約900萬元(包括所得稅)；

項目投資回收期約5.5年；

總投資利率約18.8%；

總投資利稅率約26.2%；

該項目在財務上是可行的。

垃圾焚燒發電供熱項目是一項社會公益事業，主要體現了社會效益。同時熱電廠通過技術改造，設備更新換代，取得了一定的經濟效益，找到了新的經濟增長點，實現了熱電廠的可持續發展。

6結束語

6.1結論

6.1.1城市生活垃圾焚燒發電供熱屬一項新興的產業，它解決了城市垃圾造成的污染。與填埋、堆肥相比節省了大量土地，減少了二次污染，同時充分利用了再生能源，達到了對垃圾處理的減容化、無害化、資源化的目的，社會效益顯著。

6.1.2城市生活垃圾焚燒技術已日漸成熟，已實現了垃圾焚燒爐設備全部國產化，并有示范工程，而且已顯示出它的可靠性、穩定性。我國的垃圾焚燒發電供熱事業已初露端倪，并已納入產業化軌道，其發展勢頭迅猛。據有關部門資料介紹，北京、天津、武漢、長沙、南京、溫州、汕頭、珠海、中山等城市都有發展規劃。至2000年，全國將建有大中型垃圾發電廠3～5座，小型工廠10～15座，至2010年，各地將建有各類垃圾能源工廠150～200座。我省已有荷澤、平度、棗莊等市垃圾發電廠已立項及設備訂貨。

6.1.3熱電廠的原有鍋爐設備特別是35t/h鏈條爐效率低，要求煤種好，需要進行更新改造。改為垃圾焚燒鍋爐后，技術水平高，是一條優化組合資產，節能降耗，提高經濟效益的開拓之路。

6.2建議

城市生活垃圾焚燒發電供熱工程是一個社會公益和環保事業，它體現出巨大的社會環保效益，并且又是一個投資高，技術密集型的企業。就其性質來講，它屬于綜合利用高新技術產業項目。它的發展需得到各級政府及有關行業的支持配合，國家應加大力度，研究落實扶持政策，促進該項目順利運行。它應該享受有關的優惠政策。

6.2.1按照國家有關規定，該項目銀行應優先安排基本建設貸款，并給予一定比例的財政貼息。

6.2.2垃圾發電的電量應全部上網，電力主管部門不安排該項目機組作調峰運行。

6.2.3垃圾發電供熱機組的并網運行電價、供熱熱價在還款期內應實行“生產成本+本付息+合理利潤”的定價原則。

篇2

準專家系統模式的計算機整定計算能夠解決以往的軟件應用到110kV電網時所遇到的問題，其主要依據有兩點：110kV電網結構的變化和計算機技術的發展。

1.1、110kV電網形成單電源的輻射結構，簡化了整定計算

隨著220kV的主輸電網絡的形成，原來的110kV環網得以解環運行，從而形成了以220kV變電站為中心電源的輻射型結構的分區網絡，使得110kV的電網結構大大地簡化。由于不再考慮電磁環，也使得110kV電網的整定計算軟件的開發思路發生了重大改變。解環運行之后，分區網絡的規模較以前減少了許多，各電力元件之間的保護配合關系變得非常簡單，如果仍沿用節點方程的方法進行整定計算，一方面將簡單問題復雜化，另一方面仍不能解決短線群、T接線、小電源的問題。準專家模式是將電力元件的所有的整定配合關系歸納為相應的用計算公式表示的規則（由于不存在電磁環，這些規則的數目及復雜程度都大大降低），然后由整定人選擇所整定的電力元件的整定規則。這種模式簡單、直觀，對整定計算全過程可進行有效的控制。

1.2、計算機技術的發展為新模式提供強大的技術支持

最早進行整定計算軟件的開發大約是在七八十年代，現在計算機軟硬件的技術水平同當時相比不可同日而語。當時編制軟件最先要考慮的是軟件的運行速度以及數據的存儲容量，其次才是用戶界面，而以目前的計算機技術水平，對于編制這種規模的軟件，其運算速度及數據存儲容量可以不予考慮，因此其重點應該是良好的用戶界面。準專家系統模式完全在系統一次圖形界面上完成參數數據的輸入、計算過程的控制、計算結果的輸出，大大降低了使用者掌握軟件的難度，不經培訓就可以方便地使用。

2、整定計算的實施方案

2.1、方案總體設計

該方案由以下幾個模塊組成：電網拓撲繪圖模塊、參數數據輸入模塊、短路電流計算模塊、整定計算規則模塊、整定計算模塊、ODBC接口模塊。

由圖1可以看出，整定計算的全過程都是在系統一次圖形的界面下完成，不需要使用者對底層進行操作。在專用的電網拓撲繪圖模塊下，一次圖一旦繪好，網絡數據的拓撲結構就建成，結構中各單元同系統各元件一一對應，這種對應是由軟件完成，毋需人工干預；參數數據庫、短路電流數據庫、規則庫都是整定計算的數據源，其中參數數據庫、短路電流數據庫與系統一次結構緊密相關，當系統一次結構變化后，這兩個數據庫的內容相應修改。整定規則庫則完全獨立，其修改、補充等操作單獨進行。

2.2、功能模塊介紹

2.2.1、電網拓撲繪圖模塊

電網拓撲繪圖模塊是一個面向對象的電網繪圖工具，能夠支持全屏幕動態縮放、屏幕漫游，以基本圖元（如線路、斷路器、變壓器等）為繪圖單位，進行系統一次網絡圖的繪制，各圖元通過定義形成網絡拓撲結構，性能優良且操作方便。除了具有圖形編輯軟件的一般功能外，它的最大特點在于可以無隙地嵌入數據庫和保護整定計算模塊。因此，該模塊實際上充當了本系統的用戶交互界面，用戶在圖上即可進行數據庫操作并可啟動線路或變壓器的保護整定計算。

2.2.2、參數數據輸入模塊

在系統一次圖上，在定義好的圖元上輸入參數數據，經過計算機處理后形成參數數據庫，并同網絡拓撲結構一一對應。參數數據能夠在系統一次圖上打印出來。

2.2.3、短路電流計算模塊

利用已形成的網絡拓撲結果及參數數據庫，以各母線為故障點，計算大小運行方式下三相短路、兩相短路、單相接地、兩相短路接地的故障電流，形成短路電流數據庫，并能夠以一定格式輸出打印。

2.2.4、整定計算規則模塊

以單電源輻射型網絡為主要整定對象，充分考慮短線群、T接線、小電源對整定計算的影響，將各種保護的整定方法總結、歸納，形成標準化、公式化的規則庫。

2.2.5、整定計算模塊

模塊分為整定設置、線路保護整定及元件保護整定三部分。整定計算所需的有關系數要求，例如靈敏系數、可靠系數、配合系數、整定原則等，整定前在整定設置菜單下填入。

線路保護整定計算分三種方式：

1）全自動方式：所有整定步驟由計算機完成，沒有人工干預；

2）半自動方式：由人工指定失配點及失配參數，計算機完成后面的工作；

3）全人工方式：全部整定步驟采用問答式，由整定人逐步完成，每一步的計算結果均在屏幕顯示。

保護整定均在系統網絡界面上進行，根據用戶在系統一次圖上選定的電力元件，直接啟動相應保護的整定計算模塊，通過調用參數數據庫、短路電流數據庫、規則庫的內容進行計算，計算過程可人工干預。

所有的計算結果均以整定計算書的形式輸出。

2.2.6、ODBC接口模塊

整定計算是在一次圖形界面上完成的，要通過ODBC（OpenDataBaseConnectivity，開放數據庫互聯）將參數數據、短路電流數據以及網絡拓撲結構參數結合起來，完成相應的計算。

2.3、方案的特點

該方案具有以下特點：

1）數學模型簡單

由于以單電源輻射型網絡作為整定計算的對象，大大簡化了整定計算的數學模型，從而使整定計算的復雜程度大大降低。

2）人機界面友好

數學模型簡單使開發者在開發平臺的選擇上有很大的余地，不用對平臺的數學計算能力有太高要求，因此可以充分利用近年來推出的優秀商業軟件，從用戶角度開發出具有直觀、簡單、靈活的人機界面的軟件。

3）輸入輸出設計靈活

參數的輸入完全在系統一次圖形界面上完成，徹底擯棄了過去需要用戶做節點編號、做數據文件的方法，大大降低了工作量。計算結果的輸出有兩種方式，一是在屏幕輸出，這樣可以讓整定人監視整定計算的每一個步驟，這對于整定計算的審核十分有利；第二種方式是以整定計算書的形式輸出，可以文本格式進行編輯，由于目前微機保護的許多小定值不是計算的結果，而是運行方式的一些具體要求，因此對整定計算書進行必要的編輯，一方面使計算書更加完整，另一方面對無紙化辦公也有一定的意義。

3、開發軟件的選擇

3.1、軟件運行平臺：中文Windows95

中文Windows95是一個32位的操作系統，它是專門為中國大陸的用戶而設計的，因此它具有內置的雙字節漢字內核，無需再外掛中文平臺即可顯示漢字，極大地方便了國內用戶。Windows95與Windows3.X以及DOS相比較，有操作容易、支持搶先式多任務、運行穩定等優點。

3.2、數據庫接口工具：MicrosoftODBC2.0

MicrosoftODBC2.0是一個由微軟公司在90年代初提出的開放式數據庫互連的標準，發展到現在在技術上已相當成熟，幾乎所有主要的數據庫開發商都提供了相應的ODBC驅動程序。ODBC的優點在于它使程序員無須關心他所要存取的數據源的類型、位置和格式等。他只需調用相同的API函數來和ODBC接口打交道即可，直接和某個特定的數據庫交互則由ODBC來完成。這樣，一方面使程序員的工作量大為減輕，另一方面使得程序更加靈活，因為當低層數據庫發生變化（如數據庫由DBASE變為ACCESS）時，慶用程序不須做較大的改動可適應新的數據源。

3.3、數據庫開發軟件：MicrosoftAccess97中文版

MicrosoftAccess97中文版是微軟公司在1997年推出的最新的數據庫開發及管理軟件，它在小型的數據庫應用中具有許多優點。它是一個臺式的關系型數據庫，但同時又可被應用到客戶／服務器數據庫前端機的開發應用中。它生成的數據庫僅由一個文件組成，極易管理。而且，它的開發平臺是基于Windows95的，能充分利用其穩定、多任務的優勢，并給開發人員一個良好的開發界面，操作相當容易。它具有以下特點：

（1）Access支持多種數據形式，可以從FoxPro，Paradox3.X，Lotus1-2-3.X，Dbase，Lotus1-2-3，MicrosoftExcel和Betrieve中引入數據。

（2）提供一整套極富特色的集成窗口式菜單開發環境，所有對象的屬性采用窗口式表達，大大減少了編程語言，使得建立、編輯和調試一個應用程序既輕松又快速。

（3）Access本身并不是一個面向對象的數據庫系統（OODBMS），但它是一個面向對象的開發環境。超級秘書網

（4）Access引入了SQL數據庫標準查詢語言，用戶可能直接在程序中嵌入SQL語言，從而使Access成為比較完善的關系數據庫系統。

（5）在Access中，可使用WindowsAPI函數，支持OLE和DDE.

（6）Access中的數據庫安全控制機制也是傳統的數據庫無法比擬的。

3.4、編程語言：MicrosoftVisualC++5.0

篇3

一、機電一體化技術的發展歷程

“機電一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業注冊時最先創用的。當時及70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結合。國內早期將“機電一體化技術”與“機械電子學”并用，近年來“機電一體化”更流行使用。

80年代，信息技術嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產品所采用，典型的機電一體化產品如數控機床、工業機器人和汽車的電子控制系統等。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統后，使機械—電子系統在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。

信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數據庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統集成以及并行工程設計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產生了“光機電一體化”的新領域。

進入90年代，通信技術進入了機電一體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬現實多媒體等技術緊密聯系的計算機控制的網絡化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執行器技術的發展，和半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創了以精密工程和系統集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發展而日益發展，穩步進入了21世紀。

二、典型機電一體化產品的發展趨勢

（一）數控機床

目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近320萬臺），但數控機床只占約5％且大多數是普通數控（發達國家數控機床占10％）。近些年來數控機床為適應加工技術的發展，在以下幾個技術領域都有巨大進步。

1．高速化。由于高速加工技術普及，機床普遍提高了各方面的速度。車床主軸轉速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；銑床和加工中心主軸轉速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移動速度由過去的10～20m/min提高到48m/min，60m/mni，80m/min，120m/min；在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可達15G；直線電機在機床上開始使用，主軸上大量采用內裝式主軸電機。

2．高精度化。數控機床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亞微米級機床達到0.0005mm左右；納米級機床達到0.005～0.01um；最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數控系統和機床已問世。

數控中兩軸以上插補技術大大提高，納米級插補使兩軸聯動出的圓弧都可以達到1u的圓度，插補前多程序預讀，大大提高了插補質量，并可進行自動拐角處理等。

3．復合加工，新結構機床大量出現。如5軸5面體復合加工機床，5軸5聯動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的機床結構，包括6軸虛擬軸機床，串并聯絞鏈機床等，采用特殊機械結構，數控的特殊運算方式，特殊編程要求。

4．使用各種高效特殊功能的刀具使數控機床“如虎添翼”。如內冷轉頭由于使高壓冷卻液直接冷卻轉頭切削刃和排除切屑，在轉深孔時大大提高效率。加工剛件切削速度能達1000m/min，加工鋁件能達5000m/min。

5．數控機床的開放性和聯網管理。數控機床的開放性和聯網管理已是使用數控機床的基本要求，它不僅是提高數控機床開動率、生產率的必要手段，而且是企業合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計算機集成制造、網絡制造、異地診斷、虛擬制造、并行工程等等各種新技術都在數控機床基礎上發展起來，這必然成為21世紀制造業發展的一個主要潮流。

（二）自動機與自動生產線

在國民經濟生產和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產線及各種自動化設備，是當前機電一體化技術應用的又一具體體現。如：2000～80000瓶/h的啤酒自動生產線；18000～120000瓶/h的易拉罐灌裝生產線；各種高速香煙生產線；各種印刷包裝生產線；郵政信函自動分撿處理生產線；易拉罐自動生產線；FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產線等等，這些自動機或生產線中廣泛應用了現代電子技術與傳感技術。如可編程序控制器，變頻調速器，人機界面控制裝置與光電控制系統等。我國的自動機與生產線產品的水平，比10多年前躍升了一大步，其技術水平已達到或超過發達國家上一世紀80年代后期的水平。使用這些自動機和生產線的企業越來越多，對維護和管理這些設備的相關人員的需求也越來越多。

三、機電一體化技術的發展趨勢

以微電子技術、軟件技術、計算機技術及通信技術為核心而引發的數字化、網絡化、綜合化、個性化信息技術革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發展，而且也深刻影響著機電一體化的發展趨勢。專家預測，機電一體化技術將向以下幾個方向發展：

（一）光機電一體化方向

一般機電一體化系統是由傳感系統、能源（下轉第80頁）（上接第81頁）（動力）系統、信息處理系統、機械結構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。

（二）柔性化方向

未來機電一體化產品，控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在這系統中，各子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同環境條件做出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具有“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的能力（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

（三）智能化方向

今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發展。

四、仿生物系統化方向

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上處于“靜態”時不穩定，但在動態（工作）時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統（大腦）工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產品雖然有仿生物系統化方向發展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。

五、微型化方向

目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當這一成果用于實際產品時，就沒有必要再區分機械部分和控制器部分了。那時，機械和電子完全可以“融合”機體，執行結構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的重要發展方向。

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黨的十六屆五中全會提出了建設社會主義新農村的重大歷史任務，這是推進全面建設小康社會和現代化進程的一項重要戰略舉措。國家電網公司適時召開了“新農村、新電力、新服務”工作會議，制定了《國家電網公司服務社會主義新農村建設工作的指導意見》，用以指導和推動服務社會主義新農村建設工作。目前，我國農電系統面臨著重大的發展機遇和挑戰，要求我們對農電系統的現實狀況和發展目標及任務做出充分的分析與判斷，才能為社會主義新農村建設提供優質、高效的服務。本文主要對我國農電系統的技術發展現狀、存在問題，以及今后各方面技術的發展方向進行了一些探討。

1農電系統發展現狀分析

1.1“兩改一同價”與“十五”建設取得的成績

實施“兩改一同價”以來，農村電網建設大大加強，有力地推動了農村經濟的發展，農村用電量占全社會用電量的比例逐年提升。農村電氣化事業的發展，對擴大內需，推動國民經濟增長，促進農村產業結構調整，起到了積極的推動作用。“兩改一同價”的實施，從根本上解決了長期以來制約農村經濟社會發展和農民生活質量提高的農村電價過高問題，帶動了相關產業發展，發揮了重大而深遠的作用。歸納起來，經過實施“兩改一同價”與“十五”期間的建設，農電系統取得的成績集中體現在如下幾個方面：

（1）農村電網更加堅強。通過農電系統科技規劃和農村電網建設與改造工程的實施，改善了農電系統布局，提高了電網的供電能力和自動化水平，降低了電網損耗，很大程度上改變了農村電網結構不盡合理，網架薄弱，多數縣級電網為單電源供電，中低壓線路供電半徑過長的不合理局面。農電系統的供電能力、安全性、可靠性及電能質量水平都獲得了較大幅度的提高。

（2）電網裝備水平和科技含量明顯提高。農電系統大力推廣新技術、新設備、新材料、新工藝，取得了顯著效果。節能型配電變壓器占有率達95.5%以上，35kV及以上電壓等級有載調壓主變壓器占有率達到60%以上；實現開關無油化的35kV及以上變電所占有率達到58.8%；微機保護和綜合自動化裝置占有率達90%以上，無人值班的35kV及以上變電所占有率達49.5%；35kV及以上小型化變電所占有率達25.6%；推廣使用了782個35kV箱式變電所；非晶合金配電變壓器和調容配電變壓器得到了應用；基本淘汰了高耗能配電變壓器、過勵磁變壓器、鋁線圈變壓器、多油開關、閥型避雷器、電磁型保護裝置。

（3）通信技術、自動化技術、計算機和網絡技術得到廣泛應用。隨著通信技術和自動化技術的發展，縣級調度自動化技術和配網自動化技術得到了快速普及和發展。“十五”期末，農電系統613個縣級調度自動化系統已經建設完成，其中通過實用化驗收的縣級調度自動化系統達538個；完成配網自動化系統建設26個；完成調配合一自動化系統建設25個。

（4）現代化管理水平得到顯著提升。技術比較成熟的財務管理系統、用電營銷管理系統、線損理論計算系統、95598客戶服務系統、辦公自動化系統等得到了廣泛使用；生產管理系統、負荷預測系統、遠程集中抄表系統、遠程視頻會議系統得到了應用。“十五”期末有970個縣實現了辦公自動化，有666個縣建立了生產管理MIS系統，有540個縣實現了負荷控制和需求側管理，有1270個縣開通了95598客戶服務系統。

（5）農電系統線損率、供電可靠率和電壓合格率指標逐年改善。通過大規模的農電系統建設與改造，不斷采取技術降損和管理降損措施，農電系統線損率指標得到不斷地改善。農電系統的電壓合格率和供電可靠率的調控手段和能力得到不斷加強和提高，變電所內電容器補償容量占主變壓器容量的比例達到15.2%；安全性評價、帶電作業和狀態檢修技術得到推廣應用，各類電壓監測儀及供電可靠性管理軟件得到推廣普及，電壓合格率和供電可靠率水平得到不斷提高，“十五”期末農電系統客戶端電壓合格率達到95%；供電可靠率RS1達到了99.2%，RS3達到了99.6%。

（6）農電系統科技人才隊伍得到發展。通過不斷加強農電系統科技人才隊伍建設，農電系統科技人才的數量和質量水平都有了不同程度的提高，“十五”期末農電系統專業技術人員占農電系統總人數的比例達到27.47%，比“九五”期末提高6.19個百分點。

1.2存在問題

同時，農電系統的科技進步與發展也面臨著一些問題，集中表現在如下幾個方面。

（1）農網科技發展的長效投資機制沒有形成，限制了農網科技工作的可持續發展。由于農電事業在社會發展、電力事業中的特殊性，世界各國都給予了特殊的政策傾斜和扶持，但在我國還缺乏在政策上的持續支持和健全的機制體制保障。農網改造工程結束后，由于沒有持續的資金投入，農電企業缺乏自我積累發展的機制，建設改造資金短缺。

（2）農網科技進步管理體系和激勵機制還不夠健全和完善，農網系統、科研機構、生產企業等各方面的積極性和優勢沒能得到充分的調動，針對農網系統生產運行和建設運營中存在的熱點、難點問題進行的研究開發項目較少，一些難點問題不能得到及時解決。

（3）現有的農網科技隊伍，還不能滿足農網科研開發、推廣應用新產品、新技術的要求。由于農網的行業特點，其對科技人員的數量和專業面要求都很寬廣，科技隊伍建設已成為制約農電技術進步的主要因素。

（4）農村電網相關技術標準、工作標準、管理標準不夠健全。淘汰、制定、修改農電相關標準的工作任務相當大，目前投入的人力、物力與實際需要差距較大。

（5）農村電網信息化建設沒有統一的規劃和規約，重復開發、孤島運行，造成資源浪費。

（6）安全生產和農村安全用電缺乏先進有效的控制手段。農網安全管理基礎不牢固,人員設備管理需進一步加強；由于農村電網改造不徹底，加之農村用電點多線長面廣，設施安全可靠性較城網差距較大；農網改造后，農村電力資產維護界限不夠明晰，屬用戶產權的用電設施安全可靠性不高，加大了企業的工作量和工作難度，也引發出一系列延伸服務帶來的安全責任和服務責任；竊電、外力破壞和盜竊電力設施等違法案件屢禁不止，造成企業經濟損失的同時嚴重威脅著電網安全。

（7）農電服務水平需要進一步提升。隨著農村經濟的發展和農民生活水平的提高，對農村用電安全、質量、可靠性要求越來越高。農村用電服務的方便性、規范性都還有差距。現代化技術手段在農電服務中的作用還遠沒有發揮出來。

2農電科技發展的基本方向

《國家電網公司農網“十一五”科技發展規劃綱要》圍繞國家電網公司“一強三優”的戰略發展目標、“三抓一創”工作思路與農網可持續發展的原則，密切結合“縣供電企業創一流”及“同業對標”工作安排，明確提出了以切實提高農網在電網建設、供電質量、節能降損、自動化與信息化建設、“四新”技術應用、企業管理、優質服務等方面的科技發展目標。

該規劃綱要將大力推行“科技興電”戰略，貫徹國家科技政策，加大農網科技投入；堅持統一規劃，統一標準，實現資源優化配置，避免低水平重復開發和建設；堅持安全可靠、技術先進、經濟實用、因地制宜、符合國情；堅持長遠目標和近期需求相結合，突出重點，循序漸進；堅持自主研發與引進吸收相結合，建立和完善自主創新機制，積極推廣成熟適用的“四新”技術；堅持降損節能、保護環境、節省耕地，促進節約型社會的建設，實現社會效益和經濟效益的共同提高；堅持“以人為本”，服務“三農”，注重人才培養，不斷提高農網供電能力和供電質量，作為未來農電系統科技發展的基本原則，明確了農電系統科技發展方向和任務。

2.1電網建設

電網建設方面重點研究與推廣的內容主要包括：

(1)研究適合于不同地域、不同經濟發展水平，符合農村經濟和用電負荷發展特點，在電壓等級組合、變電所布局、供電范圍、變壓器容量配置和網絡接線等方面進行充分優化論證的農網建設方案。

(2)研究適合農網負荷變化特點的主、配變容量選擇和變壓器負載率、主干線電流密度、供電半徑的合理配置方案。

(3)研究建立農網中低壓配電網絡指標評價體系。

(4)完善基于地理信息系統開發的農村電網規劃軟件和管理系統。

(5)推廣應用農網10kV及以下工程和35～110kV（66

kV）變電所典型設計；推廣應用10～110kV（66kV）組合式箱式變電所。

(6)推廣使用變電所戶外組合電器、小型化的一次電氣設備；研究開發35kV以上電壓等級和10kV大容量調容變壓器；推廣使用S11型及以上的節能型變壓器，積極推廣應用非晶合金鐵心配電變壓器；推廣應用外露帶電體絕緣化的配電變壓器；積極推廣使用配電變壓器用新型熔斷器和金屬氧化物避雷器；推廣應用復合絕緣材料制造的電氣設備和線路絕緣子。

(7)制定集保護、控制、計量、無功補償、防雷等功能于一體的多功能配電柜選用標準。

2.2自動化建設

自動化建設方面重點研究與推廣的主要內容包括：

（1）研究適合于農網特點的運行可靠、維護方便、功能完備的配網自動化系統方案，特別是FTU模式饋線自動化系統。積極開展農網配電自動化系統工程的應用試點，在城區、重要城鎮、工業園區等區域努力實現配網自動化的饋線自動化（DA）功能，努力實施配網自動化系統的配電網監控功能和就地控制功能，因地制宜擴展管理和地理信息系統（GIS）功能。

（2）積極推廣使用最新的計算機操作系統、數據庫技術、圖形技術、網絡通信技術、多媒體等技術。依據《國家電網公司農村電網自動化及通信系統建設技術導則》的大、中、小型調度自動化系統建設模式，建設完成600個實現SCADA功能的小型縣級調度自動化系統；建設完成400個實現SCADA功能、電網應用分析（PAS）等功能的中型縣級調度自動化系統；建設完成200個實現SCADA功能、電網應用分析（PAS）、電能量計量、配網自動化等功能的大型縣級調度自動化系統。

（3）積極采用計算機系統安全防護措施，保證縣級調度自動化系統、配網自動化系統運行安全。

（4）推廣應用變電所遙視系統，有效解決變電所現場可視化及環境監控問題。

（5）積極探索農村電網經濟適用的通信技術，重點解決農村電網偏遠變電所、配網自動化、低壓集中抄表中的通信問題。在自動化系統推廣公共通信網絡的應用模式，完善公共通信網絡在自動化系統應用中的安全技術措施。

2.3信息化建設

信息化建設方面重點研究與推廣的主要內容包括：①研究企業管理的數據信息流，建立統一的數據規范，消除信息孤島，實現數據資源共享。②深入研究網絡、信息技術在農網管理中的應用，制定農網管理綜合信息系統規范和實用化標準。③積極應用國內外成熟的信息安全技術及產品，做好農村電力信息安全工作。

2.4安全生產管理

安全生產管理方面重點研究與推廣的主要內容包括：

（1）推廣應用供電可靠性評估技術。建立適應本地區的輸配電網、中低壓用戶的可靠性統計管理及決策專家系統，對電網運行數據進行綜合分析，對設備的運行狀態和壽命進行評估，實現可靠性目標管理。

（2）研究推廣以狀態檢修為特征的設備優化檢修、主設備監控和診斷技術，開發適應農網的事故診斷裝置。推廣應用先進實用的在線監測技術和設備，有效地對設備進行在線監督、分析和診斷，實現設備的優化檢修，提高設備運行管理水平和供電可靠性。

（3）推廣應用高電壓等級帶電作業技術和帶電作業設備，努力提高中壓用戶的供電可靠性。

（4）推廣應用降損節能新技術；研究開發新型節能技術和設備及配電網絡線損在線計算軟件，有效降低電能損失；推廣農村電網電壓和無功綜合調控方法，推廣應用自動無功靜態補償和動態補償新技術，采用電壓無功的綜合調控方法，實現無功電源和無功補償最優化，實現農網無功分層、分區、就地平衡，進一步降低線損，節約能源。

（5）研究推廣先進實用的電能質量控制技術。建立電能質量實時監測及監督管理體系，開展電網諧波污染的預防、測量和分析工作，積極采用改善電能質量的抑制干擾和降低電能污染的控制措施。

（6）開展電網故障、負荷控制、運行方式、運行狀態、經濟運行和環保狀況等方面的分析研究工作。

（7）采用先進的安全生產管理技術和管理手段，開展安全性評價和標準化作業工作，應用“兩票”管理系統和安全違章預控系統，有效地預防人身和設備事故的發生。

（8）研究推廣中低壓配電網防人身觸電的技術措施。

（9）研究推廣農網電力設施防外力破壞和防盜竊的技術措施。

2.5營銷管理和服務

營銷管理和優質服務方面重點研究與推廣的主要內容包括：①制定營銷信息管理規范；完善營銷信息管理系統、95598客戶服務信息管理系統、供電所規范化管理系統等數據整合平臺。②按照統一規劃的原則，建設具備電能計量、電費回收、業擴報裝、決策分析等綜合功能的電力營銷信息管理系統。③全面推廣具備用戶咨詢、查詢、事故報修、投訴舉報、停電預報、業擴報裝等功能的95598客戶服務系統，實現農網服務的信息化和社會化。④研究開發用電需求側管理系統，對受電容量在315

kVA及以上的用戶加裝負控裝置，逐步實現農網重要負荷的有效監控。⑤有條件的地區逐步推廣使用遠程（集中）抄表系統。⑥研究開發農網系統的電子商務應用系統。著重解決與銀行、農村信用社、郵電、電信等聯網后的電費代交以及網上業擴報裝等問題。

2.6科技人才隊伍建設

科技人才隊伍建設方面重點研究的內容主要包括：①制定農網科技人才發展規劃。②加強在職人員的繼續教育，制定培訓計劃，利用現代化的培訓手段，加強對員工的培訓，不斷提高職工隊伍的科技素質。③提供優惠的用人條件，建立人才激勵和保障機制，為推進農網的科技進步創造良好的環境。努力培養一批管理人才、專業技術人才、高級技能人才和既懂技術又懂經營的復合型人才隊伍。④在國家電網公司、各網、省市公司建立農網科技人才專家庫。

為確保農電系統科技發展目標的實現，貫徹科技工作“有效投入、投入有效”的基本原則，未來農電系統將在7個方面陸續推出相關政策和要求：建立科技創新和發展機制；加大農網科技投入；建立科技工作的激勵機制；發揮典型示范作用，推動農網科技進步工作；加強技術標準化管理；加強國內外科技交流與合作；建立農網科技進步的服務體系。

3結語

建設社會主義新農村為農電事業發展帶來了新的機遇，也提出了更高的要求。對照新農村“生產發展、生活寬裕、鄉風文明、村容整潔、管理民主”的建設標準，當前的農村電氣化技術還處在較低的水平。鑒于農電系統的特殊性，農電科技發展必然受到越來越高的重視，農電科技進步需要更多的關注和推動。

4參考文獻

［1］國家電網公司農電管理與發展情況的調研報告，國家電網公司“新農村、新電力、新服務”工作會議文件，2006年3月.

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一、數字電視地面廣播（DTTB）

在現代通信中，通信傳輸手段主要是光纖、衛星、數字微波等，加上地面無線電視廣播電視發射構成信息主體。目前在我國數字電視按信號傳輸方式可以分為地面無線傳輸數字電視、衛星傳輸數字電視、有線傳輸數字電視三類。而移動電視是數字電視地面廣播的重要應用。數字電視地面廣播在應用需求上要求實現移動和便攜接收的功能，使整個技術系統的要求最高。它具備無線數字系統所共有的優點，較之衛星接收，有實現容易、價格低廉的特點；較之有線接收不易受城市施工建設、自然災害戰爭等因素造成的斷網影響；數字電視地面廣播通過電視臺制高點天線發射無線電波，覆蓋電視用戶，用戶通過接收天線和電視機收看電視節目，主要的受眾也是針對本地區的。完善的數字電視地面廣播系統所具備的蜂窩單頻網功能，不僅提高了頻譜的利用率，而且可應用與寬帶無線接入市場；而移動和便攜的獨特優勢使該系統能滿足現代信息社會"信息到人"的要求，也就是無論何人何時在何地均能任意獲取他想得到的信息。

二、移動接收所遇到的主要問題

移動接收采用的方式是無線數字信號發射、地面接收。因此，移動接收所遇到的問題之一就是衰落，這是所有無線通信系統都會遇到的問題。對于固定接收可以采用分集接收等方法予以克服，但對于移動接收而言分集接收的方法顯然不實用，因此衰落問題尤為突出。電波在沿地表傳播中會受到各種阻礙物的反射、散射和吸收，實際到達收信天線處的電波除了來自發射天線的直接波外，還存在來自各種物體（包括地面）的反射波和散射波。反射波和散射波在收信天線處形成干涉場，此外，在移動通信中，還存在因移動臺（天線）的快速移動而劃過顛簸的波節和波幅的駐播現象及由于多普勒效應而造成的相移，凡此種種原因，就使得實際移動臺接收到的場強在振幅和相位上均隨時隨地在急驟變化，使信號很不穩定，這就是無線電波的衰落現象。衰落的嚴重程度通常隨頻率或路徑長度的增加而增大。目前還無法對衰落進行精確的預測，但區分繞射衰落和多徑衰落兩種不同類型的衰落是十分重要的。前者為慢衰落，短期信號中值電平在長期中的起伏；后者為快衰落，即瞬時信號電平在短期中的起伏。這兩種衰落的表現和影響是不同的。另外，與其他無線通信系統不同的是，移動接收的關鍵點是移動。因此，移動接收還存在一個其他無線通信不會遇到的問題，這就是多普勒效應。

在日常生活中，我們會注意到遠處迎面駛來發出警報聲的警車在離你越近時，汽笛聲的音調越高。從警車到達你所在位置開始，音調開始降低，而當警車離開你后，聽到的音調會越來越低，這種現象就稱為多普勒效應。奧地利物理學家多普勒是這樣解釋這種現象的：朝你駛來的警車發出的聲波對你而言稍微壓縮從而相對集中，這時你聽到的聲音波長短于該聲源靜止時的波，而短波音調是高的。相反，離你而去的聲源的聲波稍微擴散，這時你聽到的波長比該聲源靜止時的波長長，長波音調是低的，這樣的效應對電磁波同樣適用。比如一個趨近我們的天線發出的信號，它的頻率高于該天線相對于我們靜止時的頻率，波長相對變短；相反，一個離我們遠去的天線發出的信號，其頻率則會低于該天線在相對我們靜止時相對于我們的頻率，波長相對變長。同時波長的位移量與天線的運動速度存在正比關系，即速度越快，則波長移動越大。以上現象就是多普勒效應（Doppler）。系統方面，移動接收還要考慮覆蓋網的建設，接收機（特別是便攜機）的耗電，接收天線的安裝等問題。從基本原理考慮，模擬廣播電視信號是不宜實現移動接收的。為了解決移動接收中遇到的問題，廣播電視信號必須首先實現數字化。利用數字技術無線接收，可有效解決以上問題。只要在信號有效覆蓋范圍內，所有移動交通工具，只要配有接收設備，都可以接收數字移動電視信號。三、移動接收中的關鍵技術--OFDM

OFDM是正交頻分復用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）的縮寫，是在嚴重電磁干擾的通信環境下保證數據穩定完整傳輸的技術措施。OFDM的基本原理是：高速信息數據流通過串/并變換，分配到速率相對較低的若干子信道中傳輸，每個子信道中的符號周期相對增加，這樣可減少因無線信道多徑時延擴展所產生的時間彌散性對系統造成的碼間干擾。另外，由于引入保護間隔，在保護間隔大于最大多徑時延擴展的情況下，可以最大限度地消除多徑帶來的符號間干擾。如果用循環前綴作為保護間隔，還可避免多徑帶來的信道間干擾。OFDM的特點是各子載波相互正交，擴頻調制后的頻譜可相互重疊，不但減少了子載波間的相互干擾，還大大提高了頻譜利用率。主要技術特點如下：1）可有效對抗信號波形間的干擾，適用于多徑環境和衰落信道中的高速數據傳輸；2）通過各子載波的聯合編碼，具有很強的抗衰落能力；3）各子信道的正交調制和解調可通過離散傅利葉反變換和離散傅利葉變換實現；OFDM能夠有效地對抗衰落和多普勒現象帶來的負面影響，使受到干擾的信號能夠可靠地接收。OFDM碼率低，又加入了時間保護間隔，具有極強的抗干擾能力。其多徑時延小于保護間隔，所以系統不受碼間干擾的困擾。在有關移動接收的幾種標準的制定過程中，都采用OFDM作為其核心技術。

篇6

2 電氣自動化控制技術的發展 

2.1 智能化 

電氣自動化控制技術下的產品、系統等，能夠根據指令智能化的完成操作，簡化操作服務的流程。智能化是電氣自動化控制技術的首要發展方向，正是由于智能化的要求，促使電氣自動化控制技術與信息技術、通訊技術相互融合，注重技術中的性能開發，體現技術控制的速率。 

2.2 節約化 

節約化發展，是指電氣自動化控制技術應用中實現了節能與環保。例如：電氣自動化控制技術在照明系統中的應用，其可輔助使用新能源，同時控制照明燈具的使用，延長燈具的使用壽命，既可以保障能源利用的效率，又可以提高照明設備的質量。 

2.3 信息化 

電氣自動化控制技術的信息化發展，改進了技術運行的方式，使電氣自動化中，以信息控制為基礎，引進互聯網、物聯網等理論，支持電氣自動化的控制運行。 

2.4 統一化 

電氣自動化控制技術拉近了各個行業之間的距離，融入各項技術的同時，朝向統一化的方向發展。在電氣自動化控制技術的作用下，行業間遵循相同的設計標準，使用方法、維護策略等，都逐步統一，在降低行業建設難度的同時，體現統一化發展的優勢[1]。電氣自動化控制技術的統一化發展，消除了行業之間潛在的發展矛盾，提升行業資源的利用效率，加快了信息傳輸、使用的速率。 

3 電氣自動化控制技術的應用 

3.1 工業 

工業是應用最廣泛的行業，因為工業規模較大，對電氣自動化控制的需求大，所以我國積極推進電氣自動化控制技術在工業中的應用，致力于改善傳統工業的運營方式[2]。PLC是電氣自動化控制技術的主要元件，其為一項可編程邏輯控制器，以工業企業為例，分析PLC的應用。該工業為機械制造企業，基于PLC的電氣自動化控制技術，為機械制造系統提供了相關的控制，PLC根據機械制造的需求，編寫了操作指令和邏輯運算程序，簡化了機械制造生產系統的操作，而且PLC的準確度高，規避了該企業生產的誤差，實現了機械制造的自動化、信息化生產，PLC寫入編程后，控制了機械制造的過程，同時控制機械制造的參數，包括尺寸、溫度信息等，按照該企業機械制造的指令，構成閉環生產方式，優化機械制造的工藝流程，而且該企業在PLC中設計了PID模塊，通過PID子程序，準確控制PLC的內部編程，預防機械制造中出現問題。 

3.2 交通業 

電氣自動化控制技術在交通業中的應用，不僅體現在車輛運輸上，還表現在紅綠燈、監控系統等方面。車輛上的元件、器件等，基本都是電氣自動化控制技術的體現，提供專業的自動化控制，保障車輛通行的安全[3]。例如：電氣自動化控制技術在電子眼中的應用，代替警察執法，實現自動化的違章取證，電子眼監督交通系統中的車輛運行，抓拍違法行為，提交到交通局的操作系統內，減輕了交通執法的工作負擔，電氣自動化控制技術彌補了電子眼的缺陷，促使其可更準確、更快速、更清晰地實現抓拍取證，提升電子眼對交通運輸的監控能力，有效控制電子眼的運行，以免交通執法中出現漏洞。我國各地政府在交通業建設中，積極引進電氣自動化控制技術，完善交通監控體系，目前，測速器、屏顯等多個交通項目中，均涉及到電氣自動化控制技術的使用。 

3.3 農業 

農業是我國經濟發展的基礎支持，為了推進農業的生產，引入電氣自動化控制技術，全面建設智能農業，加快農業機械化的發展速度。以某地區農業中的大棚種植為例，分析電氣自動化控制技術的應用。該地區傳統的大棚種植，是根據農民種植經驗分配工作，一旦控制不好溫度、濕度，即會影響大棚種植的經濟效益。研究人員將電氣自動化控制技術引入到大棚種植內，以育秧大棚為對象，構建智能控制系統，大棚內安裝不同屬性的無線傳感器，專門收集大棚內的環境參數，如：光照、含水量等，進行自動化的信息采集，傳感器采集的信號傳輸到控制中心，比對標準的參數指標，種植人員掌握大棚育秧的實際情況，同時根據對比結果調節大棚內的環境，遠程控制特定的設備。該大棚內部安裝了高清視頻，同樣接入到控制中心，種植人員可以隨時查看育秧的狀態，電氣自動化控制技術的應用，輔助構建管理平臺，劃分為四個功能模塊，分布是傳感采集、視頻監控、智能分析和遠程控制，整體控制育秧大棚的生長環境，為幼苗的培育提供優質的環境。 

3.4 服務業 

人們對服務業的需求非常大，目的是方便人們的日常生活，特別是在電子產品上，更是體現出服務業對電氣自動化控制技術的需求。生活中的電子產品，大多應用了電氣自動化控制技術，如：智能手機、ipad、跑步機等，表明電氣自動化對服務業市場的推進作用[4]。近幾年，電氣自動化控制技術的應用，由服務業的電子產品，逐步轉型到企業內，例如：餐飲服務中的“機器換人”概念，餐廳內，機器人取代人工服務，提供點菜、傳菜等服務，機器人是餐飲業的發展趨勢，表明電氣自動化控制技術的重要性，此項技術在“機器換人”中，起到自動化的控制作用，是機器人開發中不可缺少的技術。 

4 結束語 

電氣自動化技術的發展和應用，表明了該項技術在行業運營中的重要性，滿足我國社會行業建設的基本需求。根據電氣自動化控制技術的應用，落實發展策略，充分發揮電氣自動化控制技術的潛力，保障其在未來的應價值。電氣自動化控制技術的發展和應用，必須符合現代企業的需求，由此才能規范控制技術的實踐應用。

 

     

參考文獻 

[1]賢陽.應用技術的發展是工業電氣自動化系統的關鍵—2007年紐倫堡電氣自動化（系統和部件）展覽會紀實[J].自動化博覽，2008，Z1：28-30. 

[2]吳琦.煤礦電氣自動化控制技術中單片機的應用[J].硅谷，2015，3：118+120. 

篇7

人類社會的可持續發展面臨著環境惡化、資源短缺的嚴峻挑戰，而取之不盡用之不竭的太陽能則成為新能源的首選之一。曾經在全球光伏產業的推動下，中國光伏產品已占據國際市場的大半壁江山，但卻一直面臨市場在外的困局。光伏產業經過數年爆發式增長，最終多個環節產能面臨嚴重產能過剩。隨著歐美對中國太陽能電池板的“雙反”實施，近幾年是中國光伏產業發展過程中的一個“寒冬”。光伏企業要應對“寒冬”，一是上游制造企業要提高自身的技術水平和產品質量；二是下游應用企業要抓住機遇，通過技術創新不斷提高系統集成能力，致力于為客戶提供優質可靠的系統設計方案。依據國家新能源政策的戰略部署，結合上海電力學院的專業特色，我校相關太陽能光伏發電專業力圖培養出合乎國家和社會需要的、滿足光伏產業結構調整的市場需求的光伏材料及光伏系統設計專業方面的人才。有關專業以物理學為基礎，系統學習基礎物理學、固體物理、半導體物理等，使學生牢固掌握物理學基礎理論。同時結合電力教學的優勢，將太陽能電池技術、太陽能發電技術、電力分析基礎、逆變器原理等作為專業必修課，培養太陽能發電技術行業的高層次專業人才。這樣，學生在掌握光伏發電系統設計專門技能的同時具備更加扎實的理論知識基礎和科技創新的潛力。其中《太陽能發電技術》包含了太陽輻射、光伏系統設計原理、部件選型、系統安裝維護等內容，其教學目標是希望通過該課程的學習能使同學們能掌握太陽能發電系統的設計開發，為今后從事相關工作打下堅實的理論基礎。作為最早開設《太陽能發電技術》課程的高等院校，由于該課程屬于新課程教學，教學過程中受到教材、實驗設備等各方面條件的限制，使用傳統的教學方法效果不很理想。本文就近年教學過程中遇到的一些問題，針對目前的教學模式進行探討。

一、加強課堂實驗教學

《太陽能發電技術》作為光伏產業人才培養的基礎性課程，主要講述太陽輻射的相關知識、光伏發電系統的原理、系統設計、配件選型及系統安裝維護等相關專業知識，這是一門實踐性十分強的專業課程。在目前的教學過程中發現，單純依靠理論知識講解，學生很難對光伏系統有深入的理解。總結教學過程發現，在學習理論知識的同時如果能結合相關的實驗、實踐教學，則可大幅度提高教學質量與課堂教學效果，也能加深學生對知識點的理解與掌握，這就凸顯了課程教學中實驗環節的重要性。由于《太陽能發電技術》屬于新課程，受到實驗設備、實驗條件和人員的限制，短時間內開展豐富實驗教學有著一定的困難。但是，使用計算機軟件仿真虛擬實驗和設計就沒有這方面的限制。因此，著手開發該課程的虛擬實驗教學環境也是一種重要的方法。此外，在教學的過程中也可以根據教學的需要，動員學生與老師一起自行設計一些簡單可行的實驗設備，既可以加深學生對所學理論知識的理解，又能使學生能夠得到全面的實際訓練，還可以豐富該課程的教學資料。另外，在這個過程中，除了簡單的驗證性實驗，還與控制類、綜合設計類的實驗相結合，提高了學生對已學知識的綜合運用能力，加強了學生的動手能力和實踐能力，使學生在走入社會后，能較快適應市場發展需要，提高就業競爭力。此前北京信息科技大學的白連平等[1]針對該課程就設計了一些可行性實驗，如光伏陣列設計實驗、太陽能路燈照明系統設計等。

二、開展校企合作教學

由于工科課程的實踐特性，除了課堂的理論與實驗之外，開展校企合作教學則是提高該課程教學效果的制勝法寶[2]。在前期的教學過程中作為實踐教學曾經帶學生到相關的光伏企業見習，在企業參觀實習的結束之后，有些學生反映“公司實習4天比在學校2年學的東西都多”，這句話也讓作為教育工作者的我們陷入沉思。現在學生學習知識的途徑很多，他們更喜歡看到實際的操作而不是“紙上談兵”。例如課堂上講過單晶硅、多晶硅、薄膜太陽電池，而很多學生到了現場仍然分不清楚是什么類型的太陽電池組件；課堂上學習了晶體硅太陽電池的制備工藝，參觀的時候學生還是提出為什么這些電池都是藍色的，不能做成其他顏色呢？雖然這些基礎的知識都已經在課堂上講授過了，明顯部分學生不知道或者不懂卻從來沒有人提出過，而在參觀過程中他們都想到了這些問題，通過參觀學習對這些知識有了更進一步的理解，充分說明了僅有課堂教學遠遠無法滿足該課程的設置目標。因此，除了輔助的課堂實驗教學或者視頻演示之外，與相關企業開展校企合作教學也是提高學生認知能力的一項重要教學手段。這就要求在該課程的教學過程中，除了加強實驗教學還必須加強學校和企業之間的合作，開展合作教育方可取得更好的教學成果。

三、將科研與新技術融入教學培養學生的科技創新能力

素質教育已經是高等院校的重中之重，學校有很多項目都涉及鼓勵大學生科技創新，從近代科學技術的發展史我們也可以看出，年輕人在科技創新上有著巨大的潛力。而如何通過有效途徑提高工科學生的科技創新能力也困擾著不少教師。同時作為高校教師大多也同時肩負著科研工作，怎么樣將自己的科研工作融入日常教學并以此為基礎培養學生的科技創新能力也是一個應該認真考慮的重要問題。大學生在科研領域的創新在國際上屢見不鮮，比如在超導領域，MgB2合金超導體以及NaCoO.H2O超導體都是由日本的本科生首先發現的。《太陽能電池技術》及《太陽能發電技術》課程的開設，為科研融入教學提供了良好的載體。太陽電池材料的研究是目前材料科學的一大熱門研究領域，這樣可以在教學過程中使學生了解到最新的材料研究，從而讓學生了解到了什么是科研，科研對實際生活又有著怎樣的影響，從而激發學生的學習興趣。而《太陽能發電技術》主要包括太陽輻射、電池制造、組件制造、系統原理、系統設計、部件選型以及控制器逆變器原理等技術。它包含了多門理論性和實踐性都很強的專業課程，涉及的知識面廣、內容概念多，為大學生創新提供了一個良好的平臺。學生在老師的指導下開展太陽能電池及發電技術的研究，查閱資料、進行光伏發電方案的設計，促使學生將所學的電學、材料學、物理學等學科聯系起來。有利于調動學生的學習積極性，激發學生的科技創新興趣，培養學生分析和解決問題的能力[3]。

四、課程考核形式多樣化

基于該課程的實踐性特點和教學目的，可以在傳統卷面理論知識考核的基礎上增加多樣化的考核形式，比如系統設計作品展示、成果匯報等多種方式進行考核，綜合考核專業知識、專業技能等方面。對采取不同方式、對各個不同方面進行考核的結果，通過一定的加權系數評定課程最終成績。

五、小項目形式完成課程設計

在網絡化的今天，課程設計面臨的一大問題就是論文在網絡上復制粘貼完成。而作為實踐性較強的太陽能發電方向的畢業生，我們是否可以改變思路，課程設計不再局限于理論推導而轉向實踐性課程設計。指導老師可以根據地理情況和電網分布情況選擇合適的條件用于學生自主設計光伏發電站，包括太陽能電站地點選擇、可行性分析、電站規模及組成、蓄電池容量、光伏電站年發電量及經濟效益、光伏電站整體布局（組件串并連設計、匯流箱排布、電纜連接、線管地槽整體排布、電纜規格及用量計算、線管規格及用量計算、配電房及看守房布置、支架定點圖等）、系統防雷及監測、電網安全性等部分內容[4]。相信完成這樣的課程設計，可以培養學生查閱文獻和市場調研能力，對其今后獨立從事光伏產業內業務是非常有幫助的。這樣的課程設計比普通的論文撰寫更能提高學生的專業水平，從而使學生的能力達到甚至超越該學科的培養目標。

本文根據《太陽能發電技術》的實際教學經驗以及該課程的教學目標，探討了在現有教學模式基礎上需要進行的一些改進。作為工科應用型創新人才，最重要的是應該具有很強的獨立獲取和應用知識的能力，而傳統的理論教學為主模式則很難讓學生將書本知識與實際光伏工程結合起來，也就無法真正理解光伏發電系統。本文提出了加強實驗教學、開展校企合作教學、將大學生創新融入教學以及改變傳統的考核方式等，其實質都是為了改變目前理論教學為主體的教學模式，將實驗、實踐教學等過去不被重視的教學方式引入這些實踐性較強的課程，探索新的教學模式，從而培養出更適合現代企業、社會所需的高層次人才，達到開設該專業的最終目標。

參考文獻：

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

篇8

承辦：河南農業大學

中國農業工程學會農村能源工程專業委員會

河南省農業工程學會

近年來，面對能源需求與資源環境保護的突出矛盾，發展可再生、清潔、環保的新能源已經成為我國節能減排、實現可持續發展的重要戰略任務。農業和農村作為我國清潔能源生產與消費的重要領域，對國家節能減排目標的實現舉足輕重。開發利用太陽能、生物質能、水能、風能、地熱能以及低碳節能技術等，已經成為農業工程領域的研究熱點。

為了加強學術交流，提升我國清潔能源及低碳節能技術的開發和利用水平，展示相關科研成果，推動技術進步和產業發展，由中國農業工程學會主辦，河南農業大學、中國農業工程學會農村能源工程專業委員會、《農業工程學報》編輯部和河南省農業工程學會共同承辦的“全國農村清潔能源與低碳技術學術研討會”，定于2010年4月22～24日在河南省鄭州市召開。會期3天，會后組織技術參觀。

會議擬邀請國內各大專院校、科研院所、企業等單位從事清潔能源與低碳節能研究的專家、學者進行深入交流、成果推廣，并為企業、廠商提供科技合作的平臺。

會議征集論文并出版論文集，通過評審優秀的論文擬安排在《農業工程學報》(正刊)發表，基本通過審核的將在《農業工程學報》(增刊)上發表，正刊和增刊均送El收錄。歡迎相關專家、學者、企業家、研究生參加此次大會，并踴躍投稿、展示、交流。

一、會議內容

會議主題：清潔能源與低碳技術研究新進展

1)清潔能源政策；2)藻類能源利用技術；3)生物質固體燃料技術；4)生物質液體燃料(生物柴油、乙醇等)技術；5)生物氣化(CH4、H2)、生物質熱解氣化工程技術；6)生物質發電技術；7)太陽能光熱利用技術；8)小水電；9)小風電；10)地熱開發與熱泵利用技術；11)低碳節能新技術。

二、會務費

1000元／人，在校研究生600元／人。

會議期間安排住宿，食宿費用自理。

三、參會報名截止日期及匯款方式

參會回執見附件，填好后發送至，報名截止2011年4月10日。收到報名信息后，將發邀請通知。

銀行匯款開戶行：農業銀行北京朝陽路北支行戶名：農業部規劃設計研究院帳號：040101040009001。

郵局匯款北京市朝陽區麥子店街41號501室《農業工程學報》編輯部收，郵編100125。

匯款務請注明“學報會議費”字樣，收款后統一開具發票。

四、聯系方式

秦學敏電話：010-65929451，15110257104　簡保權電話：010-65910066轉2503，15010386132

篇9

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

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關鍵詞：光伏發電;經濟分析;發展預測

太陽能是地球能源的基本來源，因此，如何更好地利用太陽光發電，是人類一直面臨的一個棘手的問題。太陽能是一項清潔性、安全性的能源，資源的來源廣泛且充足，而且其具有很長的壽命，也不像其他能源那樣，需要經常維護。基于這些其他能源不具備的特點，光伏能源被視為21世紀最有利用價值的能源。自上個世紀50年代，太陽能的應用已經從太陽能電池發展到如今太陽能光伏集成建筑等多個不同的領域。縱觀全世界的光伏產業，也歷經了半個世紀的發展，進入到21世紀之后，我國的光伏產業也漸漸地步入了高速的發展時期。因此，本文將以市場分析為基礎，由四個方面來深入探討技術經濟：技術、企業產業、國家。

一、光伏產業的優點

光伏產業是一項綠色又環保的能源，因此被看作是一項戰略性的朝陽性產業，各國給予光伏發電的很高的重視程度，并給予大力的扶持，原因如下：

1.《京都議定書》給予各國以壓力，迫使各國政府落實積極開發各項清潔型能源，包含太陽能在內，這樣有利于減少溫室氣體的排放。

2.中東是全球的石油主產區，因此，中東地區的政治趨勢一直處于一種緊張的狀態。為了保證穩定的能源供應，各國政府不得不大力開發國內能源，其中包含太陽能在內。

3.像石油、煤炭這些礦物能源在漸漸枯竭，各國政府不得不積極開發包含太陽能在內的可再生能源，這樣才能使能源長期供應。基于以上幾個原因，在上世紀末的最后十年，全國光伏發電產業以每年百分之二十的速度高速增長。在新千年以后的三十年中，全球光伏發電產業以每年百分之三十的速度高速增長。光伏能源是可再生能源中一項獨具潛力的能源，它的重要性和戰略性日益凸顯，世界各國積極出臺相關政策和法律鼓勵光伏產業。自1999年來，世界各國尤其是美、日、德這些西方發達國家逐步推出了大型國家光伏發展計劃和太陽能屋頂計劃，這在一定程度上推動了世界光伏產業的發展，世界光伏產業是比IT產業發展還快的產業。作為一項可再生清潔能源，在21世紀前半期，光伏發電將發展成最重要的基礎能源。

二、光伏發電成本分析

(一)光伏發電成本和影響因素

光伏發電的成本，直接決定了其能否大規模的快速發展，和其在能源供應中的地位。光伏發電的成本主要受兩方面因素的影響：光伏發電總成本以及總發電量。光伏發電成本主要是受初始投資的影響，諸如運行維護費、稅收等因素則對系統的發電成本影響較小。1.初始投資。光伏電站的初始投資主要包含光伏組件、電纜、配電設備、并網逆變器等成本，在這其中，光伏組件投資的成本就占初始投資的一半以上。2.發電量。光伏發電系統的發電量受兩個因素影響：太陽能資源、太陽發電的效率，與此同時，也受運行方式、線路耗損等因素的影響。因此，在中國與建筑結合在一起的光伏發電系統大多安裝在東部沿海地區。3.單位電量成本。(也稱度電成本)

(二)多種類型的光伏發電系統度電的成本分析

中國光伏發電市場的起步并不早，主要開展了投資補貼、特許權招標等項目，一些技術的經濟分析并不能恰當地反映出成本所在，本文主要結合一些典型的運電站數據來分析。

1.聚光光伏電站的單位投資成本是比晶硅光伏要高的，聚光光伏電站度電成本比薄膜光伏電站要低，但仍然比大規模地面晶硅光伏電站要高一些。

2.薄膜光伏電站的單位成本比晶硅光伏電站的成本要低，但它的效率也低，而度電成本比晶硅光伏電站高。

(三)光伏發電系統度電成本的變化趨勢

光伏系統的成本包含太陽電池組件、功率控制、組陣系統平衡、間接費用這四個部分。在這其中，組陣系統平衡涵蓋了支撐組件的框架和支架、電線、基礎土建和土地的使用費等。功率控制分為兩個方面，逆變器和電器控制系統。簡介費用包含涵蓋了工程建設的管理費、工程設計費、建設期中的利息、意外的費用、運費等等。目前，制約光伏發電規模化發展的一大因素就是成本過高。隨著電池效率的提高、組件成本的下降以及壽命的延長，光伏發電的成本和平價上網的水平相近，因此，光伏發電非常具有發電的競爭力。一些國際機構對未來光伏發電的系統度電成本做出了預測：現如今，中國并網光伏的發電單位的初始投資成本大約為15/W，光伏發電裝機的容量是3GW。按照中國發電產業現有的發展趨勢來看，在技術提升和裝備國產化的大前提下，每年的投資成本會有百分之十的下降。按照《可再生能源十二五規劃》的要求，到2015年年底，中國太陽能光伏發電的裝機容量已經達到14GW。預計到2020年年底，太陽能光伏發電的裝機容量會達到40GW，到2030年年底，裝機容量會達到200GW。根據測算結果來看，2015年中國光伏發電的單位投資成本也大概是11元/W，2020年將會下降至10元/W，2030年會出現大幅下降，降至4元/W。太陽電池成本的下降，不僅僅是依靠技術進步，規模化的生產也在一定程度上降低了成本，使得成本有二分之一到三分之一的下降幅度。而系統平衡需要的構建成本也有了明顯的下降。目前微電網的發電技術仍處于深入研究的階段，雖然成本還是很高，但伴隨著技術的不斷革新和進步，成本也會逐步降低，未來光伏發電技術的前景是巨大的。2020年前，全球光伏發電的市場還是主要集中于歐盟地區，占到的比例約為百分之四十，2010~2020年，光伏發電在法國、德國、西班牙、意大利等國的地位逐步提升。2020年之后，光伏發電的新興市場主要是中國、美國、巴西等國，光伏發電技術是重要的可再生能源發電技術。

三、光伏發電發展前景分析

1.多種光伏電池技術爭相發展，第一代晶硅電池具有高校、低廉、使用廣泛的主要用途，為市場主導。第二代薄膜電池成本低、耗能少，發展前景良好。第三代新型太陽能電池效率高但價格昂貴，目前仍處于探索階段。

2.光伏微電網發電技術的發展方向是高成本和低穩定性光伏微電網是用光伏發電當作最主要的電源，它可以和其他的儲能裝置配合，直接在用戶負荷周圍供電，典型的微電網是可以脫離主網運行的，也可接到主網上運行，這樣可以減少配電投資，大大減少了太陽能間歇性對用戶帶來的影響，這比較適合成本較高的邊遠山區和對供電有高可靠性的用戶使用。

四、發展光伏產業的建議

綜上所述，發展我國的光伏產業已經變得刻不容緩了。我國光伏產業的健康穩步發展，是與國家產業政策的宏觀調控分不開的，國家各項政策的頒布和落實，將在很大程度上推動我國光伏產業的發展。

1.政府要做好帶頭作用，設立光伏產業發展的專項經費，更要在資金、電價、稅收等方面制定相應的優惠政策，大力扶持。

2.技術上既要自主研發，又要學會技術引進，也可以和國內研究共同公關，建立健全一套創新的技術體系。

3.要以政府作為主導，多元化投資，建立一套完整的產業鏈，多方參與、共擔風險，以更高的水平進行光伏技術師范建設項目。

4.努力培養國內的光伏市場，制定一套具體的分攤上網電價的實施細則，。5.對光伏產業的發展做出合理的規劃。對行業標準的制定要加速，提升光伏產業在未來產業中的競爭力。

五、總結

總而言之，太陽能光伏發電是綠色、環保的可再生能源，光伏發電技術的發展前景非常可觀，在2030~2050年間，光顧能源和常規能源在價格上會有真正的競爭力出現，因此，這必將成為我國多能互補能源中非常重要的組成部分。我國的光伏產業需要在市場的規范、設備國產化、提高技術支持、產業鏈的發展等方面繼續努力。只有這樣，中國的太陽能光伏產業才能躋身世界前列。

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技術經濟學相關論文范文二：低碳經濟與技術經濟范式與路徑思考

摘要：進入21世紀以來，在社會經濟飛速發展的情況下，人與自然之間的矛盾激化，因此，找到一種能夠讓社會經濟與自然環境和諧相處的低碳經濟發展模式已經成為各個國家都極為重視的問題，這也是促使低碳經濟模式成為不同國家共同發展的一個重要因素。文章主要針對低碳經濟發展的技術范式以及發展路徑的思考進行了全面詳細的闡述，以期為我國經濟發展過程中提供參考。

關鍵詞：低碳經濟;技術創新

在當前全球變暖越演越烈的情況下，低碳經濟發展模式已經成為了各個國家的主要經濟發展方式，以此來促進人與自然之間的和諧關系，這不僅是對自然環境的保護，同時也是對人體健康的保護。低碳環境帶來的不僅是低污染生產，還能夠減少排放，避免大量污染環境的物質排入到水流、土地、大氣中，進一步對被人體吸收，導致大量疾病的滋生。因此，應當加大低碳經濟的發展力度，并且對其中的技術經濟范式以及發展路徑要進行深入的思考。

一、低碳經濟與低碳技術

低碳經濟已經成為了當前社會上一種新興的經濟發展模式，該發展的模式核心內容主要是在當前市場相關機制的基礎上來進行制度的創新以及制定，通過這樣的方式來使得低碳經濟發展模式能夠不斷地提高技術效能、減少資源使用，同時研究出可再生能源、減少溫室氣體排放等相應技術，使得絕大部分工業生產都能夠走向低排放、低能耗的生產模式。而有著低排放、低能效效能的低碳經濟發展模式必然會伴隨著新的節能技術、增效技術、減排技術的發展而發展。只有在大量新型技術的帶動下，并以創新的低碳技術作為指引，才能夠不斷推動低碳經濟模式的發展。

二、目前我國低碳技術發展的現狀

現階段我國企業在低碳技術研發方面已經取得了明顯成功，有些低碳產品甚至達到了中世界先進水平，其中最突出的就是新能源行業。比如，截止到2015年我國已經有82臺超超臨界機組在網運行，在世界范圍內也處于領先地位。除此之外，在世界范圍內，我國風力發電機組增長量也處于領先地位，2013年，風電機組增長量已經高于1600萬千瓦;2015年風電裝機容量已經超過了10000萬千瓦，同比增長1474萬千瓦，增長率達到了25%。除此之外，我國是世界范圍內出口光伏組件最多的國家，全球有接近40%的光伏產品來自于我國。此外，中國是世界最大的太陽能熱水器的生產者和消費者，占世界總產量的70%，約95%的太陽能熱水器的核心技術為中國公司持有;中國企業生產出了全球首款單次充電可行駛400公里、并可容納5位乘客的純電動轎車;中國水泥余熱發電效率世界領先，已開始向國外出口技術和設備。由中國科學院能源領域戰略研究組編制的《中國至2050年能源科技發展路線圖》指出我國近期低碳經濟與新能源產業最重要的發展領域為：清潔煤技術、新能源汽車、智能電網、新能源規模發電等。中國在低碳領域取得了不小的成就，但中國的低碳技術發展仍然令人擔憂。因為我們的技術仍以中低端為主。

1.風力發電技術雖然是中國發展最快的新能源行業，已具有1.5MW以下風機的整機生產能力，但是一些核心零部件，如軸承、變流器、控制系統、齒輪箱等的生產技術難關卻遲遲未能攻克。

2.可再生能源發電并網一直是一大技術難題，其中重要原因是我國的智能電網建設水平較低，沒有先進的電網調控和調度技術。3.在發展清潔煤技術方面，整體煤氣化聯合循環發電技術(IGCC)相關項目剛剛啟動，關鍵部件尚不能國產。在中國，常規火電站的投資約為每千瓦5000元人民幣，而IGCC示范電站高達每千瓦1萬余元，比常規火電站高出1倍多。

三、我國低碳經濟下的技術創新路徑選擇

我國是一個人口數量眾多的國家，人口數量位居全球第一，但是經濟發展的速度卻并不符合人口需求，生態環境也較為薄弱，極易受到氣候變化的直接影響。目前我國還處在一個經濟飛速發展時期，面臨著減小貧富差距、大力發展經濟、減少溫室氣體排放量等多個不同層面的重要工作同時發展，這導致我國要推廣低碳經濟發展模式的變得更加困難。也正是由于我國的國情較為特殊，因此我們不能照搬國外的低碳經濟發展模式，應當從國外低碳經濟發展模式中吸取能為我國所用的精華，從我國所特有的低碳經濟發展之路。

1.對低碳技術研發給予政策、資金等方面的支持。不斷完善我國的低碳技術開發政策，加強相關的政策以及制度，并且對我國的低碳經濟發展模式的企業，予以大量的資金支持。①部分新型的能源技術一直以來都是世界上極其難以攻克的問題，而如果僅僅只依靠企業獨立進行研發，必然是極其困難的，因此，政府必須要幫助企業在一方面加強與國際先進能源技術的合作以及交流，從而為我國新型能源技術的快速發展打下堅實的基礎。②國家應當在涉及到公共基礎設施的建設工作上，加大對低碳建設的力度，例如智能電網等，大量低碳技術應用在基礎建設上，能夠為國家節省資源和資金，減少排放。③國家應當扶助進行尖端領域的技術研究工作，使得我國的低碳技術能夠不斷的進步，不僅快速與國際尖端技術接軌，未來還要努力超越國際平均水平，例如在風力發電機上的相關核心技術等。④嚴格制定相應的低碳技術制度，以及戰略規劃，引導低碳技術的正確發展，避免盲目發展的現象出現，同時，低碳技術的發展方向應當由國家來予以規劃;⑤國家建立起相應的低碳經濟發展扶持基金會，以此來幫助我國企業低碳技術的發展。

2.從企業發展角度來說，企業需要進行低碳技術方面的創新，如若不然，企業將在低碳經濟發展大趨勢下失去市場競爭力。首先，企業應該轉變營銷理念以及傳統的盈利模式，在制定短期目標的同時，還需要制定長期目標，總體大方向應該是發展低碳技術，通過低碳技術的應用，以使企業獲得更高的利潤，真正的實現發展模式與技術平衡;其次，企業需要與政府、機構以及其他企業加強交流溝通，展開密切合作，以此分散低碳技術研發期間可能會出現的各項風險。由于低碳技術本身并不成熟，有很多低碳技術還只是停留在概念階段，企業研發過程中需要承受非常大人力、物力等壓力，如果企業單打獨斗顯然成功的可能性并不高，所以企業需要與政府、科學研究機構等展開合作，以此規避風險;最后，可以引進先進的低碳技術。現如今，技術發展也逐漸實現了全球化，我國企業完全可以通過技術貿易來著獲得先進低碳技術，而后再依據我國國情消化吸收，與此同時國家還應該做好專利產權保護工作。

3.對于科研機構來說，應該密切關注國家出臺的各項政策措施，在此基礎上，還需要與企業進行合作，以此得到研發資金。科研機構低碳技術研發的重點應該放在以下幾方面：提升煤炭資源的利用率;核電技術、輸配電技術以及可再生資源的開發利用技術等。通過這些技術的大力研發，真正的促進我國低碳技術發展，融入到各行各業中。另外，科研機構還需要做好一項非常重要的工作，即必須將研發成功的低碳技術推入到市場中，真正的將技術轉變為生產力。

四、結語

綜上所述，低碳技術已經成為了全世界生產技術發展的主流，這也是生產發展的必經之路，因此，在當前低碳經濟模式發展的潮流中，我國應當加快與國際水平接軌的速度，擴大低碳生產技術在我國生產行業的覆蓋范圍，將更多技術應用到生產中，促使低碳經濟發展走上可持續發展的道路。

參考文獻：

篇11

我國風能資源豐富。據中國氣象科學研究院的初步測算,我國陸地10m高度處可開發儲量為2.53億kW,海上可開發儲量為7.5億kW,總計約10億kW,風能利用潛力巨大。2005年以來我國每年的風電新增裝機容量連年翻番，2005年裝機容量126萬KW，2006年裝機容量260萬KW，2007年裝機容量590萬KW，至2008年底風電裝機容量已超過1000萬KW。國家規劃,到2020年中國風電裝機規模將達3000萬kW。在國家政策和資源優勢的推動下,中國風能開發利用取得了長足進步。

風力發電在并網時由于沖擊電流的存在，會對電網電壓產生影響。由于風力發電是一種間歇性能源，風電場的功率輸出具有很強的隨機性，所以為了保證風電并網以后系統運行的可靠性，需要額外安排一定容量的旋轉備用以響應風電場的隨機波動。各種形式的風力發電機組運行時對無功功率的需求不同，依靠電容補償來解決無功功率平衡問題，發電機的無功功率與出力有關，由此也影響電網的電壓。

大型風力發電機組的投入運行，使大規模風力發電場的建設成為可能，風電事業正逐步向產業化邁進。在某些地方，風力發電已經在電網中占有了相當的比重，它的運行狀況直接關系到整個電網的安全性和可靠性。為了更加安全、充分的利用風力資源，迫切需要深入研究大規模風電場并網運行的相關技術問題，是保證并入大規模風電場后電力系統仍然可以正常穩定運行的重要前提。

國內外研究現狀

過去很長一段時期以來，由于結構簡單、運行可靠，風力發電系統主要采用恒速恒頻發電方式，但采用恒速恒頻方式的風力發電機組發電效率較低，而且機械承受的應力較大，相應的裝置成本較高。近年來，隨著大規模電力電子技術的日趨成熟，同時為實現不同風速下實現最大風能捕獲從而高效發電，國內外正在采用變速恒頻發電方式，變速恒頻發電方式可以大范圍內調節運行轉速,來適應因風速變化而引起的風力機功率的變化,可以最大限度的吸收風能,因而效率較高；控制系統采取的控制手段可以較好的調節系統的有功功率、無功功率,但控制系統較為復雜；低風速下風機轉速相應下降，從而大大降低了系統的機械應力和裝置成本，近年來變速恒頻風力發電機組成了大容量風力發電設備的主要選擇方向。

恒速恒頻風力發電機組的并網包括同步發電機的并網和異步發電機的并網。同步發電機在重載情況下并網，若不進行有效的控制，常會發生嚴重的無功振蕩和失步，對系統造成嚴重的影響。用于風力發電的同步發電機與電網并聯運行時，常采用自動準同步并網和自同步并網方式。前者由于風速的不確定性，通過該方法并網比較困難；后者的并網操作相對簡單，使并網在短時間內完成，但要克服合閘時有沖擊電流的缺點。異步風力發電機控制裝置簡單，而且并網后不會產生振蕩和失步，運行比較穩定。然而，異步發電機直接并網時會產生發電機額定電流5-7倍的沖擊電流，不僅對電網造成沖擊而且影響機組壽命；另外異步發電機本身不發無功功率，需要進行無功補償。[

變速恒頻風力發電系統有多種，例如同步發電機交/直/交系統的并網運行和雙饋發電機系統的并網運行。在變速恒頻風力發電的眾多種方案中,最具優勢的方案是采用雙饋感應發電機的并網型交流勵磁變速恒頻風力發電機組。

同步發電機交/直/交系統并網運行時，由于采用頻率變換裝置進行輸出控制,因此并網時沒有電流沖擊,對系統幾乎沒有影響。由于同步發電機組工作頻率與電網頻率是彼此獨立的,風輪及發電機的轉速可以變化,不必擔心發生同步發電機直接并網運行可能出現的失步問題。在風電系統中使用阻抗匹配和功率跟蹤反饋來調節輸出負荷,可使風力發電機組按最佳效率運行,向電網輸送更多的電能。

雙饋發電機系統并網運行時，風力機起動后帶動發電機至接近同步轉速時電網,并網時基本上無電流沖擊。風力發電機的轉速可隨風負載的變化及時做出相應的調整,產生最大的電能輸出。而且通過調節雙饋發電機勵磁電流的頻率、幅值和相位，可以保證發電機在變速運行的情況下發出恒定頻率的電力,并可以調節無功功率和有功功率。

交流勵磁變速恒頻風力發電系統中，發電機和電網之間是一種柔性連接，尤其對無刷雙饋電機而言，對發電機轉子側交流勵磁電流的調節與控制，就可在變速運行的任何轉速下滿足并網條件，實現變速恒頻無沖擊電流的高效并網。其勵磁繞組與電網間的雙向變頻器功率，僅為發電機系統的一小部分功率。可以預見，在未來幾年內，無刷雙饋電機在變速恒頻發電系統中將會獲得廣泛的應用，對全國的風力發電等機電產品的更新換代起推動作用，產生顯著的經濟和社會效益。

研究(設計)內容

對主要風力發電機組類型進行對比研究，不同機型的發電機原理、結構、運行特性和對電力系統的影響不盡相同，有必要進行研究。

對風力發電機組并網方式進行比較分析研究，主要是同步發電機的并網方式和異步發電機的并網方式進行比較分析，并對目前主流的變速恒頻風力發電機組中的雙饋感應發電機進行重點探討。

電壓水平是電力系統穩定運行的重要指標，研究了風力發電并網運行后電力系統的電壓特性。

從風電場接入地區的中樞點電壓水平、風電系統負荷的輕重、風電場的無功補償容量大小等各個方面分析探討影響風電機組最大注入功率的各種因素。

綜合分析幾種常用風力發電機的并網控制技術，分析比較它們各自應用于風力發電上的優缺點。并提出風力發電技術今后的發展趨勢。

研究(設計)方法及技術路線

首先建立幾種常用風力發電機的數學模型，建立風速、風力機模型，并利用已建立的數學模型對發電機原理進行探討，研究各風力發電機的運行特性，并就各種發電機并網時對電網的影響進行理論探討，特別是與電網有功、無功交換功率及對電網電壓的影響進行探討，找出合適的并網運行控制方案。

本課題研究的難點有：1）風力發電機數學模型的建立；由于風力發電機類型較多，不同電機的數學模型不一樣，不能建立統一的、適應各種機型的數學模型。2）該課題的探討主要停留在理論上，并進行適當的仿真計算，難以進行實驗驗證時間安排

第九周

詳細地了解設計題目、設計任務、設計要求、預期效果。本周內主要完成：①明確設計任務的具體內容。②完成開題報告。③編制初步設計方案

第十周

通過分析設計任務，提出各自的問題。

第十一周、第十二周

①將設計任務再次細化，提出更加具體的問題。②開始設計預期目標的整體方案，包括相關硬件、軟件方案，提出可行性。

第十三周、第十四周

①設計方案更加具體化，使之更加清晰，明確提出可達到的預期效果。②再次論證方案的可行性。③對設計方案各部分進行系統的分析計算，解決設計中出現的具體問題。

第十六周

總結前兩個階段的工作成果，編寫設計說明書。

第十七周

①妥善保存設計系統。②修改畢業論文，并完成打印。③準備答辯

預期成果

預期成果為幾種常見風力發電機組的并網運行控制方案，并以論文論文的形式表達出來。可能的創新點為：考慮充分利用電力存儲或者能量存儲技術，降低風能資源的隨機性對電網造成的不利影響，改善風能資源的利用條件，盡可能達到可控的目的。

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篇12

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）6-0161-03

1 引言

隨著常規能源的日趨緊張和人們環保意識的日趨增強，節能環保問題日益突出，清潔環保無污染能源的開發與利用倍受世界各國的關注和重視，新綠色能源的研究已成為當務之急。

壓電材料在外力的作用下表面產生電荷的現象，稱為正壓電效應[1]。壓電發電利用此原理將振動的機械能轉變為電能。其優點主要集中在體積小，結構簡單，便于實現及小型集成化以及無電磁干擾等方面。符合當前環保節能，可持續發展的要求，正越來越受到各國研究人員的關注[2，3]。另外，壓電發電可方便與微機電系統（MEMS）結合，為其提供能源，也成為MEMS研究領域的熱點之一。目前，歐美、日本和韓國等許多國家與地區已經對與壓電發電相關的技術展開了深入的研究，并且取得了一定的成果，而國內的壓電發電技術尚處于起步的階段。目前，壓電發電技術主要有以下幾個方面。

1.1 利用車輛或路面振動進行壓電發電

將壓電發電裝置放入如汽車等減震系統或車輛懸掛系統中，利用正壓電效應將震動能量轉變為電能，并加于存儲和利用。或者，將壓電發電裝置作為路面的組成部分或安置于路面內，利用汽車在路面上行駛時產生的振動來發電，所產生的電能經電路調整后可作為道路燈具等使用，或經儲能裝置加以存儲和利用。以色列于2009開放了世界上第一條可發電的公路[4]。

1.2 利用自然環境能量進行壓電發電

利用自然環境能源如海浪（流）能、風能等進行壓電發電。位于美國新澤西州的普林斯頓海洋動力技術公司研制了一種壓電聚合物，并將其放置在海洋中，利用海浪（流）產生的壓力和應力進行壓電發電。美國德克薩斯大學Priya S發明了一種袖珍壓電風車裝置，將風能轉換為電能，為無線網絡供電[5]。

1.3 利用人體動能進行壓電發電

1998，美國麻省理工大學發明了一種足底壓電發電鞋，它的原理是把壓電發電裝置放入鞋底內部，利用人行走時腳對鞋底的壓力，使壓電材料變形從而產生電荷。2010上海世博會，日本館展示了壓電發電地板，行人從上面踩過，該地板可進行發電。2011年，中國科學院上海硅酸鹽研究所研發了類似的國內首塊壓電發電地板，將人們日常行走運動的部分能量轉換為電能[6]。

利用人體動能進行發電的壓電地板，符合當前節能環保的要求，并具有很高的經濟效益，是目前的研究熱點。本論文主要研究一種基于人體踏走的新型壓電發電裝置，該裝置可放置在軌道交通如地鐵、輕軌和商場等具有頻繁人行流量的場合門口，將頻繁人體踏走的動能進行壓電發電，以存儲或供用電負載使用，具有發電節能的效果。

2 總體結構設計

2.1 壓電陶瓷發電特性分析

根據壓電方程，可得單壓電晶體片在d33模式下，其產生的電荷和兩端的電壓為：

為了提高壓電陶瓷的輸出電壓（或電荷），將多個壓電晶體片在物理上串聯連接，電學上串聯或并聯連接，如圖1所示。

從上述式（3）～（6）可以看出，兩種連接方式的總電能是一樣的。對于串聯連接來說，輸出的電荷量大；對于并聯連接來說，輸出的電壓大。為了提高本壓電發電的輸出電壓，本研究采用并聯連接的壓電疊堆。

2.2 總體結構設計

從上述的分析可以看出，壓電陶瓷發電的電壓或電荷與作用力F、晶體片數n成正比，因此，為了提高壓電發電性能，采用多片串聯而成的壓電疊堆。另一方面，人體行走時對壓電疊堆的作用力小且緩慢變化，若此作用力直接作用于壓電疊堆，其發電量小，達不到實用的目標。因此，需要將此作用力M行放大以實現對壓電疊堆的快速沖擊，提高發電量。基于上述考慮并結合壓電疊堆的結構特點，設計了如圖2所示的基于人體踏走的壓電發電裝置。其中，壓電疊堆1通過粘接固定在底板8上，杠桿架2通過螺釘連接固定在底板8上。

其工作原理為：踏塊5在人體踏走的作用下，向下運動并壓縮支撐彈簧7，杠桿3短臂向上運動并壓縮預緊彈簧4；當人體踏走后，在預緊彈簧4和支撐彈簧7的作用下，杠桿3短臂迅速向下運動并敲擊壓電疊堆1，壓電疊堆1在外力沖擊下產生電能。在頻繁人體踏走的作用下，上述的壓電發電單元不斷重復上述的發電過程，源源不斷地進行發電。

限于結構尺寸，不可能選用大長度的壓電疊堆和采用大放大比的杠桿，故單個壓電發電單元的發電量是有限，其應用場合有限。因此，采用多個壓電發電單元按照串聯或并聯的方式進行連接，制成類似地磚的結構型式，如圖3所示。該裝置可放置在具有頻繁人體踏走的場合門口如地鐵、輕軌和商場等，將人體踏走的部分動能進行壓電發電。與壓電鞋等相比，本裝置還具有發電集中，發電量大等特點。

3 發電儲能裝置設計

利用人體踏走的壓電發電所產生的是低交流電壓，且是隨機不規則變化的，因此該電能不能直接應用于用戶負載，需要經整流儲存后，才能適合外部電子設備等用戶負載使用。另外，由于壓電疊堆在電路上等效于電容，因此當人體踏走的作用力消失后，壓電疊堆產生的電壓隨即消失（放電），因此需要對所產生的電荷進行儲存。綜上，為了有效利用該發電量，需要設計相關電路以實現對壓電發電裝置產生的電能進行能量轉換和存儲。

3.1 電容儲存

壓電發電的電容儲存電路如圖4所示，壓電發電裝置所產生的電量經整流電路后儲存于電容。之所以采用全波整流電路，這是由于其能充分利用交變電的正、負兩個半波，能大大減小輸出電壓的脈動度，有效提高整流效率。另外利用儲能元件電容兩端的電壓不能突變的特性，儲能電容還具有濾波的作用，能濾掉整流電路輸出電壓中的脈動成分，達到穩壓目的。

3.2 電池存儲

由于普通電容容量有限，容易達到飽和電壓。又因為放電速度較快，所以普通電解電容只能作為一種短期的儲能元件提供瞬時的較大功率輸出。而電池能儲存的電荷遠大于電容，電荷保持能力也更勝一籌，所以廣泛應用在各種能量收集系統中。如圖5所示，電池儲能電路將來自壓電發電裝置的電量，經全橋整流電路和電容，儲存到一個鎳氫紐扣電池中。

4 結語

本文利用人體踏走的動能進行壓電發電，設計出了一種壓電發電裝置，并進行了相關的理論分析與設計。該裝置中運用了杠桿放大將人體緩慢踏走的作用力進行放大以實現對壓電疊堆的快速沖擊，從而提高發電量。該裝置所產生的電能經整流電路后儲存于電容或電池以供用電負載使用。該裝置可放置在軌道交通車輛和車站，如地鐵、輕軌，和商場等具有大流量的場合門口，將頻繁人體踏走的動能進行壓電發電，具有發電節能的效果，符合當前節能環保的要求。

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[11]衛海霞，王宏濤.懸臂梁能量回收裝置壓電片位置與尺寸優化研究[J].壓電與聲光，2016（2）.

[12]賀學鋒，高軍，夏輝露.碰撞式微型壓電風能采集器實驗研究（英文）[J].納米技術與精密工程，2013（3）.

[13]朱莉婭，陳仁文，雷嫻.壓電振動發電機的研究現狀與發展趨勢[J].中國機械工程，2011（24）.

[14]甄龍信，白守松.固支簡支壓電梁振動及發電特性仿真與試驗[J].機械設計，2016（12）.

篇13

目前，吉林省《吉林省關于加快光伏產品應用促進產業健康發展的建議(128號)》光伏發電項目的發電量，實行按照電量補貼的政策，補貼標準在國家規定的補貼基礎上，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電的最新補貼政策為：太陽能發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容量為15KW，根據主要分為三種形狀的多晶硅太陽能電池板，分別為規格為2380mm*990mm*40mm的方形多晶硅太陽能電池板，規格為斜邊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，他們最關心的是太陽能電池板的實際發電量，按照筆者調研數據計算，調研項目中的屋頂每塊規格為1640mm*990mm*40mm多晶硅太陽能電池板的日平均發電量為1千瓦時，每塊多晶硅太陽能電池為250W，那么總裝機容量為15KW的發電量為60千瓦時，按照國家和吉林省太陽能光伏發電補貼共計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，如果余電上網賣掉，價格為0.88元/千瓦時，根據太陽能光伏電池板的價格按功率（W）計算單價的標準，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，每年節省1.2264萬元，加上國家和吉林省補助的費用，每年共計節省1.8615萬元，預計不到4年就能收回屋面多晶硅太陽能電池板的成本，其后22年壽命內預計可以獲得利益40.953萬元。如今，生產技術的日新月異，不僅提高了晶硅電池的品質，同時也大大降低了晶硅電池的成本，投資回收預期較為理想，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合前景廣闊。

三、環保效益評估

對于居住建筑而言，提高可再生能源的利用率，發展和普及太陽能光伏發電與建筑適配的方法是改善生態和保護環境的有效途徑。太陽能光伏發電系統充分利用了節能環保的太陽能資源，對環境無任何負面影響，同時減少了煤、石油、天然氣等常規能源的使用，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，因為化石燃料所產生的環境問題，例如空氣中的酸雨、污染、溫室效應氣候變化等，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，世界各國的能源戰爭，也早已上演。因此，促進使用和研發太陽能的政策，不僅是著眼于環境保護，更是一種促進世界和平的貢獻。環保效益主要對環境的優化有利，從節能減排的角度分析，太陽能光伏發電是真正的零排放和零污染，有良好的環境效益。從能夠改變局部生態的角度分析，吉林省總體干旱少雨，安裝太陽能電池板后，對減少水分蒸發起積極作用，對民生有利，對經濟可持續發展亦有利。據相關數據總結，每節約1度(千瓦時)電，就相應地節約了0.36千克的標準煤，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年總發電量為547500千瓦時，全部為自發自用，該發電量與相同發電量的火電廠相比，25年共計可以節約標準煤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能減排做了貢獻，具有良好的經濟、社會和環境效益。

四、試點工程預期成果

試點工程的預期成果為在保證屋面多晶硅太陽能電池板與建筑結合最美觀，最經濟的情況下，將多晶硅太陽能電池板最恰當的規格與屋面進行適配性有機結合，抗長春當地風壓、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，保證了整個小區的美觀，試點工程預期的太陽能光伏發電能耗回收期為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年能繼續創造余下的經濟價值，在發電的同時，能為環境保護做出貢獻。

五、結論

根據屋面與異形的多晶硅太陽能電池板的結合總裝機容量15KW，屋面多晶硅太陽能光伏電池板總價共計6萬元的現狀，以及試點工程選用的戶用并網光伏發電系統，結合國家與吉林省對太陽能發電項目的新的按照電量的補貼政策和相關環保效益評估數據，總結出使用者在投資屋頂太陽能發電后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預計可以獲得經濟利益40.953萬元， 25年總發電量為547500千瓦時，該發電量與相同發電量的火電廠相比，25年共計可以節約標準煤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能減排做了貢獻，具有良好的經濟、社會和環境效益。本文重點針對試點工程長春與海外創業園住宅屋頂集中式太陽能光伏發電系統中光電利用形式，從住宅建筑構造的角度出發，解決了長春海外學人創業園住宅屋面與多晶硅太陽能電池板的適配性問題，綜合長春嚴寒C區的地理條件、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境，綜合住宅外觀、住宅功能、周邊環境、電網條件和系統綜合運行方式，綜合建筑設計，光伏電池組件安裝位置與方式、組建選擇和安裝規模等研究設計出長春海外學人創業園住宅屋面與多晶硅太陽能電池板的屋面、檐口適配性的設計節點詳圖，以及適配的各個構件規格，屋面工程做法。盡管太陽能光伏的應用成本與常規能源相比仍然偏高，但隨著太陽能光伏電池板的普及，隨著未來科學技術的進步，光伏轉換率將有所提高，相關配套設施成本的降低，[2]太陽能儲能技術的進步，社會用電需要的增加，特別是綠色、生態的無污染的太陽能的觀念的深入人心，太陽能光伏發電的結構必將會逐步改變全世界人們的用能結構。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不會有較大的變化，可以預計不久的將來只有太陽能光伏發電與建筑結合才能使太陽能光伏發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。太陽能經濟體系不僅建立在太陽能使用的技術上，同時也為房地產與建筑世界開創了新的商機。本論文僅僅只對海外學人創業園住宅與多晶硅太陽能電池板在屋面適配的節點詳圖進行了研究設計，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合國家政策綜合進一步研究，展望未來，太陽能光伏建筑一體化的設計將會成為光伏建筑未來主要的發展方向，當下我國正處于城鎮化建設的期，每年的總建設面積高達20億m2，而且此階段預計還要繼續持續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。城鄉建設領域是建筑的主要領域，也是太陽能光伏發電技術應用的主要領域，因此，要把握住這種“空前絕后”的建設機遇，大力提寒地區太陽能與建筑的適配性，開發節能建筑的市場潛力。太陽能光伏建筑一體化方興未艾，任重道遠。吉林省太陽能產業發展起步較晚，我們等需要站在能源戰略的高度，加速發展戰略性新興產業，明確太陽能光伏產業與建筑結合的積極意義。太陽能建筑一體化還有利于電源結構的優化，全省光伏發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合，并網發電，與在二次能源中占18.8%的風力發電互補，做到“風光互補”，還能進一步促進全省二次能源的優化。解放民眾思想，提高對太陽能光伏建筑一體化產業的普遍認識，這不但對調整太陽能建筑一體化產業結構有益，對整個吉林乃至全國的能源結構有益，而且還對改善環境，對低碳經濟，對加速實現節能減排等政策將起到積極促進作用，意義深遠。光伏發電是比較有前景的新能源發電技術，自身很難起到主導作用，但與能源大戶結合起來，能造福子孫后代，緩解能源壓力，前景意義深遠。最后，希望本論文對嚴寒地區別墅住宅屋面與多晶硅太陽能光伏電池板適配性的相關研究與設計詳圖能夠提高大家對光伏建筑設計的關注度，激發多面性的思考，提供一些思路，達到拋磚引玉、投石問路的效果。

作者:趙暉 郭格靜 謝偉雙 單位:長春工程學院建筑與設計學院