太陽能發電技術論文范文
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第1篇
關鍵詞：光伏發電技術；教學模式；課堂實驗教學；校企合作教學
中圖分類號：G646 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）03-0161-02
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：
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第2篇
關鍵詞：新能源發電太陽能，風能，發展前景
0引言
自第三次工業革命以來，人類社會在經濟和科技方面取得了空前的發展，伴隨而來的是常規化石能源的大量消耗及其引起的環境污染和資源短缺等一系列問題，迫使人類不得不開始尋找清潔的可再生能源，也即新能源。相對于傳統的煤、石油、天然氣等化石能源，新能源普遍具有污染少、儲量大的特點，對于解決當今世界日益嚴重的環境污染和資源匱乏等問題具有十分重要的意義[1]。資源與環境的壓力也給電力系統帶來了新的挑戰，利用新能源逐步取代傳統能源進行發電將是今后電力工業發展的趨勢，可見新能源發電具有良好的發展前景和實用價值。
1 新能源發電的類型及其原理特點
新能源發電主要包括太陽能發電、風力發電、生物質能發電、地熱發電、潮汐發電等方面。
1.1太陽能發電
太陽能是指太陽內部連續不斷的核聚變反應過程所產生的能量，它是一個巨大的能源，據估計，我國陸地面積每年接收到的太陽能輻射能相當于億噸煤[2]。太陽能發電又叫光伏發電，它的基本原理是利用光伏效應，通過光照產生電動勢，進而輸出電能，實現光電轉換。簡單地說，太陽能發電就是通過太陽能電池直接將太陽光轉換成電能，太陽能電池是由各種具有不同電子特性的半導體材料薄膜制成的平展晶體，可以產生強大的內部電場[2]，主要包括單晶硅電池、多晶硅電池和非晶硅電池三種類型。免費論文參考網。
常見的太陽能發電系統由太陽能電池、控制器和逆變器三部分構成，按其運行方式可分為獨立太陽能發電系統和并網太陽能發電系統，其中后者是目前的主流發展趨勢，即太陽能電池發出的直流電，通過逆變裝置轉換成交流，進而并入電網使用。太陽能發電安全可靠，具有許多優點，如能源充足，太陽能無處不在，不受地域限制；建設周期短，運行成本低；不需要消耗燃料，無環境污染；結構簡單，維護方便，適合無人值守。但是，太陽能發電受氣候條件影響，具有間歇性，且價格昂貴。
1.2 風力發電
風力發電是將風能轉換成機械能，再轉換為電能，其基本原理是利用風吹動風輪，通過風輪的機械轉動驅動發電機轉子旋轉，進而產生電能。風能是清潔的可再生能源，風力發電與常規發電相比，具有能源充足、不消耗燃料、無環境污染、占地面積小、工程建設周期短、發電技術成熟等優點。在當今世界的新能源開發技術中，風力發電是最成熟、最有商業利用價值的發電方式，其裝機容量正在不斷擴大，全球風電發電量占總發電量的比例也在逐步增加。
1.3生物質能發電
生物質能是綠色植物通過光合作用，將太陽能轉化為化學能而儲存在生物質內部的一種能量形式，是一種資源豐富、無污染的能源。生物質能發電包括農林廢棄物燃燒發電、生物質燃氣發電、城市垃圾焚燒發電、沼氣發電等方面。生物質能發電具有電能質量好、可靠性高等優點，具有較高的經濟價值。
1.4 地熱發電
地球內部蘊藏著巨大的熱能，地熱能就是地球內部的熱釋放到地表的能量，地熱發電就是將地熱能轉變為機械能，再將機械能轉變為電能，它是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發電技術，其原理與火力發電基本一樣，即將蒸汽的熱能通過汽輪機轉變為機械能，然后帶動發電機發電[2]。
1.5潮汐發電
潮汐能，顧名思義，就是潮汐所蘊含的能量，同樣是一種取之不盡、用之不竭的新能源。潮汐發電，就是利用海水漲落及其引起的水位差來推動水輪機，由水輪機帶動發電機進行發電，其原理與一般的水力發電差別不大。即在海灣或有潮汐的河口修建大壩，構成水庫，利用壩內外漲潮、落潮時的水位差進行發電。潮汐發電受潮汐周期變化的影響，具有間歇性。
2 中國新能源發電的前景展望
改革開放以來，我國經濟高速發展，經濟規模躍居世界前列，與此同時，能源消費結構的不合理引起的資源環境問題日益突出，大力發展新能源發電技術，是調整能源結構、促進節能減排、實現可持續發展的要求。我國可再生能源資源豐富，通過近年來的發展，新能源發電已經取得了一定進展，已經形成了一定規模、體系相對完善的新能源產業。中國新能源發電雖然剛剛起步，但是卻有著廣闊的發展前景。免費論文參考網。
（1）風力發電和太陽能發電發展迅速。中國風能資源豐富且風力發電技術較為成熟，目前正在以“建設大基地，融入大電網”的方式進行規劃和布局。太陽能發電同樣也具有較好的發展前景，我國的太陽能電池制造水平較高，應該大規模推廣太陽能發電。免費論文參考網。根據國家能源局制定的《新能源產業振興發展規劃》，到2011年，新能源在能源結構中的比重達到2%（含水電為10%），新能源發電占電力總裝機容量的比重達到5%（含水電為25%）。而風電裝機容量將達到3500萬千瓦（陸地風電3000萬千瓦，海上風電500萬千瓦），太陽能發電裝機容量將達到200萬千瓦[1]。除此之外，《2008年中國風電發展報告》預言，到2020年末，全國風電開發建設規模有望達到1億kW。
（2）生物質能發電優勢明顯，前景較好。相對于風力發電和太陽能發電的間歇性特點，生物質能發電具有突出的優點，經濟價值較高。2002年，我國可再生能源發電裝機容量3234.6萬kW，其中生物質能發電裝機容量80萬kW，在眾多新能源和可再生能源發電中僅次于小水電。預計到2020年，可再生能源發電將達0.9~1億kW，其中生物質能發電為1000萬kW；另一種估計結果是2020年可再生能源發電裝機容量將達到1.21億kW，其中生物質能為2000萬kW。
（3）在有條件的區域發展地熱發電和潮汐發電。受地理條件的限制，地熱發電和潮汐發電均具有地域性。目前，中國高溫地熱電站主要集中在西藏地區，總裝機容量為27.18MW，其中羊八井地熱電站裝機容量25.18MW，其發電量已經占到拉薩電網的40%以上，對緩和拉薩地區電力緊缺的情況起到了重要的作用。今后，可繼續在西藏地區大力發展地熱發電。我國潮汐能蘊藏量中可開發利用部分的92%集中在經濟發達、能源需求迫切的華東沿海地區[3]，發展潮汐發電可緩解這些地區的電力不足。但是，潮汐發電由于開發成本較高和技術上的原因，目前發展并不是很快，我國江廈潮汐電站裝機容量為3200kW，年發電量1070萬kWh[4]，今后可視情況適當發展潮汐發電。
3 結語
能源短缺和環境惡化已經成為威脅人類生存的全球化問題，發展新能源是實現人類可持續發展的必經之路，中國應該加快開發利用新能源的步伐，大力發展新能源發電，逐步實現從常規能源向清潔能源轉變。目前，我國的新能源發電已經取得了一定的進展，但同時還存在著一些亟待解決的問題，主要表現在技術基礎薄弱、相關體制尚不規范等方面。為此，提出一些建議：（1）制定發展目標，科學規劃布局。新能源發電必須進行合理規劃和布局，有必要將其納入國家經濟社會發展總體規劃。（2）加快體系建設，規范行業發展。對于新能源發電的設備要求和并網技術標準，應該盡快制定相關準則。（3）加大投資力度，鼓勵自主創新。目前，我國新能源研究力量分散，缺乏跨學科的交流，有必要對各類科研機構進行整合。除此之外，新能源發電是智能電網的一個重要組成部分，必須構建全國統一的新能源電網，以促進我國智能電網的建設。
參考文獻
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第3篇
論文摘要：從技術創新生態系統的定義出發，闡述其特征與功能結構，并由此發展出全球化自然生態系統的概念，闡述其特征結構與實施必要性。并在當前提倡低碳社會的背景下，以太陽能產業為例，對GIES環境下的我國太陽能產業發展進行分析，并提出建議。
1、創新生態系統
創新是指以科學技術為基礎創造出新型的經濟價值和社會價值。為了強化國際競爭力，解決地球規模的問題，就必須將科學知識、技術、手段轉化為經濟和社會層面的價值，其原動力即為創新。在創新的過程中，構思設想于各階段間循環反饋發展進化，將牽涉到大量的經濟要素與社會要素，具有復雜性和不確定性。這種綜合性的復雜系統表現為創新生態系統。
創新生態系統是"面向客戶需求、協作R&D、知識產權許可、技術標準合作、戰略聯盟"為核心的基于構件模塊的知識異化、共存共生、協同進化的創新體系，具有類似自然生態系統的基本特征。
創新生態系統的結構，由起點的研發理論，戰略構想為基礎，通過大學，企業，學術機構等各領域的研究開發，確立創新思維體系的核心部分。而創新思維的實證，則在各式各樣的創新型網絡相互作用的"場"內進行。創新型網絡是圍繞創新思維形成的各種正式與非正式協作關系的總結構，連同各種各樣的經濟要素和社會要素形成了"場"。在網絡化的"場"中，人才，資金，情報等創新要素相互作用，促進創新的進程，同時相應的"場"也隨之變化。即在動態變化的"場"中進行創新過程。
2、全球化創新生態系統的結構
2.1通過創新生態系統解決全球化問題
在全球化進程加速和愈演愈烈的國際競爭背景下，各個國家為了維持自身發展，爭相推進國家創新生態系統（National Innovation Ecosystem，NIES）的結構擴展。為了解決全球性問題，實現可持續發展的目標，各國的創新生態系統推廣到國家所在地域范圍，進一步推廣到全球層面，構筑全球化創新生態系統，成了當務之急。
2.2全球化創新生態系統的框架結構
全球化創新生態系統（Global Innovation EcoSystem，GIES）不局限于各國國內，在世界規模的系統環境下，科學技術、市場、社會、人才、制度、資金等積極地相互作用，積極推進國際性的生態系統結構的形成，實現社會和地球的可持續發展。
GIES主要由三方面的要素構成。
(1)"場"的推動要素，即科學技術、市場和社會。
(2)"場"的構成要素，即人才、制度、資金。
(3)"場"的構成要素的調整，國際協作框架下的公共部門以及企業部門。
三方面的要素相互作用，促成創新過程，通過對已有實例的分析，把握動態要素的活動方向，可以對GIES下的新型創新項目提供支持。
3、全球化創新生態系統環境下中國太陽能產業的發展動向
3.1 GIES環境下中國太陽能產業的不均衡問題
中國太陽能產業近幾年來雖呈現出較快的發展勢頭，但發展速度依然緩慢，太陽能產業與市場間存在著巨大的不均衡，不符合可持續發展前提下的能源計劃與環境產業的步調。總結起來，主要有以下兩個方面：
國內太陽能市場的發展程度遠低于產業自身發展，對中國能源產業產生不利因素的同時，也不利于維持太陽能產業的健康發展。太陽能產業的成長不僅需要一個良好的國際市場環境，更重要的是擁有一個良好的國內市場。國內市場的成長不僅為國內產業提供新的成長空間，還將解決非太陽能用電區域內的電力問題，對改善中國能源結構有著重要的意義。
研究開發能力和自主創新能力的脆弱。近年來，多數企業設置自身的研發中心，并與國內外的大學和科研機關進行緊密的合作，各級政府在太陽能的研究領域投入也明顯加大。中國太陽能領域的科研能力不足，產學研交流不足的情況得到了一定的緩解。但是技術水平和人才培養結構的落后，中國太陽能產業的研發能力依然很薄弱，同時存在自主創新不足的問題。企業技術人才的明顯不足，導致了對國際先進技術的消化，吸收和更新更加困難。在激烈的國際競爭氛圍下，加速人才培養，提高中國自主創新能力是當務之急，也是重要的戰略性任務。
3.2 GIES環境下對中國太陽能產業發展的建議
GIES是NIES基礎上的逐步擴展，當前國際太陽能產業的高速發展帶動了中國太陽能產業，給中國太陽能產業提供了一個良好的國際氛圍。這也要求中國太陽能產業在拓展海外市場的同時，應該優先健全國內市場，積極調整國內市場結構，加強投入力度，加大政策扶持，以內在市場推動海外市場發展，真正成為太陽能產業的大國強國。所以，針對GIES環境下，中國太陽能產業提出以下建議：
強化太陽能發電的戰略研究。集合專家學者對世界與中國的能源形勢進行深入研究，準確捕捉世界太陽能發電的發展趨勢和行進路線。據此規劃中國太陽能發電產業的中長期科學發展計劃，并且該計劃與低碳社會和可持續發展的要求相一致。
強化支援太陽能發電技術，科學技術的進步是太陽能發電成本削減的重要因素之一，加大科技投入，加強中國太陽能技術力，加速太陽能成本的削減。重點支援多晶硅制造的核心技術開發，提高中國太陽能電池多晶硅制造技術水準。
建設國家級的太陽能技術研究機構，提高中國太陽能自主研發能力。設立國家級的太陽能技術研發機關，是提高中國自主研發能力的重要途徑，從技術面和政策面上對太陽能發電技術和產業提供最直接的科學指導。
強化太陽能發電的宣傳普及和教育，提高全民對太陽能發電的認識，同時應在大學等教育機構設立與太陽能相關聯的專門學科，培養優秀人才。
強化太陽能技術的國際交流合作，尤其是在法制層面上，使中國太陽能發電的法律構造和體系健全化，強化中國太陽能發電相關法規以及實施細則的科學性和實用性。在科技，人才，資源和協議加強國際交流合作，不僅可以促進中國太陽能發電技術水平和產業水準的提高，同時也將對中國和世界的能源可持續發展和低碳社會建設做出積極的貢獻。
4、結論
在全球性問題日益突出的今天，全球化創新生態系統尋求聯合性的技術創新，產品交流，政策上的，推動世界市場的發展，解決社會問題。通過對太陽能產業發展動向的分析，根據先進國的動向發現中國太陽能產業尚存在的問題，結合GIES的諸要素基準，不斷完善發展國內市場環境，使中國太陽能產業發展更加均衡，更加切合低碳社會和可持續發展的準則。
參考文獻
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