时间：2022-05-11 22:03:42
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关键词：光伏发电技术；教学模式；课堂实验教学；校企合作教学
中图分类号：G646 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）03-0161-02
人类社会的可持续发展面临着环境恶化、资源短缺的严峻挑战，而取之不尽用之不竭的太阳能则成为新能源的首选之一。曾经在全球光伏产业的推动下，中国光伏产品已占据国际市场的大半壁江山，但却一直面临市场在外的困局。光伏产业经过数年爆发式增长，最终多个环节产能面临严重产能过剩。随着欧美对中国太阳能电池板的“双反”实施，近几年是中国光伏产业发展过程中的一个“寒冬”。光伏企业要应对“寒冬”，一是上游制造企业要提高自身的技术水平和产品质量；二是下游应用企业要抓住机遇，通过技术创新不断提高系统集成能力，致力于为客户提供优质可靠的系统设计方案。依据国家新能源政策的战略部署，结合上海电力学院的专业特色，我校相关太阳能光伏发电专业力图培养出合乎国家和社会需要的、满足光伏产业结构调整的市场需求的光伏材料及光伏系统设计专业方面的人才。有关专业以物理学为基础，系统学习基础物理学、固体物理、半导体物理等，使学生牢固掌握物理学基础理论。同时结合电力教学的优势，将太阳能电池技术、太阳能发电技术、电力分析基础、逆变器原理等作为专业必修课，培养太阳能发电技术行业的高层次专业人才。这样，学生在掌握光伏发电系统设计专门技能的同时具备更加扎实的理论知识基础和科技创新的潜力。其中《太阳能发电技术》包含了太阳辐射、光伏系统设计原理、部件选型、系统安装维护等内容，其教学目标是希望通过该课程的学习能使同学们能掌握太阳能发电系统的设计开发，为今后从事相关工作打下坚实的理论基础。作为最早开设《太阳能发电技术》课程的高等院校，由于该课程属于新课程教学，教学过程中受到教材、实验设备等各方面条件的限制，使用传统的教学方法效果不很理想。本文就近年教学过程中遇到的一些问题，针对目前的教学模式进行探讨。
一、加强课堂实验教学
《太阳能发电技术》作为光伏产业人才培养的基础性课程，主要讲述太阳辐射的相关知识、光伏发电系统的原理、系统设计、配件选型及系统安装维护等相关专业知识，这是一门实践性十分强的专业课程。在目前的教学过程中发现，单纯依靠理论知识讲解，学生很难对光伏系统有深入的理解。总结教学过程发现，在学习理论知识的同时如果能结合相关的实验、实践教学，则可大幅度提高教学质量与课堂教学效果，也能加深学生对知识点的理解与掌握，这就凸显了课程教学中实验环节的重要性。由于《太阳能发电技术》属于新课程，受到实验设备、实验条件和人员的限制，短时间内开展丰富实验教学有着一定的困难。但是，使用计算机软件仿真虚拟实验和设计就没有这方面的限制。因此，着手开发该课程的虚拟实验教学环境也是一种重要的方法。此外，在教学的过程中也可以根据教学的需要，动员学生与老师一起自行设计一些简单可行的实验设备，既可以加深学生对所学理论知识的理解，又能使学生能够得到全面的实际训练，还可以丰富该课程的教学资料。另外，在这个过程中，除了简单的验证性实验，还与控制类、综合设计类的实验相结合，提高了学生对已学知识的综合运用能力，加强了学生的动手能力和实践能力，使学生在走入社会后，能较快适应市场发展需要，提高就业竞争力。此前北京信息科技大学的白连平等[1]针对该课程就设计了一些可行性实验，如光伏阵列设计实验、太阳能路灯照明系统设计等。
二、开展校企合作教学
由于工科课程的实践特性，除了课堂的理论与实验之外，开展校企合作教学则是提高该课程教学效果的制胜法宝[2]。在前期的教学过程中作为实践教学曾经带学生到相关的光伏企业见习，在企业参观实习的结束之后，有些学生反映“公司实习4天比在学校2年学的东西都多”，这句话也让作为教育工作者的我们陷入沉思。现在学生学习知识的途径很多，他们更喜欢看到实际的操作而不是“纸上谈兵”。例如课堂上讲过单晶硅、多晶硅、薄膜太阳电池，而很多学生到了现场仍然分不清楚是什么类型的太阳电池组件；课堂上学习了晶体硅太阳电池的制备工艺，参观的时候学生还是提出为什么这些电池都是蓝色的，不能做成其他颜色呢？虽然这些基础的知识都已经在课堂上讲授过了，明显部分学生不知道或者不懂却从来没有人提出过，而在参观过程中他们都想到了这些问题，通过参观学习对这些知识有了更进一步的理解，充分说明了仅有课堂教学远远无法满足该课程的设置目标。因此，除了辅助的课堂实验教学或者视频演示之外，与相关企业开展校企合作教学也是提高学生认知能力的一项重要教学手段。这就要求在该课程的教学过程中，除了加强实验教学还必须加强学校和企业之间的合作，开展合作教育方可取得更好的教学成果。
三、将科研与新技术融入教学培养学生的科技创新能力
素质教育已经是高等院校的重中之重，学校有很多项目都涉及鼓励大学生科技创新，从近代科学技术的发展史我们也可以看出，年轻人在科技创新上有着巨大的潜力。而如何通过有效途径提高工科学生的科技创新能力也困扰着不少教师。同时作为高校教师大多也同时肩负着科研工作，怎么样将自己的科研工作融入日常教学并以此为基础培养学生的科技创新能力也是一个应该认真考虑的重要问题。大学生在科研领域的创新在国际上屡见不鲜，比如在超导领域，MgB2合金超导体以及NaCoO.H2O超导体都是由日本的本科生首先发现的。《太阳能电池技术》及《太阳能发电技术》课程的开设，为科研融入教学提供了良好的载体。太阳电池材料的研究是目前材料科学的一大热门研究领域，这样可以在教学过程中使学生了解到最新的材料研究，从而让学生了解到了什么是科研，科研对实际生活又有着怎样的影响，从而激发学生的学习兴趣。而《太阳能发电技术》主要包括太阳辐射、电池制造、组件制造、系统原理、系统设计、部件选型以及控制器逆变器原理等技术。它包含了多门理论性和实践性都很强的专业课程，涉及的知识面广、内容概念多，为大学生创新提供了一个良好的平台。学生在老师的指导下开展太阳能电池及发电技术的研究，查阅资料、进行光伏发电方案的设计，促使学生将所学的电学、材料学、物理学等学科联系起来。有利于调动学生的学习积极性，激发学生的科技创新兴趣，培养学生分析和解决问题的能力[3]。
四、课程考核形式多样化
基于该课程的实践性特点和教学目的，可以在传统卷面理论知识考核的基础上增加多样化的考核形式，比如系统设计作品展示、成果汇报等多种方式进行考核，综合考核专业知识、专业技能等方面。对采取不同方式、对各个不同方面进行考核的结果，通过一定的加权系数评定课程最终成绩。
五、小项目形式完成课程设计
在网络化的今天，课程设计面临的一大问题就是论文在网络上复制粘贴完成。而作为实践性较强的太阳能发电方向的毕业生，我们是否可以改变思路，课程设计不再局限于理论推导而转向实践性课程设计。指导老师可以根据地理情况和电网分布情况选择合适的条件用于学生自主设计光伏发电站，包括太阳能电站地点选择、可行性分析、电站规模及组成、蓄电池容量、光伏电站年发电量及经济效益、光伏电站整体布局（组件串并连设计、汇流箱排布、电缆连接、线管地槽整体排布、电缆规格及用量计算、线管规格及用量计算、配电房及看守房布置、支架定点图等）、系统防雷及监测、电网安全性等部分内容[4]。相信完成这样的课程设计，可以培养学生查阅文献和市场调研能力，对其今后独立从事光伏产业内业务是非常有帮助的。这样的课程设计比普通的论文撰写更能提高学生的专业水平，从而使学生的能力达到甚至超越该学科的培养目标。
本文根据《太阳能发电技术》的实际教学经验以及该课程的教学目标，探讨了在现有教学模式基础上需要进行的一些改进。作为工科应用型创新人才，最重要的是应该具有很强的独立获取和应用知识的能力，而传统的理论教学为主模式则很难让学生将书本知识与实际光伏工程结合起来，也就无法真正理解光伏发电系统。本文提出了加强实验教学、开展校企合作教学、将大学生创新融入教学以及改变传统的考核方式等，其实质都是为了改变目前理论教学为主体的教学模式，将实验、实践教学等过去不被重视的教学方式引入这些实践性较强的课程，探索新的教学模式，从而培养出更适合现代企业、社会所需的高层次人才，达到开设该专业的最终目标。
参考文献：
[1]白连平，张巧杰.光伏发电实验设计探讨[C].第五届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（2）：602-605，2008-04，中国陕西西安.
[2]赵涛，李国强.独立学院校企合作人才培养模式探索与实践[J].实验室科学，2012，（6）：1.
【关键词】温室大棚；太阳能光伏技术；节能环保
0.引言
我国的光伏产业目前仍处在初级阶段，但近年来太阳能产业发展非常迅猛，特别是太阳能电池产品已成功进入欧洲市场。太阳能光伏技术也越来越多的应用于各个行业，大到工业，农业，国防，通信等领域，小至家居生活，光伏技术无处不在。而农业生产中光伏技术的应用还相对较少，传统农业温室大棚的能源方式：一是供暖炉，二是电网电能。这已远远不能满足现代农业生产高效，环保节能的理念，因此将太阳能光伏技术引入温室大棚控制系统是发展现代农业推动农业科技创新的必由之路。
1.太阳能光伏技术
目前太阳能发电主要有两种形式：一种是光热转换发电，二是光伏发电（Photovoltaic Generation，PV）。太阳能光伏发电是通过太阳能电池的福特效应直接将光能转化为电能过程。优点是不需燃料，无污染，节能、安全、无噪音、容易获取。近年来，在太阳能有效利用中太阳能光伏发电式发展最快最具活力的一种。
1.1太阳能光伏系统的应用领域及特点
太阳能是一种环保清洁的能源，我国的太阳能资源非常丰富，多数地区平均日照射量在4kwh/m2以上，地区可达7kwh/m2。我国的光伏技术应用还处于初级阶段，太阳能主要应用于太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电，太阳能卫星电池，太阳能路灯等。
太阳能光伏系统的特点：
优点：
（1）普遍性：是指太阳能在地球上随处都有，没有地域限制且不用开采运输。
（2）环保性：是指太阳能无毒，无害，清洁、绿色、环保，对于环境污染日趋严重的中国，是一种宝贵的资源。
（3）充裕性：太阳能每年到达地球的辐射量非常的充裕，相当于130亿万吨煤所产生的能量。
（4）长久性：科学家根据目前太阳产生的核能速率估算，太阳能的储量足够维持上百十亿年，地球的寿命也达几十亿年，对于地球人来讲太阳能的时间是长久的，无限期的。
（5）前瞻性：对于愈来愈枯竭的地球能源，太阳能无疑是最具开发潜力的绿色环保能源之一，从能源开发的意义上来讲太阳能的开发更具有可持续性和前瞻性。
缺点：
（1）分布零散：太阳能在地球表面每年的辐射量很大，但分布广，密度小，所以利用率低。
（2）稳定性差：太阳能的强弱容易受天气因素及昼夜交替的影响，所以稳定性较差。
（3）转换效率低，应用成本高：受材料和技术水平限制，多数太阳能产品转换率低，从而增加了其应用的成本，经济性一直是困扰太阳能普及的重要因素。
1.2太阳能光伏系统性能与组成
每个太阳能基片都是一个光电二极管，光伏发电是利用半导体材料的光伏效应，将太阳能转化为电能的一种形式。而第一个使用的单晶硅光伏电池（Solar Cell），是美国人在1956年研制成功的，从此就有了光伏发电技术。
太阳能光伏发电系统分为独立（离网）太阳能光伏发电系统和并网太阳能发电系统。独立太阳能发电系统是由光伏电池板，控制器和电能存储部件及逆变器组成的发电与电能变换系统。而并网太阳能发电系统，除了上述组件外还必须有并网逆变器与国家电网并网。
（1）独立太阳能发电系统的系统如下图1示：
（2）太阳能并网发电系统如图2所示：
图2 并网太阳能发电系统结构框图
其中光伏电池板第一代产品是由硅片为基础的光电转换系统，为了提高太阳能电池光转换效率，降低光伏电池生产成本，相继出现了基于薄膜技术的第二代光伏电池产品，这种产品使用很薄的光电材料附着在非硅材料的衬底上，降低了生产成本，适合于批量生产；进而第三代太阳能电池产品也将问世，它是以先进薄膜制造技术为基础的理论极限光电转化效率可达93%。主要有量子点、多层多结、染料敏化的太阳能电池、有机聚合物电池、纳米电池等。
电能储存部件主要是指太阳能蓄电池，太阳能蓄电池一般采用铅酸电池，常用的有DC12V，DC24V，DC48V三种，在微型系统中也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。蓄电池的主要作用是在有光照时将光能由太阳能电池板转换成电能储存起来，以备使用。
太阳能控制器主要对太阳能基板输出的电能进行调节和控制，把调整后电能分为两个途径输送，一方面直接送往直流负载或交流负载，另一方面将剩余能量送往蓄电池组储存，当太阳能基板发出的电能不能满足负载需要时，太阳能控制器便将蓄电池中储存的电能量送往负载。
太阳能光伏逆变器是光伏发电系统的核心设备之一，也称为DC-AC逆变器。在太阳能光伏发电系统中，可将太阳能通过太阳电池转化为DC12V、DC24V、DC48V的直流电能，通过光伏逆变器中的功率变换及控制系统转化为符合电网电能质量要求的110V或220V交流电。太阳能逆变器可分为DC-AC和DC-DC两种，可将太阳电池性能最大限度地发挥，并为系统提供强有力的保护功能。太阳能并网逆变器是光伏发电系统与国家电网并网的核心部件。
2.太阳能光伏系统在温室大棚控制系统的设计方案
2.1太阳能光伏技术在温室大棚控制系统中应用设计的背景和可行性
日本、美国、荷兰、以色列等国外农业设施栽培综合环境控制技术较先进的几个国家， 由于其地理位置、自然环境和经济基础不同， 其发展的侧重点也不同。
目前我国农业正处于从传统型农业向优质、高效、高产为目的的现代化农业转化的新阶段。要发展具有我国特色的温室自动控制系统，充分发挥温室农业的高效性，必须综合应用各种现代化控制和管理技术，通过各项设施的有效运作给温室栽培物创造最适宜的环境条件，最大限度的减少外界不利环境和气候条件对农业生产的影响， 获得作物最佳生长条件， 从而达到增加作物产量、改善品质、延长生长季节的目的。而面对现代社会能源日益枯竭的现实状况，开发利用新型能源已成为农业生产可持续发展的基本保障方式之一。
本设计针对中国北方天气干旱、日照时间充足的特点，将太阳能光伏技术引入农业温室大棚系统设计中，不仅可以解决系统的部分能源问题，而且可以提高现代农业生产的绿色、高效、节能环保进程。目前我国有些省份已经在一些地方率先使用太阳能并网发电系统，如无锡机场800kW屋顶光伏并网系统工程，镇江、丹江两个城市的2个4KW光伏并网系统等。从系统的可行性方面来讲，首先，中国是个农业大国，这种新型能源的在现代农业生产中的推广使用，将会为国家节省大量的资源；其次，中国的光伏技术近年来发展迅猛，光伏技术日趋成熟；第三，光伏技术在农业温室控制系统的应用，将能有效推动高效环保现代农业生产。第四，温室大棚多建在光照充足的区域，屋顶平坦，便于安装且空间充裕。
2.2光伏技术在温室大棚控制系统中的设计方案
2.2.1系统总体设计思路
本系统设计是基于PLC控制的农业温室大棚控制系统，通过PLC对温室中作物生长的环境因子光照、湿度、温度、CO2浓度等进行调节和影响，从而达到不同农作物生长所要求的环境条件。系统的输入控制因素主要是传感器所测试的光照、湿度、温度及CO2浓度，通过系统运算驱动执行机构动作（喷淋系统、遮阳网、补温系统控制、CO2补气控制、补光灯控制及通风系统控制等）来达到控制的目的。温室系统控制结构如图3所示：
2.2.2 温室能源系统创新设计
传统的温室设计系统，所有的电能均由系统电网供给。本设计将传统单一的电网能源供给，变为太能阳能光伏并网发电的形式，当阳光充足时，系统的电能有光伏发电系统供给，当夜晚、阴天光照不充足时，电网中的电能通过并网逆变器和控制器自动补给系统。系统设计拟用太阳能电池板、太阳能控制器和并网逆变器组成并网太阳能发电系统。并网逆变器同时兼有控制器和系统保护的功能。因为并网太阳能发电系统中蓄电池几乎不用，所以系统没有选用蓄电池。设计思路结构图如图4所示：
图4 温室光伏发电系统与控制系统结构图
光照充足时光伏发电系统产生的电能充足，逆变器自动给温室控制系统PLC及上位机、温室系统的传感系统（温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、光照度传感器等）、温室系统执行机构（遮阳帘、天窗、风扇、补光系统等）提供电能，因为系统是按照所有执行机构同时工作时的最大功率设计的，在同一时刻不是所有机构都同时工作，此时多余的电能由并网逆变器送给输电网；当光照不充足时，并网逆变器自动转换，系统将从电网中使用电能，此时转为电网供电状态。
3.结论
经过对北京农业科技学院的农业科技园和西北农林科技大学新天地设施农业开发有新公司的农业科技园的参观考察，获悉这些大棚系统设计均采用现代化先进的控制技术，设计理念新，工艺成熟，能源多采用输电网供给模式，设计中均未将光伏技术引入农业大棚生产中，其中最大的原因是成本太高。近年来，我国太阳能电池生产日趋成熟，二代、三代产品的相继问世，是太阳能电池的生产成本大大降低，但控制器和逆变器的生产技术尚不成熟，要实现高效的转换率，控制器和逆变器仍主要依靠进口。经过对国内外温室控制系统研究分析，结合现代农业高效清洁的理念，本设计有利于推动我国农业生产对清洁、环保能源的开发和利用，符合绿色、高效农业的先进生产理念。光伏太阳能技术以其永久性、清洁性和普遍性，必将成为我国现代农业生产的必由之路。
【参考文献】
[1]张立文，张聚伟.太阳能发电技术及其应用[J].应用能源技术，2010.3.
[2]李蔚.太阳能发电技术，太阳能发电技术的应用及发展前景[J].论文荟萃，2011.4.
关键词：太阳能光伏发电 太阳能电池 大城市居民小区 直流配电网
中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（b）-0022-03
随着社会公众的环保意识的提高以及新材料、现代电力电子技术的发展，充分利用可再生的太阳能已经越来越受到政府和公众的重视。目前太阳能技术已经在新能源发电、交通、航空航海和空间站建设等领域得到了广泛应用。充分利用可再生的太阳能发电，建立节能、环保、舒适的居住空间也成了社会的共识。因此，该文根据当前各种太阳能发电技术的特点与发展，以经济、环保利用太阳能为目标，考虑大城市居民小区具有建筑密度大，高楼较多、屋顶面积小、楼间距较小等特点，分析适用于大城市居民小区的太阳能发电技术的选择方案。
1 太阳能光伏发电技术的发展现状
1.1 太阳能的应用形式
目前，居民小区应用太阳能的途径主要可分为太阳能光伏发电和光热转换两种形式。
太阳能光热技术是将太阳辐射能量转化为热能的技术。在居民小区，常见的直接利用太阳能的方式有：（1）利用太阳能空气集热器供暖。（2）利用太阳能热水器提供生活热水。（3）利用集热-储热的原理建造太阳房等。间接利用太阳能的主要方式是利用太阳能制冷。其中利用太阳能制冷技术仍处于研究阶段，相关技术正在进入攻坚克难阶段，预计未来将会取得突破性进展。
太阳能光伏发电是以太阳能电池为中介将太阳能转化为电能的技术。太阳能发电系统有单独发电和并网发电两种发电方式，在城市小区，因为供电的可靠性要求，通常是采用并网发电方式，它是由太阳能电池阵列、蓄电池组、保护和控制系统、逆变器、小区负荷等设备构成，其中光伏电池阵列是由多个太阳能电池板串并联而成，是整个系统最核心、最有价值的组件。
1.2 太阳能电池技术的应用发展
到目前为止太阳能电池技术已历经三代，第一代主要为晶体硅太阳能电池；第二代是基于薄膜技术的太阳能电池；第三代是高倍聚光光伏电池。
晶体硅太阳能电池是以硅元素作为基本原材料，主要包括单晶硅和多晶硅太阳能电池两类。这是发展最早、技术最成熟、已经形成了大规模商业化生产的太阳能电池技术，约占据93%的市场份额，其转换效率在15%～20%。晶体硅太阳能电池最大的技术瓶颈是原材料硅的价格较为昂贵且供应不足，造成晶体硅电池价格呈现上涨趋势。表1给出了对单晶硅太阳能电池与多晶硅太阳能电池的主要特性。
薄膜太阳能电池所需要的硅材料极少或是不需要，因而与晶体硅太阳能电池相比，在生产成本上有明显的优势。薄膜太阳能电池可分为硅基、碲化镉（CDTE）、铜铟镓硒（CIGS）、砷化镓（GAAS）薄膜电池以及染料敏化（DSSC）太阳电池等[1]。薄膜太阳能电池应用已经逐步展开，其中2014年12月我国首个兆瓦级CIGS薄膜太阳能电站在云南石林投运，其发电效率比同等规模的晶体硅太阳能电站高出10%。根据大城市居民小区的需要，表2给出了主要薄膜太阳能电池的技术特性。染料敏化太阳电池是一种采用由有机材料构成核心部件的太阳能电池，在原材料上具有潜在的优势，可以大面积成膜，具有可设计性强，质轻，可塑性好，是一种有前景的太阳能电池技术，但是目前仅停留在实验阶段。
从适用于大城市居民小区建筑的角度看，由于非晶硅薄膜电池可制作成半透明的类玻璃形状，且具有较高的吸收系数，因此非常适合于与光伏-建筑一体化小区工程相结合，作为建筑物的玻璃幕墙、玻璃窗以及建筑墙面。CIGS薄膜电池由于其缓冲层CdS具有潜在的毒性，国产化水平较低，价格较高，但转换效率高，比较适合用于商住两用型小区、公寓型小区或是小区中的大型公共建筑的玻璃幕墙。CDTE薄膜太阳能电池成本较高，且有一定污染，可用作大型建筑的屋顶，而GAAS薄膜电池价格过高，一般不用于居民建筑。
2 居民小区的太阳能光伏发电技术的应用选择
在我国，特别是一些低层建筑比较密集的中小城市、广大农村地区，太阳能热水器技术已经得到广泛利用和推广。但是这种利用方式无法适用于大城市居民小区，一方面是因为高层建筑物不能提供安装位置，另一方面是因为这种杂乱无章的安装严重影响建筑物的视觉美观效果，破坏环境的和谐，不能实现与建筑物的完美结合[2]。目前推出的壁挂式大阳能热水器是比较适合大城市居民小区的太阳能光热利用的产品。
同时，太阳能光伏发电技术在民用领域也具有广泛的利用和推广空间。城市居民小区有许多公共用电设备，如小区路灯、草坪庭园景灯、高层建筑楼梯间、地下车库的照明，楼房的电梯以及变频调速的水泵、风机等，这些设备数量多、总体耗电量大，都可以首先考虑采用太阳能光伏发电供电。在小区的公共区域放置太阳能电池板是一个优选方案。除考虑房屋的承重和成本问题外，可以采用3种放置太阳能电池的方式：（1）放置在建筑屋顶，并加砌与建筑外观一致的护拦，同时利用太阳能电池组件替代保温隔热层的作用，对于已建小区还可以与社区屋顶“平改坡”结合起来加装太阳能电池组件。（2）在楼梯间顶部专门加装一个放置太阳能电池板的阁楼，并采用与建筑外观协调和谐的斜屋顶设计，维护整体环境的协调。（3）对于新建的多层建筑和高层建筑，外墙与太阳光接触面积最大，采用与太阳能电池一体化的玻璃幕墙、透明绝热材料，实现光伏-建筑一体化，同时达到美观和装饰效果。
在城市居民小区中，通常采用太阳能光伏发电系统与市政电网并联供电的形式，如图1所示。但是当小区内太阳能光伏发电容量比较大，且小区内直流负载比例较高时，小区采用分布式直流配网供电[3]，将市政电网通过交流-直流变换作为并联电源，如图2所示，更有利于太阳能光伏发电的利用，且具有更好的效率。这是因为：（1）太阳能光伏发电输出直流电，直接接入直流配电网，可以节省大量的DC-AC换流环节。（2）大部分民用负载都是直流负载，比如个人电脑、电视、充电设备、电热器、照明负荷，采用直流配电网后，整体效率更高；同时对于采用变频技术的家用电器，如空调、冰箱、洗衣机，如果采用传统的交流配电网，需要经过AC-DC-AC变换，而采用直流配电网则只需要采用DC-AC变换。因而直流配电系统的整体效率更高。（3）同时直流配电网更可靠，且没有频率和无功问题，也没有传统交流配电网的谐波污染问题。（4）直流配电网的可控性，更有利用于未来智能社区的建设[4]。
3 结语
太阳能光伏发电在大城市民用领域也具有广阔的发展空间。但是由于大城市的地价贵、楼间距小、高层建筑多，相对中小城市、农村来说，利用太阳能光伏发电的空间较小、单位投资高、发电成本高，回收成本年限长，如果采用全国统一的补贴标准，难于达到预定的促进作用。因此，需要靠政府政策扶持，鼓励企业、社会公益投资，同时与绿色社区、智能社区建设结合起来，达到更好的整体社会、经济、环保效率。
参考文献
[1] 李海涛.太阳能利用研究进展[J].科技创新与应用，2016（9）：38-39.
[2] 彭瑛.民用建筑太阳能的利用[J].湖南工业大学学报，2012，26（5）：90-94.
为了适应电力系统及其自动化专业学生的教学，在课程改革过程中，根据新能源发电行业现状和电气工程对新能源发电技术课程知识体系的需求，结合电力工程及其自动化专业的特点，精选教学内容，重新构建了新的课程知识体系，加强与电力系统及其自动化专业之间的联系。根据新能源发电站接入电网的影响不同，将这些新能源技术分为两类：稳定性能源发电技术和间歇性能源发电技术。
一些新能源技术（如生物质能、地热能和常规水电）在接入电力系统方面和常规电力技术一样容易，除了一次能源的形式不同，转换成电能环节基本相同，都采用同步发电机进行发电，对电网的安全和稳定不会造成影响。因此，这部分新能源知识重点讲解各种新能源发电技术的基本原理，最新的发电技术的现状和动向，及在利用过程中对改善环境带来的好处，培养学生新的能源观念和意识。同时结合电网发展的最近进展，这些发电技术作为分布式电源接入电网时，如何规划电网，接入电网对电网的影响等方面进行适当的讲解，加强与电力系统知识的联系，提高学生学习的积极性，由于受到季节、气象和地域等条件的影响，另一些新能源技术具有随机性、波动性和间歇性的特点，如风能和太阳能发电等新能源发电技术，在接入电力系统方面需要克服更多的挑战，其电力大规模并入常规电网会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响。这部分内容重点讲解与电力系统相关的技术，涉及到电机学、电力电子技术和电力系统相关的知识点。在间歇性能源并网过程中，电力储能技术可以补偿负荷波动，解决风能和太阳能等间歇式新能源发电直接并网对电网的冲击，调节电能质量，使大规模风力发电和太阳能发电能够方便可靠地并入常规电网。随着可再生新能源发电技术的快速发展，电力储能技术也是电力系统及其自动化专业学生必须掌握的知识，所以储能技术也是该课程知识体系的重要部分。
本文提出的课程知识体系目前还没有相关教材，为此，笔者较为系统地构建并编写适合电力系统及其自动化专业的“新能源发电技术”课程讲义，使之更符合电力系统及其自动化专业的教学。从两学期的试用情况来看，学生认同感增强，明确该课程是本专业不可或缺的重要选修课，重视程度显著提升，在教学过程中取得了良好的效果。
二、教学模式改革
选择合适的教学方法，能够提高课堂效率。教学内容的不同，授课的教学方法也需要相应的改进，为此笔者对教学方法也进行了改革，使之与课程知识体系相适应。
1.采用学术专题讲座的教学方式“新能源发电技术”课程知识体系要求运用新的教学方法。每种新能源发电技术各自成章，自成系统，各部分内容均有很多前沿的技术，仅靠书本知识已经不能适应科技的进步。因此需要任课教师补充相关发展的新动向和新技术，以学术讲座的形式进行讲授与课程相关知识点。讲解过程中，以具体的行业问题为背景，采取启发式的讲解方式，层层剖析问题，可以让学生在有限的学时内，掌握发电技术的发展现状、发电原理、利用方式、开发存在的问题和研究现状及动向。如地热发电、海洋能发电、生物质能发电、太阳能热发电技术，都可以采用讲座的方式进行讲解。同时在讲座过程中，增加学生提问环节，让学生可以积极参与，引导学生自主思考。为了强化实践，在每一个专题授课结束后，教师通过布置与该专题相关的设计题目，让学生学以致用。比如让学生设计太阳能热电站，利用波浪能发电原理设计相应的波浪能电站，设计新农村综合利用生物质能的方案，设计垃圾发电站工艺流程等，作为分布式电源接入电网时，结合不同能源开发利用的特点对该地区新能源开发和电网结构做出合理规划，并给出理由。通过这些综合性设计作业，可以增强大家的创新意识和实践能力，激发了学生的学习兴趣和主动性，训练了学生分析问题、解决问题的综合能力，起到了非常好的效果。
2.基于问题的探究式教学方式传统的讲授方式，可以系统地讲解，课堂容量大。风力发电和光伏发电技术涉及知识点多，知识点零散，因此需要教师合理组织教学内容，使其与所学专业知识相结合。为此笔者精心设计每一个教学环节，精讲多练。但传统的授课方式，学生被动接受，学习积极性不高。为此，笔者采用基于问题的探究式教学方式，在教学的过程中，教师起引导作用，对课程中的知识点进行分析，提出基于问题的讨论题目；并分析学生需要掌握的知识要点，为学生提供必要的参考文献，让学生课后自己查阅资料，引导他们学会自己总结知识点，利用所学知识分析实际问题。而学生在课后根据自己的兴趣自愿选题，并分小组进行研讨，研讨后，该小组总结讨论结果。在课堂讨论中，每个小组推荐一名学生做交流发言，将自己的研究内容做简要汇报。学生互相提问展开讨论，老师进行有针对性的点评，肯定了学生们取得的成绩，对错误的地方进行了补充和纠正。为了达到分组讨论学习预期效果，要求每个小组在上交的文献报告中，明确每个学生所做的工作和参加小组讨论的发言内容，督促每个学生都参与讨论学习。通过这种教学方式，充分调动了学生的积极性和主动性，也很好地完成了教学目标，促进了教学质量的提高，达到“授人以渔”的目的。
3.改进多媒体教学方式由于该课程设计的专业知识具有跨学科的特点，有些知识点学生难以掌握，有些原理较为抽象。如风机的偏航过程、变桨过程、风机的失速原理、斯特林发动机的发电过程等都比较抽象，在没有实物演示的前提下，学生经常不容易理解。因此在讲这些课程内容时，采用多媒体动画演示的方法，帮助学生理解基本概念和知识，让学生更快更易地理解和掌握这些内容。
三、考试方法的改革
虽然在教学内容和方法上进行了改革，提高了学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，但仍有不少学生选课和学习动机不端正。他们不是为了完善自己的知识结构，提高自己的综合素质，只是为了凑满学分，对选修课缺乏足够的重视。传统的闭卷考核方式不能全面地反映真实的教学情况。撰写课程论文，成绩只与论文写得好不好有关，有的同学东拼西凑，也能获得一个理想的成绩。这些方式都难以督促学生平常的学习，因此仍需完善课程的考核方式。根据“新能源发电技术”课程的特点，笔者对该课程的考试方式做了合理的改革，促进学生学习，公正地反映了学生的成绩。主要采取了以下一些措施：
1.注重对学生平时的考查增加课堂随机考查的次数。通过提问、课堂测验等方式，让学生在上课时能集中精力听讲，防止学生上课“开小差”。回答问题和课堂测验计入平时成绩。
2.增加撰写文献报告和大作业基于问题的探究式教学方式中，撰写文献报告和小组讨论环节能够有效培养了学生查阅文献、撰写论文、发现问题、解决问题、独立思考的能力，因此能够较为科学评价学生平时的努力程度。因此，课堂讨论和小组讨论中，根据学生在该环节中的贡献不同给学生不同成绩，这样能起到督促学生学习和检验学生学习效果的作用。作业是课堂教学的有效补充和延伸，是教学中必不可少的环节。大作业一般具有综合性的特点，能够有效锻炼学生的综合能力，巩固平时所学的知识，是反馈教学效果的有效手段。因此增加大作业和撰写文献报告在平时成绩中的比重也是考查学生平时学习的有效手段。
3.增加平时成绩的权重平时考核成绩权重由原来的30%提高到目前的50%，有效地避免了学生平时不学习，考试时突击学习也能取得不错成绩的弊端，提高学生学习的积极性和自觉性。通过上述措施的实施，经调查表明多数学生都认可这种成绩考核方法较合理、公正，能够真实反映学生的成绩，受到了多数学生的欢迎。
四、结束语
关键词：新能源发电；课程知识体系；教学改革；教学方法
作者简介：张涛（1981-），男，安徽阜阳人，三峡大学电气与新能源学院，副教授；武建瑞（1983-），男，陕西蒲城人，三峡大学电气与新能源学院，助理工程师。（湖北 宜昌 443002）
基金项目：本文系三峡大学教学研究项目重点项目（项目编号：J2011008）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0073-02
能源是人类生存和发展的重要物质基础，随着社会发展对能源需求的持续增长，以及能源短缺危机和全球环境的日益恶化，能源对人类经济与社会发展的制约和对资源环境的影响也越来越显著。[1]面对能源短缺危机和环境保护的双重压力下，必须通过能源利用新技术实现“开源”和“节流”。因此，大规模开发新的能源，大力发展高效、环保的电力工业成为解决能源问题的有效途径，培养这方面的人才对新能源的开发和利用具有重要意义。
三峡大学具有浓厚的电力行业背景，为了让三峡大学（以下简称“我校”）电气工程类专业学生了解新能源相关知识，“新能源发电技术”课程应运而生，它是电气工程及其自动化专业课程体系中一门重要的专业选修课程。该课程的讲授，能够帮助学生较为全面地了解和掌握新能源利用形式及其相关技术的前沿动态，有利于培养学生的创新思维能力。为了提高教学质量，结合电气工程类专业的特点，探索适合电力系统及其自动化专业课程授课内容和教学方法是十分必要的。本文将根据笔者近年来的教学实践，谈谈对该课程的教学改革与实践方面的几点体会。
一、课程教学存在的主要问题和矛盾
“新能源发电技术”课程是一门多学科交叉的课程，除了涉及电力和能源领域的知识外，还要求学生具有其他领域相关的知识，如课程中风力发电技术涉及空气动力学的相关知识，太阳能电池涉及的半导体材料的相关知识，生物质能中涉及的生物化学等相关知识等。[2，4]由于新能源发电技术的研究属于前沿科学，目前，我国部分高校的相关专业已开设“新能源发电技术”课程，但不同学科对该专业课程的教学需求不同，导致教材内容侧重点差异较大。该课程的建设中存在的问题较为突出，集中体现在：不同专业教材内容侧重点不同，缺乏适合电力系统及其自动化专业的教材；作为一门选修课程，学生重视程度不够；专业教学环节矛盾众多，包括课程与教材之间的矛盾，理论教学与实践教学之间的矛盾，教学目标与教学方法之间的矛盾等，这些都在很大程度上制约了“新能源发电技术”课程教学质量的提高。
对于电力系统及其自动化专业的学生，该课程需要涉及更多电气工程学科的相关知识，如电机学、电力电子技术、电力系统分析等专业知识。在新能源并网和储能技术中需要应用这些专业知识分析该研究领域前沿问题，有利于全面掌握新能源知识体系和培养学生分析问题的能力。由此可见，本课程内容丰富，知识点多，在该课程的建设中，需要根据专业特点，合理组织教学内容，让学生掌握晦涩难懂的外专业知识的，能利用本专业知识分析实际工程问题，激发学生学习该课程的兴趣，提高学生的综合素质，因此该课程的教学内容和教学模式的改革势在必行。
二、教学内容的改革
为了适应电力系统及其自动化专业学生的教学，在课程改革过程中，根据新能源发电行业现状和电气工程对新能源发电技术课程知识体系的需求，结合电力工程及其自动化专业的特点，精选教学内容，重新构建了新的课程知识体系，加强与电力系统及其自动化专业之间的联系。
根据新能源发电站接入电网的影响不同，将这些新能源技术分为两类：稳定性能源发电技术和间歇性能源发电技术。
一些新能源技术（如生物质能、地热能和常规水电）在接入电力系统方面和常规电力技术一样容易，除了一次能源的形式不同，转换成电能环节基本相同，都采用同步发电机进行发电，对电网的安全和稳定不会造成影响。因此，这部分新能源知识重点讲解各种新能源发电技术的基本原理，最新的发电技术的现状和动向，及在利用过程中对改善环境带来的好处，培养学生新的能源观念和意识。同时结合电网发展的最近进展，这些发电技术作为分布式电源接入电网时，如何规划电网，接入电网对电网的影响等方面进行适当的讲解，加强与电力系统知识的联系，提高学生学习的积极性，
由于受到季节、气象和地域等条件的影响，另一些新能源技术具有随机性、波动性和间歇性的特点，如风能和太阳能发电等新能源发电技术，在接入电力系统方面需要克服更多的挑战，其电力大规模并入常规电网会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响。这部分内容重点讲解与电力系统相关的技术，涉及到电机学、电力电子技术和电力系统相关的知识点。在间歇性能源并网过程中，电力储能技术可以补偿负荷波动，解决风能和太阳能等间歇式新能源发电直接并网对电网的冲击，调节电能质量，使大规模风力发电和太阳能发电能够方便可靠地并入常规电网。随着可再生新能源发电技术的快速发展，电力储能技术也是电力系统及其自动化专业学生必须掌握的知识，所以储能技术也是该课程知识体系的重要部分。
本文提出的课程知识体系目前还没有相关教材，为此，笔者较为系统地构建并编写适合电力系统及其自动化专业的“新能源发电技术”课程讲义，使之更符合电力系统及其自动化专业的教学。从两学期的试用情况来看，学生认同感增强，明确该课程是本专业不可或缺的重要选修课，重视程度显著提升，在教学过程中取得了良好的效果。
三、教学模式改革
选择合适的教学方法，能够提高课堂效率。教学内容的不同，授课的教学方法也需要相应的改进，为此笔者对教学方法也进行了改革，使之与课程知识体系相适应。
1.采用学术专题讲座的教学方式
“新能源发电技术”课程知识体系要求运用新的教学方法。每种新能源发电技术各自成章，自成系统，各部分内容均有很多前沿的技术，仅靠书本知识已经不能适应科技的进步。[5，6]因此需要任课教师补充相关发展的新动向和新技术，以学术讲座的形式进行讲授与课程相关知识点。讲解过程中，以具体的行业问题为背景，采取启发式的讲解方式，层层剖析问题，可以让学生在有限的学时内，掌握发电技术的发展现状、发电原理、利用方式、开发存在的问题和研究现状及动向。如地热发电、海洋能发电、生物质能发电、太阳能热发电技术，都可以采用讲座的方式进行讲解。同时在讲座过程中，增加学生提问环节，让学生可以积极参与，引导学生自主思考。
为了强化实践，在每一个专题授课结束后，教师通过布置与该专题相关的设计题目，让学生学以致用。比如让学生设计太阳能热电站，利用波浪能发电原理设计相应的波浪能电站，设计新农村综合利用生物质能的方案，设计垃圾发电站工艺流程等，作为分布式电源接入电网时，结合不同能源开发利用的特点对该地区新能源开发和电网结构做出合理规划，并给出理由。通过这些综合性设计作业，可以增强大家的创新意识和实践能力，激发了学生的学习兴趣和主动性，训练了学生分析问题、解决问题的综合能力，起到了非常好的效果。
2.基于问题的探究式教学方式
传统的讲授方式，可以系统地讲解，课堂容量大。风力发电和光伏发电技术涉及知识点多，知识点零散，因此需要教师合理组织教学内容，使其与所学专业知识相结合。为此笔者精心设计每一个教学环节，精讲多练。但传统的授课方式，学生被动接受，学习积极性不高。
为此，笔者采用基于问题的探究式教学方式，在教学的过程中，教师起引导作用，对课程中的知识点进行分析，提出基于问题的讨论题目；并分析学生需要掌握的知识要点，为学生提供必要的参考文献，让学生课后自己查阅资料，引导他们学会自己总结知识点，利用所学知识分析实际问题。而学生在课后根据自己的兴趣自愿选题，并分小组进行研讨，研讨后，该小组总结讨论结果。在课堂讨论中，每个小组推荐一名学生做交流发言，将自己的研究内容做简要汇报。学生互相提问展开讨论，老师进行有针对性的点评，肯定了学生们取得的成绩，对错误的地方进行了补充和纠正。[2]为了达到分组讨论学习预期效果，要求每个小组在上交的文献报告中，明确每个学生所做的工作和参加小组讨论的发言内容，督促每个学生都参与讨论学习。通过这种教学方式，充分调动了学生的积极性和主动性，也很好地完成了教学目标，促进了教学质量的提高，达到“授人以渔”的目的。
3.改进多媒体教学方式
由于该课程设计的专业知识具有跨学科的特点，有些知识点学生难以掌握，有些原理较为抽象。如风机的偏航过程、变桨过程、风机的失速原理、斯特林发动机的发电过程等都比较抽象，在没有实物演示的前提下，学生经常不容易理解。因此在讲这些课程内容时，采用多媒体动画演示的方法，帮助学生理解基本概念和知识，让学生更快更易地理解和掌握这些内容。
四、考试方法的改革
虽然在教学内容和方法上进行了改革，提高了学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，但仍有不少学生选课和学习动机不端正。他们不是为了完善自己的知识结构，提高自己的综合素质，只是为了凑满学分，对选修课缺乏足够的重视。[6]传统的闭卷考核方式不能全面地反映真实的教学情况。撰写课程论文，成绩只与论文写得好不好有关，有的同学东拼西凑，也能获得一个理想的成绩。这些方式都难以督促学生平常的学习，因此仍需完善课程的考核方式。根据“新能源发电技术”课程的特点，笔者对该课程的考试方式做了合理的改革，促进学生学习，公正地反映了学生的成绩。主要采取了以下一些措施：
1.注重对学生平时的考查
增加课堂随机考查的次数。通过提问、课堂测验等方式，让学生在上课时能集中精力听讲，防止学生上课“开小差”。回答问题和课堂测验计入平时成绩。
2.增加撰写文献报告和大作业
基于问题的探究式教学方式中，撰写文献报告和小组讨论环节能够有效培养了学生查阅文献、撰写论文、发现问题、解决问题、独立思考的能力，因此能够较为科学评价学生平时的努力程度。因此，课堂讨论和小组讨论中，根据学生在该环节中的贡献不同给学生不同成绩，这样能起到督促学生学习和检验学生学习效果的作用。
作业是课堂教学的有效补充和延伸，是教学中必不可少的环节。大作业一般具有综合性的特点，能够有效锻炼学生的综合能力，巩固平时所学的知识，是反馈教学效果的有效手段。因此增加大作业和撰写文献报告在平时成绩中的比重也是考查学生平时学习的有效手段。
3.增加平时成绩的权重
平时考核成绩权重由原来的30%提高到目前的50%，有效地避免了学生平时不学习，考试时突击学习也能取得不错成绩的弊端，提高学生学习的积极性和自觉性。
通过上述措施的实施，经调查表明多数学生都认可这种成绩考核方法较合理、公正，能够真实反映学生的成绩，受到了多数学生的欢迎。
五、结束语
“新能源发电技术”课程是电气工程及其自动化专业课程体系中一门重要的专业选修课程。本文针对课程建设中存在的突出问题，构建了适合电气工程类专业的“新能源发电技术”课程的知识体系，合理组织教学内容，并根据授课内容提出了合适的教学和考核方法。通过课程教学改革，激发学生的学习兴趣，引导学生主动学习，培养了学生分析问题、解决问题的能力和创新意识，提高学生的综合素质，达到提高该课程的教学质量和教学效果的目的。
参考文献：
[1].对中国能源问题的思考[J].上海交通大学学报，2008，
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[2]马明国，蒋建新.“生物质能源利用原理与技术”教学改革初探[J].中国林业教育，2009，27（4）：64-67.
[3]陈春香，李啸骢，梁志坚，等.“新能源发电技术”课程教学改革与探索[J].中国电力教育，2013，（5）：62，102.
[4]孙欣，黄永红.“新能源发电技术”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2011，（35）：95-96.
关键词：风力发电 光伏发电路灯可行性分析
风能、太阳能作为可利用的自然可再生能源，二者在转换过程中都是受季节、地理和天气气候等多种因素制约，但是，两者的变化趋势基本相反，扬其两能各自之长，补其两能各自之短，相互配合利用，因地制宜，能发挥出最大的作用。特别是在远离电网的地区，独立供电系统成为人们最需要的动力源。结合风能、太阳能
的特点，综合利用风力发电和太阳能光伏发电技术而建立的风光互补发电系统无疑是解决这一重要问题的最佳方案。
风光互补路灯即是有效的利用风能及太阳能之间在能量及时间上的互补特性，通过两者各自的发电装置，共同向蓄电池进行充电，为路灯提供独立供电电源的独立供电系统。路灯在我们日常生活中很常见且实用，它给我们夜晚的生活和交通带来光明和便利，然而人们往往忽视了路灯的耗电能力，其实常规的路灯尤其是高速公路上的路灯也是一个“耗电大户”，由于路灯的低压输电线路长，不仅路灯耗电，输电线路上的耗电也很大，而且常规路灯必须用埋地电缆供电，在离电源点超过三公里的公路就要建一个供电线路，随着公里的延伸，还需要设升压系统。因此大部分远离电源点的市郊公路和高速公路都没有安装路灯，这实际上给道路交通带来了许多安全问题,也给人们的夜晚出行带来不便。然而，风光互补路灯的出现正规避了这些弊端。美观独特的风光互补路灯既能把城市的夜晚装点得多姿多彩，又为城市增添了一道靓丽的风景。
风光混合供电系是由风力发电机、太阳电池阵列、蓄电池组、充电控制器、逆变器、系统监控系统等组成。风力发电机及太阳能电池发出的电通过控制器贮存在蓄电池中，当负载为直流时，通过控制器直接输送给负载；当负载为交流时则需经逆变器将直流转化为交流再输送给负载。整个系统由能量产生环节、能量存储环节、能量消耗环节三部分组成。能量的产生环节又分为风力发电和光伏发电部分，分别将风力、日照资源转化为高品位的电力能源；能量的存储环节由蓄电池来承担，引入蓄电池的主要作用就是为了尽量消除由于天气等原因引起能量供应和需求的不平衡，在整个系统中起到能量调节和平衡负载的作用；能量消耗环节在本文中主要是指路灯的能量消耗。
本文以山东省烟台市的风能太阳能资源条件为例，来分析风能太阳能混合发电的实用价值。以典型气象年数据为参考，下图是各月的风能太阳能能量分布情况，
图1风能太阳能的各月能量分布图
尽管风光互补路灯初投资较高，但是该系统不需要输电线路，也不需要开挖路面做埋管工程，不消耗电能，从长远来看该系统有着明显的经济效益。而且风光互补路灯利用天然能源发电来工作，不消耗化石燃料，无二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，清洁干净，环境效益良好。目前，在欧洲、日本、美国等发达国家正在普及风光互补路灯，用在沿海公路、偏远山路，特别是对已建成的道路增设路灯非常方便。目前我国已经有部分城市试验性将风光路灯系统用作城市道路景观照明, 并取得了一定成效。随着风电和光伏发电的成本越来越低，风光复合发电方式必将在解决远离城市的高速公路，海洋上的孤岛，偏远的山区用电问题上发挥越来越重要的作用。
参考文献：
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[3] 王长贵, 王斯成. 太阳能光伏发电实用技术[M]. 北京：化学工业出版社, 2005: 31～35
[4] 方燕, 马金花, 高善峰等.风光互补路灯系统的优化设计方法[J].可再生能源, 2009,27(1):88～92
近年来，经济社会发展使得资源能源消耗不断增长，一方面，石油、煤炭、天然气等化石能源价格不断飙升，另一方面，发展经济的同时造成了人类生存环境的恶化。能源成为现代社会存在和发展的基石，再生能源替代化石能源成为社会发展的必然趋势。
（一）太阳能。
太阳能是一种人类取之不尽用之不竭的可再生能源，它具有清洁性、安全性、广泛性、持久性、充足性、免维护性及潜在的经济性等优点，具有重要的战略地位。水能、风能、潮汐能可用的总量都太小，满足不了人类的需求。核聚变能虽然产生的能量巨大，但有不可控性及安全问题。地热能从理论上看也具有潜力，但是存在技术和安全性的问题。所以，太阳能是人类所知，目前已经可以利用的，清洁安全的，能够解决人类未来所需的唯一能源选择。人类直接利用太阳能还处于初级阶段。太阳能发电是一种使可再生能源被利用的新兴方式。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”.
（二）光伏发电。
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术所需要的关键元件是太阳能电池。光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳能电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。从理论上讲，光伏发电技术可以在任何需要电源的场合发挥作用。光伏发电系统由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。它是近年来发展最快，最具经济潜力的能源开发领域。
（三）光伏产业链。
光伏产业链主要包括硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统5个环节。上游为硅料、硅片环节；中游为电池片、电池组件环节；下游为应用系统环节。整个产业链从上游到下游呈明显的金字塔分布，随着产业链的增加市场容量和企业数量不断增加，由于硅料特别是高纯度的硅料在整个光伏产业链中利润最高，因此处在上游的企业所获得的利润很明显的高于下游企业。我国光伏产业现已形成了比较完整的产业链，如今正处在快速发展的阶段，2009年我国内地多晶硅产量超过了两万吨，太阳能电池产量超过了4000兆瓦，已经连续3年成为全球太阳能电池的第一大国。
2010年5月，中国光伏产业联盟成立，此联盟以规范发展、推动应用、引导行业联合创新为核心，研究鼓励光伏产业发展的各项政策，加大对企业技术改造和产业升级的支持力度，其中主要包括22家国内光伏骨干企业、行业协会及研究机构。中国光伏产业联盟始终致力于整合产业资源、推进结构调整、转变发展方式，加大行业凝聚力，增强国际影响力与竞争力。
二、光伏产业的发展现状
世界光伏产业在过去10年内每年以30-40%的速度增长，论文格式根据Solarbuzz最新数据统计，2007年全球光伏系统装置新增容量为2826MW,同比增长62%.光伏产业一直是政府宏观调控在进行政策支持，通过产业自身不断技术创新，企业不断规模化而迅速发展。但是全球光伏发电的补贴却处在下降阶段，这就驱使光伏产业不断寻找科技创新、降低成本的途径。到2012年时全球光伏产业发展迅速。
（一）经济的发展促使光伏产业的发展。[论/文/网 LunWenData/Com]
经济迅速发展带来的负面效应是资源的大量消耗，特别是化石能源日益减少，同时环境受到破坏，日益严重的温室效应，因此各国均大力发展太阳能利用技术，其中发达国家因其经济发达、能源消耗大而起步较早，日本、欧美等国家在技术和应用上都处于领先地位。但是太阳能发电成本与传统能源相比较高，因此需要政府给予政策扶持。20世纪90年代末，“阳光计划”在欧美、日本等国家内开始实行，政府在许多方面采取政策支持，例如太阳能发电的价格、国家税收、发展基金等方面给予较大优惠。同时，欧洲一些高水平的研究机构在政府的资助下也加大了对太阳能能源利用的研究。
（二）中国光伏产业的发展。
近年来，中国经济发展之迅速受到了世界的瞩目，但同时我们也深刻地意识到，在能源构成中，煤占有着主导的地位，煤的直接燃烧会产生大量污染物，给环境带来严重的影响，从环境和能源双重考虑，政府正积极开发利用可再生资源。在我国广阔的土地上，太阳能资源开发和利用的潜力非常广阔。年平均日照超过2000小时，大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时，与同纬度的其他国家相比，有着巨大的优势和开发潜能。
中国光伏技术在20世纪70年代兴起，起初用于空间，70年代后光伏应用扩大到地面，中国的光伏产业应运而生，每年以400%的速度快速发展，短短5年一跃成为世界第一强，中国光伏产业取得的进步世界瞩目。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，我国将力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW（百万千瓦）。预计，到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%,其中光伏发电装机将占到5%.预计2030年之前，中国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。中国光伏产业一方面拥有相对的电池技术、半自动化的设备和人力的最佳生产模式和成本优势，但是另一方面光伏产业链还不健全，关键技术上有所欠缺，与国外相比，我国光伏产业市场化进程却相对缓慢。过去几年中国政府和业界人士一直共同努力改善“原料、市场、技术和设备”四个都在外的情况，但是从整个产业链来看，我国光伏产业主要集中到2010年9月人民币兑美元的名义利率已超过20%.直接导致的后果就是影响广东省服装贸易的进出口量。据统计，人民币升值1%,服装行业的出口产品的营业利润将下降10.3%,人民币升值到5%到10%的这个阶段，服装行业的利润率将下降到10%到60%.人民币的升值还将影响到外资对广东省服装行业的投资积极性。
2.周边地区竞争激烈。
近年来随着经济的加快运转，江苏、浙江、福建等省份服装产业的发展尤为迅速，以自创品牌、推行特许加盟等模式来占领市场。加上中西部地区开始重视服装产业的发展与建设，产业环境和政策环境都在逐步优化，竞争优势越来越明显。这些地区的服装出口规模不断扩大，这对广东的服装业造成了一定的影响。
3.国际服装贸易保护主义下导致的贸易壁垒。
自从2005年服装配额取消以来，我国对欧美地区的服装出口大幅度增长，为了保护本地区的利益，美国、欧盟启动了“特保”条款，对多种服装实施进口数量限制。
三、广东省服装出口的发展战略措施
（一）提高品牌意识。
高产出、低附加值已经不适合广东服装发展的道路，广东省只有转变服装出口的模式。面对全球经济一体化的今天，广东省服装企业应逐步认识到其经营规模和竞争力已亟待改善。自己的企业要尽快变革，形成品牌效应，抓住时机融入世界经济舞台。
（二）组建大型服装集团。
采取强强联合、工贸联合、内外贸联合、跨地区联合组建大型服装出口集团，国家应给予必要的支持政策，加大国家资本退出的速度，以此强化企业的市场化职能。在更短的时间内率先允许服装业内外贸的合并，允许企业重组和国有资本退出，原有的外贸专营权同步转移。
（三）优化产品结构。
建立有效的营销激励机制集中现有优良资产、优势资本和优良技术装备，开发市场适销的特色化产品，增加高附加值产品，提高产品毛利率。对于积压产品、亏损严重的产品要坚决停产，将产品产销率提高到国家要求的水平。加强营销管理，要把“质量、效率、低耗、效益”有机结合起来，强化全员的市场意识，增强营销人员的责任感和积极性。
（四）加强地区交流。
广东省无可比拟的地理位置，加强了地区与地区间的优势，包括珠三角地区和港澳台地区。加强地区间的交流，获取最新信息。有助于广东省服装业进一步的发展。
关键词：建筑能耗；节能空调；太阳能；评价
中图分类号： TU201.5 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-06-0306-1
0 前言
建筑能耗一般指建筑在正常使用条件下的采暖、通风、空气调节和照明所消耗的总能量，不包括生产和经营性的能量消耗。随着经济的快速发展，常规能源日益匮乏，节能环保已成为世界公认的主题，各国都在推行全方位降低能耗，因此零能耗建筑在全球范围内应用而生。在建筑零能耗风靡全球的时刻，也想谈谈自己的一些想法。
1 建筑能耗现状分析
我国约占全社会总耗能的46.7%，欧洲和美国约占全部能源消耗的40% ，如何全面提高能源效率，减少对日渐枯竭的传统一次性“矿物化石”能源依赖性已成为当务之急。其核心特点除了强调被动式节能设计外，将建筑能源需求转向太阳能、风能、地热能等可再生能源，为人们的建筑行为，为建筑与环境和谐共生寻找到最佳的解决方案。
建筑发展至今，建筑能源消耗从零走到了。随着常规能源的匮乏，我们需要在不改变现在建筑室内舒适环境的情况下，使常规能源的消耗从回归到零。
我们知道，创建绿色建筑，在建筑设计中要重点抓好自然通风、建筑遮阳、天然采光、门窗隔热、墙体保温、节能空调、太阳能利用、水循环使用、“3R”材料利用等“绿色技术”的推广应用，以实现建筑本身不消耗或少消耗常规能源、不产生或少产生废水废物、不无故浪费自然资源、不恶化自然环境的目标。
其中自然通风、建筑遮阳、天然采光、门窗隔热、墙体保温这些建筑节能技术已经很成熟了。在这些节能技术之上，如果想要保持一个舒适的室内环境，在室内外环境相差较大的情况下，我们必须要付出一些能量，这些能量除了正常的损耗外，其余供给室内，来达到我们要求的室内环境。因此，要想保持最终的目的不变，我们依然要付出能量，只是现在的能量消耗，要用太阳能、风能、地热能、生物质能等可再生能源来代替煤、石油等常规能源。下面分别就太阳能的利用和节能空调进行阐述，分析其对建筑零能耗的巨大作用及现实中利用的弊端以及我们该努力的方向。
2 太阳能的利用
太阳存在我们最普遍利用的两个方面：集热和光伏发电。国内的集热器已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。在中国，太阳能发电的成本是常规发电成本的6～8倍。无论对于企业还是百姓，如此高昂的电价谁都承受不起。
中国虽然是全球最大的太阳能电池制造基地，但目前用来生产太阳能电池的重要原料――高纯度硅材料，95%以上靠从国外进口，而且加工过程中的高精度、高耗能、高污染，使晶体太阳能电池的成本居高不下。另外，中国的太阳能蓄电池的使用寿命及使用条件的限制，使太阳能路灯的造价要比消耗普通电能多10倍以上，这还不包括更换蓄电池的费用。因此，在太阳能光伏发电的使用，配套设备的研究要跟上来，否则，“太阳能电厂”仍是都市里的“能源孤岛”，没有人敢效仿，因为一个自主发电、不消耗社会资源的企业，反而要为之承受消耗社会资源的成本。
3 节能空调
节能空调顾名思义，消耗掉少量的能源，获得最大能量的空调，那么在现实中，节能空调从哪些方面来改进呢，我个人认为从以下几个方面：
3.1 中国自主研制制冷新产品
这类产品要具有一定的技术创新和先进性，符合低碳、绿色、环保的原则，能实现无级调速的多样化控制，根据室内负荷变化自动调整电机转速，达到最佳节能效果，比一般的风盘系统节能65%以上，这样的制冷末端新产品可以直接来应用。
3.2 太阳能空调系统
太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器和吸收式制冷机这两部分组成的。制得的冷量就是利用了太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水来提供的。但就使用过程中也存在一些问题：
（1）太阳能空调已初步进入实用阶段 使用太阳能空调的用户依然在不断的增加，目前产品多是大型的溴化锂制冷机，只适合中央型空调。因此，研制小型的溴化锂或氨―水吸收式制冷机与太阳集热器配套实用并逐步进入家庭中使用。
（2）太阳能空调使用集热器的采光面积与空调建筑面积的配比受到限制，仅能适用于多层建筑。对此，目前正在研制可以产生水蒸气的真空管集热器，以便与蒸气型吸收式制冷机结合，来解决集热器与空调建筑面积的配比问题。
（3）太阳能空调系统的初投资依然偏高，仅适用于部分的富裕用户。为此，我们正在降低现有集热器的成本，使得更多的家庭具有使用太阳能空调的经济承受能力。只要克服以上的缺陷，就更大限度地发挥太阳能空调的作用。
4 结论
总之，建筑零能耗要从建筑节能开始，我们要细分最终用户的需要， 针对不同区域的气候条件需求，研究先进的节能技术和配套设备，这需要一个曲折而漫长的过程，我们需要踏实的寻求和研究，而不是盲目的追求所谓的“新技术”却比使用常规能源承担更多的资源和资金浪费。从而真正的由“低能耗”走向“微能耗”最终达到“零能耗”。
参考文献
[1] 张子馨.浅谈建筑节能和可持续发展[A].江苏省能源研究会第八届学术年会论文集[C],2000.
[2] 赵敏荣,胡希杰.太阳能建筑实现“零能耗”的可行性探讨――太阳能光伏发电技术在建筑上的应用[A].长三角清洁能源论坛论文专辑[C],2005.
[3] 赵玉文.我国太阳能利用技术的发展概况和趋势[J].农村电气化,2004(6):52-53.
[4] 陈文章,荣士壮.我国新能源和可再生能源现状、问题及对策的探讨[J].辽宁农业技术学院学报,2008,10(1):34-35.
关键词：可再生能源；发电技术；教学模式；考核
当今人类面临着能源短缺和环境污染的严重挑战，传统的煤、石油、天然气等化石燃料资源的有限性与社会的巨大需求形成了尖锐的矛盾，同时受开采条件和资源枯竭等因素影响，人类将会面临资源危机，而且化石类能源所排出的废气给生态环境带来很大影响，社会影响巨大。因此研究开发无污染的、可持续的可再生能源与能源转换技术成了当前科学和技术发展的重要研究方向，也是工程技术应用中的热点问题，而且已经上升到经济、社会和战略安全的范畴。工科高校担负培养合格的工程技术人员的重任，因此，为了适应科技和社会的发展，满足工程实际对人才的要求，可再生能源发电方面的人才培养已经成为当务之急和重中之重的工作。[1，2]因此在新的能源形势及人才需求下，上海电力学院（以下简称“我校”）在高年级热能与动力工程专业（热力发电方向）开设了“可再生能源发电技术”的课程，让学生在全面掌握常规火力发电的基础上，掌握可再生能源利用基础知识、能源利用形式及其相关技术，了解可再生能源发电的前沿技术，从而扩大学生的知识面，适应社会需求。[3，4]
本文通过分析“可再生能源发电技术”的课程特点和存在的问题，探讨了该课程的教学方法和教学模式的改革，内容包括教学内容、教学方法、考核方式等，从而达到激励学生自主学习的意愿，培养学生勇于创新的精神，孕育学生科学的素养，提高学生分析与解决实际问题的能力，实现学生对“可再生能源发电技术”课程的全面了解。
一、“可再生能源发电技术”课程教学的特点
1.教学内容多学科交叉
“可再生能源发电技术”课程主要包括水力发电、太阳能发电、生物质能发电、风能发电和海洋能发电等内容，课程的主体是分别对上述发电形式进行较为系统的解析，重点介绍各种可再生能源发电技术的基本原理和开发利用的基本方式，以及目前国内外该发电形式利用的现状和最新进展。所有以上内容涉及工程热力学、传热学、流体力学、半导体物理、空气动力学、力学等基础理论和相关知识，因此教学内容涉及领域广、研究对象较多，知识结构复杂多样、学科交叉非常突出、知识点集成度高等特点，这将给讲授带来挑战，即如何将这些知识点，尤其是跨学科的内容传授给学生，并让学生能够较容易地掌握是该课程需要解决的重点问题之一。
2.教学方式亟待改革
由于“可再生能源发电技术”课程的多学科交叉，一般而言，在短时间内掌握非本专业理论知识较困难，因为没有该专业的理论基础知识，经常会很难理解有关知识点，这将严重影响学生的积极性，甚至部分学生会产生抵触情绪。因此，以教师讲授为主的教学方式，学生没有参与进来，不能充分调动学生的积极性，可能导致学生无法理解所讲授的内容；同时该教学方式忽略了学生的创新能力培养。因此如何将教师的“教”转化为学生的“学”，将多学科交叉课程的课堂组织好是该课程教学需要解决的问题之一。
二、教学内容的设计
可再生能源发电技术的研究属于当今研究的前沿问题。随着科学技术的快速发展，新技术、新方法和新工艺等不断涌现，教学内容需要与时俱进，不断更新，现有的教材显然不能很快地响应这样的变化，以教材为教学内容难以满足教学要求。在笔者的教学实践中，教学内容上通过参考权威书籍、资料和自身的研究成果，同时对国内外期刊文章、学术专著及网络平台知识进行学习，掌握当前研究的动向，并整合所有材料作为课堂教学内容及课外拓展阅读资料。广泛获取信息，动态更新与拓展教学内容，把握最新的专业前沿，有助于引导学生去探索新知识，培养创新精神。另一方面，由于课程涉及多学科的交叉，在有些学科领域上，学生缺乏知识储备，课堂教学较难获取有效的效果，因此，摒弃一些晦涩难懂的理论知识是非常必要的。[5，6]以太阳能热发电为例，太阳能热发电涉及流体力学、传热学、自动控制等多学科，当整合最新的科技发展成果作为案例讲解时，主要向学生阐述太阳能热发电的基本原理、关键技术、发展趋势及政策激励等，让学生充分接触各种知识，拓宽视野，了解科技前沿的最新动态，目的是给学生专业素养的形成提供一个有利、有效的平台。课程内容应深入浅出、科普性与前沿性并重，当学生的兴趣被调动起来后，再进行该学科的基本理论的讲授或学生自学就非常容易切入，这样就可达到较为理想的教学效果。
三、新型的教学模式
根据“可再生能源发电技术”课程的特点，本文提出新型教学模式的设计，使得教师成为课堂的组织者，通过设定教学内容，明确教学任务，课堂教学以学生为本，体现学生的认知主体作用，使学生在学习过程进行积极思考，自主学习，从而在培养学生的创新能力和增强其科学素养等方面发挥作用。
1.专题讲授
可再生能源利用形式多样，涉及本学科各个分支学科，具有多学科交叉与耦合的特点。为了避免各分支学科相互之间影响导致学生难以理解的问题，提出采用专题讲座的授课形式，集中时间讲授某一类型的可再生能源发电形式。此外，争取请相关领域的专家或工程技术人员每学期做1～2次课堂报告，将工程中碰到的问题简化并整合成案例，在教学中根据需要选择案例进行剖析，激发学生的学习兴趣，强化学生的工程实践意识。
2.互动教学
在教学过程中，教师做几次完整的典型研究报告，包括几种可再生能源的发电原理、设备组成、科研前沿等，目的是让学生掌握宏观现状背景和如何从微观把握问题与分析问题；引导学生充分利用图书馆资源，掌握归纳分析的方法；指导学生进行撰写科技或科普论文，提高学生的科学素养，在此基础上安排学生参与课堂中来。具体做法是学生以小组为单位，各小组自主选择相关研讨课题，通过查阅文献和小组研讨，形成专题研究报告，并由小组成员在课堂进行汇报，根据其汇报内容，接受老师和同学的提问，并进行解答，教师及时进行指导并对其评分。形成教师指导，学生主讲，教师与学生，学生与学生互动讨论的方法，教学实践表明，该方法大大提高了学生的主动性。学生经历查阅文献、分析问题、报告写作和报告陈述的全过程，显著增强了创新能力、科研精神和团队合作意识。利用对多个相关课题的讨论，学生对可再生能源特点、可再生能源发电的前沿技术等有了更深入的认识。
3.虚实结合
在学科平台及自建教学平台的基础上，通过实物参观、模型演示，多媒体教学等虚实结合、多位一体的教学模式，提高学生的感性认识。
（1）可再生能源发电技术模型的利用。热能与动力工程专业的学生以往大部分接触的是火力发电方面的知识内容，对可再生能源发电技术认知较少，特别缺乏针对可再生能源发电原理和发电设备等进行系统的学习，如果直接进行理论的学习，学生会感到很枯燥，对一些基础理论知识和发电设备结构很难理解。为了提高学生的感性认识，笔者所在课程组建立了可再生能源发电技术教学平台。在学习课程的理论知识之前，学生首先了解小型模型的实物结构，内部构成，基本组成和基本原理，使得学生具有整体的感性认识，然后再学习本课程，同时结合模型进行讲解。
（2）健全的多媒体素材。“可再生能源发电技术”课程内容较多，课时有限。相比较传统的教学方式，多媒体信息量大，采用灵活的图形、视频和动画等表现形式，能够直观、形象地再现客观事物。笔者在教学实践中采用多种多媒体教学手段。例如：选用《国家地理》节目里的《伟大工程巡礼——太阳引擎》视频作为太阳能热发电原理及形式的教学内容，直观地介绍了槽式、塔式、菲涅尔等形式的太阳能热发电原理，以及聚光器的制造工艺等。选用GE的水轮机设备，采用Flash方式制作水力发电中反击式水轮机设备的教学内容，直观且易于理解。通过多媒体的应用，展示现场实际设备，简化教学中的难点，增加了课程的信息量。
四、小组式考核方式
“可再生能源发电技术”作为高年级的课程，课时有限，知识点多，内容模块化强，科普性和专业性并存，采用常规的卷面考试方式难以准确考核。笔者在该课程教学实践中，进行了小组式考核机制的尝试，即以小组为单位，制作课程学习的整体报告，选派一名代表在课堂上进行答辩，汇报内容结束后，其他组成员和教师针对报告内容进行提问，组内成员均可就相关问题进行回答。其他组同学根据该小组的汇报情况进行打分，打分表如表1所示。除此以外，在考核中增加动态考核，每个小组选出组内最佳贡献成员，给予动态加分；同时为了增加考核上互动，鼓励学生思考问题，对于提问积极的学生在成绩上给予加分。该考核方式，对课程的教学实行了动态的考查与过程管理，实现了以考核促学习，有效地调动了学生学习的积极性，推进学生协作能力培养，增强了“教师与学生”、“学生与学生”的互动，提高较整体的教学效果。
表1 考核打分表
小组名称 选题创新性（共20分） 查阅文献情况（共20分） 分析问题能力（共20分） 报告质量 （共20分） 表达能力 （共20分） 总分
（100分）
五、结语
随着可再生能源发电技术的发展，“可再生能源发电技术”已经成为热能与动力工程专业学科重要的专业课程。本课程具有典型的多学科交叉的特点，同时该领域的研究成果日新月异，因此无论是在教学内容还是在教学方法都需要进行改革和创新。本文通过紧跟前沿的研究热点，设计深入浅出的教学内容；采取以学生为主体，通过引入工程案例，专题研究与课堂讨论等模式，并辅以教学模型与多媒体动画演示等多种灵活多样教学手段的改革，让学生在了解可再生能源发电技术的理论知识的基础上，培养了学生挖掘问题，解决问题，理论与实践相结合的能力，锻炼了学生查阅文献和团队协作的技能，提高了学生的科研素养与工程实践本领。
参考文献：
[1]孙欣，黄永红.“新能源发电技术”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2012，（35）：95-96.
[2]刘忠，邹淑云.专业选修课《新能源发电技术》的教学研究与实践[J].科技情报开发与经济，2010，20（1）：185-186.
[3]张力，杨仲卿，郑泓.“能源、环境与社会”全校性新生研讨课教学模式探讨[J].中国电力教育，2012，（24）：54-55，69.
[4]余霞，夏菁.关于高校本科专业选修课的若干思考[J].中国电力教育，2012，（32）：72-73.
