新能源及其发电技术范文

导语：如何才能写好一篇新能源及其发电技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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人类开始不断寻找新能源来代替传统能源。在一些发达国家，新能源发电技术现在已经成了他们解决电力系统问题的一种必不可少的手段。本文首先介绍了新能源的特点，接着详细介绍了几种新能源发电技术，包括风能发电、太阳能发电、潮汐发电等，最后阐释了新能源发电对电力系统发展的重要意义。

关键词：新能源；风能；发电技术

随着科学和社会的进步，全球所面临的资源和环境问题也日益突出，由于传统能源的存量有限，使得对其的开发和利用受到限制，只能寻找可以替代的新能源。目前，全球正在掀起一场以大规模开发和利用新能源为标志的革命。随着我国经济的发展，对电力的需求也不断增大。现在我国所依靠的电力能源主要是煤、石油和天然气等，这些能源在短期内是不可再生的，开采得越多存量就会越少。同时，开发和利用这些能源会引起酸雨、温室效应等严重的环境问题，这也成为整个世界经济发展的重要限制因素。所以，大力发展新能源发电技术迫在眉睫。

1 我国新能源的特点

我国的新能源资源和各地的能源需求呈现逆向分布的特征，且储量丰富。生物质能资源年产出8.99 亿tce，据统计，波浪能资源的储量为1285万kW，潮汐能资源储量为1.1亿kW，潮流能为1.4亿kW。从资源分布来看，风能较丰富的地区除了东部沿海之外，其它的主要集中在内蒙古、新疆以及甘肃和华北的北部。而太阳能资源只要分布在、青海、新疆南部和内蒙古的西部。但是我国75%以上的能源需求都是在东部和中部地区，所以资源需求和分布逆向性较明显。

新能源资源都具有地域性，本身是无法实现直接供电，而是通过一定方式转化为电能才能被大规模地利用。目前我国的新能源资源分布地区的用电量相对较少，当地并不能完全消化，可以通过长距离的电网输送到中东部用电量较多的地区。新能源资源的一个明显特点是分散性，因为能流密度较低，分布到每单位面积上的能量并不多，风电和太阳能发电站占用的空间比较大。新能源发电具有间歇性和波动性，受季节和气候的影响比较大。

2 新能源发电类型

2.1 风能发电

风能资源既包括陆地资源，又包括近海岸资源。目前来看，风能发电是非水可再生能源发电中技术相对比较成熟且开发规模较大的一种发电方式，也是现在新能源发电的一个重点发展方向。风力发电系统离不开桨叶、机械传动系统、发电机、电力电子装置、升压变压器等这几个部件。我国风能资源十分丰富，我国的风力发电技术虽然与发达国家相比还有一些差距，但是也取得了一些进步。目前，我国的风电场的数量已有上百个，装机总容量高达260万千瓦。2015年我国的风能发电计划达到1500万千瓦，2020年将达到3000万千瓦。

2.2 太阳能发电

太阳能是地球上永恒的一种能源，我国陆地面积每年接收的太阳辐射热量较多，属于太阳能资源比较丰富的国家。太阳能发电系统主要包括电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）以及逆变器几个部分组成。太阳能发电形式主要有两种：光伏式和光热式。光伏发电系统按照是否接入电网又分为离散型和并网型发电系统。离散型是可以直接利用直流电来供电，并网型则需利用一些装置将直流电变为交流电后才能供电。光热发电是首先将太阳能由低密度转为高密度，再利用传热装置将太阳能转化为电能。

2.3 海洋能发电

海洋能发电是利用海洋中储存的大量能量来发电。海洋能属于可再生资源，主要包括潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能等。海洋能对环境无污染，蕴藏量大，但是其能量密度较低，具有很强的地域性，限制了对其的开发，目前海洋能发电得到实际应用的有潮汐发电和波浪发电。潮汐发电是利用潮起潮落形成的水位差冲击水轮机来带动发电机进行发电。这种发电方式规律性较强，能量稳定，便于电网的发电和配电的管理，但是由于成本较高，电价也高，我国的潮汐发电站还不多。波浪发电方式是将波浪能转换成机械、气压或液压的能量，然后再利用传动机带动发电机发电。我国的波浪能主要分布在广东浙江等沿海地区。

2.4 生物质发电

生物质能是蕴含在生物质中的能量，生物质能发电方式是一种以农作物秸秆和木屑为燃料的火力发电方式。生物质能是直接或者间接地利用植物的光合作用，将太阳能转为化学能储存在生物体内的能量。它与传统的火力发电相比的优势在于实现了二氧化碳的零排放，既环保又节能，因此，越来越受关注。并且，生物质能分布很广泛，从储量上来说，总量仅次于地球上的煤、石油和天然气。现在利用生物质能发电的方式有多种，包括直燃发电、混燃发电、沼气发电等。

2.5 地热能发电

地球本身就是一个非常大的热仓库，据推算，全球的地热能源总量约为现在全球能耗的45万倍。地热能也属于一种较清洁的可再生资源。地热发电是利用高出沸点的中、高地热（蒸汽）来推动汽轮机，从而带动发电机来发电，或者是通过热交换用地热来给一些沸点低的流体加热，使其变成蒸汽后再同以上原理一样来发电。我国的地热资源十分丰富，现在已经发现的热点高达5000处，地热田有45个。已在广东、湖南、等地建立了地热电站，其中的羊八井地热电站是目前我国最大的地热电站。

3 新能源发电对我国未来电力发展的意义

3.1 提高电网的可靠性

目前新能源发电技术在我国已经取得一定的进展，有的地区已经投入实际应用中。由新能源组成的微电网系统能够提高我国电网的可靠性，并且能够改善电能的质量。我国的经济发展早已步入了数字化的时代，随着各行各业用电量的增大，只有为他们提供优质且可靠的电力供应才能为经济的发展提供保障。大电网在高峰期的脆弱性就会表现出来，而新能源发电能够在一定程度上缓解这种状况，这样不仅节约了成本，还能提供优质可靠的电能，又能避免因超负荷停电带来的经济损失，从而为我国经济的高速发展创造条件。

3.2 有利于扩大我国电网覆盖面

在新能源发电未出现之前，我国利用煤炭、石油和天然气等传统能源的发电方式形成的电网覆盖面受地理环境的制约，使得一部分偏远地区并未实现通电，用电的限制在一定程度上制约了这些地区的经济发展。新能源出现后，可以利用当地的风能或者太阳能等能源来设计合理的微电网系统，在这些地区实现微电网供电。这样在充分发挥我国的资源优势的基础上实现了电力建设的快速发展。扩大了我国整个电网的覆盖面积，使我国电力系统朝着较好的方向发展。

3.3 节约成本，提高安全性

传统的发电方式形成的供电系统一般实行的是远距离的高压输送，这要求必须有一些相应配套的输变电设备，不但占地面积大，而且成本高。而利用新能源中的燃料发电方式可以把电池建在终端用户的附近，一些家用电源甚至可以直接装在居民的家里，这样就大大降低了输送成本。在一些偏远的山区或者海岛等地方就可以直接在当地使用燃料电池发电，从而节约电网的建设费用，降低了供电的成本。

另外，传统电网存在一定的安全隐患。如果发生战争或者自然灾害，或者是一些技术上的故障等，这些因素都会造成电网系统的大范围的停电。而利用新能源发电形成的小网络就能避免这些现象的发生，从而提高电网的抗破坏能力，在一定程度上保障电网的运行安全。

参考文献：

[1] 张伟波，潘宇超，崔志强.我国新能源发电发展思路探析[J]. 中国能源， 2012，（04）

[2] 于三义.浅谈新能源发电技术[J]. 中国电力教育， 2011，（15）

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关键词 高职；工学结合；校企合作

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）22-0155-02

工学结合、校企合作的办学模式已成为共识，但是当前校企合作不够深入，主要是学校热，企业冷，制约了职业教育的发展。而校企深度融合人才培养模式，是一种由学校、企业、学生三方合作的适应现代社会需求的高等职业教育人才培养模式。校企深度融合是校企合作的深入和进步，通过融合，形成你中有我、我中有你、互惠双赢、共存共荣的利益格局，实现开放式办学。它是培养具有创新能力和实践动手能力，面向生产、建设、管理、服务第一线的高技能人才的有效途径；是在现代社会经济基础上发展起来的，以适应现代生产第一线需求为目的，以学校和社会紧密合作为途径的现代职业教育的人才培养模式。

1 校企融合人才培养模式的含义

校企合作、工学结合就是从我国职业教育在改革和发展的实践中总结、提炼、抽象出其特有属性的结果，在各职业院校形成广泛共识和重视，成为职业教育的重要特征、办学理念及基本的办学和人才培养模式。模式是比较成熟、稳定地实现目标的规范、方式、方法的体系和框架。校企深度融合人才培养模式是校企合作的进步，是校企合作的高级阶段，是指校企双方都有清晰正确的合作理念、目标、任务、体制机制和制度设计，学校与企业资源共享、互为补充、相互渗透，形成你中有我、我中有你、互惠共赢的利益格局。校企融合搭建了一个充分有效利用校企两种教学资源的办学平台，利用这个平台，实现学校的办学职能和目标。在实际的校企融合过程中，一方面学校与企业之间应当不断加强联系与交流，学校应该根据企业的实际发展需要设定科研攻关方向，将研究成果有效转化为工艺技能，实现企业整体效益的全面提升；另一方面，企业需要为学校的发展提供相应的资金，将生产线引入学校，真正实现校企之间的利益共享。

在校企深度融合过程中，高职院校作为办学主体，承担职业教育的重要责任。高职教育应当在坚持区域经济发展、企业需求的立场下，在企业价值链、企业文化、产业链建设中融入职业教育的培养目标与功能定位，为社会培养更多具备应用高新技术能力的人才，实现企业的进步与社会的发展。校企融合实现的基础是在坚持校企双向互动的基础上实现双方的长期合作，有效实现校园教育与企业需求的结合，让学生所学知识能够真正应用到实践当中并指导实践。校企融合为生产实践和教学的互动、教师与企业技术人员的互动提供了机会和条件，使企业发展与校园教育进步得到双向发展，形成校企之间互惠互利、优势互补、共同发展的新局面。

2 新能源发电技术专业特点

新能源发电技术专业主要面向光伏发电、生物质能发电行业，培养与社会主义现代化建设要求相适应的德、智、体、美全面发展，适应生产、建设、服务和管理第一线需要，从事硅太阳电池焊接测试、硅太阳电池方阵组装、光伏电厂、生物质能电厂设计、安装及运行工作的高技能人才。新能源行业在国内一方面是一个新兴行业，另一方面自身的发展也非常迅速，使得该行业的专业人才较为匮乏，现在的技术人才大多是相关行业技术人员进入光伏领域，如半导体行业、电子行业、相关材料行业等。在技术层面上来讲，这些转型人员在进入光伏企业后，仍需要较长时间的技术磨合期、技术成长期及技术成熟期。

学校为了培养新能源发电技术专业高技能人才需要，引入真实的企业生产环境；企业为了改进生产工艺，提高技术水平，培训员工，需要借助学校的智力资源，这样一来，校企双方就有合作的基础。学校在专业建设过程中可以充分利用企业的力量，而学校的建设成果也为企业的发展提供机会，在双方合作的过程中使学生实现理论知识学习与实践的结合，最终形成企业、专业、学生三方共赢的格局。在具体的合作过程中，校企双方在注重自身利益的同时，还应当充分考虑对方利益，主动承担合作中的责任与义务，能够站在对方的角度和立场上思考问题，了解对方的实际需求，帮助对方解决合作中的困难，同时也在帮助自己更好地进步。一方面，学校积极与企业进行交流与沟通，主动了解企业的发展方向，并及时调整校园教育中的不足，为企业培养其发展所需的优秀人才；另一方面，企业也积极支持和帮助在校内建设实训室，在企业建立实训基地，安排实习岗位，安排技术人员指导，通过真实的工作环境提高学生技能水平。

3 校企深度融合人才培养模式构建

校企合作是教育与产业两大社会分工之间的结合，也是学校与企业两类不同社会组织的合作，其目的是发展好学校、发展好企业，最终促进社会经济又快又好发展。校企深度融合在本质上反映如何办好教育、如何办好企业这些全局性、根本性、长远性的大问题。深度融合办学模式构建需要国家和政府的顶层设计、理念上的引领引导及模式创新上与时俱进。国家层面，政府出台政策法规，成立高技能人才校企合作培养协调指导机构，主导和推动校企合作的深入广泛开展。学校要树立以人才培养为根本，以服务企业求支持求合作、互利互惠共同发展的理念；企业要以长远的眼光，将校企合作作为营造学习型企业的重要组成部分。技术在发展，社会在变化，校企合作的形式很多、范围很广、深浅不一，校企融合的人才培养模式也应与时俱进。

4 校企深度融合人才培养模式实践途径

校企深度融合的人才培养模式主要解决：1）提供最佳的育人环境解决方案；2）有效支撑基于工作过程的人才培养方案的实施；3）有利于顶岗实习、毕业生就业。新能源发电技术专业人才培养方案校企深度融合人才培养模式主要有：“订单”式人才培养合作育人模式；“引企业入校，引车间入校”合作办学模式；联合共建实习实训基地、员工培训基地、产品研发基地合作发展模式。

“订单”式人才培养是学校和企业共同承担人才培养的任务，提供了“学校-企业”育人环境，便于校企双方在学生能力考核、评价、学分认可等环节实施柔性管理。

“引企业入校，引车间入校”的合作办学模式是基于真实工作过程的人才培养，根据企业提出的真实工作岗位，由教学委员会提出职业行动领域典型工作任务，在引入学校的企业或车间真实工作环境中，通过这种职业行动领域典型工作任务获取高技能。

联合共建实习实训基地、员工培训基地、产品研发基地的合作发展模式是企业和学校共同建设校内光伏电厂实习实训中心、多功能教室、情景教室等，利用全真或仿真技术开展教学，为学生参与技能培训提供仿真和模拟环境，加强未来职业文化与技能要求对学生的影响。

校企之间的有机融合，为学生理论知识的学习与技能实践的结合提供了条件与机会，实现了教师与企业技术人员的沟通，为教师积极改进教学方法与教学思路提供了新的途径，有效促进教学的进步与企业的发展。

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关键词：教学改革；新能源发电技术；创新人才培养

作者简介：韩杨（1982-），男，四川成都人，电子科技大学机电学院电力电子系，讲师。

基金项目：本文系电子科技大学中央高校基本科研业务费资助（项目编号：2672011ZYGX2011J093）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0046-02

“新能源发电技术”是电子科技大学电气工程及自动化、机械设计制造及自动化、工业工程三个专业课程体系中的一门重要课程。该课程属于高年级本科生的专业选修课，共32课时、内容多、知识面广、综合性强。[1， 2]由于三个专业的学生知识体系存在一定差异，在教学理念、教学内容、教学方法等方面，需要做出系统的设计和创新。笔者在教学过程中，充分吸收国外高校模块化教学模式、凝练教学内容，充分利用交互式教学方法，采用课堂讲授、提问与解答、课程项目、研究报告等手段，把互动式教学方法成功应用到教学实践中。课程以电能变换与控制为主线，鼓励不同专业背景的学生组成研究小组对课程项目进行协作研究，提升了学生的学习兴趣，培养了学生的自主创新能力。[3， 4]

一、国外“新能源发电技术”教学内容与模式回顾

1.麻省理工学院（MIT）的模块化教学模式

课程简介：课程评估当前和未来潜在的能源系统，包括资源提取、转换和最终使用技术，重点区域和全球能源需求。研究各种可再生能源和传统能源的生产技术，能源最终用途和替代品，在不同国家的消费习惯。

第一部分：能源的背景。欠发达国家日益增长的能源需求、发达国家可持续的未来能源。能源概述、能源供给和需求的问题；能源转换和经济性分析，气候变化和应对措施。模块1：能量传递和转换方法。模块2：资源评估和消耗分析。模块3：能量转换、传输和存储。模块4：系统的分析方法。模块5：能源供应，需求和存储规划。模块6：电气系统动力学。模块7：热力学与效率的计算。

第二部分：具体的能源技术。模块1：核能的基础和现状；核废料处理；扩建民用核能和核扩散。模块2：化石能源的燃料转换，电源循环，联合循环。模块3：地热能源的类型；技术、环境、社会和经济问题。模块4：生物质能资源和用途，资源的类型和要求。

第三部分：能源最终用途，方案评估和权衡分析。模块1：汽车技术和燃料经济政策。模块2：生物质转化的生命周期分析；土地使用问题、净能量平衡和能量整合。模块3：电化学方法电能储存、能量转换，燃料电池。模块4：可持续能源，非洲撒哈拉以南地区的电力系统的挑战和选择。

2.瑞典皇家理工学院（KTH）课程内容与要求

课程内容：替代能源和可再生能源的全方位的介绍和分析，包括整合这些解决方案以满足能源服务的要求。包括现有和未来的替代能源，如水能、风能、太阳能、光伏、光热，燃料处理；可再生能源系统面临的挑战；动态整合各种可再生能源。在整个教学过程中，学生的读、写和研讨主题是“先进的可再生能源系统技术”，特别是通过项目工作和多个为期半天的研讨会对相关专题进行研讨，每个人都参与演讲和讨论，并邀请有行业工程背景的专家和政策制定者来课堂参与探讨，丰富课堂内容、提升教学质量。

课程要求：在课程结束时，学生应能够分析和设计能源系统，利用风能、生物能源、太阳能产生电力或用于加热与冷却。完成课程后，学生能详细说明风能、生物能、太阳能基本原理和主要特点，以及它们之间的区别。能掌握这3种可再生能源系统的主要组件，了解基于化石燃料的能源系统对环境和社会的影响。

3.威斯康星大学（UWM）课程内容与要求

课程内容：学习有关国家最先进的可再生能源系统，包括生物质、电力和液体燃料，以及风力、太阳能、水电。学生们将对可再生能源电力和能源供应做工程计算，并要了解可再生能源的生产、分配和最终使用系统。能源存储、可再生能源政策；经济分析，购买和销售能源；风能理论与实践；太阳能可用性，光热和光伏发电系统；水电；地热，潮汐能和波浪发电；生物能源、生物质燃烧热力和电力；生物质气化，生物油热解；生物燃料的生命周期评估。

课程要求：掌握基本的可再生能源系统的工程计算，了解可再生资源评估和能源基础设施一体化。确定可再生能源系统的环境影响。设计和评估可再生能源系统的技术和经济上的可行性。了解能源在社会中的关键作用。了解可再生能源发展的公共政策、市场结构。卓越学生的学习成果：能够运用数学、科学和工程原则进行实验设计，并能分析和解释实验现象。有能力设计一个系统、部件或过程，以满足预期要求，具备解决工程问题和有效沟通的能力。

二、创新人才培养模式下“新能源发电技术”教学设计

通过对该课程的学习，使学生了解中国的能源现状，掌握电源变换与控制技术的基本原理，掌握光伏发电和风力发电的基本原理及系统的构成，加深对中国风力资源和风力发电基本原理的认识，理解生物质资源的利用现状、转换与控制技术的基本原理，了解天然气、燃气发电与控制技术的基本原理和应用情况。吸收国外经验，设计教学模块。

1.电源变换和控制技术

内容要点：电力电子器件的概念、特征和分类，不可控器件——电力二极管，半控型器件——晶闸管，电力场效应晶体管——电力MOSFET，绝缘栅双极型晶体管——IGBT；AC—DC变换电路：二极管整流器——不控整流，晶闸管整流器——相控整流，PWM整流器——斩波整流；DC—DC变换电路：单管不隔离式DC—DC变换器，隔离式DC—DC变换器；DC—AC变换电路原理、分类、参数计算；AC—AC变换电路。

课堂提问：晶闸管的导通和关断条件是什么？相控整流与PWM整流电路区别是什么？交流调压电路的基本原理是什么？什么是逆变？如何防止逆变失败？

课程项目1：让学生设计一个50kW的相控整流和PWM整流电路，进行MATLAB仿真分析，比较两种整流电路的区别，要求分组讨论、制作PPT演讲，撰写研究报告。

2.风能、风力发电与控制技术

内容要点：风的产生、特性与应用；风力发电机组的结构、分类与工作原理；风力发电的特点、控制要求和功率调节控制；风力发电机组的并网运行和功率补偿：同步发电机组、异步发电机组和双馈异步发电机组的并网运行和功率补偿。

课堂提问：简述风能转换的基本原理。风力机的空气动力学参数有哪些？具体怎么求解？风力机有哪几种分类方法？

课程项目2：让学生设计基于全功率变换器的风力发电系统，在课程项目1的PWM整流电路的基础上，设计整流和逆变电路及其控制算法，进行MATLAB仿真，验证工作原理，要求分组讨论、制作PPT演讲、撰写研究报告。

3.太阳能、光伏发电与控制技术

内容要点：太阳能利用方式、分类及原理，中国光伏发电的历史和研究现状；太阳能电池的工作原理，太阳能电池材料的光学性质、等效电路、输出功率和填充因数，太阳能电池的效率、影响效率的因素及提高的途径；太阳能电池制造工艺，多、单晶硅制造技术；太阳能光伏发电系统设备构成，正弦波PWM技术，逆变器基本特性及评价；独立光伏发电系统的结构及工作原理、系统构成；并网光伏发电系统的分类、特点、结构、供电形式和设备构成。

课堂提问：多晶硅和单晶硅的制造工艺有什么不同？根据制作工艺的不同它们各有什么特点？什么是正弦波PWM逆变技术？并网光伏发电系统由哪几部分构成？

课程项目3：让学生设计小功率并网光伏发电系统，在课程项目2逆变电路的基础上，设计单相及三相逆变电路及其控制算法，进行MATLAB仿真，验证工作原理，要求分组讨论、制作PPT演讲、撰写研究报告。

4.生物质能的转换与控制技术

内容要点：生物质能的定义、生物质资源特点及类别；生物质能转换和发电技术、生物质能转换的能源模形式，城市垃圾、生物质燃气发电技术；生物质热裂解发电技术的分类、生物质热裂解机理，生物质热裂解技术及装置简介；我国生物质能的利用现状及开发生物质能的必要性，生物质能发电前景。

课堂提问：生物质能的优缺点是什么？根据其优缺点如何扬长避短充分利用生物质资源？生物质热裂解的机理是什么？请详细分析说明。影响生物质热裂解的因素有哪些？具体是如何影响的？

5.天然气、燃气发电与控制技术

内容要点：天然气水合物的概念，形成机理及化学性质；天然气的综合利用、环境价值与发展前景；小型燃气轮机发电机组的原理及用途、主要形式及应用前景；燃气轮机组的电能变换与控制系统、电网供电及控制；燃气发电机组的并网运行与控制策略，DC-AC低频并网逆变技术，DC-AC/ AC-DC-AC三级变换高频环节并网逆变技术；燃气发电机组高频并网逆变的控制策略。

课堂提问：小型燃气轮机组并网发电的原理是什么？简述燃气轮机组电能变换系统的结构和工作原理。燃气发电机组高频并网逆变是如何实现的？

三、结束语

在充分吸收国外高校“新能源发电技术”模块化教学模式的基础上，以人才培养为中心，凝练教学内容、改革教学方法，提高了学生对该课程的学习兴趣，课堂互动得到明显改善，不同专业背景的学生能够对课程项目进行协作研究，发挥各自的特长收集和吸收国外前沿技术，在PPT演讲、研究报告撰写方面锻炼了学生的综合能力，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]何瑞文，谢云，陈璟华.电气工程及其自动化专业建设与实践模式探讨[J].中国电力教育，2012，（3）：72-73.

[2]王三义.浅谈新能源发电技术[J].中国电力教育，2011，（15）：92-93.

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关键词：新能源风力发电 现状 技术发展

能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。常规能源以煤、石油、天然气为主，它不仅资源有限，而且造成了严重的大气污染。因此，对可再生能源的开发利用，特别是对风能的开发利用，已受到世界各国的高度重视。风电是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展风电这一清洁能源已成为世界各国的战略选择。我国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。近年来我国风电产业及技术水平发展迅猛，但同时也暴露出一些问题。风能是一种干净的、储量极为丰富的可再生能源，它不会随着其本身的转化和利用而减少。自20世纪70年代末以来，随着世界各国对环境保护、能源短缺及节能等问题的关注，大规模利用新能源风力发电来减少空气污染、减少有害气体的排放量。中国西北、华北北部、东北及东南沿海地区有丰富的风能资源。根据中国对能源及环境保护可持续发展计划的实施，随着中国新能源风力发电技术的更新及风电场的不断扩大，到‘2015年，全国总装机规模将达到1×107 kW。总结我国风电现状及其技术发展，对进一步推动风电产业及技术的健康可持续发展具有重要的参考价值。

一、我国新能源风力发电的现状

2005年2月，我国国家立法机关通过了《可再生能源法》，明确指出风能、太阳能、水能、生物质能及海洋能等为可再生能源，确立了可再生能源开发利用在能源发展中的优先地位。2009年12月，我国政府向世界承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，把应对气和变化纳入经济社会发展规划，大力发展包括风电在内的可再生能源与核能，争取到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。随着新能源产业成为国家战略新兴产业规划的出台，风电产业迅猛发展，有望成为我国国民经济增长的一个新亮点。 我国自上世纪80年代中期引进55kW容量等级的风电机投入商业化运行开始，经过二十几年的发展，我国的风电市场已经获得了长足的发展。到2009年底，我国风电总装机容量达到2601万kW，位居世界第二，2009年新增装机容量1300万kW，占世界新增装机容量的36%，居世界首位[1，2]。可以看出，我国风电产业正步入一个跨越式发展的阶段，预计2010年我国累计装机容量有望突破4000万kW。从技术发展上来说，我国风电企业经过“引进技术—消化吸收—自主创新”的三步策略也日益发展壮大。随着国内5WM容量等级风电产品的相继下线，以及国内兆瓦级机组在风电市场的普及，标志我国已具备兆瓦级风机的自主研发能力。同时，我国风电装备制造业的产业集中度进一步提高，国产机组的国内市场份额逐年提高。目前我国风电机组整机制造业和关键零部件配套企业已能基本满足国内风电发展需求，但是像变流器、主轴轴承等一些技术要求较高的部件仍需大量进口。因此，我国风电装备制造业必须增强技术上的自主创新，加强风电核心技术攻关，尤其是加强风电关键设备和技术的攻关。

二、新能源风力发电的技术发展

新能源风力发电技术是涉及空气动力学、自动控制、机械传动、电机学、力学、材料学等多学科的综合性高技术系统工程。目前在风能发电领域，研究难点和热点主要集中在风电机组大型化、新能源风力发电机组的先进控制策略和优化技术等方面。

1.新能源风力发电机组机型及容量的发展

现代新能源风力发电技术面临的挑战及发展趋势主要在于如何进一步提高效率、提高可靠性和降低成本。作为提高风能利用率和发电效率的有效途径，新能源风力发电机单机容量不断向大型化发展。从20世纪80年代中期的55kW容量等级的风电机组投入商业化运行开始，至1990年达到250kW，1997年突破1MW，1999年即达到2MW。进入21世纪，兆瓦级新能源风力机逐渐成为国际风电市场上的主流产品。2004年德国Repower即研制出第一台5MW风电机，Enercon开发出第二代直驱式6WM风电机，预计2013年单机容量将突破15MW[1，3]。从世界范围来看，1.5MW-2MW的机型占世界机组容量的比例，已从2007年的63.7%飞速上升到80.4%；而在我国，2005年风电场新安装的兆瓦级风电机组占当年新装机容量的21.5%，而2009年比例已经上升到86.86%。这表明容量风电机组已经成为我国风电市场上的主流产品。

2.新能源风力发电机组控制技术的发展

控制技术是新能源风力发电机组安全高效运行的关键技术[5，6]，这是因为：

1）自然风速的大小和方向随着大气的气压、气温和湿度等的活动和风电场地形地貌等因素的随机性和不可控性，这样新能源风力机所获得的风能也是随机和不可控的。

2）为使风能利用率更高，大型新能源风力发电机组的叶片直径大约在60m-100m之间，因此风轮具有较大的转动惯量。

3）自动控制在新能源风力发电机组的并网和脱网、输入功率的优化和限制、风轮的主动对风以及运行过程中故障的检测和保护中都应得到很好的利用。

4）新能源风力资源丰富的地区通常环境较为恶劣，在海岛和边远的地区甚至海上，人们希望分散不均的新能源风力发电机组能够无人值班运行和远程监控。这就对新能源风力发电机组的控制系统可靠性提出了很高的要求。

因此，众多学者都致力于深入研究新能源风力发电的控制技术和控制系统，这些研究工作对于新能源风力发电机组优化运行有极其重要的意义。计算机技术与先进的控制技术应用到风电领域，并网运行的新能源风力发电控制技术得到了较快发展，控制方式从基本单一的定桨距失速控制向变桨距和变速恒频控制方向发展，甚至向智能型控制发展。

定桨距型新能源风力机指桨叶与轮毂的连接是固定的，即桨距角固定不变，当风速变化时，桨叶的迎风角度固定不变。失速型是当风速高于额定风速，利用桨叶翼型本身所具有的失速特性，即气流的攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流，将发电机的功率输出限制在一定范围内。失速调节型的优点是简单可靠，当风速变化引起输出功率变化时，只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不做任何控制，使控制系统大为简化。其缺点是叶片重量大，桨叶、轮毂、塔架等部件受力较大，机组的整体效率较低，也使得这些关键部件更容易疲劳磨损。

变速恒频新能源风力发电机组是近年来发展起来的一种新型新能源风力发电系统，其转速不受发电机输出功率的限制，而其输出电压的频率、幅值和相位也不受转子转速的影响。与恒速风电机组相比，它的优越性在于：低风速时能够跟踪风速变化，在运行中保持最佳叶尖速比以获得最大风能；高风速时利用风轮转速的变化调节新能源风力机桨距角，在保证风电机组安全稳定运行的同时，使输出功率更加平稳。变速恒频新能源风力发电机组通过励磁控制和变桨距调节来实现最佳运行状态。变桨距是根据风速和发电机转速来调整叶片桨距角，从而控制发电机输出功率，由传动齿轮箱、伺服电机和驱动控制单元组成。随着风电控制技术的发展，当输出功率小于额定功率状态时，变桨距新能源风力发电机组采用OptitiP技术，即根据风速的大小，调整发电机转差率，使其尽量运行在最佳叶尖速比，以得到理想的输出功率。变桨距新能源风力发电机组的优点是：输出功率平稳，在额定点具有较高的风能利用系数，具有更好的起动性能与制动性能，能够确保高风速段的额定功率。

3.新能源风力发电机组控制策略的发展

风能是一种能量密度低、稳定性较差的能源，由于风速、风向的随机性变化，导致新能源风力机叶片攻角不断变化，使叶尖速比偏离最佳值，新能源风力机的空气动力效率及输入到传动链的功率发生变化，影响了风电系统的发电效率并引起转矩传动链的振荡，会对电能质量及接入的电网产生影响，对于小电网甚至会影响其稳定性。新能源风力发电机组通常采用柔性部件，这有助于减小内部的机械应力，但同时也会使风电系统的动态特性复杂化，且转矩传动模块会有很大振荡。目前，对新能源风力发电机的控制策略研究根据控制器类型可分为两大类：基于数学模型的传统控制方法和现代控制方法。传统控制采用线性控制方法，通过调节发电机电磁转矩或桨叶节距角，使叶尖速比保持最优值，从而实现风能的最大捕获。对于快速变化的风速，其调节相对滞后。同时基于某工作点的线性化模型的方法，对于工作范围较宽、随机扰动大、不确定因素多、非线性严重的风电系统并不适用。

现代控制方法主要包括变结构控制、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等[7，8]。变结构控制因具有快速响应、对系统参数变化不敏感、设计简单和易于实现等优点而在风电系统中得到广泛应用。鲁棒控制具有处理多变量问题的能力，对于具有建模误差、参数不准确和干扰位置系统的控制问题，在强稳定性的鲁棒控制中可得到直接解决。模糊控制是一种典型的智能控制方法，其最大的特点是将专家的知识和经验表示为语言规则用于控制，不依赖于被控制对象的精确的数学模型，能够克服非线性因素的影响，对被调节对象有较强的鲁棒性。由于新能源风力发电机的精确数学模型难以建立，模糊控制非常适合于新能源风力发电机组的控制，越来越受到风电研究人员的重视。人工神经网络是以工程技术手段来模拟人脑神经元网络的结构与特征的系统。利用神经元可以构成各种不同的拓扑结构的神经网络，它是生物神经网络的一种模拟和近似。利用神经网络的学习特性，可用于新能源风力机的低风速的节距控制。

三、存在的问题及展望

尽管近年来我国风电产业得到了迅猛的发展，但同时也暴露出众多的问题。

首先，我国尚未完全掌握风电机组的核心设计及制造技术。在设计技术方面，我国不仅每年需支付大量的专利、生产许可及技术咨询费用，在一些具有自主研发能力的风电企业中，其设计所需的应用软件、数据库和源代码都需要从国外购买。在风机制造方面，风机控制系统、逆变系统需要大量进口，同时，一些核心零部件如轴承、叶片和齿轮箱等与国外同类产品相比其质量、寿命及可靠性尚有很大差距。其次，我国风电发展规划与电网规划不相协调，上网容量远小于装机容量。风电发展侧重于资源规划，风电场的建设往往没有考虑当地电网的消纳能力，从而造成装机容量大，并网发电少的现状。2009年新增装机容量中1/3未能上网，送电难已经成为制约风电发展的瓶颈。最后，我国风电的技术标准和规范不健全，包括风机制造、检测、调试、关键零部件生产及电场入网等相关标准亟需建立和完善。因此，展望我国未来的风电产业发展，必须加强自主创新掌握核心技术；必须加大电网建设力度，合理规范风电开发；必须加大政策扶持力度，建立健全完善统一的风电标准规范体系。

人类社会已进入21世纪，在新千年开始之际，热门正面临着一系列重大的挑战，全球经济发展，人口迅速增加，需要提供更多的食物、住房和原料，因而对能源的需求量也不断增加。在过去20年中，全世界能源消耗量增加了40%，其中85%以上使用的是矿物燃料。这些矿物燃料燃烧时要产生大量温室气体，全球单是CO2排放量每年就超过500亿吨，而且还在不断扩大。形成的酸雨造成土壤退化，危害动植物。全球气候变暖可能会产生灾难性后果，必须采取坚决措施，减少温室气体的排放。因此，治理环境污染，已成为当务之急。同时，矿物燃料的储藏量是有限的，按目前探明的储藏与开发速度的比例计算，地球上可再开采的能源，石油为40年，天然气约为60年，煤炭为200年。如不采取有效措施，到本世纪中叶，人类必将面临矿物燃料枯竭的严重局面。为了减少大气污染、保护人类生态环境、保证能源的长期稳定供应，必须实施可持续发展战略，逐步改变现有的能源结构，大力开发利用新能源。这已成为各国的共识。

参考文献：

[1]陈永祥，方征.中国风电发展现状、趋势及建议[J].科技综述，2010（4）：14-19.

[2]张明锋， 邓凯，陈波等.中国风电产业现状与发展[J].机电工程，2010，1（27）：1-3.

[3]党福玲，朝克，贾永.我国风电产业发展现状浅析[J].经济论坛，2010（12）：58-60.

[4]韩永奇，韩晨曦.中国风电产业的发展与前景[J].新材料产业，2010（12）：8-10.

[5]王超，张怀宇，王辛慧等.新能源风力发电技术及其发展方向[J].电站系统工程，2006，22（2）：11-13.

[6]许洪华，郭金东.世界风电技术发展趋势和我国未来风电发展探讨[J].电力设备，2005，6（10）：106-108.

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关键词：电力生产；自主教学法；学习兴趣；教学效果

作者简介：蒋陆萍（1973-），女，湖南洞口人，长沙理工大学电气与信息工程学院，讲师。（湖南 长沙 410076）蒋宇琦（1978-），男，湖南长沙人，湖南大唐华银地产有限公司，工程师。（湖南 长沙 410015）

中图分类号：G642.3     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）15-0067-02

“电力生产概论”是高校非电气专业开设的一门全校性选修课。它是为了让工商管理、市场营销及会计学等专业的学生了解一定的电力生产方面的知识，为以后在电力系统从事相关工作做准备。但是经济与管理学院的学生大多是文科类学生，数学、物理基础不扎实，而且大学期间又没有开设电气专业基础课（如“电路”、“电机”、“发电厂电气部分”等），所以学习起来有难度，而且很多学生认为这门课与他们的专业不相关，学习的积极性也不高。针对课程的特点和学生的学习心理，笔者在经过两三年的“电力生产概论”教学后，在重点讲述常规发电、电力生产原理等的基础上，把学生自主教学法成功应用到教学过程中。通过课堂教学效果的验证，本方法是行之有效的。

一、教材内容及教学方法介绍

长沙理工大学选定的“电力生产概论”教材是普通高等教育“十一五”规划教材，李光辉主编。该教材内容全面、难度适中，是一本非常适合非电气类学生学习电力生产方面知识的通用教材。全书共九章，教材前四章先介绍了电力系统与电力生产方面的知识，然后重点讲述了三大常规能源发电：火力发电、水力发电和核能发电。第五章为未来能源发电技术，依次介绍了风力发电、地热发电、太阳能发电、海洋能发电、生物质发电、氢能发电等相关知识。后面四章分别介绍了变电站、电力线路、直流输电以及计算机在电力行业中的应用等与电力生产密切相关的一些专业知识。教材内容安排合理，难度适中。只要学生跟着老师系统地把教材学完，对电力系统及电力生产应该有一个比较全面、系统的了解，收获是很大的。[1]

针对学生数学、物理及电气方面基础不扎实的特点，要在开始就使学生对这门课程的学习感兴趣，并做好心理准备。第一节课在介绍了教材内容后，讲述该课程要采用的教学方法，即采用教师课堂讲述为主、学生自主讲述为辅的创新教学法。前四章常规能源发电等电力生产方面的知识由教师重点在课堂上讲述，让学生切实掌握电力生产过程的特点以及每一种常规能源发电的原理。后面第五章的未来能源发电技术的发电原理与常规能源发电基本是一样的，只是所使用的一次能源不同而已，而且新能源发电技术是现在研究的热点。所以针对教材上所提供的五种新能源发电，可让每个班商量讨论选定一类大家感兴趣的新能源发电技术作为自主讲述的内容。这门课一般是两个或三个行政班级组成，如果是两个行政班级则每班可分两组各选一种新能源发电技术讲述；如果是三个行政班级，则以班为单位各选一种新能源发电技术自主讲述。学生自主讲述的出力情况及讲课效果直接影响学生课程期末考核成绩。[2]

在让每个学生详细了解教学方法之后，又提醒学生，如果前四章的基础内容没学好，要想在自主讲述的内容上面取得好成绩是很困难的。所以第一堂课下来，学生对这门课的学习兴趣就被激发起来了。课间休息时班干部就召集全班同学讨论选择自主讲述的新能源发电方式，最后把选定的结果向全体同学公布，并告诉他们，只有发挥全班同学的合力，共同参与、合理分配任务才能在自主讲述环节取得良好的效果。在时间安排上，为了使学生有充分的时间准备课件，在学生授课前2～3周提前通知他们。

二、常规能源发电原理讲述

通过第一节课教学内容、方法的介绍，学生都心中有数，对这门课程的学习也做好了充分的思想准备。因此，在讲述电力系统及电力生产方面基础知识以及三大常规能源发电原理时，首先讲述什么是一次能源、什么是二次能源。怎样把一次能源转换为电能就是学习的重点。电能已成为工业、农业、国防、交通等国民经济各部门不可缺少的动力，所以作为当代大学生，了解电力生产方面的知识以及电力系统的发展方向和动态是完全有必要的。

了解了这门课程的重要性和学习了该课程的必要性之后，学生对后续的授课内容兴趣明显提高了。电磁感应定律是发电的基本原理，这在初中物理课程里面已经学过。1831年法拉第发现了电磁感应定律之后，很快出现了原始的交流发电机、直流发电机和交、直流电动机，为了给用户输送电能，慢慢发展了高压直流和交流输电。以至于到现在的特高压交流、直流输电技术。另外，重点讲述我国的电力发展现状以及在特高压输电领域的一些世界领先技术。学生对该课程的学习兴趣明显提高了。

电力生产就是要把自然界的一次能源转换为电能。火力发电的原理就是把煤、石油、天然气等一次能源中的化学能经过燃烧转化为高温高压水蒸气的内能，然后通过水蒸气膨胀做功推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机转子磁极旋转，在固定不动的定子绕组周围形成变化的磁场，从而在绕组内感应出电动势。若定子中的绕组按一定的绕线规律，与外电路形成回路，则绕组中就会产生相应的电流。在一定的电压下，电流沿输电线路将电能送往用户。水力发电是在水电站中水轮机将水的势能和动能转换为推动水轮机旋转的机械能，水轮机转轮旋转带动发电机发电。而核能发电的原理与火力发电很相似，也就是说核电厂只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能，其能量转换过程是：核能水和水蒸气的内能发电机转子的机械能电能。[3]

三、新能源发电学生自主讲述

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一、发电设备的生产及使用

电力生产技术的形成与进步，是以发电设备制造技术的形成与进步为前提的，两者相依并存，相互促进。也可以说，以电器制造技术先行，随之制造出发电、输变电、供用电等设备，建立起电力生产技术中的发电、输电、变电、供电、用电诸环节而形成的电力系统[1]。中国从国民经济复苏到改革开放大发展时期，主要以“它山之石，可以攻玉”的方式，首先从工业发达国家引进了发电设备和技术，生产电力，发展经济，再自行建立电器制造企业，仿制发电等设备，并不断提高国产化率。与此同时，不固步自封，也在不断研究与创新发电设备与技术，发展至今不仅可以满足国内电力生产的需要，有的还出口创汇。但是，从我国发电设备总体水平来看，仍然存在许多亟待解决的问题，如发电单机容量较小，火电供电煤耗高，火电发电品种单一，水电缺少多种型类产品，核电设备国产化进程缓慢等。从我国电力生产形势来看，相当长时间内我国仍以燃煤火力发电为主，所以在这方面要深入改革，如发展高参数大容量火电机组，发展热电联产汽轮机，发展燃气轮机与联合循环发电装置等，既提高燃煤热效率又降低了对环境的污染。

二、常规能源发电技术

按利用情况可将能源分为常规能源与新能源两大类。常规能源是指长期以来已经大规模生产和广泛利用的煤炭、石油、天然气等化石燃料、水能和核能（核裂变能）。常规能源不是一成不变的，如在19世纪，石油、天然气被发现初期称为新能源，随着广泛应用转变成成为常规能源。随后核能也是如此，目前已属常规能源范畴。中国电力工业大发展要追溯到改革开放经济飞跃时期。1988年撤销水电部，成立煤炭、石油、电力三部门组成的“七五”期间能源部，对电力工业能源规划进行统一部署。1992年对电力规划再次进行调整，坚持“政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电”的方针，促进了电力的快速发展。“八五”期间的主要电力工程有：位于浙江省海盐县境内秦山山麓的秦山核电站建成，位于上海市北郊北山区盛桥镇的上海石洞口第二电厂建成，位于河北滦河干流的首座中型混合式抽水蓄能电站建成。经过10余年的努力，终于改善了我国30年不同程度缺电的现象，基本上适应了国民经济和社会发展的需要。目前，我国电力建设仍然存在许多问题，火电是主要的发电形式，但火电站普遍存在容量小、热效率低的缺点，期望加快火电厂的改制改建，尽快与国际主流接轨。在水电方面，我国江河湖泊众多，水量充沛且落差大，极适合发展中小水电站建设。大力发展小水电及其配套电网，是推进农业和农村进入经济结构调整，加快贫困山区人民脱贫致富，促进地区经济和保护生态环境重要举措[2]。

三、新能源发电技术

风能、太阳能都属于新能源，这些能源储量无比丰富，可以说取之不尽，用之不竭。据中国气象科学研究院估算，我国风能储能量十分大，10m高层储能量高达32.26亿千瓦，可利用2.53亿千瓦。按地区划分依次为内蒙古、、新疆、青海、甘肃，约占2.53亿千瓦，其次为黑龙江、吉林、辽宁，约点2967万千瓦，在广东、浙江及广东等沿海地区，风能也十分丰富[3]。在太阳能方面，我国处于温带与亚热带，具有丰富的太阳能，据气象观测资料显示，我国太阳辐射年总量为3.35×103~8.4×106kJ/(m•2a)之间。这两种能源具有十分广阔的发展空间，但在我国发展并不理想。风能发电存在缺乏政策支持，发电设备国产化缓慢，社会效益重视不够等问题。太阳能发电存在生产规模小，技术水平低，专用材料国产化率低，市场孕育缓慢等问题[4]。为此，建议国家尽快完善相关政府法规，建立资金力量雄厚的新能源发展公司，加快新能源设备及材料的国产化进度，同时在借鉴国外先进技术的基础大力开展新能源发电项目建设。

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关键词：低碳经济；电力市场设计

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）08-0018-02

低碳经济视角和节能减排对我国电力市场运营提出了巨大的挑战。文章从低碳经济视角下对电力设计的具体要求出发，借鉴国外先进国家在低碳经济视角下从节能环保角度在电力市场方面的发展现状，分析了适合我国低碳经济视角下电力市场设计的主要类型，并在此基础上提出了相应的对策。从一定程度上讲，低碳经济对电力市场设计涉及到电力市场的各个领域和各个环节，希望通过文章的初步探讨能够对我国电力市场设计发挥一定的推动作用。

1 低碳经济视角下电力市场设计的具体要求

①对投资成本的要求。不可否认的是，纵观国际电力市场整体运营环境，我国在电力市场、尤其是在电力建设过程中依然存在较大投资成本压力的现实；低碳经济条件下对电力市场进行设计和规划，必定要经过降低巨大投资成本、提高投资效益的阵痛，尽管要经过一个艰难时期，也要下大决心重新审视电力市场设计对投资成本的问题，全面考虑投资成本需求，提高投资效益。

②对环境以及生态保护方面的成本要求。传统条件下，我国电力市场运营过程中采用的机组往往没有过多的考虑到环境以及生态的保护问题，使得电力市场在面对国家节能减排政策的调整之下面对较大的压力；为了能够更好适应低碳经济的各项要求，在新建的大型、大容量机组中必然要配备相关节能环保设备，以此降低能耗、提高生态环保效益，然而这些巨大的投资也使得单位电量的成本呈现上升趋势。建设资源节约型、环境友好型社会是国家必然要以一贯之的长远政策，因此在电力市场设计中一定要综合衡量好对环境以及生态保护方面的成本要求。

③对高耗能机组限制与淘汰方面的要求。传统历史条件下采用的高耗能机组在电力市场设计布局中发挥了至关重要的作用，对于满足电力市场供应、有效的保障生产生活功不可没。然而在低碳经济条件下，这些高耗能机组必须要面临着限制甚至是淘汰；尽管这些高耗能机组基本完成前期投资的回报，其总体生产成本相对较低，面对低碳经济背景，要逐步加大在新上设备中对该类机组的限制。

四是对新技术、新设备使用的具体要求。伴随着新技术的不断进步和发展，一些清洁能源发电技术逐步成熟并广泛应用到发电领域，例如风电、潮汐发电以及地热发电等。这些新技术、新设备在有效的保护生态环境方面具有巨大的优势，然而受我国电力市场特殊性以及电力需求广泛性和高需求性影响的要求，这些新技术和新设备发电还不能从根本上解决我国现实的电力需求，并且存在投资成本较大的现实问题。在电力市场设计过程中要兼顾这些新技术、新设备，但是也要综合考量我国电力市场客观实际，权衡好经济效益与生态效益之间的关系。

2 国外低碳经济视角下节能环保角度电力市场发展

现状

当前节能减排和低碳经济视角下，国外一些先进国家在自身能源结构的基础上分别对电力市场设计节能环保采取了不同的措施，概括起来，可以总结为以下两方面：一是在市场化运营前，按照宏观能源发展规划， 采用法令和投资补偿的方式，逐步、有计划地将化石类发电资源向水电、核电等低能耗资源结构转变，如德国、丹麦等国家；二是在市场化运营后，结合市场机制，配合立法、财税补贴等手段，实现节能环保目标，如英国、美国采用投资或税收补偿鼓励新能源建设，在市场中规定必须购买一定比例的可再生能源，并制定了排放指标，在市场中开辟了排放权交易品种，荷兰建立了绿色标签机制，促进绿色能源的交易。

3 低碳经济视角下电力市场设计的主要类型

①沿用传统模式的电力市场设计。低碳经济背景下，在进行电力市场设计过程中依然采用传统模式的设计轨迹，不注重对新技术、新设备的引进，不注重对原有高耗能设备设施的升级改造，而是继续沿用原来的电力管理体制以及模式——垂直一体化管理模式，这种电力市场的输电网没有进行对外开发。

②采用对冲交易模式的电力市场设计。对冲交易模式的电力市场设计的主要理念是对某一整体区域范围为服务和供应对象，对这一整体区域内的电力市场的输电网络采取系统层面上进行市场交易；或者是采取能够支持某一单一市场交易的独立发电调度模式。无论是对某一区域内的整体系统层面进行市场交易也好，还是对单一市场交易和独立发电技术也好，二者之间都会通过电网系统产生一定的联系，例如电力市场之外的双边交易或者是另外的双边合同。

③采用现货市场模式的电力市场设计。采用现货市场模式的电力市场设计本质是将电力市场置于一个独立的系统中，通过设立单独的电力市场运行机构对该独立系统进行协调和控制，重点是对发电环节予以调度，而不具备输电功能。

4 低碳经济视角下电力市场具体设计途径

一是大力创新电力市场的节能模式，鼓励更多适合低碳发展模式的发电技术进入电力市场。在低碳经济视角下进行电力市场设计，必须要对现有电力市场运营管理过程中存在高耗能、高污染的部分问题予以高度重视，根据电力市场需求以及供应状况不断创新电力市场的节能模式，例如，可以从国家层面出台相关的节能优先模式，采取低耗能发电机组有限的原则，将发电机组的耗能数据按照耗能指数从低到高的顺序予以排序，在综合考量符合需求的基础上，按照从低到高排序对机组电量进行分配，直到满足负荷为止。或者是可以采取能耗约束模式，通过对采取以年度、月度以电量为标的市场年度、月度市场竞价， 把握电力市场的降耗目标。与此同时，要积极充分和利用现代化的节能、环保等低碳发电模式，不断提高科研水平和实践应用水平，大力开展对风力发电、太阳能发电、生物质发电、潮汐发电等一系列低碳发电技术；积极创新发电资源低碳技术与投资方式的优化组合，推动更多低碳发电技术进入到电力市场，提高新能源、新技术等一些低碳发电量的使用效率和使用频率。

二是要有效选择低碳技术，大力采用碳排放限额的措施予以设计。在电力市场设计过程中，要想真正达到国家电力运行节能减排标准的低碳要求，形成环保、生态的电力市场运行系统，就必须要加快改革电力市场碳排放模式，调整电力市场的改革方向，大力引进和使用低碳技术，综合电力市场碳排放的特征以及相关低碳技术经济特征，努力设计出有利于激励低碳技术进步的电力市场。

三是打破现有电网格局，积极实现与新能源并网发电，切实采取措施有效处理好低碳经济视野下的技术成本与电力市场竞争力水平之间的关系。从我国现有电力市场格局出发，一些新进入市场的新型低碳发电技术在运行成本、管理成本方面要比传统发电高的多，并且国家对新能源电力市场方面的政策措施制度力度并没有形成统一和规范的格局，由于过高的投资成本造成低碳发电技术失去了市场竞争力。在这样的状况下，要想真正实现电力市场的低碳设计与运行，必须不断提高低碳发电技术的规模效益，加快制定国家层面的政策措施，改革现有的电网格局，努力为低碳发电等新能源发电与传统电网的并网，促使它的投资成本低于它所具备的竞争力水平。

四是采用新型低碳发电技术方面的政策措施。首先要从国家层面加快制定出台优化我国现有电力市场结构的政策措施，制定出台发展绿色电力的政策支持。低碳经济视角下要不断优化电力市场的利用方式，积极从政策层面开发绿色电力；其次要广泛开展国际合作与交流，在我国现有电力市场的基础上积极借鉴和吸取国外先进成功的经验和技术。受我国电力行业技术水平方面的限制，在短时间内完全达到低碳经济的标准非常的困难。在低碳经济背景下进行电力市场设计一定要走出去，积极开展与国外电力市场设计比较成功的国家进行合作和交流，合作开展清洁电力发展机制项目；同时加快引进发达国家一些较为成熟的技术和设计模式，不断提高低碳经济背景下电力市场设计的自我创新能力。

5 结 语

低碳电力市场能够真正地实现可持续发展，是电力市场现在和未来发展的必经之路，低碳经济是我国电力市场设计的必由之路，也是我国电力市场在未来能够适应国际竞争力、提高综合经济效益和整体经济效益的必然选择。低碳背景下进行电力市场设计在建设资源节约型和环境友好型社会过程中发挥着至关重要的作用。作为电力行业来讲，必须全面认识当前节能减排的巨大压力，在电力市场设计过程中要牢固树立低碳经济观念，统筹电力市场结构，加大低碳基础的创新与消化吸收能力，不断提高电力市场设计的优化，提高综合国际竞争能力。

参考文献：

[1] 耿建.节能电力市场设计初探[J].电力系统自动化，2007，（10）.

[2] 王斌，江健健，康重庆，等.美国标准电力市场的主要设计思想及其对我国电力市场设计的启迪[J].电网技术，2004，（16）.

[3] 尚金成.中国电力市场体系模式设计（一）互联电网电力市场设计[J].电力系统自动化，2010，（8）.

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生物质能不但会抢夺人类赖以生存的土地资源，更将会导致社会不健康发展；地热能的大规模开发将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏，将引起再一次生态环境变化；而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源，它们必将成为今后替代能源主流。

风力发电

目前，我国已超过美国，成为全球风电装机容量最大的国家，同时也成为风能设备最大的生产国。随着国内风电产业链日臻完善、研究规模不断扩大，成本下降非常显著，竞争力也逐渐增强，但是在产业链最上游的新型材料及半导体器件（控制芯片、电力电子器件等）研究方面仍较落后，主要研究工作集中在中下游的风电整机制造、关键零部件配套（发电机、电控、传动系统等）以及并网技术领域。

沈阳工业大学在风电整机制造方面具有很强的实力，是我国最早从事风力发电技术研究的少数高校之一，设置有风能技术研究所，师资力量完善，先后承担过多项大型横、纵向课题，成果显著。其设计的具有自主知识产权的1.5MW风电机组实现了产业化，占据一定的市场地位，产学研结合能力很强。

华北电力大学作为教育部直属高校中唯一的以电力为学科特色的大学，成立了国内首家“可再生能源学院”，下设风能与动力工程专业，未来还将筹备生物质发电和太阳能利用专业。研究内容以大容量风力发电接入，对电力系统安全、稳定运行的影响为主，主要研究包括：风电场建模与仿真、风能资源测量与评估、风力发电机组状态监测与故障诊断、风力发电机组只能控制与优化运行、低速风能利用策略与先进风力发电理论，充分发挥了其在电力系统方面的优势。

重庆大学机械传动国家重点实验室，借助其在机械传动领域的优势，在风电机组齿轮箱设计、动态特性研究、工作模态测量及制造工艺方面有深入的研究，并且产学研结合。

汕头大学新能源研究所在大型风电机组空气动力学、结构强度及结构动力学研究方面颇有作为，自行开发了大型风力机优化设计系列软件。

浙江大学流体传动及控制国家重点实验室对风力发电系统中的液压技术有深入研究，包括风机制动系统、定桨距控制和变桨距控制等。

同济大学机械工程学院在风电机组叶片动力学分析、结构优化设计、刚柔耦合系统模型分析方面经验丰富。

东南大学在风力发电机研究、设计方面走在前列。近期又集合学校优势学科，建立了风力发电研究中心，致力于以风力发电为核心的可再生能源发电及应用技术的基础研究。

电控方面，清华大学、北京交通大学、中科院电工所都有很强的实力。清华大学电机工程与应用电子技术系原名电机工程系，历史悠悠，师资力量雄厚，在风电接入对电力系统影响、风电机组建模仿真、风电变流器设计及控制等方面有深入研究。北京交通大学电气工程学院早期隶属于铁道部，主要服务于我国轨道交通电传动装备产业，在大功率电力电子技术领域积累了丰富经验，研究实力在国内高校处于领先地位。新能源研究所成立后从事大功率风电机组（直驱或双馈）并网变流器、中大功率光伏发电逆变器、风电机组仿真及主控系统、微网技术研究，产学研结合能力很强。中科院电工所新能源发电技术研究组是国内最早研究风力发电、太阳光伏发电的单位之一，其大型并网风电机组控制及变流技术、变桨距控制技术以及风电场集中和远程监控技术等较成熟，还有一些特色研究工作包括：风/光互补、风/柴系统及其控制逆变技术、控制逆变技术等。

光伏发电

光伏发电具有系统简单以及维护方便等特点，应用面较广，现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电。太阳能发电主要分为并网电源系统和离网电源系统，目前大规模使用的主要是并网系统，一般包括光伏电池组件、光伏逆变器、配电柜、监控系统等。其中光伏电池组件将太阳能转化成电能，光伏逆变器与风能变流器类似，可以将光伏电池组件产生的不稳定电能变成稳定的电能并入电网。

我国光伏业正处在爆发式增长期，中国大陆和台湾的光伏电池厂商占全球总电池产量59%的份额。与风电产业链类似，除了最上游的化合物、硅片提纯、加工外，我国已形成了较完整的光伏产业链，包括晶体硅、薄膜电池片及组件加工、光伏逆变器、系统集成、能源投资商等。

国内高校对于光伏系统研究主要集中于工程应用方面，合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心是我国迄今为止唯一的专门从事光伏系统技术研究的国家重要的科学研究基地，挂靠合肥工业大学电气与自动化工程学院，主要从事光伏组件建模及仿真、光伏逆变器设计及控制、工程化应用等研究工作，产学研结合较好，承担多个大型光伏电站设计工作。

海外院校

由于新能源行业涉及领域多、范围广，以及我国新能源行业开始起步，人才的缺乏已经成为极为突出的问题，国家、社会、高校、企业都在积极努力培养这方面的人才，学生的择校就业也因此变得十分灵活。同时，也因为刚刚起步，目前面临的多是工程应用技术类问题，因此我们的相关研究工作主要分布在中下游，从前面的介绍也可以看出，在新能源上游高端领域，由于技术壁垒很高，国内的研究工作相对较少，但是可以选择留学欧美高校，得到更进一步的提高。

澳大利亚新南威尔士大学光伏研究中心，由有着“太阳能之父”之称的马丁·格林教授领导，专注光伏电池的研究，自上世纪80年代起，30年间毕业于新南威尔士大学光伏中心的中国留学生已经撑起了中国光伏产业的半壁江山。如今，在屈指可数的几大领头光伏企业中——尚德、中电光伏、英利、赛维LDK都有新南威尔士大学毕业生的身影，其科研实力可见一斑。

在欧洲，各国都十分重视新能源的开发利用。作为生态村理念的首创国，丹麦是能源问题解决得最好的国家之一。早在2006年，我国就与丹麦签署了“可再生能源”合作项目，国内许多高校分别与丹麦高校开展联系。丹麦奥尔堡大学能源技术学院在风力发电、分布式发电、电力系统、电力电子及控制技术等领域有深入研究经验，并且与许多国家和组织开展合作，产学研实力很强。特别是在风力发电领域优势突出，核心研究领域包括：风力发电机组及风电场的控制与监测、仿真、设计、优化。

随着新能源技术发展以及各项政策效应的逐步显现，开发利用新能源的成本将明显下降，为人类清洁能源利用和产业结构升级带来历史性机遇，新能源终将成为今后世界上的主要能源之一。

Tips：新能源材料与器件专业优势院校

文/南京航空航天大学 郭栋梁

该专业重点是研究与开发新一代高性能绿色能源材料、技术和器件（如通讯、汽车、医疗领域的动力电源），发展“新能源材料”(新型锂离子电池材料、新型燃料电池材料和新型太阳能电池材料)的学术研究方向。

新能源材料与器件专业设置，主要依托化学化工学院，跨能源科学、材料科学、化学等多个学科，拟培养能掌握新能源材料专业基本理论、基本知识和工程技术技能，掌握新能源材料组成、结构、性能的测试技术与分析方法，了解新能源材料科学的发展方向，具备开发新能源材料、研究新工艺、提高和改善材料性能的基本能力的新能源材料专门人才。毕业生可在化学能源、太阳能及储能材料等新能源材料领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺设计等方面工作，也可继续攻读新能源材料及相关学科高层次专业学位。

新能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一，新能源材料与器件是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键。新能源材料与器件本科专业是适应我国新能源、新材料、新能源汽车、节能环保、高端装备制造等国家战略性新兴产业发展需要而设立的，是由材料、物理、化学、电子、机械等多学科交叉，以能量转换与存储材料及其器件设计、制备工程技术为培养特色的战略性新兴专业。

高校特色：

华东理工大学

以半导体材料技术、化学电源技术、太阳电池技术等为特色。未来就业集中在光伏太阳能、新能源开发和利用以及半导体材料器件的设计、化学电池开发等。

东南大学

依托电子科学与技术大类专业背景，专业内容侧重光电子材料及其应用方面，主要针对太阳能材料制备、检测和应用，可以拓展到生物能等其他新能源。

四川大学

光电功能材料与器件方向，在新型能源材料与技术、化合物半导体晶体材料与制备技术、介电功能材料与制备技术、固体波谱学等方面的研究取得了国内外同行公认的成就。光电信息功能晶体碘化汞和硒镓银的研制两项成果分别获得（1992年度和2000年度）国家发明二等奖和两项部省级科技进步二等奖；铁电薄膜研究获得一项四川省科技进步一等奖，还获得两项部省级科技进步二等奖；薄膜太阳电池研究获得一项中国高校发明二等奖。每年发表在国内外著名学术刊物和学术会议上的为《SCI》、《EI》所收录的高水平论文40余篇次。

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摘要：本文主要从太阳能和风能等新能源电力产业发展现状和发展中遇到的瓶颈障碍的角度探讨了新能源的发展与社会支持之间的关系，并就新能源的发展提出了自己的见解。

关键词：新能源 和谐社会 电力 太阳能 风能

0 引言

新能源的发展与社会支持之间是相辅相成的关系。新能源产业想要走上正轨，初步达到盈利，离不开国家和社会的大力扶持；而新能源的发展也可以解决能源危机、通货膨胀、环境问题等许多社会问题，帮助构建社会主义和谐社会。新能源的快速发展中，与其配套的各项管理与技术内容不可或缺。

1 我国的新能源发展面临着机遇和挑战

1.1 面对当今国际社会严峻的能源形势，中国政府高度重视新能源的开发利用，把加快发展可再生能源作为“十一五”时期能源发展的一项重要任务。

我国新能源产业目前呈现良好的发展前景，预计到2015年所规划的新能源提供的电力、热水和燃气终端能源产品的总量将达到4300万吨标准煤，并将直接拉动相关行业的发展，带来明显的环境效益。

国家电网公司党组成员、副总经理舒印彪指出：“从世界各国应对气候变化的行动中，我们不难发现，这一轮以发展新能源为主题的能源革命，是以电力为中心的，电网是推进新能源发展的关键环节。”并认为，发展新能源，对于优化能源结构、增加能源供应、保障能源安全、保护生态环境、促进我国经济社会可持续发展等，具有十分重要的意义。

1.2 新能源的发展现状有机遇更有挑战，技术与经济问题并存。

1.2.1 就风电而言，我国规划的风电基地所在地区电网规模偏小，需要依托更高电压等级、大规模远距离输送因而由此带来了复杂的电网技术和经济问题。

1.2.2 大规模发展风力发电，使我们不得不面对系统调峰调频问题。目前，我国平均峰谷差约为30%，部分地区达40%，未来还有可能进一步加大；而系统调峰主要依靠煤电。新能源的大规模开发，将使得系统调峰面临更加严峻的考验。

1.2.3 太阳能发电技术的发展也亟待社会的支持。以天和家园太阳能试点工程为例，若要收回投资成本，则每千瓦时上网电价应高于3元，远远高于煤电的上网电价；如按现行居民用电价计算，收回投资成本需100年以上。

1.2.4 虽然我国光伏产业产品组装能力跻身世界前三，但晶体硅提纯、铸锭切片、逆变控制等核心技术却被国外垄断。中国的光伏产业“两头在外”知识产权掌握度不高，实质上是受制于国外研发企业为其“代工”。

2 新能源发展的技术与经济问题产生根源

虽然我国新能源的发展形势总体上良好，但其事业起步晚、发展快，相关政策法规不够完善，标准体系不够健全，与电网及其他电源的发展不够协调。

2.1 我国新能源开发缺乏统一规划，无序开发甚至开发过度。国务院2007年6月审议通过的《可再生能源中长期发展规划》中提出到2020年建成风电3000万千瓦的发展目标，而目前规划的风电装机容量却已达12000万千瓦，过于迅猛的势头不利于其发展的可持续性。

2.2 行业标准不完善问题日渐凸显，并严重制约新能源发展。我国现行的《风电场接入电力系统技术规定》为指导性要求，不作强制执行要求，且对电网的调峰调频能力、低电压穿越能力等标准不严明，不能满足新能源大规模开发的要求。

2.3 政府相关政策不够完善，社会支持力度不够或无力支持。例如，我国一些地区电网电源结构单一、调峰手段有限，要保证新能源电量全额收购，需要付出很大代价，既不经济，也不安全。此外，金融危机对以外向型为主的阳光能源影响很大，政府在此方面却没有予以大力扶持，光伏产业近几月出现开工不足。

2.4 对新能源送出及辅助服务的激励政策、电价审批和项目管理、新能源电厂的新型管理机制等，均亟待加强，这在一定程度上造成新能源为电网接纳的困难。

3 社会各界支持将给新能源插上腾飞的翅膀

我国2006年1月1日开始实施的《可再生能源法》及其实施细则都给新能源产业发展提供了强大的政策支持。

在当前形势下，我国社会各界给予了新能源发展很大的帮助支持，2009年上半年的《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》及相关补贴政策是政府开始关注该产业的积极信号；降低太阳能电池的成本和出台相应的激励政策，则是我国发展太阳能发电产业的两大推手。

国家电网公司采取积极有效措施，创造网络条件，保障风电接入。截至2009年6月底，公司经营区域内923万千瓦风电装机全部顺利接入电网；国家电网公司还做到了全额收购，按时付费。2007年，国家电网收购风电上网电量50亿千瓦时，2008年达到101.3亿千瓦时，同比增长103%。2009年上半年，在金融危机严重影响用电量的情况下，仍然收购新能源上网电量128亿千瓦时，同比增长105%。

在国家政策激励下，我国太阳能光伏企业在以长三角地区为代表的全国各地崛起，并于2006年发起成立了“中华全国工商业联合会新能源商会”，并建立了自有网站中华新能源网。

上海市计划2006年到2015年安装10万套太阳能屋顶发电系统，使其太阳能年发电能力达到3.3亿千瓦时。浙江省慈溪市农业科技园区太阳能道路照明系统也已建。昆明等市也已经加入“十城千辆”节能与新能源汽车示范工程。

2008年9月，国家电网公司召开了风电发展与并网会议，对支持风电发展的工作进行了安排和部署。科技部、国家发展改革委等部门也积极主办“2009中国国际节能减排和新能源科技高层论坛” ，并邀请了包括诺贝尔奖得主的千余人参与。

新能源发电的前景犹然光明，但是对于共建和谐社会，民众和相关企业的新能源意识、参与行动更加重要。2005年，上海市就推出了“绿色电力机制”，由个人和单位自愿认购绿色电能，定价比常规电价高0.53元/千瓦时。

4 大力发展新能源有助于共建和谐社会

大力发展新能源如太阳能、风能、核能、生物质能可以解决许多社会问题，有助于共建和谐社会。

4.1 大力发展新能源可以解决能源危机、缓解运输紧张局面。即使新能源短期内难以占据能源市场的主要份额，但却可以很大程度减轻用电压力，也可以很大程度上减轻电煤紧张的局面，不会出现为了抢运电煤中断其他货物的运输造成的运输紧张。

4.2 大力发展新能源有利于节能减排，保护环境。新能源的迅速崛起将使人们对化石能源需求一定程度上减少，小煤窑的开采就会减少，对周边环境的影响也会降低。火力发电对大气的污染也会减轻。

4.3 大力发展新能源可以减低通货膨胀。新能源作为能源的重要提供者后，对传统能源如煤、石油的需求就会大幅降低，煤和石油的紧缺情况会得到改善；一旦煤的价格下降，电力的价格就会下降，工业产品价格就会下降，随之许多生产资料和生活资料价格也可能下降。

4.4 就目前来讲，大力发展新能源可以拉动内需，刺激经济增长。

5 结语

新能源的世纪已经拉开帷幕，新能源的未来发展无可限量。让我们快马加鞭，全力推动新能源产业又好又快发展。

参考文献

[1]赵争鸣《太阳能光伏发电及其应用》[M].科学出版社.2005.

[2]赵争鸣，周德佳《太阳能光伏发电技术现状及其发展》[J].电气应用，2007.10.

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1照明节能的设计

在城市生活中，照明灯是夜晚人们出行和居家的重要工具，照明灯的大量应用，也带来了很大一部分的照明电能损耗，因此，相关研究人员要进行照明节能设计最大限度的降低照明电路中带来的能量损耗。通过照明节能设计，在保证照明质量的前提条件下，充分的利用能量。首先，在选择照明方式时，应当充分、合理的利用自然界的光，利用自然界的光是减少照明消耗能量的重要方式，在设计照明方案时，应当就人工照明与自然光结合在一起，进一步节约照明电能。其次，根据照明场合的不同，选择合理的光源，在一般的房间里，可以选择一些荧光灯进行找平，在要求灯光显色高的场所中，就要选用稀土节能荧光灯或者是三基色荧光灯等，也可以选择一些功率相对较小的高显色型钠灯。如果是在室外的照明场所，就可以采用高压钠灯，这种灯属于气体光源，有较强的耐用性。最后，要合理的选择照明方式和安装位置，根据具体的照明需求，采用节能开关，例如在室外场所或者工地适用光电和声控灯等，从这些方面来进一步节约电力能源。

2电气新能源的开发分析

随着工业经济的迅速发展，我国的能源危机越来越严重，能源面临着越来越严峻的挑战，除了要从根本上节约电能之外，还应当大力开发电气新能源。我国政府及其相关部门在不断加大新能源的开发力度，将开发新能源作为现阶段节约能源战略的重要措施之一。目前，我国的能源产业预计到2015年总量可以达到4300万吨标准煤，新能源电力和燃气等终端能源产品的合理规划带动了我国能源行业的可持续发展，给我国社会的发展带来了良好的效益。

风能和太阳能是我国电气新能源开发的重要资源，这些可再生能源如果得到合理的运用，对于我国电力节能规划有着重要的意义。对于风能来说，我国在风能基地的规划中并没有扩展到很大的规模，它需要依靠更高层次的电压等级，也需要进行大规模远距离的输送，这就给风能的开发利用带来了很多复杂的技术问题和经济问题。我国在开发和利用风能时，需要做到全面充分的考虑，不仅要面对系统调峰的问题，还要面对一系列的调频问题。根据目前的开况，我国的峰谷差大约达到了百分之三十，已经有一部分达到了百分之四十，在未来我国的峰谷差还有继续扩大的可能性，不过系统的调峰主要依靠的是煤电，在大规模开发新能源的同时，要考虑到系统调峰问题，其中还会面临很多的问题和挑战，需要我国相关研究人员在实际开发研究的过程中，根据实际情况，不断改进方案，充分的利用风能。太阳能发电已经得到了人们的广泛支持和认可。在我国的一些试点工程，要将太阳能发电的投资成本回收过来，需要进一步调高电价，每千瓦时上网的电价要高于三块钱，这个价格远远大于煤电上网的电价。根据相关电力价格，我国要想收回太阳能发电的投资成本，则需要大约一百年以上的时间。我国要进一步进行技术革新，不断引进国外先进技术，开发电气新能源。此外，还有核电技术的开发，核电技术是一项非常重要的新能源发电技术，与普通水利发电和活力发电厂发电相比，核电利用核聚变产生能量的效率要高很多，并且核能发电是一种清洁的新能源技术，它不会像化石燃料发电一样排放出大量的污染物，不过核能发电的危险性较高，如果造成核辐射污染，则会带来严重的后果。因此，我们要采用安全的核电技术，为我国电力行业减轻负担。

3结束语