太阳能发电技术论文

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇太阳能发电技术论文范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

太阳能发电技术论文范文第1篇

关键词：风力发电；光伏发电系统；小干扰稳定

Abstract: the small signal stability analysis for wind power and photovoltaic power generation, have very important significance, because of wind and solar are characterized, instability, therefore, wind turbine in a photovoltaic battery will generally by means of power electronic converter and grid connected to the load, therefore, small disturbance stability presents the new features, this paper mainly research on small disturbance wind power and photovoltaic power system stability.

Keywords: wind power generation; photovoltaic power system small signal stability

[中图分类号] TM614 [文献标识码]A[文章编号]

一、引言

近些年来，对着自然环境的恶化和能源的枯竭，可再生能源日益受到了社会各界的重视，作为可再生能源的重要组成部分，风力和太阳能发电也得到了一定程度的发展，在风力和太阳能发电发展过程中，较为成熟的技术当属风力发电技术以及太阳能光伏发电技术，但是，随着近些年来风力发电以及光伏发电容量的增加，这两种技术带来的小干扰稳定问题也受到了专家学者的关注，对于风力发电与光伏发电系统小干扰稳定的问题，国外的专家学者已经进行了深入的研究，取得了良好的研究成效，下面就对风力发电系统小干扰稳定及光伏发电系统小干扰稳定分别进行阐述。

二、风力发电与光伏发电简介

就目前来看，风力发电技术是现阶段对于可再生能源发电技术中发展形势最好的技术之一，风力发电最早发源于丹麦，近些年来，由于环境资源的枯竭问题，风力发电这项新技术渐渐受到了各国的关注，在1995年之后，风力发电在世界范围内得到了迅速的发展，目前，兆瓦级的风机成为发展的主流，海上风机也得到了一定程度的发展，我国的风力发电最为起源于上世纪50年代，在1995年以后，风力发电也逐渐呈现出了产业化的发展趋势，但是就现阶段来看，我国的风力发电技术还不够完善，核心的元器件都需要依赖进口，电能的造价也较高，主要依靠国家的补助来维持，因此，在下一阶段，必须要发展风力发电的核心技术。

光伏发电是太阳能发电的一种，最早起源于上世纪50年代中期，我国的光伏发电于上世纪80年代以后得到了迅速的发展，近些年来也取得了一定的发展成效，作为光伏电池的生产大国，我国在其运用方面还有一些不足之处，也有着巨大的市场潜力。

三、风力发电小干扰稳定

对于风力发电的小干扰稳定需要从单机系统入手研究，为了研究风力发电的小干扰稳定，需要建立小信号模型，并在模型的基础上探讨风力发电系统的小干扰稳定性，并通过各种参与因子分析控制器参数与状态变量以及震荡模型之间的关系，从而揭示出小干扰稳定的原理。目前，在我国研究较多的是异步风力发电系统、直驱式永磁同步风力发电系统以及双馈风力发电系统，相关的研究数据表明，当风力发电系统的风电机处在额定转速十，其桨距角可以使风机获得最大的转距，在风速超过额定速度时，可以控制其桨距角使风机可以获得恒定的输出功率，但是，在实际的工作过程中，风机存在着延时的情况，因此，在控制中除了使用桨距角，还要利用其他的因素，通过建立单机模型对其进行分析，并根据不同参与因子的计算，利用状态矩阵元素对风力发电小干扰稳定进行研究，可以获知，同永磁同步发电机转速相关的模态都属于衰减状态，通过对起衰减状态的研究证实，整个风力发电系统在运行的过程中，遭受干扰后表现的也较为稳定，也有良好的动态性能。

四、光伏发电系统小干扰稳定

一般情况下，光伏发电系统主要由光伏电池，滤波电容，逆变器，线路，变压器，电网等部分组成，在研究光伏发电系统小干扰稳定的过程中，选择风速的阶跃上升以及风速的阶跃下降作为干扰，并建立仿真波形图以及小信号模型，小信号模型包括电力电子变换器模型，光伏电池模型，控制器模型，电网接口部分模型以及直流部分模型，经过仿真波形图的计算，并将这些模型进行联立，可以得出，当风速发生阶跃的情况下，整个光伏发电系统的动态稳定性能较好，系统运行也较为稳定。在计算的过程中，对起运行过程中的参与因子进行分析可计算，可以得出当控制器的参数发生变化时，会对状态产生不同的影响，在这其中，主导特征值对整个系统运行的动态性能有着极为重要的影响，当主导特征值为15.4时，整个系统呈现出衰减的状态，当主导特征值为14.7时，整个系统呈现出震荡的状态，

五、结语

随着近些年来风力发电以及光伏发电的发展，其小干扰稳定问题也逐渐引起了相关专家学者的关注，小干扰稳定的分析对于风力发电与光伏发电而言，都有着十分重要的意义，由于风能及太阳能都具有不稳定性的特征，因此，风力发电机组于光伏电池组一般会通过电力电子变换的装置于负荷以及电网相连，因此，小干扰稳定也呈现出了新的特点，对于风力发电机组而言，整个风力发电系统在运行的过程中，遭受干扰后表现的也较为稳定，也有良好的动态性能，对于光伏电池组而言，当风速发生阶跃的情况下，整个光伏发电系统的动态稳定性能较好，系统运行也较为稳定，同时，主导特征值对整个系统运行的动态性能有着极为重要的影响。

参考文献：

[1] 黄汉奇：风力发电与光伏发电系统小干扰稳定研究[博士论文]，华中科技大学 ，2012，05（01）

[2] 范伟，赵书强：考虑风力发电的电力系统小干扰稳定性分析[博士论文]，华北电力大学学报(自然科学版)，2009，03（30）

太阳能发电技术论文范文第2篇

关键词：新能源发电；教学方法；教学改革；教学理念

中图分类号：TM619 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）14-0217-03

从2006年秋季学期开始，我校电气信息学院就面向电气工程及其自动化专业学生开设了新能源发电技术方面的选修课，2009年学院改革，对原有专业进行重组、调整，新成立了电气与新能源学院，开始招收电气工程及其自动化（新能源发电方向）专业的本科生，重点培养从事新能源技术领域的研究、开发、维护、管理等方面的高级工程技术人才，并在2010年开始招生，现已经达到80人规模，开设的相关课程（含实验）一般安排在第五学期。

开设“新能源发电技术”专业选修课的目的是为了帮助电气工程及其自动化专业的学生全面了解能源科学概况、世界范围内面临的能源问题及其解决对策和发展前景、新能源开发利用的重要性以及新能源开发利用技术等方面的知识。课程内容涉及新能源基础知识、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等内容。针对目前选修课的建设和完善已成为高校教学改革深化的重要环节，选修课教学已然成为高校基于社会对复合型人才的迫切需求，本文将以新能源发电技术课程为例，分别从教学内容的选择、教学方法、教学手段和教学理念等方面进行一些改革研究与分析，其目的在于提高选修课教学质量、促进学生综合能力。

一、精选教学内容

新能源发电技术是一门专业性、综合性较强的应用学科，涵盖了风能、太阳能、生物质能等多种新能源的内容，综合了电气工程、机械工程、工程力学、物理学等学科知识。因其涉及的专业门类、知识面比较宽广，学生普遍反映不太容易找到学习规律，难以把握重点，理解稍困难。因此，结合新能源发电技术课程的培养目标，适当选择课程的教学内容，综合与电气工程相关的专业课，在教学过程中以新能源的发电方式为核心，分析各种类型的新能源、能量转化方式、发电原理等内容之间的相关联系，引导学生逐步把各个关联的知识点汇成知识链，促进学生学习和记忆。对于各种新能源的发展历史、资源分布和特点则可做简单介绍。另一方面，考虑到电气工程专业对学生的培养目标要求，比如有关风力机的空气动力学原理、太阳能热转换原理、生物质热裂解过程等内容可只做概述性讲解，让学生了解其基本概念。教师在教学过程中，需要注意引进当前国际国内的最新科研成果来丰富新能源课程的教学内容。该课程涵盖多方面学科，是当前大力提倡发展的一个技术方向，其涉及到的信息量多，知识更新快。特别是最近几年，不断涌现出研究新能源发电及其相关技术的新方法，使得新能源发电技术得到大力发展。因此，在选择和组织教学内容时，以教材为主体，综合大量的相关文献资料及网络资源，例如中国新能源网、中国新能源发电网等，适当增加一些不仅能反映新能源发电技术前沿领域的新理论、新技术，而且又能展现学科交叉、扩大学生视野的教学内容，不断在教学实践过程中提高这门课程的教学质量。

二、探索灵活的教学方法

在新能源发电技术课程的教学中，需要积极探索，发掘与课程特点相匹配的教学方法。在课堂教学中，需要注重知识性、趣味性，注意理论与实际相结合，可在教学过程中采用启迪式、比较式、讨论式和流程式等多种不同的教学方法，目标明确，重点突出，充分调动学生的学习积极性。

1.启迪式教学法。这种方法可以较好地激发学生的学习积极性，促进他们主动思考，培养他们分析和解决问题的能力。例如，在讲解并网光伏发电系统时，根据学生之前掌握的光伏发电基本原理，启发他们思考为什么要对独立的大规模光伏发电系统进行并网、并网的方式是怎样的、并网的过程中还需要增加哪些相应的装置。通过在教学过程中设置这样一些问题，逐渐开阔他们的思维方式，让他们认识到要使得太阳能发电得到大规模、高效率的利用，必然要对光伏发电系统进行并网，在并网的光伏发电系统中，并网逆变器又是核心设备，不仅能够把光伏电池组件输出的直流电转换成与电网同频同相的交流电馈入电网，同时还起到调节电力的作用。此外，在讲解上述知识点的过程中，还能够巩固学生在电力电子技术课程中所学到的关于逆变器的知识点，培养他们对所学到的各种知识点进行融会贯通、举一反三的学习能力。

2.比较式教学法。采用不同形式的图表对各种新能源发电方式或同一种新能源的不同利用形式进行互相对比，不但形象直观，还有利于培养学生综合分析问题的能力。例如在讲解恒速恒频与变速恒频风力发电系统时，由于这两种风电系统涉及到的知识点特别多，且较难理解，学生在学习过程中难以深入掌握各种系统的工作原理、结构差别等内容，多数学生仅了解大概情况，因此，十分有必要采用图表形式，分别从恒速恒频与变速恒频风力发电系统的拓扑结构、原理、发电机类型、并网方式等多种角度进行归纳、对比，加强学生对这两种最重要的风力发电系统的认识，逐步化解学习风力发电的困惑。

3.讨论式教学法。这种教学方法不仅可以发挥教师的导向作用，还可引发学生的学习主动性。比如在讲解三种经典的太阳能热发电系统时，可以提前安排三组学生分别搜集关于槽式、塔式和碟式太阳能热发电系统的资料，并在上课时先分别邀请各组的学生代表描述他们所认识的这三种不同的太阳能热发电系统，可以从热发电系统的基本原理、系统结构、组成部件、系统功能、应用情况等方面进行阐述。在讲述过程中，教师可适时启发他们，就其中的某一知识点，可以是大家感兴趣的，或者是十分重要的知识点进行展开，和同学们一起探讨，帮助学生深入理解不同类型的太阳能热发电系统的工作原理等内容。同时，在这种讨论式教学过程中，结合不同太阳能热发电系统的图片进行讲解，可以使得整个教学过程更生动、更丰富多彩。

4.流程式教学法。当涉及到知识点繁多、关联性强的教学内容时，可以采用流程式教学法。这种方法可首先从系统的角度进行说明，再逐层清晰讲解，可帮助学生培养良好的思维习惯和分析解决实际问题的能力。例如，在讲解有分拣场垃圾发电工艺流程时，结合美国的H-Power夏威夷垃圾发电厂实例，采用如图1所示的垃圾发电工艺流程来介绍。

先阐述在垃圾焚烧前，需要经过一系列输送、筛选和粉碎装置，把那些不易处理和不能燃烧的垃圾首先在分拣场清理掉。再介绍经过处理后的垃圾则被送入高温焚烧炉中焚烧，形成的残渣、灰渣送出填埋。烟气在排放前需注入石灰脱硫，中和酸性气体，并传热给水变成高温高压蒸汽，进入汽轮机发电。最后，还要说明烟气经锅炉尾部受热面后，经静电除尘达标后，进入烟囱排放，静电除尘后的细灰渣则可做建材进行综合利用。通过这样一个简洁的垃圾发电工艺流程图，可让学生迅速掌握垃圾发电的基本原理，了解各个生产环节的作用和相互关系，培养学生分析复杂问题的系统性思维。

三、采取多样的教学手段

相对于必修课而言，专业选修课的特点决定了它的教学方式有所不同，其更注重知识体系的完整性和学生兴趣的引导。这必然要求教师不断革新自己的教育观念，在教学过程中全面认真地设计教案，采用多样化的教学手段调动学生的学习兴趣，充分激发学生的学习积极性，引导他们主动参与到课堂教学过程中，展现他们的课堂主人翁精神。

1.主次分明，突出重点。由于新能源发电技术课程涵盖内容较多，而授课学时又有限，因此在教学中不可能讲授全部内容，必须做到重点突出，精讲主要内容。比如在纵多类型的新能源发电方式中，根据我们学院的专业设置特点，可重点讲授太阳能发电、风能发电和小水力发电。此外，还要注意详略结合，对主要的、基本的内容仍可采用讲课方式，而对其他内容则可以讲座、讨论方式开展，增大课堂教学的信息容量。比如在讲授太阳能发电时，就应以讲课方式详细讲解光伏发电，而以讲座方式讲解太阳能热发电。这种主次分明的讲课模式，不仅能使学生扎实学到本课程最主要、最核心的内容，还可以开阔他们的知识面和视野。

2.应用先进教学手段，提升教学效果。根据精选的授课内容，有效地运用网络资源，制作形象直观的多媒体课件，以改善教学的直观效果，增加授课内容的信息量。例如，当介绍不同类型的水平轴式风力机和垂直轴式风力机时，可以多向学生演示一些与它们相关的图片和Flas，结合这些多媒体资料讲解，可加深学生印象，让他们对这几种典型的风力机及其工作方式等内容有更深刻的理解。同时在上述教学过程中，要注意与传统板书方式相结合，引导学生逐步分析，并适当地留给学生一些思考时间，较好地把握课堂节奏。

3.结合实事，激发学生学习积极性。新能源发电技术课程所讲授的一些主要新能源发电方式在目前逐渐得到越来越多的应用，与人们的日常生活也越来越紧密。在介绍不同类型的新能源时，可以充分结合当前社会生活中出现的一些相关时事焦点事件，把它们提出来让学生讨论，既能激发他们的学习热情，活跃课堂气氛，还加强了他们对讲课内容的理解。例如，墨西哥湾的BP公司漏油事件、康菲环渤海湾污染事件，特别是全球石油供需关系的发展态势、气候变化和环境保护的压力，都迫切需要全球共同确定和构筑能源发展的新理念，开创新时期能源发展的新路子。结合上述实例，引导学生思索大力发展新能源、调整能源结构的必要性，让他们从新能源利用方式等层次进行探讨。通过这种教学方式，不仅可让学生深入理解课程内容，激发他们的兴趣，还能培养学生解决实际问题的能力。

4.穿插习题，实时归纳。在风力发电部分的教学过程中，其涉及到的不同类型风力机结构、发电方式、并网方法等知识点比较多，多数学生会感到理解有一定困难。为了让学生能够及时掌握课堂所学内容，讲课过程中可在恰当时候穿插一些事先准备好的习题，这些习题不一定来自教材，教师可根据其他相关资料自主设计。通过课堂练习，可以考查学生对相关知识点的掌握程度和存在问题，及时解决他们的困惑。比如，在讲解变速风机驱动双馈异步发电机并网系统时，可穿插一个关于发电机转子回路控制方式的多选题，通过该练习，能够加深学生对这部分重要内容的理解，从一定程度上也可改善课堂氛围，充分激发学生的学习主动性，发挥学生的主体作用。

5.结合共同点，学习新能源发电。新能源发电方式与常规能源发电方式，除了在一次能源的来源与能量转换方式等方面有较大不同外，它们在发电环节大多具有很多共同点。因此，在讲授各种新能源发电形式时，注意随时和常规能源发电方式进行类比，结合两者之间的共同点讲解，不仅可以促进学生对新能源发电方法的理解，还可以巩固他们对常规能源发电方法的认识。例如，在讲授地热发电时，其和火力发电的原理基本一样，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。所不同的是，地热发电不象火力发电那样要装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能。

四、培育素质教育的教学理念

不论是专业必修课，还是选修课，教师都需要培育素质教育的教学理念，新能源发电技术课程的教学更是如此。通过在理论教学过程中，结合一些生动的经典案例等进行讲授，既可调动学生学习的主观能动性，又能加强他们对新能源发电方法的认识，逐渐培养学生探索求知的精神。比如，通过介绍风能发电的几种典型装置与设备，以探究风能发电在当前得以大规模运用的原因。正是这些大量科研人员对风能发电装置的研发，才使得风能发电不仅仅是论文里的成果。通过一些经典案例，充分调动学生学习的主观能动性、学习兴趣和求知欲，这样才能达到开设专业选修课“培养学生能力，挖掘学生潜能”的目的。

五、结语

新能源发电技术课程是一门知识覆盖面广、学科前沿的专业选修课，而随着其利用方式和技术的不断发展，这门课程的教学内容也将不断更新，教学方法也会随之不断改进，通过改进教学手段和逐步增加实验环节，实时强化创新意识，这样就一定能够逐步改善人才培养过程中普遍出现的一些问题，如学生能力薄弱、缺乏创造性、主动性等，达到真正提升学生的思维创造能力以及综合素质的目的，培养出与时俱进的、创新型的合格应用型人才。

参考文献：

[1]高婷，童莉葛，王新立.公共选修课《新能源技术》的教学[J].河北理工大学学报（社会科学版），2006，6（1）：156-158.

[2]李桂峰，肖春玲.运用现代教育技术培养学生的创新能力[J].农业与技术，2008，28（3）：175-176.

[3]付蓉，郭前岗，王瑾.电力电子与新能源发电方向课程体系的构建与实践[J].中国电力教育，2009，（8）：86-87.

[4]孙云莲.新能源及分布式发电技术[M].北京：中国电力出版社，2009.

[5]翟秀静，刘奎仁，韩庆.新能源技术[M].北京：化学工业出版社，2011.

太阳能发电技术论文范文第3篇

关键词：太阳能;建筑;设计;应用

一、太阳能利用技术方法与优点

工程实践表明，光伏发电技术是一种技术可靠、使用便捷、低碳环保，易于大规模生产利用的先进可再生能源技术，其优点如下： （1）太阳能资源是一种取之不尽、用之不竭的洁净的可再生能源。开发利用时不消耗传统化石燃料能源，不会排放产生废水、废气、废渣等污染物，是自然能源中较为理想的清洁能源。 （2）太阳能利用不受地域条件的限制。任何有太阳的地域均可就地开发利用。不存在选址、运输等问题，特别是在交通不便利、偏远的乡村、海岛，太阳能能利用价值更高。（3）太阳能可靠性高、维护简单。光电板、逆变器、蓄电池等设备分布安装，提高了整个能源系统的安全性、可靠性及耐久性。即使在恶劣的使用环境下，光伏发电系统故障也较少，因此运行维护成本较低。（4）光伏建筑集成由于占地面积小、安装便利、供电可靠等原因，是目前国际上太阳能研究发展的前沿。

二、太阳能光伏系统建筑一体化利用方式与优势

（一）太阳能光伏系统建筑一体化利用方式。“光伏发电与建筑物一体化”的概念在1991 年正式提出，是目前世界上大规模利用光伏发电的研发热点。太阳能光伏与建筑物相结合主要有两种形式：一种是在建筑物屋顶、立面安装平板光伏器、光伏阵列与电网并联向用户供电，从而形成用户联网光伏系统。第二种形式是将光伏器件与建筑实现集成一体化，即在建筑物屋顶或立面安装光伏发电电池板，用光伏发电的玻璃幕墙代替普通的玻璃幕墙，由屋顶和墙面的光伏器件直接吸收转化太阳能，太阳能系统平板既可以做建材又可以发电，进一步降低光伏发电的成本。目前，许多国家已研制出大尺度的彩色光伏模块可替代昂贵的墙体外饰材料，使光伏发电与建筑物一体化成本进一步降低。

建筑物与太阳能光伏发电系统的进一步有机结合是将太阳能电池板与建筑顶面、立面材料集成一体化。建筑物建设使用过程中，建筑立面墙体结构表面通常采用喷涂涂料、铺贴瓷砖、安装幕墙玻璃等。如果用太阳能电池板替代建筑立面墙体及屋顶建筑材料，太阳能电池板既可作为建筑装饰材料，也可以用于光伏发电系统。由此可见，实现太阳能电池板与建筑的有机一体化结合，是太阳能光伏发电系统建筑一体化推广与应用的一个关键问题，这种结合并非是建筑与太阳能电池板简单“叠加”，而是在建筑与光伏系统设计方案阶段将太阳能电池板纳入建筑设计构思中。

太阳能电池板用于建筑材料，必须具备建筑材料的基本要求，如坚固耐久、防水防潮、保温隔热、隔音等以及适当的强度和刚度等性能。若安装在屋顶、窗户等，还应具有透光的性能。太阳能光伏系统建筑有机结合，根据建筑工程使用及工况的需要，与普通的平板式光伏系统组件不同，太阳能电池板兼有发电与建筑装饰材料的功能，必须满足建筑材料的基本性能需要。应该遵循以下原则：①建筑物设计完成后使太阳能电池板成为建筑不可缺少的一部分，成为建筑结构构成部分。②太阳能电池板的颜色和肌理必须与建筑物的相关部分相和谐统一，与建筑物的整体风格相结合。③太阳能电池板的比例和尺度必须与建筑整体的比例与尺度相协调，这将决定太阳能电池板的分格尺寸与形式。④太阳能电池板屋顶具体的细部设计，如材料用量是否最小化、设计细节是否和谐、有机等需统一考虑。

（二）太阳能光伏系统建筑一体化优势。太阳能光伏发电系统建筑一体化的方式各不相同，这取决于地理、文化及政府政策等。在国外，由于公共建筑的建造与设计程序严格，太阳能电池板系统在个人住宅与公寓建筑使用的较为普遍。而在我国，特别是城市建筑，由于建筑开发是商家或政府，因此是否采用太阳能电池板系统完全取决于开发商或政府。在我国，日照充足的地区无论公共建筑还是住宅屋顶和墙面使用太阳能电池板系统的市场潜力十分巨大，从建筑结构、技术利用和经济效益来分析，太阳能电池板与建筑的一体化优势如下：

（1）节约用地，便于安装 ，保护环境。太阳能光伏发电系统一般安装于建筑物的屋顶或外立面墙体上，无需额外占用土地或增建其他建筑设施，适用于人口比较密集的建筑群、办公区使用，尤其适用于土地昂贵的城市。由于太阳能电池板的组件集成化，光伏设备安装比较方便，而且可以根据负载的耗电量来选择装机容量。与此同时，由于太阳能光伏发电系统设备安装在建筑物的屋顶或立面墙体结构上，太阳能转换为电能可降低建筑物临近室外区域的温度，从而达到减少室内空调制冷用电负荷，既节约了能源，又保证了室内的空气质量，同时也避免了由于使用传统化石能源燃料发电所导致的环境污染。（2）减少投资，保证供应，实现安全用电。太阳能光伏发电系统安装不受地域条件限制，可实现就地发电用电，因此可以大幅度减少电站及输送电网的建设投资。建筑物实现光伏发电系统一体化，光伏发电系统所发电力既可供给本建筑物使用，也可储存于蓄电池或外送入电网。在自然条件差，负载可由蓄电池供电;在自然条件差较好，通常会出现电网用电高峰，以往需采取拉闸限电措施，但此时也正是太阳能光伏发电系统发电量最多的时候。建筑一体化太阳能光伏发电系统除可保证建筑物负载用电外，还可以向外电网供电，太阳能光伏发电系统的集成特性可以节约储存电力的费用，另外用电安全性能也得到提高，从而缓解夏季电力高峰需求压力，从而彻底解决电量不够的问题。 （3）增效规模，降低成本。建筑一体化太阳能光伏发电系统中，太阳能光伏发电系统面板代替建筑屋顶或立面墙面，可以节约大量的建筑成本。另外，太阳能光伏发电系统面板在建筑用电地点发电，避免传输和分电损失（5%～10%），降低了电力传输、分配投资和维修费用。在建筑屋顶或立面结构上安装太阳能发电系统设备，用太阳能电池板代替部分建筑材料，可以促进太阳能电池板工厂化规模生产，从而能进一步降低工程造价，有利于太阳能发电系统光伏产品的推广与应用，市场潜力巨大。

三、太阳能光伏发电系统建筑一体化设计原则

太阳能光伏发电系统建筑一体化的设计原则要求，运营系统既要保证建筑中光伏发电系统的长期运行可靠，又要充分满足用电设备的需要，使系统的配置实现合理、经济。工程建设与投产中使用尽量少的太阳能光伏系统组件，使太阳能光伏发电组件与建筑物有机合为一体，替代部分建筑材料，如屋面与立面墙体装饰材料，达到建筑节能的效果。协调光伏系统与建筑成本之间的关系，在满足正常需要，保证系统、建筑质量的前提下尽可能的节约建筑与安装成本投资，达到投入与产出最好的经济效益。

结 语：近年来，随着美国、西班牙、德国等发达国家对本国光伏产业的政策优惠及扶持，全球光伏发电应用已进入快速增长的阶段。我国光伏产业近几年来持续发展，但是同发达国家相比还是存在很大差距，光伏发电应用市场发展较为缓慢，安装量较少，随着我国工业与信息化部2012年2月颁布的《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》，我国的太阳能光伏发电系统应用及推广将会有较大的发展。

随着光伏发电产业化进程和技术开发的发展，太阳能光伏发电系统与建筑一体化生态节能工程，其发展前景广阔，市场潜力巨大，其效率、性价比随着太阳能光伏技术日益发展将进一步得到提高，也将极大地推动中国太阳能光伏发电系统建筑一体化的快速发展。

参考文献：

太阳能发电技术论文范文第4篇

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。

太阳能发电技术论文范文第5篇

关键词：光伏发电；太阳电池；逆变器；太阳能

分布式光伏电站利用太阳能资源进行发电，和传统火力发电相比，有着清洁效率高、布局分散、就近利用的优点。以下介绍中海油惠州物流基地屋顶8.4535MW分布式光伏电站方案。

1 项目概况

中海油惠州物流基地屋顶8.4535MW分布式光伏电站项目场址位于广东省惠州石化区，工程利用厂房钢结构屋顶建设太阳能发电工程，场站内可利用建筑物屋面面积约100000平方米，项目规模为8.4535MW。

2 惠州市太阳能资源概况

惠州地区日照时间长，热量充足。境内年平均日照时数1741.1～2068.2小时，日照百分率39%～47%。地域分布为南多北少。月际分布，以7月最多，均在220小时以上；3月最少，不足120小时。年总积温7618.5℃～8030.1℃；年太阳总辐射量4000兆焦耳～5000兆焦耳/平方米。总积温与太阳总辐射量都是南多、北少，夏季多、冬季少。

3 接入系统方案

根据建筑分布及可供接入配电站位置情况，拟将本项目拟分1接入点，采用10kV进行并网。每个发电系统由太阳电池组件、组串逆变器、交流防雷汇流箱、升压变压器、并网计量柜等组合而成。输出接至附近配电站10kV用户配电系统。

4 总体方案设计

4.1 系统组成

系统主要由光伏阵列、光伏逆变器、数据采集及监控系统、电力网络、配电柜组成。系统示意图如图1。

4.2 整体系统设计

针对本项目实际情况，通过技术可行性和经济效益论证，提出如下具有针对性整体方案设计：本光伏电站装机容量8.4535MWp，拟采用10kV并网；为了防止光伏系统逆向发电，配置一套防逆流装置，通过实时监测变压器低压侧的电压、电流信号来调节光伏系统的发电功率，从而达到光伏并网系统的防逆流功能。

4.3 主要设备选型

4.3.1 光伏板选型

目前市场上成熟的光伏板主要是单晶硅、多晶硅和非晶硅三种类型。单晶硅由于制造过程中能耗较高，市场占有率逐渐下降；多晶硅比非晶硅转换效率高且性能稳定，但价格较高。本工程选用性价比较高的多晶硅电池组件。

4.3.2 太阳电池组件主要技术参数

本工程拟选用高效265Wp多晶硅电池组件，组件效率为15.89%。

本期8.4535MWp光伏电站共采用31900块电池组件，每个支路由22块265Wp电池组件串联而成。

265Wp电池组件的参数如表1：

以上数据是在标准条件下测得的，即：电池温度为25℃，太阳辐射为1000W/m2、地面标准太阳光谱辐照度分布为AM1.5。

4.3.3 逆变器选型及参数

光伏电站选用组串式逆变器，可用于本项目的大容量并网型光伏逆变器主要有30kW、40kW、50kW、60kW等型号。本工程采用40kW组串式并网逆变器。

40kW组串式逆变器参数如表2：

4.4 光伏阵列及倾角设计

4.4.1 阵列总体布置

阵列总体布置原则：充分利用屋面资源，保证组件发电量，兼顾电站整体美观性。

阵列总体布置原则采用模块化设计、安装施工。模块化的基本结构。这样设计有如下好处：

（1）各发电单元各自独立，便于实现梯级控制，以提高系统的运行效率。

（2） 每个发电单元是单独的模块，由于整个光伏系统是多个模块组成，各模块又由不同的逆变器及与之相连的光伏组件方阵组成，系统的冗余度高，不至于由于局部设备发生故障而影响到整个发电模块或整个电站，且局部故障检修时不影响其他模块的运行。

（3）有利于工程分步实施。

（4）减少光伏组件至并网逆变器的直流缆用量，减少系统线路损耗，提高系统的综合效率。

（5）每个发电单元的布置均相同，保证发电单元外观的一致性及其输出电性能的一致性。

4.4.2 倾角设计

本次规划以彩光钢屋面为主，按屋顶倾角进行平辅布置。

4.4.3 支架及组串单元设计

为提高发电量，光伏方阵采用固定倾角安装方式，运行维护较简单，适宜采用较小的串列单元结构。较小的串列单元可以采用较为简单的支架结构，降低对支架基础的要求，便于场地布置及施工、安装。设计方案为：

组串单元结构：单个组串由22块光伏组件构成。

安装方式：彩钢瓦屋顶平辅。

支架结构：铝型村导轨。

4.4.4 方阵设计

根据前述组串单元设计，每1个组串单元22片组件构成，构成串列的组串数量由逆变器功率参数、输电损耗确定。逆变器功率参数见表2，其最大直流输入功率为40.8kW，额定交流输出功率为40 kW，逆变器平均最大效率98.8%，取串列直流输电损耗为1%，组串最大输入路数为6路，相应串列峰值功率为33.66kW，小于逆变器最大直流输入功率。因此确定串列的组串并联数量为6路。逆变器输出交流电通过10kV升压变压器升压后接入用户侧10kV配电室并网点，峰值光伏方阵峰值功率8.4535MW。

4.5 发电量测算

4.5.1 系统效率计算

影响发电量的关键因素是系统效率，系统效率主要考虑的因素有：灰尘或雨水遮挡、温度、组件串联不匹配、逆变器损耗、线缆损耗、变压器损耗、跟踪系统的精度等等。

（1）灰尘或雨水遮挡引起的效率降低

现场临近海边并且是石化区，灰尘较多，降水较多，按照日常有维护人员维护，采用数值：95%。

（2）温度引起的效率降低

太阳能电池组件会因温度变化而输出电压降低、电流增大，组件实际效率降低，发电量减少，系统在设计时已考虑温度变化引起的电压变化，并根据该变化选择组件串联数，保证组件能在绝大部分时间内工作在最大跟踪功率点范围内，考虑0.31%/K的MPP功率变化、各月辐照量计算加权平均值，可以计算得到加权平均值为97%。

（3）组件串联不匹配产生的效率降低

组件串联因为电流不一致产生的效率降低，选择该效率为97%。

（4）直流部分线缆功率损耗

根据直流部分的线缆连接，计算得线缆损耗98%。

（5）逆变器的功率损耗

逆变器功率损耗取97%。

（6）交流线缆的功率损耗

根据线缆选型和敷设长度，计算得线缆损耗效率98%。

（7）变压器功率损耗

变压器选用高效率，效率为98%。

（8）总体系统效率

根据系统各项效率取0.99的修正系数，则系统综合效率：

η=95%×97%×97%×98%×97%×98%×98%×0.99≈78%

光伏电站整体效率为78%。

4.5.2 本方案发电量估算

惠州地区水平面年辐射量为：1383.35kWh/m2；

光伏板光电转换效率逐年衰减，整个光伏发电系统25年寿命期内平均年有效利用小时数也随之逐年降低。

运行寿命周期内每年最少0.7%计算，保证25年后衰减不超过20%，则年发电量估算见下表：

因此，该项目年发电量估算如下。

25年总发电量：20224.423万度。

项目25年年平均利用小时数：957h，年均发电量：809万度。

本光伏电站在运行期25年的逐年上网电量直方图表见表3。

4.6 电气部分

4.6.1 电气主接线

屋顶光伏组件组串方式为22块一串，经直流防雷汇流箱汇流一次汇流后经直流电缆经桥架至逆变器直流侧二次汇流，经逆变就地升压后，并入配电房内10kV高压柜母排，实现并网发电。初步电气接入方案如下：

（1）就近6个仓库共计6*169.07kW=1014.42kW，经1000kVA箱式变压器升压至10kV；其中有两台1250kVA箱式升压变就近接入7个仓库，单台接入为7*169.07kW=1183.49kW；整个项目共配置6台1000kVA就地升压变，2台1250kVA就地升压变。

（2）8台就地升压变分两路汇流进入新建配电房内两台升压变进线柜实现汇流，后经接入柜至配电房内新增光伏并网柜实现并网发电。

4.6.2 电气设备选择

（1）10kV并网计量柜

10kV开关柜选用国产金属铠装高压开关柜，每台开关柜的一次元件主要包括断路器、操作机构、电压互感器、电流互感器和避雷器等。并网计量柜内断路器额定电流为630A，最大开断电流31.5kA。

（2）10kV箱式升压变

为保证光伏组件所发电力安全可靠地送出，选用运行方式灵活、安装简便的箱式升压变压器。

箱式变压器，内附：S11-1000（1250）/10.5kV三相低损耗升压变压器，容量为1000kVA（1250kVA），10.5±2×2.5/0.48kV；Y，d11；Ud%=6.5%；箱变10kV高压侧安装负荷开关，每台箱变的高压侧装3×RNT-12kV型插入式全范围保护熔断器，具有过载和短路故障保护；箱变低压侧配套有断路器，低压断路器采用智能式断路器；箱变配置测控单元一套。

（3）交流汇流箱

根据光伏方阵布置，本工程采用6路和8路交流汇流箱进行一次汇流。

汇流箱应具备以下特点：

a.同时可接入6路或8路输入，每路设置专用断路器，输出总线设置隔离开关并配置熔断器；b.配有专用防雷浪涌器；R流箱内配有监测装置，可以实时监测每个输入输出回路的通断状态及防雷器的状态等。

4.6.3 计算机监控系统

光伏电站配置一套光伏电站综合自动化系统，负责收集各种设备的测量数据和状态信号，并对信息进行汇总、分析、存贮和报告输出，同时还负责和汇流站之间的通讯，实现数据、状态量的传输和控制命令的传达，另外，它还与交直流系统、图像监控系统等其它智能模块或设备相连接，实现电站的综合管理功能。

（1）计算机监控系统结构

计算机监控系统采用分层分布式系统结构，分站控层和现地控制层。站控层和现地控制层之间通过百兆工业以太网相连。现地控制层的站内其他智能设备通过管理机接至以太网。站控层为实时监控中心，负责整个系统的控制、管理和对外部系统的通信等，并接受逆变器、就地升压变的运行状态和数据等通过光纤通道发送来的监控信息，便于整个电站数据处理分析。

（2）计算机监控系统的主要功能

光伏厂区采用计算机监控系统实现自动化控制与管理，计算机监控系统主要实现对电气设备及其它设备的安全监控，满足自动化要求，完成遥测、遥信、遥调、遥控等远动功能。系统具备数据采集与处理、安全检测与人机接口、控制功能、通信功能、系统自诊断、系统二次开发、自动报表及打印功能。

参考文献

[1]林安中，王斯成.国内外太阳电池和光伏发电的进展与前景[J].太阳能学报：增刊，1999：68-74.