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【关键词】 新能源 发电技术 能源开发
随着社会的不断进步,国际间的相互竞争日益加剧,由于日益突出的环境问题,以及能源危机问题,新能源的开发与利用已经成为各国发展的重中之重。虽然和发展成熟的煤,石油,天然气等常规能源相比,包括太阳能,风能,地热能等对于保护环境,节能减排,促进社会可持续发展方面有着积极的作用和意义。而新能源发电技术也必然存在着广阔的发展空间。
1 太阳能发电技术
石油,煤炭等常规能源的储量日益减少,作为目前世界上储量最多的清洁能源,太阳能发电无疑已经成为应对能源危机的重要途径。目前国内利用太阳能发电的方式主要有光热发电与光伏发电两种。
第一,光伏发电。利用光照造成了半导体和金属相结合部位火灾不均匀导体出现电位差的现象就是光伏效应。基于光伏效应从而把太阳能直接转换成电能的部件,当太阳能电池被太阳光照射时,在太阳能电池里经过太阳光光子的激发产生电子空穴对,电子空穴对与电子向电池的不同方向移动,当在外部形成通路时,此时就会产生电流,从而形成电能。目前,光伏发电应用最多的两种形式是并网型光伏发电系统与离网型光伏发电系统。并网型光伏发电系统是和电网相连的光伏发电系统;而将太阳能电池直流电直接利用的是离网型光伏发电系统,离网型光伏发电系统可以基于不同的需要利用逆变器实现将电流转变为直流电,满足了人们的需求。
第二,光热发电。把自然界中的光能进行汇聚,利用结合聚光器实现太阳能的汇集,通过处理后,太阳能实现了由液态向气态的转变,从而可以用来实现汽轮机的发电,这就是光热发电系统发电的原理。光热发电系统主要包括了以下三种形式,即槽式光热发电系统,蝶式光热发电系统,以及塔式光热发电系统。由于槽式光热发电系统的发电效率比较高,因此,是目前应用最广泛的光热发电形式。由于技术的限制,目前和光伏发电相比,光热发电进展比较缓慢。
2 风力发电技术
实际上风力发电是进行能量转化的过程,一般情况下,风力发电系统包括了发电机,桨叶,电力电子装置,机械传动装置和升压变压器等设备。风机桨叶捕获风的动能,并且将其转变成机械能,通过机械传动系统将由风能转变的机械能转化为电能,然后流域电力电子装置或者直接将电能接入到电网中。随着科技的不断发展,风力发电技术也越来越完善,目前主要的风力发电技术有恒速恒频以及变速恒频两种风力发电方式。
3 地热发电技术
通过热能向机械能的转变,然后将机械能运用到发电机,从而产生电能,也就是说通过蒸汽的热能带动汽轮机转动,最终实现发电,这是地热发电技术的原理。随着技术的不断进步,目前新型地热发电技术并不需要过多的装置,同时,地热发电技术也不需要燃料的消耗,利用载体将地下的热能带到地面上,地下热水以及地下天然蒸汽都是地热发电的载体。基于此,可以将地热发电技术分为两种形式,即热水型地热发电技术和蒸汽型地热发电技术。我国自从上个世纪的七十年代开始出现地热电站,目前山东招远,江西温汤等地都建有地热发电站。在目前我国已经探明的地热田中,羊八井地热田的蒸汽温度最高,超过了172摄氏度。我国地热资源丰富,因此,要大力发展地热发电,而地热发电技术的实施,必须有设备,技术,人才等的保障。
4 生物质能发电技术
利用自然界中的生物产生电能,也就是基于绿色植物光合作用,把太阳能转变为化学能,在生物体内进行存储,生物质能具有分布广泛,清洁,污染低,种类多的优势,因此,生物质能发电技术的研究已经成为研究的重点和热点。
对生物质能利用的方法包括直接进行燃烧,包括气化,直接液化以及热解等的热化学法,包括酯化,间接液化等的化学法,包括水解,沼气技术,发酵等的生化法,以及物理化学法。作为对生物质能进行有效利用的主要方式之一,生物质发电包括了沼气发电,混燃发电,气化发电以及直燃发电等方式。
我国作为农业大国,拥有非常丰富的生物质能资源,同时,我国政府大力发展清洁能源发电技术,因此,生物质能发电一直受到政府的重视与支持。目前我国已经投产和正在建设的生物质能发电项目将近50个,不过,整体上我国的生物质能发电还处于发展初期阶段,商业化与产业化的程度不高,因此市场竞争力不强。按照我国《可再生能源中长期发展规划》的要求,我国生物质能发电到2020年发电装机容量将实现3000万千瓦的目标。
虽然生物质能资源巨大,然而进行原料收集,加工,存储以及运输时需要的投入比较大,从而使得总成本升高,我国政府正在通过相关优惠政策的出台与实施,鼓励生物质能发电技术的研究,从而使得可再生能源得到充分发展。
5 海洋能发电技术
将海洋中所蕴含的能量进行利用并进行发电的技术就是海洋能发电技术。海洋面积占到地球表面积的70%以上,海洋资源丰富,同时清洁无污染,是人类可以用来利用的新的能源,然而,海洋的地域性比较强,其能量的密度又比较低,因此,使得海洋能的开发利用受到一定的限制。目前利用海洋能进行发电的技术主要包括了潮汐发电技术,小型波浪发电技术。由于太阳与月球等的引力造成海洋水位出现潮汐变化时具有的能量,就是潮汐能发电。潮汐能发电蕴藏的能量高,由于对环境造成的影响比较小,属于可再生能源与清洁能源,而运行成本低,但是潮汐能发电建设成本过高,电价也就相应比较高,限制了潮汐能发电。利用波浪能转变成气压,机械等的能量,利用传动装置对发电机进行驱动进行发电就是波浪发电。我国海洋资源丰富,虽然波浪发电技术较为复杂,但是其发展前景非常好。
6 结语
随着人类社会的不断发展,促进了新能源发电技术日益完善,而我国党的十明确提出节能减排,构建可持续发展社会,新能源发电技术对于保护环境,缓解我国目前的用电危机,保障我国可持续战略的实施起着非常重要的作用。
参考文献:
[1]韩文科.多元化路径发展清洁能源[J].中国经济周刊,2009(6):38,39.
本文主要根据电力高职院校学生的就业实际情况,制订与新能源发电和智能电网发展相匹配的培养方案,建立新的课程设置体系以及提出实训室建设方案。
一、基于新能源和智能电网人才培养方案的建立
电力高职教育主要为电力企业培养生产一线所需要的高级技术应用型和技能型人才。其培养方案应有针对性、直接性、实用性和与时俱进性。因此,要依据电力行业目前发展的趋势以及高职教育的规律办事。
1.传统人才培养方案的弱势
近年来,随着新能源的开发和智能电网的发展,无论是电力人才的培养方案、课程设置、实训的硬件条件和师资力量的培养都滞后于电力事业的发展,这种弱势主要体现在三个方面:第一,教材陈旧不能融入行业新技术;第二,学科体系痕迹太重,内容过于空泛;第三,技能项目不能结合现场。而电力企业对电力高职院校所培养的人才的知识结构、技能水平、创新能力和职业素质等方面的要求不断发生质的改变,这就要求电力高职院校必须根据社会经济、技术人才结构和需求的发展来不断调整人才培养方案。在调整的同时,务必从电力职业教育的特点出发,既不能照搬本科“强调理论完整性,淡化技能”的培养模式,也不能照抄专科“翻版型”,应与时俱进地按照电力行业的发展规律对电力高职教育进行理论知识和技能训练的优化改革。
2.新型人才培养方案思路的确立
电力高职院校在主干专业设置上主要分为:电力专业和热动专业。智能电网发展与能源变革、城市发展及现代生活等方面密不可分,智能电网已融合了信息、控制、电力电子等技术,使效率进一步提高,是实施低碳经济的基础。电力高职院校的主干专业已成为一门交叉学科,传统的培养方案显然已不能满足电力企业对一线员工的要求,福建电力职业技术学院(以下简称“我校”)作为福建省唯一的电力高职院校,在电力人才培养方面应放手大胆尝试,将新能源发电和智能电网新技术合理地、有机地加入新的培养方案。以现有的条件,采用“以实训为促进,深化教学;以企业为依托,升华教学”的培养模式培养厚基础、宽专业、强能力的高素质新型电力人才,即向学生灌输电力安全知识,强化职业道德,提升职业操守。通过打造新能源发电与智能电网的新型课程体系,夯实学生专业基础,拓宽学生专业宽度,解决发电企业、供电局、企业动力部门、电力建设单位对一线员工日益增长的专业要求与落后的培养方案之间的矛盾。
培养方案的基本要求是能够实现预期的培养目标,因此培养方案的确立是基于培养目标而设定的。新型人才培养方案的确立包括以下三点:第一,深入了解学科前沿发展趋势以及电力企业对一线员工的需求;第二,整合优化课程,改革不适用的课程,融入学科前沿的新内容,形成专业体系;第三,建立结合现场的实训基地,使技能实训具有真实性、综合性、先进性和可开发性,真正体现了实践教学环境与现场接轨,与时代接轨。
3.新型电力人才培养方案的特点
根据电力科学技术的发展趋势和电力企业对一线员工的要求,电力高职院校体现时代性的人才培养方案的特点可概括为:一个原则,两个更新,三个协调,四个引入。
一个原则:以专业能力、实践能力、学习能力、就业能力培养为主线,坚持与时俱进,以电力企业对人才的需求为导向的素质教育与专业教育。学习能力、动手能力、创新能力的培养贯穿人才培养的始终,合理增加学科前沿课程和技能训练方面的实训,理论知识以必须、够用为度,不追求系统性和完善性,从实践课程上全面提升学生的动手能力和创新能力。
两个更新:一是更新理论教学内容,突出教学内容的时代特征;二是更新实践教学内容,突出技能能力培养的针对性。在人才培养方案的制定中,结合学科的发展对专业基础课和专业课的教学内容进行了不同程度的更新。例如,通过选修课的形式,开设“电网监控与调度自动化”、“核能及新能源发电技术”、“新能源和智能电网”、“特高压电网技术”等反映学科前沿知识的课程;结合目前电力行业生产现场的实际,对电力系统实践环节的综合自动化、微机保护内容进行更新,以达到学以致用的效果。
三个协调:一协调理论课和技能课的比例;二协调校企合作关系;三协调校内理论教师和技能教师的比例。
四引入:一引入第二课堂,重视学生创造性思维的培养;二引入学科竞赛,通过竞赛拓宽学生的知识面,提高学生的动手能力和学习的积极性;三引入电力企业的专家定期做学科前沿讲座,增进学生对目前电力行业发展的初步认识;四引入职业技能认证。
围绕着上述四个特点,建立确保满足电力企业对一线员工在理论和技能上日益增长的要求的培养方案,同时要兼顾考虑培养学生的就业弹性与可持续学习能力,形成“理论知识+职业能力+专业特长=就业能力+发展能力”的新型电力人才培养方案。
二、基于新能源和智能电网的课程设置体系
课程设置是指学校按照一定的教育目的所建构的各种教育、教学活动的系统,是将宏观的教育理论和微观的教学实践联系起来的桥梁,是实现教育目的和培养目标的重要手段,是使学生定向发展的重要途径,是学校与培训机构进行一切教育和教学活动的核心。[1]
1.传统人才培养课程体系
电力高职院校课程设置的合理性,直接影响电力高职教育培 养的学生是否能服务于电力企业,是否适应电力企业的发展。经过对电力企业和新能源发电以及智能电网的发展的深入调研,我校目前的课程体系劣势具体体现在如下几个方面:理论教学内容面面俱到,重点不突出,导致学生对于每一门课程掌握不精、针对性不强;毕业生知识和能力结构与电网发展脱节;技能培养缺乏先进性,不能与现场结合。原有的课程体系技能项目过于陈旧而且技能实训时间较长,技能项目不能实现与电力企业岗位的无缝对接,导致学生参加工作后对现场和工作环境非常陌生,还必须进行长时间的岗位培训或再学习才能胜任工作。可见,为提高我校毕业生的理论知识和技能水平,就必须打破旧有的课程设置体系,建立新的突出职业能力和技术应用能力的课程体系。[2]
2.新型人才培养课程体系的原则以及特点
对课程设置的一个原则:课程设置应给予学生精炼的专业教育和技能训练,以适用于目前电力企业岗位发展。例如:智能电网中的数字化变电站、配网自动化、电网监控与调度自动化、新能源发电(风能发电、核能发电等)、智能电表等基础理论知识和技能。[3]课程设置体系既要为学生以后在电力行业的工作岗位提供必要的理论知识和知识储备、技术能力,又要为倾向于有能力跨学科的学生提供进修的学习机会和具备跨学科进修的条件。[4]
新型人才课程设置体系包括理论教学体系和实践教学体系,理论教学体系是整个课程体系的基础部分。新型人才理论课程体系应具有下述特点:理论教学体系要求保持教学内容的实用性、先进性、完整性,应把生产现场的新知识、新技术、新工艺、新设备及时充实到教学当中;知识结构具有面宽、内涵丰富、多学科交叉、对外延伸性强等特点;体系设置必须保证新型人才具备其岗位再培养的基本知识。
实践教学是促进学生理论联系实际,从感性认识上升到理性认识的重要环节,包含技能教学、实验教学、课程设计、生产实习、技能鉴定、毕业设计等。以我校为例,在实践教学体系中,缩短学生不必要的技能课时,摒弃陈旧过时的项目。通过调研,确定了本专业所覆盖的岗位群并结合智能电网的发展情况进行岗位分析,引入新的实训项目。例如:风力供电系统的调试、自动化厂站端调试检修实训、直流系统实训、智能变电站调试实训等,从而加强技能课程的时代性、实践性和创新性。
三、实训基地的建设
1.实训基地的建设的重要性及原则
实训基地是针对电力企业生产经营过程并结合新能源发电企业和智能电网发展中专业岗位群的技能而设立的工作环境,也是实践教学的重要载体,是培养学生的专业技术应用能力、动手能力及发现问题、分析问题、解决问题能力的模拟环境。而实训基地的建设理念、技术、资源、教学手段、实训教学展示的先进性决定了在校学生技能能否满足电力企业的岗位要求。
实训基地的建设原则以为电力企业培养高技能一线员工做为主线,以行业技术革新为发展方向,建设集教学、实训、技能竞赛、职业技能鉴定等多种功能于一体的实训基地,为电力企业培养新型人才队伍做出积极贡献。
2.福建电力职业技术学院基于新能源与智能电网实训基地建设情况
我校自2008年开始筹划实训基地建设以来,主要围绕“高技术含量、结合现场、结合学科前沿、结合电力企业需求”的思路,目前实训基地建设成果如下:
(1)风光互补发电实训室。风光互补发电系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统和监控系统组成,适用于电气自动化技术、电力自动化、机电一体化等专业进行综合实训,可以进行光伏供电装置实验、光伏发电系统实验、风力供电装置实验、风力发电系统实验、逆变与负载系统实验、力控组态软件实验、PLC开发实验、变频技术开发试验、追日系统开发实验、DSP技术开发实验等。
目前,可完成的实训项目有:离网型风光互补发电系统规划;根据功率要求,光伏电池组件的选择、安装和连接;根据功率要求,风力发电机的选择、安装和连接;基于MCU的光伏电池组件最大功率跟踪程序设计;基于MCU的风力发电机最大功率跟踪的程序设计;蓄电池容量匹配计算与选型;蓄电池充放电参数设置、保护参数设置;逆变器参数设置;监控系统组态及操作;光伏供电系统的调试;风力供电系统的调试;风光互补发电系统的调试;电能质量的监测、调试和分析。同时,风光互补发电实训系统可以作为我校技能竞赛的设备,并为参加省赛和国赛提供实训平台。
(2)继电保护实训室。本继电保护实训系统按电压等级分 500kV、220kV和110kV 变电站三部分,本期建成 220kV和110kV变电站继电保护实训系统,500kV仅上自动化部分,保护部分不上,预留二期扩建 500kV 保护及智能变电站实训系统的位置。
变电站里的一次设备断路器、刀闸、电流互感器、电压互感器等均采用模拟断路器、小开关、小互感器来代替真实设备,监控系统、继电保护及自动装置与实际变电站相同,为了模拟正常的各路电流、电压及故障时的各路电流、电压量,考虑采用仿真模拟测试系统,模拟系统正常及故障方式下多路同步的电流、电压量。仿真测试系统、监控系统、继电保护装置、测控装置、模拟电流互感器、模拟电压互感器 、模拟断路器组成了一个软、硬结合的、具有完整的二次回路的综合自动化变电站继电保护与自动化实训系统,本系统主要完成的培训项目有继电保护实训、自动化厂站端调试检修实训、直流系统实训、智能变电站调试实训。
(3)反窃电、剩余电流动作保护系统仿真实训室。本实训室完成的实训项目:单相直通电能表的窃电演示;单相带互感器的电能表的窃电演示;三相四线直通接线方式的窃电演示;三相四线带互感器的电能表的窃电演示;三相三线直通接线方式的窃电演示;三相三线带互感器的电能表的窃电演示;两户联合窃电演示;改变单、三相电能表内部结构和参数的窃电演示;在电流回路叠加反相工作电流、升高表尾零线电压窃电演示;剩余电流保护装置的故障设置及排查;供电系统的保护形式;无功功率补偿电路故障设置与排除;动力回路正反转电路的故障查找与排除;动力回路星型启动三角型运行电路的故障查找与排除;供电系统中的漏电故障设置与查找;供电系统三相不平衡的测试与调整功能培训;三级剩余电流 动作保护装置动作时间与动作电流整定实训;总保护装置的远程监控和控制、报警演示;剩余电流动作保护装置分级试送投运与退出操作实训。
通过上述“教、学、做”一体的实训室的建设丰富了课程体系和教学内容,充分体现了该实训基地立足学科前沿、立足于岗位、立足于实用性的优势。
四、结束语
本文就新能源和智能电网发展的技术革新给电力高职院校新型人才培养带来新的变化进行了探索,通过对电力企业岗位群的深入调研,打破旧有的培养方案、课程设置体系,结合实训基地的建设,把电力行业的前沿技术、新技能纳入整个教学过程中。
科技为电力行业带来的技术革新是永无止境的,对电力教育者意味着要不断调整培养方案、课程设置体系,以及保持实训设备的更新,使学生更好地适应新能源发电和智能电网的发展。
参考文献:
[1]郭艳萍,李晓波.浅析高职电气工程及其自动化专业的课程设置[J].电气电子教学学报,2005,27(2).
[2]汪祥兵,余建华,张家安.职业导向的发电厂及电力系统专业人才培养方案研究[J].中国电力教育,2008,(22).
关键词:中国;新能源;产业;发展
中图分类号:TM615 文献标识码:A 文章编号:16749944(2010)10010502
1 中国新能源产业的发展现状
目前,中国新能源产业发展政策不断出台,引导新能源产业迅速发展,新能源包括太阳能、风能和生物质能得到了广泛的利用。
(1)产业发展扶持政策不断出台。2006年1月1日生效的《中华人民共和国新能源法》,为我国新能源的利用和发展提供了法律保证,与之配套的《中华人民共和国新能源法实施细则》明确了上网电价和分摊机制等关键环节,种种利好消息使大量企业开始投资新能源,国内太阳能产业在2006~2007年蓬勃发展。国家逐步加大对新能源的财政资金投入和税收优惠支持力度。制定了支持风电、垃圾发电的税收减免政策和发展生物液体燃料的财政补贴与税收优惠政策。中央和地方财政在无电地区的电力建设、农村家用沼气建设和新能源技术产业化发展等方面给予了较大的资金支持。另外,国家通过科技攻关计划、863计划、973计划和产业化计划,共安排10多亿元资金,支持光伏发电、并网风电、太阳能热水器、氢能和燃料电池等领域先进技术的研发和产业化。
(2)产业规模不断扩大,发展速度加快。中国太阳能热水器利用居世界首位,热水器保有量一直以来都占据世界总保有量的一半以上。2007年,中国太阳能热水器总保有量突破1亿m2,占世界总保有量的63%以上。目前,中国太阳能热水器已基本形成从产品的开发设计、真空集热管等部件生产、整机制造、工程设计安装到营销服务的产业链和产业发展的布局。
2 中国新能源产业发展存在的问题及对策
2.1 新能源产业未来发展的制约因素
虽然中国新能源开发利用取得了积极进展,法规和政策体系不断完善,但新能源发展在技术、市场和政策措施方面还存在较大问题,仍不能满足可持续发展的需要。
(1)宏观政策支持力度不够,激励机制不完善。当前,除水电和太阳能热水器等个别新能源分支行业有能力参与市场竞争外,大多数新能源的开发利用成本高,再加上资源分散、规模小、生产不连续等特点,在现行市场条件下缺乏市场竞争力。同时,风电、生物质能、太阳能等新能源的相关政策体系还不完整,政策的稳定性和协调性差,还没有形成支持新能源持续发展的长效机制。
(2)市场需求薄弱,新能源发展缺乏市场保障。长期以来,中国新能源发展缺乏明确的发展目标和战略规划,缺乏连续稳定的市场需求。虽然国家支持新能源发展的力度逐步加大,但由于没有形成稳定的市场需求,新能源发展缺少持续的市场拉动。
(3)行业素质相对低下,新能源发展瓶颈突出。除水电、太阳能热利用、沼气外,其它新能源的技术水平较低,缺乏自主技术研发能力,设备制造能力弱,技术和设备生产主要依赖进口,技术水平和生产能力与国外先进水平差距较大。同时,人才培养不能满足市场快速发展的需要,没有形成支撑新能源产业发展的技术服务体系。
2.2 推动中国新能源产业发展的对策
(1)政府出台强制的市场政策和经济激励政策。国内外的经验表明,没有政府的支持,新能源不可能迅速地发展。新能源是新技术,仍在成长发展阶段,需要扶持。新能源的优点是有益于环境,但是市场调节作用对环境是失灵的,因而只有政府的支持,才能加快新能源的发展。
(2)出台扶持新能源发展的法律法规。早期各国发展新能源都首先发展技术,其次是示范工作和降低成本。只有成本足够低,市场才能发展。近几年,一些想要大规模发展新能源的国家,通过立法,强制电力公司供应或购买再生电力,对未完成任务者予以惩罚。这样,就不再需要沿袭过去的顺序而直接跳跃到创立市场的阶段。有了新能源强制市场的立法,就可吸引民间资本,提高新能源开发商的信心。
(3)依靠科技进步,提升行业整体素质。新能源的发展很大程度上要依靠科技进步。加快行业优化升级步伐,自创和引进核心技术相结合,提高元件的转换效率,降低生产成本,改进系统的稳定性和兼容性。
3 中国能源前景展望
能源是中国崛起的动力。中国正处在工业化中期,经济社会发展对能源的依赖比发达国家大得多。2001年,全国终端用户支出的能源费用达1 125万亿元,占GDP的13%,而美国仅占7%。
3.1 中国能源发展前景
从1990年代开始,中国经济的发展进入新的重化工业阶段。重工业的单位产值能耗约为轻工业的4倍。城市化步伐加快和消费结构升级,促使住房、汽车、家用电器等需求大幅增长。目前,城市人均能耗为农村的315倍。据建设部预测,2000~2020年将是中国建筑业的鼎盛期,全国建筑面积将从353亿m2增至686亿m2。据交通部预测,中国民用汽车保有量将从2003年的2 383万辆增至2020年的114亿辆。这必将拉动钢材、建材、化工等能源密集行业的快速发展,而且很可能持续到2020年。据中国钢铁工业协会钢材市场需求预测,2002年建筑业钢材消费量达10 512Mt,占总消费量的53.17%,2010年将增至16 614Mt;汽车(包括农用车) 用钢量将由1 113Mt增至2 010Mt;家用电器用钢量将由416Mt增至613Mt。因此,能源需求的大幅增长是不可避免的。据国家发改委能源研究所的预测,到2020年,若按目前趋势发展,一次能源需求量将达3 500Mtce ,其中煤炭2 900Mt ,石油610Mt ,天然气1 650亿m3,强化节能可使能源需求控制在3 000Mtce 以内。
3.2 中长期能源发展战略和政策
据国务院发展研究中心“中国能源综合发展战略与政策研究”,中国中长期能源发展战略和政策,可归纳为:节能优先,结构优化,环境友好。
3.2.1 节能优先
实施“能源开发与节约并举,把节约放在首位”的方针。正在制订《节约能源法》配套法规,以及促进节能的经济激励政策,建立终端用能设备能效标准和标识体系,推进政府机构(靠公共财政运作的政府机关、事业单位和社会团体) 节能,推行需求侧管理、能源服务公司、自愿协议、政府采购等节能新机制。
3.2.2 结构优化
调整和优化能源结构,主要是提高清洁能源比重,以及一次能源转化为电能的比重。到2020 年,天然气消费量预计将超过1 600 亿m3 ,水电、核电和风电装机容量可望分别达到240GW、36GW 和20GW。
3.2.3 环境友好
能源是环境问题的核心,环境是能源决策的关键因素。环境友好的能源战略采取政府驱动、洁净高效、总量控制、排污交易和公众参与等政策措施加以落实。鉴于2020 年煤炭仍将占一次能源消费的60 %左右,发展洁净煤技术具有十分重要的意义。发展洁净煤发电技术,2000~2020 年可累计减排二氧化硫2 218Mt ,节煤15.17 %。最近,国家发改委决定全面推行以节能降耗、清洁生产、资源综合利用为主要内容的循环经济。
4 结语
新能源和节能环保产业是促进消费、增加投资、稳定出口的一个重要结合点,也是调整结构、提高国际竞争力的一个现实切入点。这方面发展的潜力很大,应当重点给予扶持,力求取得突破,努力实现产业化、规模化。但是,新能源的良好应用前景并不意味着传统能源的大规模被替代,尤其是在未来的数十年里,一次性能源的消费比例依然维持在较高水平。因此,传统能源行业仍然可以抓住这一战略机遇期,制定适合自身发展的可持续发展战略,在国家的能源发展战略中依然扮演重要角色。
参考文献:
[1]
中国煤炭经济研究会.中国煤炭资源保障分析与对策[J].中国煤炭,2004(6):19~20.
关键词:新能源;可再生能源;教学
社会发展需要资源与能源的支持,但经过多年来开采与发掘,许多传统能源已经陷入紧缺的境况,加之传统能源的污染性,人居环境日渐恶劣,新能源与可再生能源的开发迫在眉睫。我国目前能源发展已经步入稳定上升时期,高校新能源与可再生能源课程的重要性越来越大,然而这一课程的设置却仍然存在许多问题,落后于其他国家的人才培养模式和不明确的课程内容设置阻碍了课程教学的进步,加之对该课程的科研实践与理论探究结合较弱,新能源与可再生能源课程教学的现状不容乐观,因此,教师应当明确该课程的重要性,用发展和探究的眼光看待,从而找到针对性的改革方法,提高课程的有效性。
一、新能源与可再生能源课程教学的现状
1.人才培养模式较为落后
就目前新能源与可再生能源课程教学的情况来看,我国的人才培养模式仍然较为落后,近年来虽然许多高校增开了新能源与可再生能源的专业,但主要以核能相关专业为主,如核物理、核工程与核技术等,不仅如此,一些高校虽然增开新能源与可再生能源课程,但这些课程大多是基于原本能源基础课程之上的选修课,作为新能源课程的补充教学,缺乏针对性,使得课程内容的设置缺少科学性,专业性也不够强,与国家对这一方面人才的需求不匹配。
2.课程内容设置仍不明确
新能源与可再生能源课程的设置应紧密结合人才的培养目标,在着重介绍新能源和可再生能源基础理论知识的同时增开生物质能相关内容,而当前我国高校的新能源和可再生能源课程内容相对来说比较片面,重点普遍都放在对传统能源的升级改造方面,对基础理论知识的讲解也比较片面,缺乏时代性和前瞻性,我国正处于高速发展的新时期,对能源的需求量会越来越大,但这种缺乏专业性特点的新能源与可再生能源课程内容设置一定程度上阻碍了新能源专业人才的进步。
3.理论与实践结合程度低
理论指导实践,实践验证理论的有效性,对于新能源与可再生能源课程来说这一点尤为重要。在世界范围内新能源的研究有条不紊,但新能源的教育教学方面却还跟不上时代进程,我国高校新能源与可再生能源课程的教学仍然以理论为主要讲解内容,非常缺乏与实践的结合,使得学生常常熟知理论知识却难以进入今后工作的实际应用,对该课程的有效性和未来发展十分不利。
4.新能源与可再生能源课程教学开展优势及其发展趋势
众所周知,当前能源消耗是世界所面临的问题,如果依靠现有不可再生资源,在未来的几十年乃至几百年可能会造成资源干枯,人类也将面临巨大的灾难,因此,为了避免这个问题,需要不断地研发新能源和可再生能源,而学生作为国家未来的人才,应积极开展新能源与可再生能源课程,引起学生对能源的重视。另外,系能源与可再生能源课程教学开展,可以通过系能源代替原有的能源,如,太阳能、风能等新能源的使用,而且这些事取之不尽用之不竭的能源。其中太阳能产品如:太阳能热水器,不仅节省了大量的电力能源,而且相比于电热水器,具有较高的安全性。在未来的发展中,太阳能、风能等新能源与可再生能源在未来工业、农业、电力等多个行业发展中势必会起到至关重要的效果。
二、针对新能源与可再生能源课程教学现状的改革方法
1.创新人才培养模式
针对人才培养模式落后的问题,首先就是要进行创新,不仅要创新培养模式,还要创新培养目标,设定更符合国家发展战略需要的目标,提高学生的科学探究精神,在这一方面,新能源与可再生能源课程教学应当加强对学生的人文素养培养,提高学生对这方面知识的实际应用能力,避免片面而短期的课程设置,对于一些专业水平较强的高校及专业来说,新能源课程不应局限于选修课,而是要增开到必修课当中,让学生充分而具体的学习,掌握新能源与可再生能源与传统能源之间的过渡,培养创新型、应用型的专业性人才。
2.明确课程专业特点
少数高校开设了风能、动力工程、太阳能、光伏等相关专业,这些新能源技术已经趋于成熟,但仍然不完善,有关生物质能的专业也少之又少,能够招收新能源专业学生的院校也较为匮乏,针对这一问题,教师在进行新能源与可再生能源课程教学时应当明确这些专业的课程特点,采用具有针对性的教学策略,例如,对动力工程专业学生教学时,着重讲解新能源与可再生能源的开发,紧密结合培养目标,这一专业的学生毕业后通常会从事技术研发工作,因此,学生对这一课程的知识体系构建才是该专业的核心教学课程内容。例如,可以根据学校课程实际发展情况,适当开展如半导体物理、物理化学、生物学等比较基础的一些课程,并要求学生必须完成基础课程之后,才能继续进行“新能源、可再生能源”专业课程的学习,这样保证学生在掌握基础原理的基础上,对新能源以及可再生能源的理解更加深入,易于学生对新型能源、可再生能源的创新。
3.加强科研实践结合
实践是检验理论的重要标准,新能源与可再生能源课程教学的过程中,应当加强科研实践与理论知识的结合,加入与节能环保有关的工程实践,并在实践的环节中导入新能源与可再生能源的全新的科研成果,让学生根据科研成果深入探究该课程的内涵,掌握新能源与可再生能源的产生与转化过程,全力探寻提高新能源与可再生能源转化效率提升的有效方式,在提高学生学习能力的基础上提升学生的创新能力,使学生能够在今后的学习、工作与生活中逐渐形成解决实际问题的能力,从而提高课程教学的效率。
三、结语
新能源与可再生能源课程是顺应我国发展需要而增设的高校课程,能够为国家输送这一领域的高素质人才,而这一课程的教学目前还存在许多问题,高校与教师应当协同合作,完善人才培养模式,提高课程的专业针对性,进一步加强科研实践与基础理论的结合程度,保证该课程开设的有效性,提高学生的综合素质。
参考文献:
[1] 张巧杰,白连平.“新能源导论与创新实践”教学体会与实践[J]. 中国电力教育. 2013(27).
[2] 康重庆,杜尔顺,张宁,陈启鑫,黄瀚,伍声宇.可再生能源参与电力市场:综述与展望[J]. 南方电网技术. 2016(03).
关键词:新能源发电太阳能,风能,发展前景
0引言
自第三次工业革命以来,人类社会在经济和科技方面取得了空前的发展,伴随而来的是常规化石能源的大量消耗及其引起的环境污染和资源短缺等一系列问题,迫使人类不得不开始寻找清洁的可再生能源,也即新能源。相对于传统的煤、石油、天然气等化石能源,新能源普遍具有污染少、储量大的特点,对于解决当今世界日益严重的环境污染和资源匮乏等问题具有十分重要的意义[1]。资源与环境的压力也给电力系统带来了新的挑战,利用新能源逐步取代传统能源进行发电将是今后电力工业发展的趋势,可见新能源发电具有良好的发展前景和实用价值。
1 新能源发电的类型及其原理特点
新能源发电主要包括太阳能发电、风力发电、生物质能发电、地热发电、潮汐发电等方面。
1.1太阳能发电
太阳能是指太阳内部连续不断的核聚变反应过程所产生的能量,它是一个巨大的能源,据估计,我国陆地面积每年接收到的太阳能辐射能相当于亿吨煤[2]。太阳能发电又叫光伏发电,它的基本原理是利用光伏效应,通过光照产生电动势,进而输出电能,实现光电转换。简单地说,太阳能发电就是通过太阳能电池直接将太阳光转换成电能,太阳能电池是由各种具有不同电子特性的半导体材料薄膜制成的平展晶体,可以产生强大的内部电场[2],主要包括单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅电池三种类型。免费论文参考网。
常见的太阳能发电系统由太阳能电池、控制器和逆变器三部分构成,按其运行方式可分为独立太阳能发电系统和并网太阳能发电系统,其中后者是目前的主流发展趋势,即太阳能电池发出的直流电,通过逆变装置转换成交流,进而并入电网使用。太阳能发电安全可靠,具有许多优点,如能源充足,太阳能无处不在,不受地域限制;建设周期短,运行成本低;不需要消耗燃料,无环境污染;结构简单,维护方便,适合无人值守。但是,太阳能发电受气候条件影响,具有间歇性,且价格昂贵。
1.2 风力发电
风力发电是将风能转换成机械能,再转换为电能,其基本原理是利用风吹动风轮,通过风轮的机械转动驱动发电机转子旋转,进而产生电能。风能是清洁的可再生能源,风力发电与常规发电相比,具有能源充足、不消耗燃料、无环境污染、占地面积小、工程建设周期短、发电技术成熟等优点。在当今世界的新能源开发技术中,风力发电是最成熟、最有商业利用价值的发电方式,其装机容量正在不断扩大,全球风电发电量占总发电量的比例也在逐步增加。
1.3生物质能发电
生物质能是绿色植物通过光合作用,将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的一种能量形式,是一种资源丰富、无污染的能源。生物质能发电包括农林废弃物燃烧发电、生物质燃气发电、城市垃圾焚烧发电、沼气发电等方面。生物质能发电具有电能质量好、可靠性高等优点,具有较高的经济价值。
1.4 地热发电
地球内部蕴藏着巨大的热能,地热能就是地球内部的热释放到地表的能量,地热发电就是将地热能转变为机械能,再将机械能转变为电能,它是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术,其原理与火力发电基本一样,即将蒸汽的热能通过汽轮机转变为机械能,然后带动发电机发电[2]。
1.5潮汐发电
潮汐能,顾名思义,就是潮汐所蕴含的能量,同样是一种取之不尽、用之不竭的新能源。潮汐发电,就是利用海水涨落及其引起的水位差来推动水轮机,由水轮机带动发电机进行发电,其原理与一般的水力发电差别不大。即在海湾或有潮汐的河口修建大坝,构成水库,利用坝内外涨潮、落潮时的水位差进行发电。潮汐发电受潮汐周期变化的影响,具有间歇性。
2 中国新能源发电的前景展望
改革开放以来,我国经济高速发展,经济规模跃居世界前列,与此同时,能源消费结构的不合理引起的资源环境问题日益突出,大力发展新能源发电技术,是调整能源结构、促进节能减排、实现可持续发展的要求。我国可再生能源资源丰富,通过近年来的发展,新能源发电已经取得了一定进展,已经形成了一定规模、体系相对完善的新能源产业。中国新能源发电虽然刚刚起步,但是却有着广阔的发展前景。免费论文参考网。
(1)风力发电和太阳能发电发展迅速。中国风能资源丰富且风力发电技术较为成熟,目前正在以“建设大基地,融入大电网”的方式进行规划和布局。太阳能发电同样也具有较好的发展前景,我国的太阳能电池制造水平较高,应该大规模推广太阳能发电。免费论文参考网。根据国家能源局制定的《新能源产业振兴发展规划》,到2011年,新能源在能源结构中的比重达到2%(含水电为10%),新能源发电占电力总装机容量的比重达到5%(含水电为25%)。而风电装机容量将达到3500万千瓦(陆地风电3000万千瓦,海上风电500万千瓦),太阳能发电装机容量将达到200万千瓦[1]。除此之外,《2008年中国风电发展报告》预言,到2020年末,全国风电开发建设规模有望达到1亿kW。
(2)生物质能发电优势明显,前景较好。相对于风力发电和太阳能发电的间歇性特点,生物质能发电具有突出的优点,经济价值较高。2002年,我国可再生能源发电装机容量3234.6万kW,其中生物质能发电装机容量80万kW,在众多新能源和可再生能源发电中仅次于小水电。预计到2020年,可再生能源发电将达0.9~1亿kW,其中生物质能发电为1000万kW;另一种估计结果是2020年可再生能源发电装机容量将达到1.21亿kW,其中生物质能为2000万kW。
(3)在有条件的区域发展地热发电和潮汐发电。受地理条件的限制,地热发电和潮汐发电均具有地域性。目前,中国高温地热电站主要集中在西藏地区,总装机容量为27.18MW,其中羊八井地热电站装机容量25.18MW,其发电量已经占到拉萨电网的40%以上,对缓和拉萨地区电力紧缺的情况起到了重要的作用。今后,可继续在西藏地区大力发展地热发电。我国潮汐能蕴藏量中可开发利用部分的92%集中在经济发达、能源需求迫切的华东沿海地区[3],发展潮汐发电可缓解这些地区的电力不足。但是,潮汐发电由于开发成本较高和技术上的原因,目前发展并不是很快,我国江厦潮汐电站装机容量为3200kW,年发电量1070万kWh[4],今后可视情况适当发展潮汐发电。
3 结语
能源短缺和环境恶化已经成为威胁人类生存的全球化问题,发展新能源是实现人类可持续发展的必经之路,中国应该加快开发利用新能源的步伐,大力发展新能源发电,逐步实现从常规能源向清洁能源转变。目前,我国的新能源发电已经取得了一定的进展,但同时还存在着一些亟待解决的问题,主要表现在技术基础薄弱、相关体制尚不规范等方面。为此,提出一些建议:(1)制定发展目标,科学规划布局。新能源发电必须进行合理规划和布局,有必要将其纳入国家经济社会发展总体规划。(2)加快体系建设,规范行业发展。对于新能源发电的设备要求和并网技术标准,应该尽快制定相关准则。(3)加大投资力度,鼓励自主创新。目前,我国新能源研究力量分散,缺乏跨学科的交流,有必要对各类科研机构进行整合。除此之外,新能源发电是智能电网的一个重要组成部分,必须构建全国统一的新能源电网,以促进我国智能电网的建设。
参考文献
[1] 赵新一. 新能源发展展望[J]. 电力技术,2009,10(10):7-14.
[2] 孙元章,李裕能. 走进电世界——电气工程与自动化(专业)概论[M]. 北京:中国电力出版社.2009.
[3] 刑运民,张文娟. 新能源与可再生能源发电技术的发展[J]. 西华大学学报,2007,1(26):50-52.
[4] 叶峰. 新能源发电——实现人类的可持续发展[J].能源与环境,2008,3:55-57,62.