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关键词:新能源发电;专业英语;双语教学;教学模式
作者简介:叶林(1968-),男,湖北武汉人,中国农业大学信息与电气工程学院,教授。(北京 100083)
基金项目:本文系中国农业大学2010年首批全英文授课课程建设重点项目(项目编号:08132953)、2011-2013年中国农业大学重点外专引智项目(项目编号:2011W004)、2011年中国农业大学校级教育教学改革项目(项目编号:1081-18062101)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)30-0115-02
大规模开发利用可再生能源可以节约国家能源,特别是新能源发电技术对于优化我国能源结构、保障国家能源安全、改善环境、促进经济社会可持续发展具有非常重要的现实意义。随着新能源发电技术的快速发展,对新能源发电技术专业人才培养的要求和层次也在不断提高。现代高水平的电力专业人才不仅需要掌握系统的专业知识,而且还应该具有高水平的专业外语交流能力,[1]因此,有必要深化新能源发电专业英语课程体系建设,开展双语教学改革实践与探索,[2]进一步提高双语教学的质量,这是培养高素质电力专业人才的重要基础。
新能源发电技术专业英语课程主要是为电气工程及自动化专业高年级本科生开设的专业课,同时也是面向全校其他专业的高年级本科生开设的一门校级通选(选修)课,是一门知识面很广、内容丰富、前沿性很强的课程。课程在比较分析国内外新能源发电技术特点的基础上,对风力发电、太阳能光伏发电/热发电、水力发电、生物质能发电、海洋能发电和燃料电池发电等几种典型的新能源发电方式的原理、技术现状、并网运行情况以及未来发展趋势等进行了全面的分析介绍,[3]教学内容全面展示了近年来新能源发电领域的最新科技成果。通过对该门课程的学习,可以使学生了解全球和中国的新能源发电技术现状、研究进展和存在的问题,熟悉新能源发电的生产过程,并掌握新能源系统各个发电方式的基本工作原理、动态运行特性,培养学生对新能源发电等相关领域的兴趣,提高学生专业英语实际应用能力和竞争力,为学生将来进一步从事新能源发电领域的技术工作和进行科学研究夯实基础。
为提高新能源发电技术专业英语课程的教学质量,在课程体系建设和教学模式创新等方面进行了一些探索与思考。
一、课程建设
1.课程体系建设
教学大纲在新能源发电技术专业英语双语教学的课程体系建设中具有指导性作用,针对课程实践性强及与前沿技术联系紧密的特点,在查阅、归纳、总结、消化国内外相关文献资料和最新研究成果的基础上,考虑选课学生的不同专业背景,编撰具有一定通用性的新能源发电技术专业英语课程双语教学大纲。特别针对现有电气工程专业英语中有关新能源发电技术方面比较薄弱的现实,参考国内外最新的研究进展,将涉及新能源发电技术这一新兴领域的英语专业术语、词汇进行分类总结,补充到双语教学课程教材中,使得具有不同专业背景的选课学生易于接受,形成一个特点鲜明的课程体系,这是本双语课程实践探索最首要的研究内容。
2.积极推进自编双语教材的建设,丰富教学资源
课程教学选用了国外原版英文教材,教材内容非常丰富全面、数据新,并配以生动、形象、有趣的插图,深受学生的喜爱。但是,由于中国学生英语语言背景、具体专业方向等方面的差异,原版教材的通用性较差,而且原版教材的价格昂贵,这些局限因素促使教学团队在前期大量查阅、归纳、总结国内外的相关文献资料和吸取国内外最新研究成果的基础上,选取国内外具有一定时效性和难度适中的英文资料作为课程补充讲义,结合专业的实际情况专门组织编写了自编教材,并在教学实践中不断完善、补充、修订具有科学性及可读性的新能源发电技术领域的双语教材,突出“英汉兼顾、内容新颖、难度适中、适用面广”的特点,有助于学生在较短时间里全面掌握新能源发电技术的基本原理、相关技术、国内外的研究进展及发展趋势。通过自编教材的建设丰富了教学资源,有利于促进双语课程的教学效果,拓宽学生的视野。
3.注重课件的制作和课程教学辅导网页的建设
在本课程双语教学的实施中,从查阅、消化国外原版教材和本专业的相关文献资料入手,结合双语课程的特点,撰写相应的双语教案和讲稿,精心制作教学课件,做到图文并茂、突出基础原理部分、充分展示国内外最新研究成果,并将教案或课件发给学生,方便学生课前预习和课后复习。依托专业实验室和学科建设资源建设了新能源发电技术专业英语双语课程教学课外辅导网络开放实验室,将课程所有教学资源、相关文献、视频、PPT课件以及软件等放在了实验室教学网络上,可随时提供给学生查阅、下载课程教学资料和课外阅读。为课程教学创造了一个优良的网络教学环境,进一步巩固了教学内容,拓宽了学生的专业知识面和外语媒介运用能力,巩固了教学效果。
二、教学模式的改革与探索
1.课堂教学兼顾全局,循序渐进
教学方法和手段是实现教学目的的重要保障,教师应大胆尝试多种教学方法的并用。教学过程中要遵循循序渐进的原则,授课节奏由慢到快,内容由浅至深。在课程教学过程中,初期为帮助学生更容易地进入课程,会对重点和难点内容加入中文对照;随着课程内容的深入,以及学生对课程相关术语的逐步熟悉,逐渐提高课堂英语授课的比例,在课程教学中期逐渐过渡到英文授课为主。在教学中鼓励学生用英文回答问题,但对英语基础较差的学生仍然允许用中文回答和提问,以便充分掌握教学内容,从而使该课程教学真正体现“难度适中、循序渐进、英汉双强”的特点。遵循因材施教的原则,根据学生外语基础合理制订不同的目标,保证学生在学习专业知识的同时提高外语运用能力。
2.增加实践教学环节,实现教学方法的多样化
为了激发学生的学习热情和主动性,采取形式多样的教学方法,采用授课与讨论相结合方式,营造积极思考和发表见解的课堂氛围,避免学生只是被动地听。教师从知识的传授者变为学生探求知识的引导者,促进学生主体性和独立性的发展,通过师生之间的沟通和交流,让学生真正参与到教学过程中来。在课堂教学中适当进行口语训练,营造课堂讨论、外语提问和回答问题的氛围,调动学生使用外语的积极性和主动性。注重学生专业英语交流能力的培养,采取让学生朗读教材中关键词、关键段落的方法,帮助他们克服畏难心理,选择一些较简单的问题提问,要求他们用英语回答一些简单的问题。适当增加一定学时的课外实践教学环节,组织选课学生参观新能源发电场,培养了学生的学习兴趣,提高了学生学习的积极性,既开拓了学生的学术视野又促进了教学。
通过双语教学的大力改革实践,使得学生长期普通英语的学习能力迅速转化到专业英语的学习上,英语的交流能力得到迅速提高,培养学生国际化视野,从课程体系建设方面推动本科生教育国际化的发展。
3.聘请外籍教授参与教学,创造原味英语语境
为充分营造原汁原味的英语语境氛围,课程选用原版的英语教材及影像资料,使课程教学真正体现“内容专、语境纯”的特点,快速提升学生的英语听、说、读、写和沟通演讲能力。另外,重视课程教学团队的建设,通过与欧美名牌大学建立定期的国际合作与学术交流机制,邀请外籍教授作专题学术报告,聘请外籍教授参与教学环节。实践证明,经验丰富的外国教授上专业英语课效果最好,他们的课程一般安排在后半阶段,学生在经过一段课程学习后学习信心高涨。外教的授课方式与内容使得学生顿感眼界开阔,英语理解水平普遍提高极快,学生的英语理解能力、学术交流能力与自信心也得到普遍提高,培养了学生的国际化视野。
4.以科研促教学,建立高水平教学团队
科学研究是提高教师教学水平的基础。学术水平高、外语水平好的教授和几名青年教师组成了结构合理、充满活力和创造力、责任心强的师资队伍,这些都是这门双语教学课程得以成功进行的保障。团队成员均承担了国家自然科学基金研究项目、教育部科学技术重点研究、教育部博士点基金项目、国家科技支撑计划研究项目,取得了一定的科研成果并运用于教学中,取得了较好的效果,真正做到科研和教学互促互进。
教学团队中的骨干教授利用自己的影响力,邀请国际一流高校的教授来华进行学术交流和课堂授课,为青年教师创造和国外著名学者交流的机会,从中汲取国外先进的教育思想理念和教育方法,并请外籍教授对课程主讲教师的教学工作进行评价和指导,不断改进教学方法,提高教学团队的整体教学水平,开阔了青年教师的学术视野。
5.突破传统的课程教学模式,建立创新驱动的教学模式
新能源发电技术是一个不断发展完善中的学科,技术进步日新月异,因此,在教学内容上也应该跟踪最新的研究进展,及时吸纳国内外科学研究成果,与时俱进,充分体现国际化,突出新颖性。教学方法上,将原来单纯的教师课堂讲授这一学生被动获取知识的教学模式,变为创新驱动的学生主动参与模式,努力调动学生的学习积极性,提高学生的参与程度,将课堂讲授与课堂讨论、实践环节相结合。鼓励学生提出创新理念并及时表达,在主讲教师的指导下,学生以团队合作的形式自主完成中英文文献检索、英文论文写作及英文专题演讲等过程,大大提高学生团队协作能力、综合利用专业知识和英语工具解决实际问题的能力,使课堂成为一个绝好的学生展现创新思维的平台。
三、学校政策措施的支持
为了贯彻《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》精神和《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》,全面推进教学改革,培养高素质创新性人才,自2011年起中国农业大学开展教育教学改革立项研究工作。新能源发电专业英语双语课程成为学校首批16门获得资助的教学改革立项的重点研究项目之一。同时,学校国际合作与交流处设立聘请外籍教师专项,以支持课程聘请国外名牌大学教授短期来校进行学术交流、参与指导双语课程的教学。学校多渠道的经费资助为顺利实施双语教学课程建设提供了强有力的财政支持。
同时,学校一直非常重视双语示范课程建设。近几年来,学校制定了一系列鼓励双语示范课程建设的政策文件,明确提出双语示范课程建设的总体规划和管理机制,在规范双语建设课程基础上,鼓励双语示范课程的建设。为此,学校专门设立了双语示范课程专项建设经费,并将双语教学课程的课时酬金提高100%。对双语示范课程的师资培训、人才引进、实验室建设、教材编写等予以政策性支持,为推动双语教学的改革与探索提供了很好的制度措施和条件保障。
四、结语与体会
1.教学理念与教学新模式的创新
在教学模式上,教学团队努力学习和掌握国外先进教学思想、理念,寻求教与学的最佳结合点,不断探索运用现代教学方法变革传统的教学方式。注重培养学生用英语思考、解决专业问题的能力,增强学生获取知识的能力和学术交流能力。
2.注重专业知识与英语应用能力的双提高
在基本教材和课堂教学的基础上,课程采用专家报告、现场调研、专题演讲、影视资料等,加强学生对新能源发电基本原理的理解。该课程采用专业知识介绍和实际英语运用能力培养兼顾的教学方法,注重学生实际英语应用技能的培养,实现学生专业知识和英语水平双赢的教学目标。
参考文献:
[1]陈红蕾. 双语教学的实践与思考[J].高教探索,2003,(3):59-60.
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:光伏并网;太阳能;MATLAB仿真
当前,世界能源结构中,人类主要是对石油、天然气、煤炭等化石能源的利用,但其不可再生,将面临枯竭的危机。但化石能源的开采和利用也是造成环境污染的直接来源,人类为了将来的生存与发展,必须寻找一种清洁能源。随着世界经济的发展,人类对能源的需求越来越大,进而随之而来的能源短缺,环境破坏已经成为社会发展面临的重大问题。
新世纪,能源需求成为一个急需解决的全球性问题,各国对能源的争夺也愈加激烈。需要寻找一种替代能源来缓解目前的形势,走“节能减排”,发展低碳经济的可持续发展的道路。利用“节能减排”只能缓解能源短缺的局面,但是不能从根本上解决能源短缺的趋势,因此必须调整能源结构,利用可再生能源逐步取代传统化石能源,因此可再生能源发展问题成为世界关注的焦点。
一、光伏发电的国内外发展现状
20世纪70年代,在全球石油危机的背景下,西方发达国家将寻找新能源的方向转向了丰富的太阳能,并高度重视光伏发电技术。
德国是大规模发展光伏事业最早的国家,其由政府制定的《可再生能源电力供应法》,很大力度的促进了光伏发电的市场,为本国光伏事业的发展提供了强制的政策保障。美国是继德国之后的发展光伏发电的国家,在1997的联合国环境与发展大会上提出了一个伟大的百万太阳能屋顶计划。这一计划在美国新一届总统奥巴马的支持下得到了更大的推广,奥巴马政府对新能源开发政策给美国的光伏乃至全球的光伏发电市场注入了新的更大活力。日本也是太阳电池的生产大国,其在1997年提出了“7万光伏屋顶计划”,到2010年光伏电池的安装总量达7600MW。
最近几年,各国新的可再生能源法的出台,更是掀起了一轮政策热潮,新的补贴法案促进可全球光伏市场的高速发展。正是欧洲、美国和日本的强有力支持,全球光伏逆变器市场呈现出一片欣欣向荣的景象。
我国的光伏并网技术从20世纪开始起步,到现在的稳步发展的阶段,国家也出台了《可再生能源长期发展规划》的政策,来激励和促进我国的光伏事业的快速发展。我国国内对光伏逆变器的应用比欧洲国家晚很多,我国目前最好的光伏企业合肥阳光电源比德国的SMA要晚上市9年。我国是继德国、美国和日本之后的世界第四大光伏组件制造国。光伏发电未来的发展必定是建设大规模的并网光伏发电系统。随着我国经济的不断发展,国家制定的“十二五”规划,为我国光伏制定了确切的发展目标,即到“十二五”末期,国内光伏发电装机容量达到 5GW。要实现这一宏伟的目标,前路依旧是漫长和艰辛。
二、光伏并网发电系统
光伏并网发电系统是相对独立式光伏发电系统而言的,两者的区别就是发电系统与电力系统连接与否。光伏发电并网系统与电力系统的电网相连接,成为电力系统的一部分,便可为电力系统提供有功功率和无功电能。光伏并网系统通常由三部分组成:光伏阵列、逆变器和电网。
光伏发电系统追求的是输出功率的最大,系统连接方式对输出功率有着明显的影响。其中,影响发电功率的两个重要的方面是光伏阵列的分布方式和逆变器的结构,其分布方式和结构不同发电功率也不一样。
三、光伏并网发电系统的关键技术
(一)最大功率跟踪
在光伏发电系统中,光伏阵列电池输出功率的利用率不仅与其内部结构有关,还受外界环境(如光照度、温度和负载等因素)的影响。在周围的外界不同的条件下,光伏阵列的输出功率可达到不同的且唯一的最大功率点(MPP),对于利用光来发电的系统说,应当使光伏电池工作在最优的状态,达到最大地将光能转换为电能的转化率,采用适当的控制使其运行在最大功率输出称为最大功率跟踪(MPPT)。经查阅资料,在许多文献上提出了多种控制算法,有恒定电压法、扰动观察法和增量电导法等。
(二)并网控制技术
光伏逆变器的控制器的控制策略是光伏系统并网控制的关键。光伏并网发电系统在诸如单级式、双级式以及单相、三相等多种拓扑结构中都不能缺少网侧的DC-AC变换,即并网逆变单元。并网逆变器实现直流到交流的能量变换,要控制并网电流相位和频率,甚至需根据指令进行电网的无功功率的调节。可见,网侧逆变器的有效控制是光伏并网发电系统的核心部分。
参考文献:
[1]赵争鸣 《太阳能光伏发电及其应用》,北京:科学出版社,2005.
[2]赵玉文 《21世纪我国光伏产业发展战略思考》,合肥工业大学讲座.2002.
[3] ICF. Intonation. American Recovery and Reinvestment Act of 2009: A Guido Renewable Energy Efficiency OPP or unities for Lowland Tribal Governrnents. 2009.
[4]陈雷 《光伏并网发电系统的实现》[学位论文],华北电力大学,2008.
[5]杜慧 《太阳能光伏发电控制系统的研究》[学位论文],华北电力大学,2008.
“新能源与节能技术”作为我校的一门新开课程,为适应教学要求,我们在翻转课堂等教学理念的启发下,坚持学生为主体,教师为主导,激发学生学习的主动性与积极性,同时注重培养学生思考问题、解决问题的能力,引导学生养成良好的学习习惯。同时坚持科研反哺教学,结合本专业已有的科研课题,邀请相关教师作为课程的科研指导教师,将相关的课题以专题讲座、参观等形式引入到课程教学中来,并将课堂实验与已有科研平台相接轨,引导学生参与到科研项目的研究中。
2教学开展
2.1课堂教学
“新能源与节能技术”的课程目标决定了课程需要探索新的教学方式、及时更新教学内容。课堂教学是课程的主要讲授方式,为了克服过去的“填鸭式”教学的弊端,讲授方式需要加以探索、创新。“新能源与节能技术”在教学过程别注重备课、授课以及反思三个环节。(1)在备课环节,认真研读教材和参考书。教材由于编写时间的滞后性,某些观点和数据都有待更新,盲目地按照教材编制教案不能适应现代教学要求,需要通过互联网、图书馆等多种渠道获取更全的、更新的知识和数据。丰富授课内容。将视频、音频和动画等丰富的教学素材引入到教案中,让课堂学习不再枯燥。例如在讲述能源导致的环境污染专题中,结合南京的实际,将雾霾引入课堂,并鼓励学生思考如何治理、保卫我们的生活环境,并给出充足的时间让学生进行讨论。如此贴合实际的话题,学生讨论的非常热烈,围绕少开或者不开车、关闭重污染工业、改造渣土车和严格治理工地扬尘等种种方法展开热烈的讨论,让学生充分进行发散性的思考,效果显著。(2)在授课环节,坚持以课堂教学为主线,同时采用多种灵活的方式方法,如穿插一些教师准备的专题讲座、学生进行的主题报告以及分组讨论等,在保证教学内容与质量的同时,激发学生自主学习的积极性。同时,在教学过程中注意营造轻松愉悦的课堂气氛,鼓励学生就某个问题进行课堂交流、讨论,并将学生在课堂上表现记入平时成绩,注重学生学习过程的考核。(3)在课后反思环节,应及时对教学内容进行查漏补缺,不断总结课堂教学的经验,指导后续教学。同时,新能源技术日新月异,时时刻刻都有新的发展动向,作为授课教师要注重从多个渠道汲取最新的知识,及时更新教案内容。
2.2课外辅导
课外辅导是一个重要但又易被忽略的环节。通过课外辅导能够与学生进行充分的沟通,及时了解课堂教学的效果,帮助教师改进教学方式方法,促进教师快速成长。特别是青年教师,与学生的年龄差距小,更加容易沟通,“新能源与节能技术”在课外辅导环节大胆尝试,不但每周固定时间地点与学生面对面交流,并且充分利用微信、QQ和邮箱等方式与学生交流、沟通。通过辅导,不但为学生解决教材上的疑问,同时还能引导学生进行前沿课题的研究,帮助对新能源与节能科研课题感兴趣的学生深入学习,指导学生进行科研文献的查找、阅读与总结。在与学生的交流沟通中,教师自身也在成长,同时也收获了学生的友谊与尊敬。
2.3课程考核
课程考核是教学活动的重要组成部分,是课堂教学的有效补充。普遍采用的闭卷考试方式,虽然能够促进学生掌握课程知识,但是束缚了学生的创造性、发散性思维,不完全适用于“新能源与节能技术”这门课程。本课程的考核坚持在公平、公正的基础上,大胆改革、创新,采用多样化考核方式,将成绩分为“课堂表现”、“平时作业成绩”以及“期末成绩”三部分。其中“课堂表现”占30%,是对学生资料查阅、出勤考查、参与讨论以及回答问题等课堂表现的综合考核;“平时作业成绩”占30%,主要考核学生完成作业的情况。这两项考核都是将学生的学习过程作为考核重点,占总成绩的60%。本课程在“期末成绩”考核中,大胆地提出两种考核方式:专题报告和结课论文。选择专题报告方式的学生,三到四人组成一个小组,按照要求,选择一个能源专题进行30分钟的专题汇报,由组长负责分工;考核时教师和全班同学一起对该小组的汇报进行考核,学生的评分作为主要依据,在此基础上,由组长根据组员的分工、贡献对组员进行评价,该评价是教师评分的重要依据。该种方式充分发挥学生的自主学习能力,同时还能锻炼学生的组织管理能力与表达能力,受到学生的欢迎。其余学生采用结课论文方式。作为专题报告方式的互补,该方式激励学生进行发散性思维,将课堂上学到的知识应用到实际问题的解决中,也可以针对教材中的某一种具体的发电技术、能源利用方式等,进行深入的研究,还鼓励学生检索最新的研究成果,进行前沿性的学习和研究,引导学生进行科研探索,激发学生的学习兴趣,为学生进一步深造作铺垫。从结课论文的选题和内容来看,学生的思考比较广泛和深入,许多学生贴近实际,提出了“由雾霾引发的对于新能源利用的思考”,“雾霾里的思考”,“核能的和平利用”,“太阳能与生物能”等论文报告,将课堂知识与身边的社会现实联系起来。对于期末考核,我们给出详细的考核指标与评价标准,同时还给出了论文的模板。鼓励学生利用网络和图书馆查找科研资料,锻炼学生的自学能力,为后续的毕业设计甚至就业和深造奠定基础。
3科研反哺
教学和科研的有机结合是教师无法回避的一个问题。教师特别是青年教师在科研上创新点多、精力充沛,但是教学经验不足,不能很好地将科研课题与教学工作进行衔接。而科研课题与工程实践关系最密切,是专业知识在实际应用中的体现。课程邀请相关教师作为课程的科研指导教师,邀请其进行专题讲座,开展了“风光储发电应用”和“太阳能发电系统的故障诊断”等专题讲座,将教材的知识延伸到工程实际,让学生切实体会到技术的魅力,激发学生的学习和研究兴趣。同时课程还通过组织学生参观电力系统动模与新能源实验室、电力系统仿真实验室等实践教学平台,组织兴趣小组参与“基于电力系统脆性的风电入网后连锁故障预警方法研究”等省部级自然科学基金的研究,为本科学生参与科研提供了良好的指导和实践环境,也为践行教学与科研相统一的思想进行了有益的探索和尝试。
4结语
关键词:光伏发电;并网系统;技术应用
中图分类号:TM615 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2014) 12-0000-01
光伏发电系统是一种依靠太阳能进行发电的系统,光伏板的主要构成元件就是太阳能电池,该电池可以将收集到的太阳能转换成电能,再通过光伏系统,将这部分电能转化成直流电,进而达到日常用电的要求。随着能源的日益枯竭,光伏发电技术已经逐渐被人们重视,并被相关工作人员大力研发,独立运行以及并网运行这两种运行模式都已经被人们所注意,本文将对并网系统进行分析。
一、光伏发电并网系统设计
(一)子系统。光伏发电系统,主要是由光伏模块的子系统以及逆变器并网系统等组成,其中子系统是相对比较独立的系统,可以通过并网逆变器将三相交流电连接到升压的变压器当中,最终连接电网。
(二)主要设备选型。想要保证单位造价最低化,首先要保证逆变器的容量最大化。分析从前的工作经验可以发现,容量越大,发生故障的时候,对系统造成的冲击就越大。所以在进行并网逆变器选择的时候,不仅要考虑到光伏系统实际应用情况,更要判断出哪种容量的逆变器更适合,因为并网型的逆变器必须具备过频率保护、逆向功率保护等方面的功能。光伏电池组件可以使用直流配电来检测逆变器,保证每一个电池当中电流的稳定性,并且可以将相关数据传输给控制器,保证系统安全运行,而且使用该方法还可以将并网逆变器转化为独立行使的并网。
(三)升压系统。大部分并网逆变器所产生的交流电都需要通过升压入网,而且光伏发电系统自身可以产出的电量也影响着升压变压器的额定容量,所以尽量选择箱型的干式变压器。可以对升压变电站进行分层布置,上层作为逆变室使用,下层作为配电室使用。其中高低压进线柜的选择,高压择中置式的接线柜,低压则选择抽出式的开关柜。还需要配备计算机来保证对系统进行监督,通过计算机来监控变压器两端的电压以及线圈的温度,而且可以使用该系统让多路的逆变器在内部控制器当中实现同时运行。可以使用群控器对多数逆变器进行控制,不仅可以降低逆变器的损耗,同时还可以提升逆变器的实际使用寿命。
(三)保护措施设计。通常情况下升压变压器都会安装高温跳闸控制装置,对流经的电力以及电压进行保护。而且一些并网或者是电容器开关柜上都会安装保护装备,保证系统不会出现电压过高或者是电压不足的情况,一般这种开关都会设置一些过流跳闸,如果出现问题,逆变器可以成功从系统当中脱离出来。
二、光伏发电并网系统存在的问题及解决措施
(一)孤岛效应。如果光伏系统出现任何的故障,导致系统停止工作,用户端附近光伏并网系统就会出现自给自足的孤岛,这一电力孤岛会给相关检测人员带来巨大的危险,这一效应就是我们通常所说的孤岛效应。孤岛效应会从根本上影响到电网的正常运行,为了减少这一情况发生的概率,必须要进行防孤岛保护。目前我国常用的保护方式主要分为主动保护与被动保护,这两种保护方法各有优点和缺点,但是每一个光伏系统当中都必须要设置防孤岛效应保护措施,当电网出现失压时,防孤岛设施必须要在2秒的时间内启动,断开该端口和总电网直接的连接,保证整体的安全性。
(二)谐波污染。在进行光伏并网的时候,会使用到许多不同种类的电子设备,其中比较重要的就是逆变器,会产生比较多的谐波,所以必须保证所注入的谐波满足相关规定的最低标准。可以使用PWM对其进行控制,从电压的外环以及电流内环双方面入手,组成相应的控制系统,从根本上解决谐波污染的问题,而且可以经常对其进行检查,如果出现问题可以对其进行补偿。
(三)无功补偿。光伏并网逆变器在使用过程当中必然会出现一些无功消耗的情况,所以必须要通过一些设备保证这部分装置可以妥善的进行无功调节,通过无功调节这一方式保证高压侧母线的电压始终都在比较合理的范围之内。对功率因数大于0.98的这一部分光伏并网系统来说,需要格外注意无功补偿问题,通过高效的无功补偿实现分层区分并且保证系统的就地平衡,通过该方式减少光伏发电或者是接入的时候,对系统电压产生的影响。使用该方式进行调节,可以从根本上减少线损,从而保证逆变器正常运转。比如一光伏发电系统使用10kV的电压接入到系统当中,那么10kV的电压功率因数应该在0.85-0.98这一数值之间,我们可以使用常规装机容量总量的6成对无功补偿装置进行配置,想要对无功电流进行补偿,我们可以使用瞬时无功功率理论配合无功电流对其进行检测,这种检测方式可以与谐波电流电测法搭配使用,这两种方法检测出来的数值即为补偿电流的实际参考值,并且可以对补偿电流以及谐波进行控制。
(四)电压闪变
想要保证电能质量,就必须要做好电压闪变控制工作,因为电压善变属于电能质量的一个比较重要的指标,辐照度越大,光伏阵列输出的功率也就越大,从而对电压善变产生更大的影响。如果辐照度的波动较大,那么输出功率的波动也会变大,从而给电网电压善变产生巨大的影响,所以在光伏发电并网系统实现过程当中,必须要最大程度的控制电压闪变量,进而保证工程质量。
三、结束语
随着经济的发展,各行各业对能源的需求量逐渐增大,导致当今市场能源供给量远不能满足市场需求。针对这一实际情况,光伏发电技术应运而生,使用光伏技术进行发电,不仅可以缓解当前我国社会资源紧张的情况,而且可以促进绿色可持续发展。本文主要对光伏发电中需要注意的事项进行分析,并从多角度提出解决方式,旨在提升光伏发电并网系统相关技术。
参考文献:
[1]王海.基于DSP的双闭环光伏逆变并网控制系统设计与研究[D].电子科技大学硕士学位论文,2011:06-08.