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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.
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:
中图分类号:P512.2+1文献标识码:A 文章编号:
前言
风能是非常重要并储量巨大的能源,它安全、清洁、充裕,能提供源源不绝,稳定的能源。目前,利用风力发电已成为风能利用的主要形式,受到世界各国的高度重视,而且发展速度最快。我国的风力发电技术经过几个五年计划的科技攻关,在风电机组整机及零部件制造技术、风电接入系统仿真技术、风电场选择及建设技术等方面都取得了长足的进步。同时,我国已开始发展近海风能资源的近海风电机组和风电场技术。可以预测,随着风电产业和技术的快速发展,风力发电将成为我国可再生能源中极具规模化开发条件和商业化发展前景的一种新能源,是成本最低的温室气体减排方案之一。
一、风力发电的优势分析
随着国民经济的进一步发展,电力的需求与目前的供应有较大的缺口,再生能源中的风力发电是当前现实的选择,其优势主要体现在:一是风能是是可再生能源,风力发电就是用风来发电,不消耗像煤、石油或天然气之类的资源。二是风电场的建设周期短。例如,一个十万千瓦级的风电场建设期可以在一年内建成。当按照有关的软件、或经验、或调查研究选定风电场的地址后,定好设备,修好路,就可安装风力发电设备,这种建电厂的速度是其他电厂所不能相比的。三是风电场的运行可以无人值守,维护简单。随着计算机技术的发展和风力发电机的不断革新,风力发电机的自动化程度越来越高,实现了远程控制。四是造价低。从国外建设风电场积累的数据看,建造风力发电场的费用比建造水力发电厂、火力发电厂或核电站的建造费用低。五是占用土地少。风电场可以建在荒岛上,沙漠中,甚至建在沿海的浅海中,能减少对耕地的占用。即使是建在可耕地上,只要设计合理,也不影响耕作。六是不污染环境。使用风力发电,不会产生任何的废气或废物,对人类以及环境都不致造成任何的损害。一台600kW 的风机,每年减少其它石化能源发电排放的1200 吨的二氧化碳。目前,利用风力发电已成为风能利用的主要形式,受到世界各国的高度重视。随着国家发展规划与相关激励政策的不断出台,我国风电产业必将进入一个崭新的大规模高速发展阶段。
二、我国风力发电技术发展问题分析与思考
风力发电技术是一种极具利用潜能的可再生能源发电技术,是目前成本最接近常规电力、发展前景最大的可再生能源发电。近年来,我国风力发电市场快速发展,迫切需求风力发电技术的同步发展。随着风力发电技术的日趋成熟,风力发电优势也更加凸显。近年来随着可持续发展的需要、技术的进步、环境保护意识的增强以及有关政策的制定,风力发电技术有了长足的进步。当前,特大型风机设计仍以丹麦型为主导,制造材料也更加多样化,工艺水平也不断提高,设计思想也不断推陈出新,预计在以下几个方面会有大的突破。
1、风轮叶片设计与制造技术。风轮叶片是风力机的主要动力部件,叶片设计与制造技术涉及叶片材料、叶片结构与气动性能。传统的叶片大多采用玻璃钢制造,主要考虑玻璃钢的重量轻、比强度和比刚度高、耐腐蚀、易成型、抗疲劳性能好等优点。现在大型风力机的发展趋势是采用高强度轻质大容量叶片,主流机组已普遍采用玻璃纤维增强复合材料,优点是可根据风力机叶片的受力特点设计强度与刚度,翼型容易成型,可达到最大气动效率。对更大的5~10MW 风力机来说,由于强度与刚度要求更高、自重更大,叶片设计适宜采用价格昂贵的碳纤维材料。上述材料均为热固性树脂,目前推出的热塑性树脂即所谓“绿色叶片”,具有可回收利用等一系列优点,解决了环保问题,符合现代工业绿色设计要求。据报道,美国研发一种新型风力涡轮机,利用一个遮蔽物包围其风力机叶片,引导空气通过叶片并给空气加速,产生的能量与2 倍直径的传统风力机能量相当,可将风能变成电能的成本节省一半。风轮叶片翼型性能影响着风力机风能转换的效率,传统的低速风轮叶片采用薄而略凹的翼型,现代高速风轮都采用流线型叶片。国际上还推出“未来叶片的概念”,要求更可靠、更耐久地捕获更多的风能,采用了智能材料和结构实现叶片智能化。比如在叶片上埋入光导纤维系统,采用结构健康监控技术诊断结构完整性和雷击情况等,以此提高可靠性并降低风电成本。再比如将复合材料气动弹性剪裁技术应用于叶片设计上,利用复合材料的非对称、非均衡铺层产生的偶合效应,实现对叶片有利的变形,增加气动效率。
2、传动机构设计与制造技术。风力机传动机构包括齿轮机构、轴承、系统、状态监测系统等。统计数据表明,风电机组齿轮箱故障约50%与轴承选型、制造、和工作状态有关。目前,国内兆瓦级以上机组的核心部件如电机、齿轮箱、叶片、电控设备和偏航系统等仍然依靠进口,对基础配件齿轮箱轴承、偏航轴承、变桨轴承及主轴轴承等研究不够。齿轮箱作为风电机组的重要组成部分,其振动形态直接影响风力机的运行性能,状态检测极为重要,目前国内还处于探索阶段。
3、磁悬浮技术。目前,国内外有多个关于磁悬浮技术应用于风力机的专利技术报道,特点是降低轴承摩擦阻力,提高了风电效率与使用寿命。磁悬浮风电机组可在微风下运行,工作风速为1.5~36.9m/s,即 1~12 级风,风轮转动抗湍流能力强。总之,对于风力发电,磁悬浮技术展示了一个全新的发展方向。
4、海上风电场技术。由于海上风电场技术逐渐成熟,全球海上风电装机容量已经超过1GM,促进了单机容量的特大型兆瓦级风力机的研发。而且海上风速大且稳定,年平均利用小时可达3000h 以上,年发电量可比陆上高出50%。21 世纪是世界风电产业由陆地转向海洋的世纪。中国东部沿海水深 2~15m 的海域面积辽阔,可利用的风能资源约是陆上的3 倍,而且距离电力负荷中心也很近。可见,随着海上风电场技术的发展成熟,必然成为未来的可持续能源。
三、结语
随着科技的进步,人类对风能的认识不断深化,风力发电具有极大的潜力,可部分满足剧增的全球能源需求。并且风电是目前成本最接近常规电力、发展前景最大的可再生能源发电品种,正逐渐受到世界各国的重视。总而言之,风力发电在我国有着广阔的发展前景,风能的利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整及对减少进口能源的依赖等方面做出巨大贡献。
[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
[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
[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
[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
[5] 张胜利,席德科,陆森林等.我国风力发电技术的现状及与国外的差距[A].低碳陕西学术研讨会论文集,2010.
[6] 刘细平,于仲安,梁建伟.风力发电技术研究及发展[J].微电机,2007.
摘要:太阳是一项很重要的可再生能源,在现行世界能源与环境危机的大背景下,太阳能的应用价值日益凸显。作为太阳能应用的一项重要技术,光伏发电发展前景十分可观,而我国的光伏产业又面临着前所未有的机遇和选择。文章将结合技术经济理论和方法,从技术、企业、产业和国家这四个不同的方面,对我国的光伏产业进行深入探讨,促使我国的光伏产业向着又好又快的方向稳步前进。
关键词:光伏发电;经济分析;发展预测
太阳能是地球能源的基本来源,因此,如何更好地利用太阳光发电,是人类一直面临的一个棘手的问题。太阳能是一项清洁性、安全性的能源,资源的来源广泛且充足,而且其具有很长的寿命,也不像其他能源那样,需要经常维护。基于这些其他能源不具备的特点,光伏能源被视为21世纪最有利用价值的能源。自上个世纪50年代,太阳能的应用已经从太阳能电池发展到如今太阳能光伏集成建筑等多个不同的领域。纵观全世界的光伏产业,也历经了半个世纪的发展,进入到21世纪之后,我国的光伏产业也渐渐地步入了高速的发展时期。因此,本文将以市场分析为基础,由四个方面来深入探讨技术经济:技术、企业产业、国家。
一、光伏产业的优点
光伏产业是一项绿色又环保的能源,因此被看作是一项战略性的朝阳性产业,各国给予光伏发电的很高的重视程度,并给予大力的扶持,原因如下:
1.《京都议定书》给予各国以压力,迫使各国政府落实积极开发各项清洁型能源,包含太阳能在内,这样有利于减少温室气体的排放。
2.中东是全球的石油主产区,因此,中东地区的政治趋势一直处于一种紧张的状态。为了保证稳定的能源供应,各国政府不得不大力开发国内能源,其中包含太阳能在内。
3.像石油、煤炭这些矿物能源在渐渐枯竭,各国政府不得不积极开发包含太阳能在内的可再生能源,这样才能使能源长期供应。基于以上几个原因,在上世纪末的最后十年,全国光伏发电产业以每年百分之二十的速度高速增长。在新千年以后的三十年中,全球光伏发电产业以每年百分之三十的速度高速增长。光伏能源是可再生能源中一项独具潜力的能源,它的重要性和战略性日益凸显,世界各国积极出台相关政策和法律鼓励光伏产业。自1999年来,世界各国尤其是美、日、德这些西方发达国家逐步推出了大型国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划,这在一定程度上推动了世界光伏产业的发展,世界光伏产业是比IT产业发展还快的产业。作为一项可再生清洁能源,在21世纪前半期,光伏发电将发展成最重要的基础能源。
二、光伏发电成本分析
(一)光伏发电成本和影响因素
光伏发电的成本,直接决定了其能否大规模的快速发展,和其在能源供应中的地位。光伏发电的成本主要受两方面因素的影响:光伏发电总成本以及总发电量。光伏发电成本主要是受初始投资的影响,诸如运行维护费、税收等因素则对系统的发电成本影响较小。1.初始投资。光伏电站的初始投资主要包含光伏组件、电缆、配电设备、并网逆变器等成本,在这其中,光伏组件投资的成本就占初始投资的一半以上。2.发电量。光伏发电系统的发电量受两个因素影响:太阳能资源、太阳发电的效率,与此同时,也受运行方式、线路耗损等因素的影响。因此,在中国与建筑结合在一起的光伏发电系统大多安装在东部沿海地区。3.单位电量成本。(也称度电成本)
(二)多种类型的光伏发电系统度电的成本分析
中国光伏发电市场的起步并不早,主要开展了投资补贴、特许权招标等项目,一些技术的经济分析并不能恰当地反映出成本所在,本文主要结合一些典型的运电站数据来分析。
1.聚光光伏电站的单位投资成本是比晶硅光伏要高的,聚光光伏电站度电成本比薄膜光伏电站要低,但仍然比大规模地面晶硅光伏电站要高一些。
2.薄膜光伏电站的单位成本比晶硅光伏电站的成本要低,但它的效率也低,而度电成本比晶硅光伏电站高。
(三)光伏发电系统度电成本的变化趋势
光伏系统的成本包含太阳电池组件、功率控制、组阵系统平衡、间接费用这四个部分。在这其中,组阵系统平衡涵盖了支撑组件的框架和支架、电线、基础土建和土地的使用费等。功率控制分为两个方面,逆变器和电器控制系统。简介费用包含涵盖了工程建设的管理费、工程设计费、建设期中的利息、意外的费用、运费等等。目前,制约光伏发电规模化发展的一大因素就是成本过高。随着电池效率的提高、组件成本的下降以及寿命的延长,光伏发电的成本和平价上网的水平相近,因此,光伏发电非常具有发电的竞争力。一些国际机构对未来光伏发电的系统度电成本做出了预测:现如今,中国并网光伏的发电单位的初始投资成本大约为15/W,光伏发电装机的容量是3GW。按照中国发电产业现有的发展趋势来看,在技术提升和装备国产化的大前提下,每年的投资成本会有百分之十的下降。按照《可再生能源十二五规划》的要求,到2015年年底,中国太阳能光伏发电的装机容量已经达到14GW。预计到2020年年底,太阳能光伏发电的装机容量会达到40GW,到2030年年底,装机容量会达到200GW。根据测算结果来看,2015年中国光伏发电的单位投资成本也大概是11元/W,2020年将会下降至10元/W,2030年会出现大幅下降,降至4元/W。太阳电池成本的下降,不仅仅是依靠技术进步,规模化的生产也在一定程度上降低了成本,使得成本有二分之一到三分之一的下降幅度。而系统平衡需要的构建成本也有了明显的下降。目前微电网的发电技术仍处于深入研究的阶段,虽然成本还是很高,但伴随着技术的不断革新和进步,成本也会逐步降低,未来光伏发电技术的前景是巨大的。2020年前,全球光伏发电的市场还是主要集中于欧盟地区,占到的比例约为百分之四十,2010~2020年,光伏发电在法国、德国、西班牙、意大利等国的地位逐步提升。2020年之后,光伏发电的新兴市场主要是中国、美国、巴西等国,光伏发电技术是重要的可再生能源发电技术。
三、光伏发电发展前景分析
1.多种光伏电池技术争相发展,第一代晶硅电池具有高校、低廉、使用广泛的主要用途,为市场主导。第二代薄膜电池成本低、耗能少,发展前景良好。第三代新型太阳能电池效率高但价格昂贵,目前仍处于探索阶段。
2.光伏微电网发电技术的发展方向是高成本和低稳定性光伏微电网是用光伏发电当作最主要的电源,它可以和其他的储能装置配合,直接在用户负荷周围供电,典型的微电网是可以脱离主网运行的,也可接到主网上运行,这样可以减少配电投资,大大减少了太阳能间歇性对用户带来的影响,这比较适合成本较高的边远山区和对供电有高可靠性的用户使用。
四、发展光伏产业的建议
综上所述,发展我国的光伏产业已经变得刻不容缓了。我国光伏产业的健康稳步发展,是与国家产业政策的宏观调控分不开的,国家各项政策的颁布和落实,将在很大程度上推动我国光伏产业的发展。
1.政府要做好带头作用,设立光伏产业发展的专项经费,更要在资金、电价、税收等方面制定相应的优惠政策,大力扶持。
2.技术上既要自主研发,又要学会技术引进,也可以和国内研究共同公关,建立健全一套创新的技术体系。
3.要以政府作为主导,多元化投资,建立一套完整的产业链,多方参与、共担风险,以更高的水平进行光伏技术师范建设项目。
4.努力培养国内的光伏市场,制定一套具体的分摊上网电价的实施细则,。5.对光伏产业的发展做出合理的规划。对行业标准的制定要加速,提升光伏产业在未来产业中的竞争力。
五、总结
总而言之,太阳能光伏发电是绿色、环保的可再生能源,光伏发电技术的发展前景非常可观,在2030~2050年间,光顾能源和常规能源在价格上会有真正的竞争力出现,因此,这必将成为我国多能互补能源中非常重要的组成部分。我国的光伏产业需要在市场的规范、设备国产化、提高技术支持、产业链的发展等方面继续努力。只有这样,中国的太阳能光伏产业才能跻身世界前列。
参考文献:
[1]曹石亚,李琼慧,黄碧斌.光伏发电技术经济分析及发展预测[J].中国电力,2012(08).
[2]冯百乐.光伏发电在建筑中应用的技术经济和选型分析[J].山西建筑,2012(20).
[3]陈贶,王亮,王满仓.不同容量光伏发电单元的技术经济对比分析[J].有色冶金节能,2014(03).
[4]刘江建筑.屋顶太阳能光伏发电项目的分析研究[J].能源与节能,2014(06).
[5]顾文石,安白.景观带光伏发电项目技术经济分析及综合评价[D].华北电力大学(保定),2013.
技术经济学相关论文范文二:低碳经济与技术经济范式与路径思考
摘要:进入21世纪以来,在社会经济飞速发展的情况下,人与自然之间的矛盾激化,因此,找到一种能够让社会经济与自然环境和谐相处的低碳经济发展模式已经成为各个国家都极为重视的问题,这也是促使低碳经济模式成为不同国家共同发展的一个重要因素。文章主要针对低碳经济发展的技术范式以及发展路径的思考进行了全面详细的阐述,以期为我国经济发展过程中提供参考。
关键词:低碳经济;技术创新
在当前全球变暖越演越烈的情况下,低碳经济发展模式已经成为了各个国家的主要经济发展方式,以此来促进人与自然之间的和谐关系,这不仅是对自然环境的保护,同时也是对人体健康的保护。低碳环境带来的不仅是低污染生产,还能够减少排放,避免大量污染环境的物质排入到水流、土地、大气中,进一步对被人体吸收,导致大量疾病的滋生。因此,应当加大低碳经济的发展力度,并且对其中的技术经济范式以及发展路径要进行深入的思考。
一、低碳经济与低碳技术
低碳经济已经成为了当前社会上一种新兴的经济发展模式,该发展的模式核心内容主要是在当前市场相关机制的基础上来进行制度的创新以及制定,通过这样的方式来使得低碳经济发展模式能够不断地提高技术效能、减少资源使用,同时研究出可再生能源、减少温室气体排放等相应技术,使得绝大部分工业生产都能够走向低排放、低能耗的生产模式。而有着低排放、低能效效能的低碳经济发展模式必然会伴随着新的节能技术、增效技术、减排技术的发展而发展。只有在大量新型技术的带动下,并以创新的低碳技术作为指引,才能够不断推动低碳经济模式的发展。
二、目前我国低碳技术发展的现状
现阶段我国企业在低碳技术研发方面已经取得了明显成功,有些低碳产品甚至达到了中世界先进水平,其中最突出的就是新能源行业。比如,截止到2015年我国已经有82台超超临界机组在网运行,在世界范围内也处于领先地位。除此之外,在世界范围内,我国风力发电机组增长量也处于领先地位,2013年,风电机组增长量已经高于1600万千瓦;2015年风电装机容量已经超过了10000万千瓦,同比增长1474万千瓦,增长率达到了25%。除此之外,我国是世界范围内出口光伏组件最多的国家,全球有接近40%的光伏产品来自于我国。此外,中国是世界最大的太阳能热水器的生产者和消费者,占世界总产量的70%,约95%的太阳能热水器的核心技术为中国公司持有;中国企业生产出了全球首款单次充电可行驶400公里、并可容纳5位乘客的纯电动轿车;中国水泥余热发电效率世界领先,已开始向国外出口技术和设备。由中国科学院能源领域战略研究组编制的《中国至2050年能源科技发展路线图》指出我国近期低碳经济与新能源产业最重要的发展领域为:清洁煤技术、新能源汽车、智能电网、新能源规模发电等。中国在低碳领域取得了不小的成就,但中国的低碳技术发展仍然令人担忧。因为我们的技术仍以中低端为主。
1.风力发电技术虽然是中国发展最快的新能源行业,已具有1.5MW以下风机的整机生产能力,但是一些核心零部件,如轴承、变流器、控制系统、齿轮箱等的生产技术难关却迟迟未能攻克。
2.可再生能源发电并网一直是一大技术难题,其中重要原因是我国的智能电网建设水平较低,没有先进的电网调控和调度技术。3.在发展清洁煤技术方面,整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)相关项目刚刚启动,关键部件尚不能国产。在中国,常规火电站的投资约为每千瓦5000元人民币,而IGCC示范电站高达每千瓦1万余元,比常规火电站高出1倍多。
三、我国低碳经济下的技术创新路径选择
我国是一个人口数量众多的国家,人口数量位居全球第一,但是经济发展的速度却并不符合人口需求,生态环境也较为薄弱,极易受到气候变化的直接影响。目前我国还处在一个经济飞速发展时期,面临着减小贫富差距、大力发展经济、减少温室气体排放量等多个不同层面的重要工作同时发展,这导致我国要推广低碳经济发展模式的变得更加困难。也正是由于我国的国情较为特殊,因此我们不能照搬国外的低碳经济发展模式,应当从国外低碳经济发展模式中吸取能为我国所用的精华,从我国所特有的低碳经济发展之路。
1.对低碳技术研发给予政策、资金等方面的支持。不断完善我国的低碳技术开发政策,加强相关的政策以及制度,并且对我国的低碳经济发展模式的企业,予以大量的资金支持。①部分新型的能源技术一直以来都是世界上极其难以攻克的问题,而如果仅仅只依靠企业独立进行研发,必然是极其困难的,因此,政府必须要帮助企业在一方面加强与国际先进能源技术的合作以及交流,从而为我国新型能源技术的快速发展打下坚实的基础。②国家应当在涉及到公共基础设施的建设工作上,加大对低碳建设的力度,例如智能电网等,大量低碳技术应用在基础建设上,能够为国家节省资源和资金,减少排放。③国家应当扶助进行尖端领域的技术研究工作,使得我国的低碳技术能够不断的进步,不仅快速与国际尖端技术接轨,未来还要努力超越国际平均水平,例如在风力发电机上的相关核心技术等。④严格制定相应的低碳技术制度,以及战略规划,引导低碳技术的正确发展,避免盲目发展的现象出现,同时,低碳技术的发展方向应当由国家来予以规划;⑤国家建立起相应的低碳经济发展扶持基金会,以此来帮助我国企业低碳技术的发展。
2.从企业发展角度来说,企业需要进行低碳技术方面的创新,如若不然,企业将在低碳经济发展大趋势下失去市场竞争力。首先,企业应该转变营销理念以及传统的盈利模式,在制定短期目标的同时,还需要制定长期目标,总体大方向应该是发展低碳技术,通过低碳技术的应用,以使企业获得更高的利润,真正的实现发展模式与技术平衡;其次,企业需要与政府、机构以及其他企业加强交流沟通,展开密切合作,以此分散低碳技术研发期间可能会出现的各项风险。由于低碳技术本身并不成熟,有很多低碳技术还只是停留在概念阶段,企业研发过程中需要承受非常大人力、物力等压力,如果企业单打独斗显然成功的可能性并不高,所以企业需要与政府、科学研究机构等展开合作,以此规避风险;最后,可以引进先进的低碳技术。现如今,技术发展也逐渐实现了全球化,我国企业完全可以通过技术贸易来着获得先进低碳技术,而后再依据我国国情消化吸收,与此同时国家还应该做好专利产权保护工作。
3.对于科研机构来说,应该密切关注国家出台的各项政策措施,在此基础上,还需要与企业进行合作,以此得到研发资金。科研机构低碳技术研发的重点应该放在以下几方面:提升煤炭资源的利用率;核电技术、输配电技术以及可再生资源的开发利用技术等。通过这些技术的大力研发,真正的促进我国低碳技术发展,融入到各行各业中。另外,科研机构还需要做好一项非常重要的工作,即必须将研发成功的低碳技术推入到市场中,真正的将技术转变为生产力。
四、结语
综上所述,低碳技术已经成为了全世界生产技术发展的主流,这也是生产发展的必经之路,因此,在当前低碳经济模式发展的潮流中,我国应当加快与国际水平接轨的速度,扩大低碳生产技术在我国生产行业的覆盖范围,将更多技术应用到生产中,促使低碳经济发展走上可持续发展的道路。
参考文献:
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.
中图分类号:F240;G645
文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2016)05-177-02
引言
近十几年来,我国新能源产业得到迅猛发展,在风力发电、太阳能光热发电、生物质能源利用、氢能开发等方面处于世界领先地位{1}。但与这种情况相悖的是,无论在新能源利用技术方面还是相关的装备制造业,新能源产业的人才明显滞后于产业发展,存在着严重的人才缺失现象。这种现实状况制约了我国新能源产业的可持续发展。因此,对于为社会培养高级技术人才的高等院校来说,培养新能源方面人才已成为迫切任务{2}。
大学生创业教育理念是强化创新创业能力训练,增强高校学生的创新能力和在创新基础上的创业能力,培养适应国家建设需要的高水平人才{4}。在大学生创新创业教育模式下培养新能源领域紧缺人才,能够极大地促进新能源产业的发展。
一、风力发电
笔者所在专业为农业电气化与自动化专业,主要培养电气工程类专业技术人才。目前,小型风力发电系统效率很高,已达到商品化程度,风力发电机、风力发电已初步形成产业。风力发电技术为本专业的一门专业选修课,风力发电原理是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染,是一种特别好的发电方式。
近年来,笔者所在的佳木斯大学大力支持大学生创新创业训练计划项目的开展,学生在指导教师的指导下申请一些风力发电方面的项目。风力发电技术课程涉及到直流发电机、同步交流发电机、异步交流发电机、发电机组的控制、充电器及逆变器方面的知识,这些知识大多抽象,学生只会理论计算,对工程实际应用及运行情况不了解,使项目进行过程中遇到很多阻碍。为此,本专业带学生到学校附近的大唐依兰风电公司进行参观实习,使学生了解风力发电实际运行情况,在实践与创新理论的指导下完成课题。
二、太阳能光热发电
1.太阳能光伏发电。太阳能是石油和煤炭等常规能源最理想的替代能源,太阳能光伏发电是各种新能源中应用前景最广阔的一种{4}。鼓励学生申请光伏装置设计方面的课题,通过装置搭建过程中掌握太阳能光伏发电系统工作的原理,在实际操作过程中发现问题,然后通过交流学习解决问题,掌握逆变技术、最大功率点跟踪技术的原理和方法。此外,还通过太阳能光伏板完成太阳能充电器、太阳能灭虫等设计,使学生的创新能力、实践能力得到了极大的提高。
2.太阳能热电发电。太阳能热利用技术按终端使用温度范围大致分为低温、中温、高温:低温范围在100℃以下,主要用于生活用水、采暖、干燥、蒸馏、农用温室等;中温100~300℃之间,用于工业用热、制冷空调、烹调等;高温则为300℃以上,用于热发电、材料高温处理和有毒物料的去毒处理等。太阳能利用技术也是农村新能源利用的核心,在社会主义新农村的新能源建设中起到至关重要的作用。
太阳能热电发电有两种形式,一种是利用太阳热能产生高温蒸汽推动汽轮机发电,另一种是将太阳热能耦合到热电材料,利用热电材料的赛贝克效应进行发电。其中,第二种太阳能发电形式被称为太阳能温差发电,这种发电方式更适合大学生创新创业项目。作为本项目的前期铺垫,目前已经指导学生完成2015年大学生创新创业项目,智能半导体温差发电装置设计(201510222017),目前发表学术论文2篇,申请专利1项(ZL201520418516.8)。项目实施过程中,学生从对温差发电一知半解,最后通过学习、研讨、反复实验解决各种问题,提高理论与科学技能的同时,创新能力及团队合作能力都得到了极大的锻炼,此外,项目申请与答辩过程中都需要项目组成员自已完成PPT制作与解说,使学生得到了专业锻炼,为今后工作中遇到同样问题打下良好基础。下个项目的目标是完成太阳能温差发电装置的设计,使学生在项目实施过程中掌握更多太阳能利用的理论与技术。
三、水力发电
水力发电虽然不是新能源发电,但也是节能环保的可再生能源发电。水力发电是利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处,将其中所含势能转换成水轮机之动能,再借水轮机为原动力,推动发电机产生电能{5}。在水力发电中,主要培养学生控制方面的技能,目前已经完成“基于PLC的水电站闸门监控系统设计与实现”。学生采用上位机与下位机协同工作的控制方式,RS485通讯方式进行数据的传输,以PLC为系统的控制核心,完成对水电站闸门的全程监控。实现功能主要包括:通过人机交互界面―触摸屏,实现对闸门的启动上升、停止、下降的控制;实现对闸门开放度信息的采集、显示及处理功能;在紧急情况下紧急落门和紧急抱闸刹车的功能;报警信息的显示以及通过触摸屏可以监视系统运行状态;控制闸门上升或下降到指定开度。项目实施过程中,学生的组态软件编程能力、PLC控制能力、上位机与下位机的通讯能力都得到了很大的提高。
总结
1.新能源发电领域的人才除了需要具备多学科理论知识,涉及机械、电机学、电力电子技术、自动控制理论等学科,主要还要求具备一定的实践技能。在大学生创新创业模式下,结合项目研发,使学生具备了更多新能源发电方面的理论知识与实践技能,符合新能源产业对人才多方位的、多层次的要求。新能源产业不仅需要技术领域的人才,还有相关的工程管理、项目规划、金融、财务等方面的人才。这些能力在大学生创新创业项目实施过程中都能得到极大的提高。
2.在认识到新能源产业人才的缺失如此严重的同时,也促进本专业的课程调整。考虑培养多层次的学生,既培养有从事科研、开发的领域的人才,也培养产业的技能人才,增强专业的活力。同时,新能源产业日新月异,新产品、新技能层出不穷,也要求专业教师们时刻更新自己的知识结构,跟上变化的步伐,打造更加专业的教师队伍。
3.目前高校都面临巨大的就业压力问题,社会上还缺少创新创业型人才,通过大学生创新创业项目培养出的学生,在专业技能、创新思维、创业能力、管理能力、商务能力等多方面得到锻炼和提高。即使学生不进入到新能源产业工作,也可选其他领域的工作,这在一定程度上增加了本专业的就业渠道,缓解就业压力大的社会问题。
注释:
{1}李春曦,王佳,叶学民等.我国新能源发展现状及前景[J].电力科学与工程,2012(28)4:1-8.
{2}王伟东,艾建军,杨坤.新能源产业人才培养问题与对策[J].中国电力教育,2011(12):5-6.
{3}邓淇中,周志强.大学生创新创业教育体系的问题与对策[J].创新与创业教育,2014,5(1):33-35.
{4}谌权章.我国新能源产业及其发展对策初探[J].重庆交通大学学报(社科版).2011,11(3): 20-23.
{5}张春友,赵华洋.新能源教学改革的几点思考[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2014,29(4):405-406.
主办:中国农业工程学会
承办:河南农业大学
中国农业工程学会农村能源工程专业委员会
河南省农业工程学会
近年来,面对能源需求与资源环境保护的突出矛盾,发展可再生、清洁、环保的新能源已经成为我国节能减排、实现可持续发展的重要战略任务。农业和农村作为我国清洁能源生产与消费的重要领域,对国家节能减排目标的实现举足轻重。开发利用太阳能、生物质能、水能、风能、地热能以及低碳节能技术等,已经成为农业工程领域的研究热点。
为了加强学术交流,提升我国清洁能源及低碳节能技术的开发和利用水平,展示相关科研成果,推动技术进步和产业发展,由中国农业工程学会主办,河南农业大学、中国农业工程学会农村能源工程专业委员会、《农业工程学报》编辑部和河南省农业工程学会共同承办的“全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会”,定于2010年4月22~24日在河南省郑州市召开。会期3天,会后组织技术参观。
会议拟邀请国内各大专院校、科研院所、企业等单位从事清洁能源与低碳节能研究的专家、学者进行深入交流、成果推广,并为企业、厂商提供科技合作的平台。
会议征集论文并出版论文集,通过评审优秀的论文拟安排在《农业工程学报》(正刊)发表,基本通过审核的将在《农业工程学报》(增刊)上发表,正刊和增刊均送El收录。欢迎相关专家、学者、企业家、研究生参加此次大会,并踊跃投稿、展示、交流。
一、会议内容
会议主题:清洁能源与低碳技术研究新进展
1)清洁能源政策;2)藻类能源利用技术;3)生物质固体燃料技术;4)生物质液体燃料(生物柴油、乙醇等)技术;5)生物气化(CH4、H2)、生物质热解气化工程技术;6)生物质发电技术;7)太阳能光热利用技术;8)小水电;9)小风电;10)地热开发与热泵利用技术;11)低碳节能新技术。
二、会务费
1000元/人,在校研究生600元/人。
会议期间安排住宿,食宿费用自理。
三、参会报名截止日期及汇款方式
参会回执见附件,填好后发送至,报名截止2011年4月10日。收到报名信息后,将发邀请通知。
银行汇款开户行:农业银行北京朝阳路北支行户名:农业部规划设计研究院帐号:040101040009001。
邮局汇款北京市朝阳区麦子店街41号501室《农业工程学报》编辑部收,邮编100125。
汇款务请注明“学报会议费”字样,收款后统一开具发票。
四、联系方式
秦学敏电话:010-65929451,15110257104 简保权电话:010-65910066转2503,15010386132
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.
1、创新生态系统
创新是指以科学技术为基础创造出新型的经济价值和社会价值。为了强化国际竞争力,解决地球规模的问题,就必须将科学知识、技术、手段转化为经济和社会层面的价值,其原动力即为创新。在创新的过程中,构思设想于各阶段间循环反馈发展进化,将牵涉到大量的经济要素与社会要素,具有复杂性和不确定性。这种综合性的复杂系统表现为创新生态系统。
创新生态系统是"面向客户需求、协作R&D、知识产权许可、技术标准合作、战略联盟"为核心的基于构件模块的知识异化、共存共生、协同进化的创新体系,具有类似自然生态系统的基本特征。
创新生态系统的结构,由起点的研发理论,战略构想为基础,通过大学,企业,学术机构等各领域的研究开发,确立创新思维体系的核心部分。而创新思维的实证,则在各式各样的创新型网络相互作用的"场"内进行。创新型网络是围绕创新思维形成的各种正式与非正式协作关系的总结构,连同各种各样的经济要素和社会要素形成了"场"。在网络化的"场"中,人才,资金,情报等创新要素相互作用,促进创新的进程,同时相应的"场"也随之变化。即在动态变化的"场"中进行创新过程。
2、全球化创新生态系统的结构
2.1通过创新生态系统解决全球化问题
在全球化进程加速和愈演愈烈的国际竞争背景下,各个国家为了维持自身发展,争相推进国家创新生态系统(National Innovation Ecosystem,NIES)的结构扩展。为了解决全球性问题,实现可持续发展的目标,各国的创新生态系统推广到国家所在地域范围,进一步推广到全球层面,构筑全球化创新生态系统,成了当务之急。
2.2全球化创新生态系统的框架结构
全球化创新生态系统(Global Innovation EcoSystem,GIES)不局限于各国国内,在世界规模的系统环境下,科学技术、市场、社会、人才、制度、资金等积极地相互作用,积极推进国际性的生态系统结构的形成,实现社会和地球的可持续发展。
GIES主要由三方面的要素构成。
(1)"场"的推动要素,即科学技术、市场和社会。
(2)"场"的构成要素,即人才、制度、资金。
(3)"场"的构成要素的调整,国际协作框架下的公共部门以及企业部门。
三方面的要素相互作用,促成创新过程,通过对已有实例的分析,把握动态要素的活动方向,可以对GIES下的新型创新项目提供支持。
3、全球化创新生态系统环境下中国太阳能产业的发展动向
3.1 GIES环境下中国太阳能产业的不均衡问题
中国太阳能产业近几年来虽呈现出较快的发展势头,但发展速度依然缓慢,太阳能产业与市场间存在着巨大的不均衡,不符合可持续发展前提下的能源计划与环境产业的步调。总结起来,主要有以下两个方面:
国内太阳能市场的发展程度远低于产业自身发展,对中国能源产业产生不利因素的同时,也不利于维持太阳能产业的健康发展。太阳能产业的成长不仅需要一个良好的国际市场环境,更重要的是拥有一个良好的国内市场。国内市场的成长不仅为国内产业提供新的成长空间,还将解决非太阳能用电区域内的电力问题,对改善中国能源结构有着重要的意义。
研究开发能力和自主创新能力的脆弱。近年来,多数企业设置自身的研发中心,并与国内外的大学和科研机关进行紧密的合作,各级政府在太阳能的研究领域投入也明显加大。中国太阳能领域的科研能力不足,产学研交流不足的情况得到了一定的缓解。但是技术水平和人才培养结构的落后,中国太阳能产业的研发能力依然很薄弱,同时存在自主创新不足的问题。企业技术人才的明显不足,导致了对国际先进技术的消化,吸收和更新更加困难。在激烈的国际竞争氛围下,加速人才培养,提高中国自主创新能力是当务之急,也是重要的战略性任务。
3.2 GIES环境下对中国太阳能产业发展的建议
GIES是NIES基础上的逐步扩展,当前国际太阳能产业的高速发展带动了中国太阳能产业,给中国太阳能产业提供了一个良好的国际氛围。这也要求中国太阳能产业在拓展海外市场的同时,应该优先健全国内市场,积极调整国内市场结构,加强投入力度,加大政策扶持,以内在市场推动海外市场发展,真正成为太阳能产业的大国强国。所以,针对GIES环境下,中国太阳能产业提出以下建议:
强化太阳能发电的战略研究。集合专家学者对世界与中国的能源形势进行深入研究,准确捕捉世界太阳能发电的发展趋势和行进路线。据此规划中国太阳能发电产业的中长期科学发展计划,并且该计划与低碳社会和可持续发展的要求相一致。
强化支援太阳能发电技术,科学技术的进步是太阳能发电成本削减的重要因素之一,加大科技投入,加强中国太阳能技术力,加速太阳能成本的削减。重点支援多晶硅制造的核心技术开发,提高中国太阳能电池多晶硅制造技术水准。
建设国家级的太阳能技术研究机构,提高中国太阳能自主研发能力。设立国家级的太阳能技术研发机关,是提高中国自主研发能力的重要途径,从技术面和政策面上对太阳能发电技术和产业提供最直接的科学指导。
强化太阳能发电的宣传普及和教育,提高全民对太阳能发电的认识,同时应在大学等教育机构设立与太阳能相关联的专门学科,培养优秀人才。
强化太阳能技术的国际交流合作,尤其是在法制层面上,使中国太阳能发电的法律构造和体系健全化,强化中国太阳能发电相关法规以及实施细则的科学性和实用性。在科技,人才,资源和协议加强国际交流合作,不仅可以促进中国太阳能发电技术水平和产业水准的提高,同时也将对中国和世界的能源可持续发展和低碳社会建设做出积极的贡献。
4、结论
在全球性问题日益突出的今天,全球化创新生态系统寻求联合性的技术创新,产品交流,政策上的,推动世界市场的发展,解决社会问题。通过对太阳能产业发展动向的分析,根据先进国的动向发现中国太阳能产业尚存在的问题,结合GIES的诸要素基准,不断完善发展国内市场环境,使中国太阳能产业发展更加均衡,更加切合低碳社会和可持续发展的准则。
参考文献
【1】竹下寿英:「エネルギー技術開発政策の評価,エネルギー??資源,Vol.20, No.2 131-138 (平11-3)
【2】生駒俊明, イノベーションと国際競争力, 学術の動向, 2006 年12 月号 (2006).
【3】 David PA, Hall BH, Toole AA. Is public R&D a complement or substitute for private R&D? A review of the econometric evidence (2000).
【4】中国新能源网newenergy.org.cn/2009-2-19.
目前,“中心”已拥有5万元以上测试仪器30多台,各类研究平台12座,可资利用的教学和研究仪器设备约1500万元。中心的建设推动了能源学科科学研究的发展:近3年来“中心”骨干成员承担了省部级以上科研课题14个(其中国家级项目6个),国际合作项目2个;承担市厅级项目11个,企业委托开发课题14个.获批研究经费总额超过1000万元。发表了学术研究论文110多篇,其中被权威期刊和被SCI/EI收录论文近40篇;出版专著(教材)4部;申报获批授权技术专利30多项.转让技术成果5项;作为主要完成单位和完成者获福建省科技进步奖二等奖1个、三等奖1个;厦门市科技进步奖二等奖1个、三等奖1个。
“中心”的建设对学校的教学工作也起到了良好的促进作用。依托“中心”这一科技创新平台,新增设了10门专业课程的实验:通过“中心”建设.集大热能与动力工程专业与省内近50家企业建立了紧密的产学研合作关系,构建了满足专业人才培养需要的实践教学基地,并承担了省级教改项目“热能工程卓越工程师培养”的试点工作。2011年.依托本平台取得的教学成果《“热能工程”创新型人才培养体系的构建与实践》被评为集美大学第六届教学成果一等奖。
另外,中心的建设对促进学术交流方面也起了积极作用。“中心”分别于2008年5月、2008年8月和201O年11月承办了三次全国性大型学术会议.“中心”的研究骨干还多次参加国内外学术交流并被邀请担任本学科国内和国际顶级学术会议的会场主席.包括美国机械工程师学会动力工程分会2011年学术年会(ASMEPower2011)分会场主席、国际制冷大会分会场主席、中国工程热物理学会全国学术年会分会场主席等,有力地提升了集美大学在国内和国际的知名度。
推动产业进程
“中心”自成立以来就一直致力于清洁燃烧理论与技术、低温余热利用与工业过程节能、新能源开发与利用及与循环经济相关的能源综合利用技术研究,为福建省的高效节能及可再生能源利用技术的产业化进程做出了一系列积极贡献。
近年来.“中心”在冰蓄冷空调及低温送风技术、烘干系统的优化集成节能技术、旋风除尘技术、太阳能蝶形反射聚光光伏发电技术、余能(热)回收利用技术、降低燃烧福建无烟煤锅炉的飞灰含碳量技术、燃烧无烟煤链条炉的节能改造技术、先进的垃圾焚烧炉技术、燃油荷电雾化清洁燃烧技术、可再生能源与低品位热能海水淡化技术等方面均取得了较大突破,已开发了10多项科技成果,为省内近50家企业提供了节能减排技术服务,服务行业涉及电力、建材、化工、冶金、纺织印染等诸多领域。例如,与厦门同力节能科技有限公司签订了《立体多层次蝶型反射聚光光伏发电技术》技术转让协议,该项技术直接经济效益在年1000万元以上;与镇江市电站辅机厂有限公司共同进行了《低温工业烟气余热资源化利用成套技术开发》,通过回收余热,可为企业节省大量燃料从而产生可观的经济效益,每年可节能折价人民币5000~;以上:与厦门银鹭重工有限公司共同进行了《20t/h级高效燃烧福建无烟煤的CFB锅炉技术开发》,每年通过煤的高效燃烧和资源综合利用可增收500万元以上。近年来.“中心”通过技术转让、技术服务、推广新技术等形式进行了成果推广,累积每年为企业产生经济效益近3500万元。
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。