发布时间：2023-09-22 09:38:07
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的新能源发电的前景样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
2008年9月股神巴菲特18亿港元投资比亚迪新能源，同年10月英特尔投资2000万美元注资深圳创益科技，11月世界银行集团成员国际金融公司（IFC）向新奥集团旗下新奥太阳能有限公司投资1500万美元，并组织总计1.21亿美元的贷款……这些逆市行为不由令人感到诧异。
尽管充满各种风险，但中国已是世界上最活跃的新能源投资市场。近4年来，由于传统能源领域内存在诸多限制，外资主要涉足中国的风能和太阳能市场。这的确也是一个非常巨大的市场。根据国家发改委的规划，到2020年，中国可再生能源占能源消费总量比例将从16%上升到21%。根据全国工商联新能源商会统计，预测2010年太阳能产品的销售额将达到400亿元左右，而到2020年这一市场将达近千亿元规模。
据统计，在过去的2008年里有近高达6亿美元的私募资本进入这个行业。究其根本原因，可再生能源的投资平均回报率高达20%，是中国最好的投资领域之一。而此次全球金融危机到来似乎也给这个行业的发展带来了千载难逢的机遇。全球金融危机逐步侵蚀中国实体经济，大批出口型企业倒闭、重工业企业减产、部分行业出现大面积亏损，但是也有人坐收渔利，钢材、硅料、设备等原材料价格的大幅下降，让不少光伏企业能够“笑傲”危机。
数据显示，去年全年和光伏行业相关的原材料价格大幅下降，未来原料成本有望降低40%-50%，光伏发电成本有望提前与传统发电成本接轨，光伏发电的商用和普及有望在两年内实现。发电成本降到每度1元人民币的可能性会非常大。如果光伏发电成本达到或接近传统发电的成本，那么对于中国这样庞大的市场，所带来的商业机会不言而喻，这或许是VC、PE在逆市中大笔投入绿能领域的真正原因。
关键词：太阳能；光伏发电；现状和前景
随着人类社会的不断发展，传统能源被不断的消耗，同时也带来了严重的环境问题。为了减少环境的污染，保证能源的可持续利用，就必须改变现有的能源结构，重视新能源的开发和利用。从长远发展的角度看，可再生资源是人类未来的主要能源来源，因此，世界上很多国家都开始重视太阳能等新能源的开发利用。在这些可再生资源中，光伏发电的发展速度最快，而太阳能光伏发电已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发展最快、最大的产业。世界各国都非常重视太阳能光伏产业的发展，我国拥有丰富的太阳能资源，对太阳能的开采具有很大的优势，因此，太阳能光伏发电成为我国开发新能源的重要内容。本文介绍了光伏发电系统的组成，并对太阳能光伏发电系统的现状及前景进行分析。
1 光伏发电系统的组成
一般的太阳能光伏发电系统主要是由光伏电池组件，交直流逆变器、蓄电池和光伏系统电池控制器组成。首先，通过光伏电池组件将太阳能转换为电能，其次，再利用交直流逆变器将直流电转变成交流电，同时逆变器还可以自动稳定电压，改善光伏发电系统的供电质量。利用蓄电池将电能存储起来，在需要的时候在释放出来。充放电控制器则是可以防止太阳能光伏电源系统的储能蓄电池组过充电和过放电的设备，它是光伏发电系统的核心组成部分。
2 太阳能光伏发电系统的现状及发展前景
2.1 国外的太阳能光伏发电的现状和发展趋势
作为20世纪80年代世界上增长最快的高新技术产业之一，太阳能光伏发电产业快速发展。截止2004年，世界太阳能光伏发电系统的装机总容量达到了964.9 MW。到了2006年底，这个数据达到了4961.69MW。像单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、带状硅电池、聚光电池以及薄膜电池等太阳能光伏电池已经商品化和实用化。在国际市场上，太阳能光伏电池的价格一般在3.15美元左右，并网后的价格为每瓦6美元，发电成本为每千瓦时0.25美元。光伏电池的发电效率在不断的提高，晶体硅光电池的转换率为15%，而单晶硅电池转化率则达到了23.3%，砷化镓光电池更是达到25%的转化率。同时太阳能光伏电池组件的使用寿命也大大的延长，最多可达30年之久。目前，世界上太阳能光伏发电系统应用最多的国家为美国、日本和欧盟，它们的太阳能发电总量占世界光伏发电量的80%。专家预测，日后的世界太阳能光伏发电系统将会朝高效率、高寿命、低成本和美观实用的方向发展，太阳能光伏发电系统的发电总量也将占13-15%，预测到2100年光伏发电总量将占60%以上。
2.2 国内太阳能光伏发电系统现状和发展趋势。
我国太阳能光伏发电系统的启用较晚，20世纪90年代以来我国光伏发电快速发展。在这一阶段我国光伏组件的生产能力不断提升，产品生产成本降低，市场不断扩大并出口到国外，装机总容量也逐年增加。截止2006年底，我国光伏发电总量为35MW，占世界总量的3%。到2020年之前，我国太阳能光伏发电技术不断发展和完善，光伏市场也将发生巨大的变化。发电成本也逐渐降低，2010年我国光伏发电的价格约为每千瓦时1.2元人民币，预计到2020年，这个价格将会降低为每千瓦时0.6元人民币。
随着我国光伏企业的不断发展，近年来受到西方国家的反倾销等政策的打击，一些光伏组件的生产厂商面临着巨大的挑战。在这个背景下，太阳能光伏发电系统的开发应用应该转向国内，中国太阳能资源丰富，尤其是西北等内地地区，光照充足，必须加大财政支持，推进太阳能光伏发电系统在中国的应用，促进光伏产业的健康发展。
3 结语
随着太阳能的开发和利用，我国光伏发电系统的应用快速成熟起来。太阳能光伏发电系统不但具有环保的特点，而且科技含量高，发电成本低，是对传统发电模式的重大突破。但是，光伏发电系统的使用率还不高，主要原因是光伏发电系统的组成科技含量高，对材料的使用要求严格，因此必须加快研发太阳能光伏电池的新材料，提高光伏发电的效率，降低发电成本。加大对光伏产业的扶持力度，开发国内市场，将光伏发电系统广泛的应用到国内，提高光伏产业竞争了，不断推进光伏产品的更新和升级，为我国的电力供应开辟新的途径。
参考文献
【关键词】光伏发电，太阳能充电桩，新能源汽车，协同发展，节能环保
一、引言
在倡导低碳经济的背景下，电动汽车作为一种新兴的绿色节能环保的交通工具，使新能源汽车展现出了广阔的前景，从而充电配套设施是电动汽车产业赖以发展的基础。加强太阳能充电桩技术的应用，能达到节能环保，解决新能源汽车推广应用及其发展的瓶颈。从而带动太阳能充电桩产业和新能源汽车产业的共同发展。
二、太阳能充电桩与新能源汽车协同发展之间的联系
根据国家“十三五规划”提出绿色经济发展的背景下，电动汽车作为一种新兴的绿色环保交通工具，在未来汽车市场将占据重要地位，但充电网络等基础设施的建设，一直困扰着电动汽车发展和推广，也影响消费者对新能源汽车的亲睐。因此，电动汽车代替传统燃油汽车，最主要的瓶颈就是充电基础设施建设问题难以解决。要想新能源汽车得到相应的推广及发展，加强推广灵活多用的充电桩基础设施建设尤其相关重要。可充电桩靠电网供电是远远不够，不仅加大了城市用电负荷，而且加大了我国的大量火力发电，又违背了节能环保的主题。从而推广太阳能充电桩在各领域的配套建设，利用太阳能光伏发电代替电网供电的充电桩是一种比较优越的选择，这样不仅减小了城市电网供电负荷，而且对环境污染及能源的有效控制得到重大改善。
三、怎样促进太阳能充电桩与新能源汽车协同发展
如何做到太阳能充电桩与新能源汽车的协同发展，我们要这样解决以下几个问题：
实现新能源汽车充电桩比传统燃油汽车加油站更加灵活。
1.新能源汽车充电桩的灵活性在于它不仅局限于和传统燃油汽车加油站的建设地点一样必须建设在交通要道，而且太阳能充电桩可便于安装在学校，企业、城市小区、公共场所、停车场、以及农村。其次，太阳能资源随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路所造成的电能损失及高昂的建设经济成本，这样有效解决新能源汽车充电困难的问题，从而促进了新能源汽车的广泛应用。
2.新能源汽车充电桩能够很方便的与建筑物相结合，构成太阳能充电停车棚，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源来建设光伏发电充电桩，也可以把现有的加油站顶棚改建成太阳能充电桩及加油一体化综合服务站，这样不仅促进了充电桩的有效应用，而且促进了充电桩的覆盖区域。
实现新能源汽车的普及应用
根据“十三五”规划纲要，再次将新能源汽车作为重要内容，使新能源汽车得到长期向好基本面没有改变，国家将持续加大对新能源汽车市场导入期的政策支持力度，积分交易制度、各地充电设施规划和购置补贴等政策将陆续出台。2016年是新能源汽车“调整再出发”的一年，全年产销有望达到60万辆，公交公务物流环卫仍将为主力推广领域，分时租赁等商业模式创新也将逐步提升私人消费，由此看到今后新能源汽车市场具有较大的吸引力。
政府应加强扶持和鼓励新能源汽车及太阳能充电桩相关产业的发展
在我国，人民消费水平不断提高，汽车逐渐增多，对环境的污染逐年攀升。能源不断减少，过度开发给环境带来相应的自然危害，其次能源不断依赖与于进口，增加了能源进口价格，给我国经济带来不稳定因素的影响。作为新能源汽车和太阳能充电桩具有节能，环保、经济等条件，政府应大力支持推动新能源汽车和太阳能充电桩等相关领域的发展，减少能源短缺及环境污染的危机，使我国的经济及环境得到有效改善。
降低太阳能充电桩的建设成本
1太阳能充电桩发的电不需储存装置，直接与相关领域的电网并网，当遇到阴雨天气时，太阳能光伏板不能发电，电网可以给充电桩供电，这样不仅加强了充电桩的可靠性而且降低了经济成本。
2太阳能充电桩不仅能给新能源汽车充电，而且还能把多余的电给相关领域用户供电，例如小区，企业、学校、街道等路灯及其它负载供电。同时，太阳能充电桩不仅减轻了电网供电负荷，而且使太阳能发电更加节能环保。
3将太阳能光伏电池组件利用于企业，学校及其他场所的停车棚建设之中，将减少占地面积和建筑材料，这样不仅有效地降低了前期成本投入，而且有效地促进了太阳能光伏发电产业的发展。
四、新能源汽车与太阳能充电桩协同发展带来哪些好处
新能源汽车的发展离不开充电桩，就像传统燃油汽车离不开加油站一样，需要充电桩补给能量作为动力来源。太阳能光伏发电充电桩具有节能环保，能减轻电网高峰负荷，就地安装就地发电，不需远距离输电等特点。其次，很方便地与停车棚结合，构成太阳能光伏发电停车棚，既能充电又能停车，合理地节约利用资源等优点，体现了充电桩和停车棚的灵活配套。
五、太阳能充电桩和新能源汽车产业的发展前景
业内人士认为，纯电动车依然面临着基础设施不够完善，电池技术等有待提高的问题。目前，依然主要靠公共服务领域的单位采购推动销量，私人市场的拓展十分缓慢，因此，相应的鼓励政策并没有激发私人购置电动车的热情。但是可以预见，新能源汽车将成为我国汽车工业的新生力量。随着电动汽车产业链的日趋成熟，电动汽车成本逐步下降、性能逐步提升，电动汽车将逐步完成对传统汽车的替代。2016年是“十三五”的开局之年，政策暖风频繁吹向新能源汽车行业，与其相配套的充电设施建设也备受关注。业界预计，国内新能源汽车充电设施建设将在“十三五”时期迎来快速发展，充电桩市场前景广阔，越来越多的企业将会在这一领域抢占市场先机。由此解决了新能源汽车发展瓶颈，使新能源汽车向前迈进一步，为今后的发展夺得重大突破。
参考文献：
【关键词】新能源；分布式发电；技术前景
中图分类号：P754.1 文献标识码：A
一、前言
经济的发展使电力的需求更加广泛。我国电力当前主要是依靠一次能源如煤、石油、天然气来获得。但这些不可再生资源随着开采量的增大而逐渐减少。因此，开发新能源是当前经济发展的迫切需要。
二、分布式发电的定义
由于分布式发电在电力舞台上的再度兴起是最近几年的事,因此,国际上关于分布式发电技术尚无统一的定义。涉足于该领域的制造商、电力零售商及用户对分布式发电有各自的诠释。本文将采用较为普遍的定义作为分布式发电系统的定义,对分布式发电系统的特点及技术关键进行进一步的讨论。即任何靠近负荷的发电方式都称为分布式发电。这种定义不仅包含了采用再生能源的发电机组,也涵盖了任何位于负荷侧的采用常规能源的发电机组,它包括:安装于重要负荷,如医院、大工矿企业的备用柴油发电机组;根据用户对供电可靠性的要求,安装于负荷中心的小型发电机组;安装于变电站,用于提供无功支持及改善电能质量的同步调相机等。国外某些电力系统对分布式发电的规模有进一步的限制,将靠近负荷中心,装机容量少于“N”kW (或MW)的发电设备称为分布式发电系统,“N”的具体数值依不同的电力系统而异,一般在10 kW到50 MW之间。
分布式发电系统的主要特点:电源容量小,电压等级低,小型模块化,接近负荷中心,运行方式灵活。而这些特点也恰恰使分布式发电系统弥补了超高压、远距离输电的不足,满足了电力系统和用户的特定要求(如调峰、为边远用户或商业区供电等),成为电网规划及运行管理者关注的新课题。
三、分布式发电的特点
分布式发电由于在效率、灵活、能源多样化、环保、节能等多方面的优越性，加上电力市场化的快速发展，获得广泛的关注，给电力系统运行带来很多优点，弥补了大电网在稳定性方面的不足。 当电力系统发生故障时可以提供紧急供电支持，既保证重要用户供电，又可防止系统事故扩大。不仅增加电网机动性，而且改善电能质量，提高供电可靠性。不需要建设配电站，不需要架设长距离输电线路，建设成本较低，并避免投运后增加输配电成本，同时大大降低了输电损耗。 分布式供电的环保性能优良，其能源利用率高， 可达 65％～95％（传统能源系统的发电效率为 40％左右）。分布式电源投资小、占地少，建设周期短，有利于在较短时间内解决电力短缺问题。 另外，分布式电源能够同时提供热、电、冷三种能源，并且可以根据用户的特定要求，提供不同温度等级的热量和冷气。
四、分布式发电技术分类
按照分布式发电使用的能源是否再生,可以将分布式发电分为两大类。一类是基于可再生能源的,主要包括:风能发电、太阳能光伏发电、地热能、海洋能、生物质能等发电形式;另一类是使用不可再生能源的,主要有:内燃机、微型燃气轮机、燃料电池、热电联产等发电形式。目前几种主要的分布式发电形式及特点:
1、风能发电
风能蕴藏量巨大、可再生、分布广,具有明显的环保效益，且发电成本低,规模效益比较显著。风能发电技术现在已经发展得较为成熟。风力发电形式有并网型和离网型两种。其中并网型风力发电是大规模开发风电的主要形式,是近年来风电发展的主要趋势。离网型风力发电可以为偏远地区或无电网的地区提供电能。
2、太阳能发电
目前应用较多的是太阳能光伏发电技术。其原理是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转化为电能。虽然目前太阳能光伏发电的成本太高,但是光能是取之不尽用之不竭的清洁能源,而且不受地域限制,发电装置安全可靠,规模灵活,其发展前景仍然被广泛看好。
3、生物质发电
生物质发电是利用秸秆、垃圾、沼气、农林废弃物等,直接燃烧将生物质能转化为电能的一种发电方式。它是一种可再生能源发电,其发电成本低,容易控制,环保综合利用效果好。但电能转换的效率低,生物质燃料的获取、存储和稳定的供给较困难。因此,生物质发电的容量和规模受到限制。
4、微型溜气轮机发电
以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机发电技术。其发电效率较高,且体积小、质量轻、污染小、运行维护简单。
五、分布式发电中的储能技术
1、储能技术的作用
（1）能够改善电能质量，维持系统稳定
例如在风力发电中，风速的变化会使原动机输出机械功率发生变化，从而使发电机输出功率产生波动而使电能质量下降。应用储能装置是改善发电机输出电压和频率质量的有效途径，同时增加了分布式发电机组与电网并网运行时的可靠性。可靠的分布式发电单元与储能装置的结合是解决诸如电压跌落、涌流和瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效手段之一。在分布式发电装置不能正常工作时向用户提供备用电力。在一些特殊情况下，如太阳能发电的夜间，风力发电无风时，储能装置能够起到过渡的作用，持续向用户供电。
（2）提高分布式发电单元拥有者的经济效益
在电力市场的环境下，分布式发电单元与电网并网运行，有了足够的储存电力，分布式发电单元成为可调度的机组单元，发电单元拥有者可以根据不同情况向电力公司卖电，提供调峰和紧急功率支持等服务，获取最大的经济效益。
2、各种储能技术的应用
（1）飞轮储能技术
飞轮储能技术是一种机械储能方式，利用高速旋转的飞轮来储存能量。由轮材料和轴承问题等关键技术一直没有解决而停滞不前，20 世纪 90 年代以来，由于高强度的碳纤维材料、低损耗磁悬浮轴承、电力电子学三方面技术的发展，飞轮储能器才得以重提，并且得到了快速的发展。
（2）超导储能技术
超导储能系统利用由超导线制成的线圈，将电网供电励磁产生的磁场能量储存起来， 在需要时再将储存的能量送回电网或作它用。
（3）蓄电池储能技术
蓄电池储能系统由电池、直―――交逆变器、控制装置和辅助设备（安全、环境保护设备）等组成，目前在小型分布式发电中应用最为广泛。 根据所使用化学物质的不同，蓄电池可以分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。
（4）超级容器储能技术
超级电容器使用特殊材料制作电极和电解质，这种电容器的存储容量是普通电容器的 20～1000 倍，同时又保持了传统电容器释放能量速度快的特点。根据储能原理的不同，可以把超级电容器分为 2 类：双电层电容器和电化学电容器。
除了上述的几种储能方式外，在电力系统中应用较多的储能方式还有抽水蓄能、压缩空气储能等。抽水蓄能在现代电网中大多用来调峰，在集中式发电中应用较多。压缩空气储能不是像蓄电池储能那样的简单储能系统，它是一种调峰用燃气轮机发电厂，对于同样的电力输出，它所消耗的燃气要比常规燃气轮机少 40％。
六、新能源分布式发电应用障碍和瓶颈
尽管世界上分布式发电技术发展十分迅速, 但其在我国的发展还刚刚起步, 且存在不少障碍和瓶颈。
1、技术局限问题。与国外相比, 我国的 DG 研究尚处于起步阶段, 许多发电技术尚处于实验室应用阶段, 发电效率不高且存在许多不确定性, 有些核心技术需从国外引进, 这样成本将大大升高, 导致电价大大提高。
2、与配电网联网问题。当电网中存在较多的 DG 单元或者存在大容量的 DG 单元时, 对电力系统的稳定性、控制和继电保护都有较大影响。如何消除或减少其负面影响将是未来电力科技人员研究的课题。
3、政策许可问题。目前, DG 在获得行政许可方面的困难大于常规电力项目, 原因是缺乏对 DG 政策许可的规定, 即便是与常规电力项目在行政许可方面一样对待也是不公平的,因为 DG 项目规模小、投资少, 完全套用常规发电项目, 其行政许可前期准备费用相对过高。
4、融资问题。在目前市场条件下, DG 的社会效益没有内部化, 政策不完善, 项目不确定因素多, 金融部门认为风险高,而且投资者中小公司多, 资金实力弱, 融资资信低。
七、应用前景
利用新能源的 DG 技术是一种很有发展前途的发电和能源综合利用方式。但 DG 对电力系统稳定性、电力系统控制和继电保护都有负面影响, 且其发展障碍还包括政策、市场规则、技术性能和经济性诸多方面, 因此这种电源在我国仅占极小的比例。但随着 DG 技术的发展, 各种分布式电源设备性能不断改进、效率不断提升、成本不断降低, 加上各项政策体制的不断完善, 其应用范围将不断扩大, DG 作为一种具有竞争力的发电方式必将在现代电力系统中占有越来越重要的地位, 应用前景广阔。
八、结束语
通过上述分析，我们对分布式发电有了一个认识。当前世界各国都在加紧对分布式发电技术的研究。这必将成为二十一世纪的电力工业发展方向。尽管我国还处在初级阶段，但是随着我们对分布式发电认识的不断深化，也必将促进其更加深入的发展。
参考文献
[1] 惠子厚 风力发电的现状和前景[J].电工电能新技术2010
[关键词]太阳能；光伏发电技术；应用；前景
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0149-01
随着社会的不断发展，对于能源的需求也在不断增大。但资源的匮乏、能源的紧缺以及生态问题的日益突出成为目前最大的问题，引起了全世界的关注和担忧。此时人们认识到可持续发展的重要性，并开始关注资源的有效利用和管理。太阳能资源是一种干净、无污染、分布广泛的一种可再生资源，符合了当前环保节约的生产要求，逐渐被人们所认可和采用，并成为公认的理想化替代性能源之一。人们在太阳能研究基础上研究了光伏发电，实现了从太阳能到电能的有效转变，这对于人类生活来说具有重大意义。如果对于太阳能加大研究和探索，用它来代替石油、煤炭等不可再生资源将是全人类的福音。
一、太阳能光伏发电技术的原理
太阳能光伏发电系统是由光伏电池板、控制器和电能储存及变换环节构成的。这种新型的发电体系中太阳能电池起着调节转换的作用，也被称为光伏电池，太阳能电池之所以能够产生电源其主要的原因是光生伏特效应导致的。当太阳光线或其他一些光源照在这种特殊性能的电池上的时候，它会将全部的光线吸收到体内，从而形成光生电子―空穴对。光生电子和空穴在里面经过一些特殊的化学反应以后会出现相互离散的现象，异号电荷会不断地积累然后集中分布在两头，所谓的“光生电压”也就产生了，这就是太阳能发电的原理“光生伏特效应”[1]。要是把电极内部的两极进行导出处理，然后和负载连接在一起，“光生电流”就会从负载流出，在这种情况下就会引起功率的流失。可以无限获取的太阳的能量就能转换成我们日常生活以及生产所需的源源不断的能量了。
经过长时间仔细研究与分析我们总结出了这一伟大的转换工作之所以能够顺利完成的基本原理：①当电池板吸收了足够的太阳光线的时候，在其内部就会形成电子―空穴对产生，也就是所谓的“光生负载电子”，它们的主要区别就是电性是相反的，空穴带正电，电子带负电；②在半导体节中生成的具有特殊性的电场在化学反应的影响之下会将光生电流的两种性能却别开来[2]；③太阳能电池的正、负极分别收集光生载流子和空穴，在这种情况下电路中就会有电流出现，我们日常生活生产活动所需的电量就会出现。
二、太阳能光伏发电技术的具体应用
2.1 独立光伏发电系统的建立
独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接，因此其建设地点一般选在与电网隔离的偏远地区，比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独立光伏发电系统中不可缺少的，这是由于太阳能发电一般选择在白天，然而负荷用电是全天24h实施，这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境影响下，其供电可靠性很难得到保障，然而对于偏远无电地区而言这一系统的建立已然产生十分重要的社会价值。
2.2 光伏建筑一体化应用
关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面：通过在建筑物屋顶安装光伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联，进而构成光伏建筑一体化系统；通过建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板，利用光伏玻璃幕墙替代原有幕墙，提高墙面积屋顶的太阳能吸收量，这就同时实现了建材功能与发电功能，是对光伏发电成本的有效控制。与此同时，在墙体外饰材料研究方面也出现了全新的彩色光伏模块，这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得建筑物外观更具美学欣赏价值。
2.3 混合型光伏发电系统的构建
所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏发电系统的过程，混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势，扬长避短，从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状况的影响，在冬季风力较大地区，就可通过光伏发电和风力发电的混合模式，尽可能减少天气变化对发电系统的影响，进而达到控制负载发电率的目的。
2.4 光伏发电在LED照明中的应用
作为半导体材料制作而成的组件，LED 与光伏发电的结合可实现电能至光能的转化。这一半导体照明技术不仅有着环保、节能、高效的技术优势，并且照明周期较长，且易于维护。光伏发电在LED照明系统中的应用突出了光生伏特效应的技术原理，通过太阳能电池实现对太阳能至电能的转化，再借助LED照明系统将其转化为最终的光能。由于 LED 照明和光伏发电技术同是直流电，因此转化过程并不需要借助变频器，这明显提高了整个过程的执行效率。除此之外，在可充放蓄电池的辅助下，光伏发电在 LED照明中的技术优势必将更加突出。
三、太阳能光伏发电应用普及障碍及发展趋势
3.1 我们都知道太阳能属于一种绿色资源，而且随着科学技术的发展我国利用太阳能技术满足生活生产所需的技术水平也在不断提高，但是在这种新型的发电系统中还是存在各种不足之处需要我们进行调整和完善，主要表现在：使用策略、环保型和社会需求等，这些因素都在某一些程度上影响了这种新型发电体系的普及，另外，由于太阳能发电成本太高；制作所需的材料还是销售所需的市场都不再本土市场中，产业与市场倒挂现象严重；太阳能光伏产业投资出现的潮涌现象，这些都在很大程度上制约着太阳能光伏发电应用的普及。
3.2 发展趋势与发达国家相比，我国太阳能光伏发电还有很多需要完善的地方，需要政府及相关部门予以政策和资金上的支持，以保证新能源和可再生能源得以良好地发展。目前，我国政府对新能源和可再生能源的发展给予了高度重视，面对化石能源的枯竭，大量化石能源对环境的影响逐渐加剧，国家起草了可再生能源开发战略规划，为我国新能源以及可再生能源的长期发展制定了指导方针。在规划当中，对于新能源的利用效率提出了要求，其中发电总容量达到了6000万kW，太阳能光伏发电达到45万k W。未来我国太阳能光伏发电的总量将逐渐提升，覆盖的范围也将更为广泛，成为我国电业行业发展的主要能动力。相信通过各方面的协调配合以及努力，我国的太阳能光伏发电技术将向着更快、更好的方向发展。
参考文献：
关键词：新能源;智能配电网 风力发电;光伏发电;电动车充电站
近年来，世界范围内能源危机日益加剧，能源的开采和使用加速了人类生存环境的恶化。人类必须在有限资源和环境保护要求的双重制约下发展经济。因此，作为一次能源的最大使用者，电力行业综合利用各种新能源具有非常重要的意义。由于新能源发电具有随机性、波动性和间歇性，其接入电网会影响电力系统的安全稳定运行。
一、新能源发电技术及其对智能配电网的影响
在可再生能源中，光伏发电和风力发电发展最快，世界各国都将其作为重要的发展方向。新能源的转换、利用和并网运行技术，是世界各国智能电网技术的研究焦点。
（一）风力发电简介。风力发电是目前新能源开发中技术最成熟、最具规模化商业开发前景的发电方式。风力发电是利用天然风吹转叶片，带动发电机转子旋转发电。其运行方式可分为独立运行、并网运行、与其它发电方式互补运行如与柴油机组、与太阳能光伏发电、与燃料电池发电方式等互补等。
（二）光伏发电简介。光伏发电是应用太阳电池在受到太阳光照时产生光伏效应，将太阳能转变为直流电能，主要由光伏阵列、传感器、储能型蓄电池和充放电控制器、升压电路、逆变器、滤波器和系统控制器等组成。
（三）新能源发电接入对电网的影响。新能源发电的目的是增加电力系统的电量，减少电力系统对一次能源的消耗。新能源发电具有间歇性、随机性、可调度性差的特点。在电网接纳能力不足的情况下，新能源发电并网会给电力系统带来一些不利影响，存在的主要问题在众多文献中均有描述，现总结如下。
（1）对电能质量的影响。风力发电和光伏发电受天气影响均具有间歇性和波动性特点，且一般配有整流-逆变设备和大量的电力电子设备，会产生一定的谐波和直流分量。（2）对网损的影响。新能源接入配电网后，配电系统将由原有的单电源辐射式网络变为用户互联和多电弱环网络[1]。电网的分布形式将发生根本性的变化，负荷大小和方向都很难预测。这使得网损不但与负载等因素有关，还与系统连接的电源具置和容量大小密切相关。（3）对配电网系统的实时监控的影响。现行的配电网是一个无源的放射形电网，信息采集、开关的操作、能源的调度等相应比较简单，其实施监测、控制和高度是由供电部门统一来执行的。新能源的接入使此过程复杂化，特别需要对新能源接入后可能出现的“孤岛”现象进行监测预防。（4）并网标准。目前，我国还没有统一的关于新能源发电的并网标准，关于大中型新能源发电并网对电力系统安全稳定性、电能质量、电网调度和运行等的影响因素，以及电网接纳能力等方面的技术问题尚没有确切定论，对接入系统的有功/无功控制能力、电能质量及低电压穿越能力等的检测手段也不完善，包括对控制器、逆变器、输配电设备、双向计量设备及系统安全性方面的检测。
二、电动车充电设备及其对智能配电网的影响
（一）电动车充电设备简介。目前新能源汽车主要有替代燃料汽车、电动汽车、燃料电池汽车三种。电动汽车在环保、清洁、节能等方面有明显优势，成为了当代汽车的主要发展方向，是最有潜力的交通工具。
（二）电动车充电设备对智能配电网的影响。（1）对电能质量的影响。电动车直流充电机采用电力电子技术、整流装置等非线性设备，在实际使用过程中不可避免的产生谐波和无功电流，从而影响电能质量。（2）对配电网的其他影响。电动车采用白天行驶、夜间充电的运行方式，有利于电网的峰谷平衡，改善电网负荷特点，减少为维持电网低负荷运转而引起的调峰费用。
三、结语与展望
随着微网、物联网技术、微型风力发电和光伏发电并网技术以及新型滤波充电桩技术越来越成熟，未来的智能配电网必须可以兼容新能源，实现负荷侧的交互，支持多元化电源的灵活接入和方便使用。首先，智能配电网可以利用太阳能光伏发电和微型风力发电不受地域限制的特点，实现新能源的即插即用，建立微型发网系统，组成微型电网，实现自发自用。其次，电动车特别是电动汽车产业虽然发展迅速，但普及率仍不高。
参考文献：
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：
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关键词:压电效应;新能源发电;压电发电;微机电;自供电
中图分类号:TN76 文献标识码:A 文章编号:16749944(2010)10016503
1 当前世界能源利用现状
能源是科技发展的关键。历史上主要技术的发展都与新能源的利用或能源利用方法的改进有关。人类的一切活动都离不开能源,社会向前发展是以能源消费为前提的。自然界的能量总是遵守能量守恒定律,目前,工、农业所需的能量来源主要是石油、煤、天然气等。根据目前能源的消耗速度,在不久的将来,石油、煤、天然气等能源必将耗尽。因此,能源危机并非是虚幻。针对能源危机,应降低能源消耗速度,进行能量回收再利用,同时寻找并开发新能源。以上3种方法中最有前景的是寻找并开发新能源,近年来利用压电材料进行能量收集的研究越来越受到人们的关注,压电材料是一种节能型环保材料,绿色安全,不会产生有毒有害的残留物质,符合可持续发展的要求。压电发电是依靠外界振动使压电材料发生变形而发电,其可利用的振动源无处不在,其应用不受场地的限制,也不需要专设场地,其应用的伸缩性及活动性强。同时利用压电材料制作的压电发电装置结构简单,易于实现,成本低,可大型化批量生产。
2 压电发电技术的工作原理及研究现状
2.1 压电发电工作原理――压电效应
压电效应分为正压电效应和逆压电效应 。某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的2个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应,或称为电致伸缩现象。准确地说,压电发电技术是利用压电材料的正压电效应,将机械振动能量转变为电能,实现发电的目标[1]。
2.2 国内外研究状况
近几十年来,利用压电材料将环境中的机械能转换为电能的研究越来越受人们的重视,国内外许多科学家对压电材料的实验研究都已经证明压电材料有着广泛的用途,对压电材料特性的研究和发电能力的研究与探讨也已经获得了实质性的效果,这些为实现压电材料发电在实际中的应用打下了坚实的基础。目前,关于压电发电与能量存储技术的研究在美国、日本、荷兰、以色列、西班牙等许多国家已经逐步深入,并且取得了一定的实验成果,但国内压电发电技术的研究尚处于起步阶段。
2.3 压电发电的应用实例
2.3.1 压电发电保暖鞋
国外所研究的压电发电装置大多属于人力发电机,其中对“压电发电鞋”研究的报道最多。压电发电鞋原理就是把压电材料发电装置置入鞋底,通过走路时脚对鞋底的冲击使压电材料变形而产生电量[2,3],达到保暖的效果。这种发电装置的发电功率可满足户外登山运动员的脚底保暖和陆上部队在野外军事行动中的保暖使用需求,这项技术的成功运用展示了压电发电与能量存储技术的光明前景。国内现在也开发出了压电发光鞋,原理跟上述压电保暖鞋相似。
2.3.2 压电发电型电池充电器
维基尼亚科学家HENRY A.SODANO等在比较利用电容存储电能不足的前提下,第一次证明了利用压电材料制作的发电系统给电池充电的可行性。并且得出压电振子在谐振工作条件下给一个40mAh电池充电时间不到1h,利用随机频率充电需要1.5h的结果[4]。这项研究结果使利用压电材料进行能量收集的方法更加趋于实用化,同时也扩大其应用范围。
2.3.3 无源安全带检测装置
阿尔卑斯电气公司开发了一种无源安全带检测装置,解决了车内布线难的问题。此装置是通过将压电元件和无线电路嵌入到安全带带扣中,利用解下安全带时的动作,对压电元件施加压力使其发电来驱动无线电路,就能向司机通报安全带使用情况。无线电路使用遥控车门系统所用的频带315MHz或433MHz[5]。
2.3.4 利用公路路面振动进行压电发电
以色列科学家表示,他们已经找到一种利用汽车运动让街道和公路发电的方法。据负责该项目的科学家海姆 阿布拉莫维奇称该技术可以让汽车在耗能的同时也能产生新的能量,这项技术的奥秘在于路面下铺设了一种特殊的材料――微型压电晶体,这种压电晶体在受到挤压变形时会产生少量电量(相当于将等量的正负电荷分离,出现了电压),而当成千上万个压电晶体被植入公路表面时,公路便可产生巨大的电能。研究人员还表示,这种发电系统的具体发电能力取决于路面上通行车辆的数量、重量和行驶速度,理想情况下每千米路段每小时的发电量可达400 kWh,足以供应800户人家的日常用电需求[6]。
2.3.5 发电舞池
全世界第1家通过跳舞发电的迪厅在荷兰鹿特丹开业。在这家名为“瓦特俱乐部”的迪厅,舞池中大约1/3的用电是由跳舞的宾客们自己制造。2009年7月10日,坐落在伦敦繁华的国王十字大街的生态环保夜总会开张纳客。环保夜总会提供有机饮料、选用可回收餐具、在卫生间安装水循环系统以节约用水,最具创新的是它有一个会发电的舞池。当年轻男女在舞池中翩翩起舞时,地板可以将他们随音乐舞动而产生的能量通过地板下面的弹簧和一系列发电装置转化成电能储存在充电电池中,据说采用这套装置,理想情况下可以解决夜总会60%的电力需求,舞迷们在狂欢之余也为环保“踩”出了积极的贡献[7]。
2.3.6 海浪使压电材料发电
新泽西州普林斯顿海洋动力技术公司研究一种从海洋中获取廉价而洁净能源的方法,即把一种压电聚合物置于海浪和海流中,利用海浪和海流产生的压力和应力使压电聚合物发电。据估算,一个100MW的发电系统,其浮体可能要覆盖约7.7km2的海面,它发出的电力足够供一个2万人的城市用电。压电发电机的发电成本是很有竞争力的,在有些地方每千瓦时的电只需要1~3美分。因为海浪是“免费”的,而压电聚合物很少需要甚至不需要维修。压电聚合物对有腐蚀性的海水有良好的抗蚀性,且不透水,设计寿命可以达20年,而且还可以回收利用[8]。
3 压电发电技术的发展趋势
3.1 向微能源器件发展
微机电系统(MEMS)是21世纪重要的研究领域之一,而微能源器件是MEMS的一个重要分支,其发展直接关系到MEMS在某些领域的应用。当前,很多领域解决方案只适用于短寿命周期。基于压电材料的发电装置虽然只能产生小级别的电力,一般在微瓦到毫瓦之间,但对于微功耗系统已经足够。目前,压电技术在加速度传感器、变压器、变频器、滤波器等领域中得到了广泛的应用,但作为独立的微能源器件来满足商业和生活需求的压电电源还仅仅处于实验原型阶段。随着国内外学者研究的不断深入,高寿命的便携式压电电源必将出现,以推动电子技术、计算机技术和MEMS技术的进一步发展。
3.1.1 压电马达
压电马达是利用压电材料的逆压电效应,把电信号加到压电陶瓷-金属构成的定子上,使定子产生一定轨迹的机械振动,驱动转子运动的新型电机。由于定子的振动频率多数工作在超声频范围,因此也称为超声波电机或超声马达。压电马达的超静运行适用于医院、宾馆、办公室等要求低噪声的场合。它的大能量密度适用于机器人的驱动,驱动过程中不需要齿轮装置,适用于精密定位装置中。在汽车工业和航天工业中压电马达也有着广泛的应用前景。特别是在航天领域,它有着电磁马达所不可替代的地位:一台大型的航天器(如太空站),需要众多的电动机,采用超声马达,不仅不产生电磁干扰,而且还能实现快速准确的定位控制和锁定位置的自保持功能,减小航天器的重量和体积.超声马达的一系列优点越来越引起航天领域内许多专家、学者的兴趣和重视。
3.1.2 替代传统的电声器件
电声器件是指电与声音转换的器件,传统的电声器件主要是利用电磁效应、静电感应效应等原理来实现电与声的转换,而压电电声器件是利用压电效应来实现的,压电电声器件不需要外接电源,它能够采集环境中的能量,为器件供电。主要有压电传声器、压电耳机、压电受话器等。压电电声器件具有体积小、重量轻、节能等优点,有很大的发展前途。
3.1.3 压电变压器
压电变压器是20世纪50年代开始研制,并于70年展起来的新型电子变压器。早期使用钞酸钡材料,转换效率很低,实用价值不大。随着钦馅酸铅等高压电常数、高KA和高Qm压电陶瓷材料的出现,压电变压器的研制才取得了显著进展。与传统的线绕变压器相比,压电变压器具有体积小、重量轻、耐高温、耐辐射、高可靠、使用时不会击穿,且不产生电磁干扰等优良特性。压电变压器也具有电压变换、阻抗变换和电流变换等功能,压电变压器由于结构简单,易于批量生产。近10多年来压电变流器得到了迅速发展,并在笔记本电脑中成功应用,随着压电变压器的设计、制作和应用等方面的问题得到解决,压电变压器代替电磁变压器不再是梦想。
3.2 集成实现设备的自供电技术
在便携式和无线电子市场不断繁荣的今无,能量捕获是其自供电的一个关键。未来能量捕获的研究将集中在能量捕获、存储和应用电路等方面,以解决无线传感器网络、嵌入式传感器等领域的供电问题,这方面已经有初步的研究,如将能量捕获装置和状态监测设备集成在一起构成完全的供电感应单元,用于结构监测[9]。这类系统的进一步发展将促使能量捕获方法从纯粹的实验向实用方面发展。通过压电检测与控制传感器集成,利用压电效应和逆压电效应能设计制作出各种各样的检测与控制传感器,以实现不同的需求。在一些特殊的场合,实现设备的自供电越来越重要,自供电的关键是能量捕获。在这一方面,压电材料有着显著的优点,能够消除工作环境的限制。
3.3 压电发电技术与旋转机械结合
当前,能量捕获装置基本上都是将设备周围的振动能量转换为电能。而为了控制噪声和减少机械零部件的疲劳损伤,很多场合都会尽力抑制设备的振动,这使得振动能量的捕获更加团难。但旋转机械有大量可以转换的动能,即使效率低的压电发电装置也可以提供大部分电器设备所需的能量。当前,从旋转机械上收集能量的装置有高速公路中的视线导航标识等,但其他方面的研究很少见。因此,压电发电技术与旋转机械的结合将成为下一步研究的重点[10]。
4 结语
从微电量在点火装置传感器和压电器件的应用,到压电能量的大量捕获,这是压电技术发展的必然趋势。根据实际的振动环境,选择更优化的结构配置、压电振子村料和几何参数,以及高效的能量转换存储电路是提高振动能量捕获量和捕获效率的必要途径。压电发电是一种绿色环保的新能源发电技术,具有很好的发展前景,必定会是将来新能源开发工程中的一个重要部分。
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The Status and Prospect of Piezoelectric Power Generation Technology
Hu Liu1,He Yuanting1,Wu Ting2,Deng Renhua1,Zhang Zhengfu1
(1.College of Mechanical Engineering,University of South China ,Hengyang
421001,Hunan,China;2.College of Nuclear Science and Technology ,University
of South China ,Hengyang 421001,Hunan,China)
