發布時間：2023-09-22 09:38:07
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的新能源發電的前景樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
2008年9月股神巴菲特18億港元投資比亞迪新能源，同年10月英特爾投資2000萬美元注資深圳創益科技，11月世界銀行集團成員國際金融公司（IFC）向新奧集團旗下新奧太陽能有限公司投資1500萬美元，并組織總計1.21億美元的貸款……這些逆市行為不由令人感到詫異。
盡管充滿各種風險，但中國已是世界上最活躍的新能源投資市場。近4年來，由于傳統能源領域內存在諸多限制，外資主要涉足中國的風能和太陽能市場。這的確也是一個非常巨大的市場。根據國家發改委的規劃，到2020年，中國可再生能源占能源消費總量比例將從16%上升到21%。根據全國工商聯新能源商會統計，預測2010年太陽能產品的銷售額將達到400億元左右，而到2020年這一市場將達近千億元規模。
據統計，在過去的2008年里有近高達6億美元的私募資本進入這個行業。究其根本原因，可再生能源的投資平均回報率高達20%，是中國最好的投資領域之一。而此次全球金融危機到來似乎也給這個行業的發展帶來了千載難逢的機遇。全球金融危機逐步侵蝕中國實體經濟，大批出口型企業倒閉、重工業企業減產、部分行業出現大面積虧損，但是也有人坐收漁利，鋼材、硅料、設備等原材料價格的大幅下降，讓不少光伏企業能夠“笑傲”危機。
數據顯示，去年全年和光伏行業相關的原材料價格大幅下降，未來原料成本有望降低40%-50%，光伏發電成本有望提前與傳統發電成本接軌，光伏發電的商用和普及有望在兩年內實現。發電成本降到每度1元人民幣的可能性會非常大。如果光伏發電成本達到或接近傳統發電的成本，那么對于中國這樣龐大的市場，所帶來的商業機會不言而喻，這或許是VC、PE在逆市中大筆投入綠能領域的真正原因。
關鍵詞：太陽能；光伏發電；現狀和前景
隨著人類社會的不斷發展，傳統能源被不斷的消耗，同時也帶來了嚴重的環境問題。為了減少環境的污染，保證能源的可持續利用，就必須改變現有的能源結構，重視新能源的開發和利用。從長遠發展的角度看，可再生資源是人類未來的主要能源來源，因此，世界上很多國家都開始重視太陽能等新能源的開發利用。在這些可再生資源中，光伏發電的發展速度最快，而太陽能光伏發電已經成為可再生能源領域中繼風力發電之后產業化發展最快、最大的產業。世界各國都非常重視太陽能光伏產業的發展，我國擁有豐富的太陽能資源，對太陽能的開采具有很大的優勢，因此，太陽能光伏發電成為我國開發新能源的重要內容。本文介紹了光伏發電系統的組成，并對太陽能光伏發電系統的現狀及前景進行分析。
1 光伏發電系統的組成
一般的太陽能光伏發電系統主要是由光伏電池組件，交直流逆變器、蓄電池和光伏系統電池控制器組成。首先，通過光伏電池組件將太陽能轉換為電能，其次，再利用交直流逆變器將直流電轉變成交流電，同時逆變器還可以自動穩定電壓，改善光伏發電系統的供電質量。利用蓄電池將電能存儲起來，在需要的時候在釋放出來。充放電控制器則是可以防止太陽能光伏電源系統的儲能蓄電池組過充電和過放電的設備，它是光伏發電系統的核心組成部分。
2 太陽能光伏發電系統的現狀及發展前景
2.1 國外的太陽能光伏發電的現狀和發展趨勢
作為20世紀80年代世界上增長最快的高新技術產業之一，太陽能光伏發電產業快速發展。截止2004年，世界太陽能光伏發電系統的裝機總容量達到了964.9 MW。到了2006年底，這個數據達到了4961.69MW。像單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅電池、帶狀硅電池、聚光電池以及薄膜電池等太陽能光伏電池已經商品化和實用化。在國際市場上，太陽能光伏電池的價格一般在3.15美元左右，并網后的價格為每瓦6美元，發電成本為每千瓦時0.25美元。光伏電池的發電效率在不斷的提高，晶體硅光電池的轉換率為15%，而單晶硅電池轉化率則達到了23.3%，砷化鎵光電池更是達到25%的轉化率。同時太陽能光伏電池組件的使用壽命也大大的延長，最多可達30年之久。目前，世界上太陽能光伏發電系統應用最多的國家為美國、日本和歐盟，它們的太陽能發電總量占世界光伏發電量的80%。專家預測，日后的世界太陽能光伏發電系統將會朝高效率、高壽命、低成本和美觀實用的方向發展，太陽能光伏發電系統的發電總量也將占13-15%，預測到2100年光伏發電總量將占60%以上。
2.2 國內太陽能光伏發電系統現狀和發展趨勢。
我國太陽能光伏發電系統的啟用較晚，20世紀90年代以來我國光伏發電快速發展。在這一階段我國光伏組件的生產能力不斷提升，產品生產成本降低，市場不斷擴大并出口到國外，裝機總容量也逐年增加。截止2006年底，我國光伏發電總量為35MW，占世界總量的3%。到2020年之前，我國太陽能光伏發電技術不斷發展和完善，光伏市場也將發生巨大的變化。發電成本也逐漸降低，2010年我國光伏發電的價格約為每千瓦時1.2元人民幣，預計到2020年，這個價格將會降低為每千瓦時0.6元人民幣。
隨著我國光伏企業的不斷發展，近年來受到西方國家的反傾銷等政策的打擊，一些光伏組件的生產廠商面臨著巨大的挑戰。在這個背景下，太陽能光伏發電系統的開發應用應該轉向國內，中國太陽能資源豐富，尤其是西北等內地地區，光照充足，必須加大財政支持，推進太陽能光伏發電系統在中國的應用，促進光伏產業的健康發展。
3 結語
隨著太陽能的開發和利用，我國光伏發電系統的應用快速成熟起來。太陽能光伏發電系統不但具有環保的特點，而且科技含量高，發電成本低，是對傳統發電模式的重大突破。但是，光伏發電系統的使用率還不高，主要原因是光伏發電系統的組成科技含量高，對材料的使用要求嚴格，因此必須加快研發太陽能光伏電池的新材料，提高光伏發電的效率，降低發電成本。加大對光伏產業的扶持力度，開發國內市場，將光伏發電系統廣泛的應用到國內，提高光伏產業競爭了，不斷推進光伏產品的更新和升級，為我國的電力供應開辟新的途徑。
參考文獻
【關鍵詞】光伏發電，太陽能充電樁，新能源汽車，協同發展，節能環保
一、引言
在倡導低碳經濟的背景下，電動汽車作為一種新興的綠色節能環保的交通工具，使新能源汽車展現出了廣闊的前景，從而充電配套設施是電動汽車產業賴以發展的基礎。加強太陽能充電樁技術的應用，能達到節能環保，解決新能源汽車推廣應用及其發展的瓶頸。從而帶動太陽能充電樁產業和新能源汽車產業的共同發展。
二、太陽能充電樁與新能源汽車協同發展之間的聯系
根據國家“十三五規劃”提出綠色經濟發展的背景下，電動汽車作為一種新興的綠色環保交通工具，在未來汽車市場將占據重要地位，但充電網絡等基礎設施的建設，一直困擾著電動汽車發展和推廣，也影響消費者對新能源汽車的親睞。因此，電動汽車代替傳統燃油汽車，最主要的瓶頸就是充電基礎設施建設問題難以解決。要想新能源汽車得到相應的推廣及發展，加強推廣靈活多用的充電樁基礎設施建設尤其相關重要。可充電樁靠電網供電是遠遠不夠，不僅加大了城市用電負荷，而且加大了我國的大量火力發電，又違背了節能環保的主題。從而推廣太陽能充電樁在各領域的配套建設，利用太陽能光伏發電代替電網供電的充電樁是一種比較優越的選擇，這樣不僅減小了城市電網供電負荷，而且對環境污染及能源的有效控制得到重大改善。
三、怎樣促進太陽能充電樁與新能源汽車協同發展
如何做到太陽能充電樁與新能源汽車的協同發展，我們要這樣解決以下幾個問題：
實現新能源汽車充電樁比傳統燃油汽車加油站更加靈活。
1.新能源汽車充電樁的靈活性在于它不僅局限于和傳統燃油汽車加油站的建設地點一樣必須建設在交通要道，而且太陽能充電樁可便于安裝在學校，企業、城市小區、公共場所、停車場、以及農村。其次，太陽能資源隨處可得，可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路所造成的電能損失及高昂的建設經濟成本，這樣有效解決新能源汽車充電困難的問題，從而促進了新能源汽車的廣泛應用。
2.新能源汽車充電樁能夠很方便的與建筑物相結合，構成太陽能充電停車棚，不需要單獨占地，可節省寶貴的土地資源來建設光伏發電充電樁，也可以把現有的加油站頂棚改建成太陽能充電樁及加油一體化綜合服務站，這樣不僅促進了充電樁的有效應用，而且促進了充電樁的覆蓋區域。
實現新能源汽車的普及應用
根據“十三五”規劃綱要，再次將新能源汽車作為重要內容，使新能源汽車得到長期向好基本面沒有改變，國家將持續加大對新能源汽車市場導入期的政策支持力度，積分交易制度、各地充電設施規劃和購置補貼等政策將陸續出臺。2016年是新能源汽車“調整再出發”的一年，全年產銷有望達到60萬輛，公交公務物流環衛仍將為主力推廣領域，分時租賃等商業模式創新也將逐步提升私人消費，由此看到今后新能源汽車市場具有較大的吸引力。
政府應加強扶持和鼓勵新能源汽車及太陽能充電樁相關產業的發展
在我國，人民消費水平不斷提高，汽車逐漸增多，對環境的污染逐年攀升。能源不斷減少，過度開發給環境帶來相應的自然危害，其次能源不斷依賴與于進口，增加了能源進口價格，給我國經濟帶來不穩定因素的影響。作為新能源汽車和太陽能充電樁具有節能，環保、經濟等條件，政府應大力支持推動新能源汽車和太陽能充電樁等相關領域的發展，減少能源短缺及環境污染的危機，使我國的經濟及環境得到有效改善。
降低太陽能充電樁的建設成本
1太陽能充電樁發的電不需儲存裝置，直接與相關領域的電網并網，當遇到陰雨天氣時，太陽能光伏板不能發電，電網可以給充電樁供電，這樣不僅加強了充電樁的可靠性而且降低了經濟成本。
2太陽能充電樁不僅能給新能源汽車充電，而且還能把多余的電給相關領域用戶供電，例如小區，企業、學校、街道等路燈及其它負載供電。同時，太陽能充電樁不僅減輕了電網供電負荷，而且使太陽能發電更加節能環保。
3將太陽能光伏電池組件利用于企業，學校及其他場所的停車棚建設之中，將減少占地面積和建筑材料，這樣不僅有效地降低了前期成本投入，而且有效地促進了太陽能光伏發電產業的發展。
四、新能源汽車與太陽能充電樁協同發展帶來哪些好處
新能源汽車的發展離不開充電樁，就像傳統燃油汽車離不開加油站一樣，需要充電樁補給能量作為動力來源。太陽能光伏發電充電樁具有節能環保，能減輕電網高峰負荷，就地安裝就地發電，不需遠距離輸電等特點。其次，很方便地與停車棚結合，構成太陽能光伏發電停車棚，既能充電又能停車，合理地節約利用資源等優點，體現了充電樁和停車棚的靈活配套。
五、太陽能充電樁和新能源汽車產業的發展前景
業內人士認為，純電動車依然面臨著基礎設施不夠完善，電池技術等有待提高的問題。目前，依然主要靠公共服務領域的單位采購推動銷量，私人市場的拓展十分緩慢，因此，相應的鼓勵政策并沒有激發私人購置電動車的熱情。但是可以預見，新能源汽車將成為我國汽車工業的新生力量。隨著電動汽車產業鏈的日趨成熟，電動汽車成本逐步下降、性能逐步提升，電動汽車將逐步完成對傳統汽車的替代。2016年是“十三五”的開局之年，政策暖風頻繁吹向新能源汽車行業，與其相配套的充電設施建設也備受關注。業界預計，國內新能源汽車充電設施建設將在“十三五”時期迎來快速發展，充電樁市場前景廣闊，越來越多的企業將會在這一領域搶占市場先機。由此解決了新能源汽車發展瓶頸，使新能源汽車向前邁進一步，為今后的發展奪得重大突破。
參考文獻：
【關鍵詞】新能源；分布式發電；技術前景
中圖分類號：P754.1 文獻標識碼：A
一、前言
經濟的發展使電力的需求更加廣泛。我國電力當前主要是依靠一次能源如煤、石油、天然氣來獲得。但這些不可再生資源隨著開采量的增大而逐漸減少。因此，開發新能源是當前經濟發展的迫切需要。
二、分布式發電的定義
由于分布式發電在電力舞臺上的再度興起是最近幾年的事,因此,國際上關于分布式發電技術尚無統一的定義。涉足于該領域的制造商、電力零售商及用戶對分布式發電有各自的詮釋。本文將采用較為普遍的定義作為分布式發電系統的定義,對分布式發電系統的特點及技術關鍵進行進一步的討論。即任何靠近負荷的發電方式都稱為分布式發電。這種定義不僅包含了采用再生能源的發電機組,也涵蓋了任何位于負荷側的采用常規能源的發電機組,它包括:安裝于重要負荷,如醫院、大工礦企業的備用柴油發電機組;根據用戶對供電可靠性的要求,安裝于負荷中心的小型發電機組;安裝于變電站,用于提供無功支持及改善電能質量的同步調相機等。國外某些電力系統對分布式發電的規模有進一步的限制,將靠近負荷中心,裝機容量少于“N”kW (或MW)的發電設備稱為分布式發電系統,“N”的具體數值依不同的電力系統而異,一般在10 kW到50 MW之間。
分布式發電系統的主要特點:電源容量小,電壓等級低,小型模塊化,接近負荷中心,運行方式靈活。而這些特點也恰恰使分布式發電系統彌補了超高壓、遠距離輸電的不足,滿足了電力系統和用戶的特定要求(如調峰、為邊遠用戶或商業區供電等),成為電網規劃及運行管理者關注的新課題。
三、分布式發電的特點
分布式發電由于在效率、靈活、能源多樣化、環保、節能等多方面的優越性，加上電力市場化的快速發展，獲得廣泛的關注，給電力系統運行帶來很多優點，彌補了大電網在穩定性方面的不足。 當電力系統發生故障時可以提供緊急供電支持，既保證重要用戶供電，又可防止系統事故擴大。不僅增加電網機動性，而且改善電能質量，提高供電可靠性。不需要建設配電站，不需要架設長距離輸電線路，建設成本較低，并避免投運后增加輸配電成本，同時大大降低了輸電損耗。 分布式供電的環保性能優良，其能源利用率高， 可達 65％～95％（傳統能源系統的發電效率為 40％左右）。分布式電源投資小、占地少，建設周期短，有利于在較短時間內解決電力短缺問題。 另外，分布式電源能夠同時提供熱、電、冷三種能源，并且可以根據用戶的特定要求，提供不同溫度等級的熱量和冷氣。
四、分布式發電技術分類
按照分布式發電使用的能源是否再生,可以將分布式發電分為兩大類。一類是基于可再生能源的,主要包括:風能發電、太陽能光伏發電、地熱能、海洋能、生物質能等發電形式;另一類是使用不可再生能源的,主要有:內燃機、微型燃氣輪機、燃料電池、熱電聯產等發電形式。目前幾種主要的分布式發電形式及特點:
1、風能發電
風能蘊藏量巨大、可再生、分布廣,具有明顯的環保效益，且發電成本低,規模效益比較顯著。風能發電技術現在已經發展得較為成熟。風力發電形式有并網型和離網型兩種。其中并網型風力發電是大規模開發風電的主要形式,是近年來風電發展的主要趨勢。離網型風力發電可以為偏遠地區或無電網的地區提供電能。
2、太陽能發電
目前應用較多的是太陽能光伏發電技術。其原理是利用半導體材料的光電效應直接將太陽能轉化為電能。雖然目前太陽能光伏發電的成本太高,但是光能是取之不盡用之不竭的清潔能源,而且不受地域限制,發電裝置安全可靠,規模靈活,其發展前景仍然被廣泛看好。
3、生物質發電
生物質發電是利用秸稈、垃圾、沼氣、農林廢棄物等,直接燃燒將生物質能轉化為電能的一種發電方式。它是一種可再生能源發電,其發電成本低,容易控制,環保綜合利用效果好。但電能轉換的效率低,生物質燃料的獲取、存儲和穩定的供給較困難。因此,生物質發電的容量和規模受到限制。
4、微型溜氣輪機發電
以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機發電技術。其發電效率較高,且體積小、質量輕、污染小、運行維護簡單。
五、分布式發電中的儲能技術
1、儲能技術的作用
（1）能夠改善電能質量，維持系統穩定
例如在風力發電中，風速的變化會使原動機輸出機械功率發生變化，從而使發電機輸出功率產生波動而使電能質量下降。應用儲能裝置是改善發電機輸出電壓和頻率質量的有效途徑，同時增加了分布式發電機組與電網并網運行時的可靠性。可靠的分布式發電單元與儲能裝置的結合是解決諸如電壓跌落、涌流和瞬時供電中斷等動態電能質量問題的有效手段之一。在分布式發電裝置不能正常工作時向用戶提供備用電力。在一些特殊情況下，如太陽能發電的夜間，風力發電無風時，儲能裝置能夠起到過渡的作用，持續向用戶供電。
（2）提高分布式發電單元擁有者的經濟效益
在電力市場的環境下，分布式發電單元與電網并網運行，有了足夠的儲存電力，分布式發電單元成為可調度的機組單元，發電單元擁有者可以根據不同情況向電力公司賣電，提供調峰和緊急功率支持等服務，獲取最大的經濟效益。
2、各種儲能技術的應用
（1）飛輪儲能技術
飛輪儲能技術是一種機械儲能方式，利用高速旋轉的飛輪來儲存能量。由輪材料和軸承問題等關鍵技術一直沒有解決而停滯不前，20 世紀 90 年代以來，由于高強度的碳纖維材料、低損耗磁懸浮軸承、電力電子學三方面技術的發展，飛輪儲能器才得以重提，并且得到了快速的發展。
（2）超導儲能技術
超導儲能系統利用由超導線制成的線圈，將電網供電勵磁產生的磁場能量儲存起來， 在需要時再將儲存的能量送回電網或作它用。
（3）蓄電池儲能技術
蓄電池儲能系統由電池、直―――交逆變器、控制裝置和輔助設備（安全、環境保護設備）等組成，目前在小型分布式發電中應用最為廣泛。 根據所使用化學物質的不同，蓄電池可以分為鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。
（4）超級容器儲能技術
超級電容器使用特殊材料制作電極和電解質，這種電容器的存儲容量是普通電容器的 20～1000 倍，同時又保持了傳統電容器釋放能量速度快的特點。根據儲能原理的不同，可以把超級電容器分為 2 類：雙電層電容器和電化學電容器。
除了上述的幾種儲能方式外，在電力系統中應用較多的儲能方式還有抽水蓄能、壓縮空氣儲能等。抽水蓄能在現代電網中大多用來調峰，在集中式發電中應用較多。壓縮空氣儲能不是像蓄電池儲能那樣的簡單儲能系統，它是一種調峰用燃氣輪機發電廠，對于同樣的電力輸出，它所消耗的燃氣要比常規燃氣輪機少 40％。
六、新能源分布式發電應用障礙和瓶頸
盡管世界上分布式發電技術發展十分迅速, 但其在我國的發展還剛剛起步, 且存在不少障礙和瓶頸。
1、技術局限問題。與國外相比, 我國的 DG 研究尚處于起步階段, 許多發電技術尚處于實驗室應用階段, 發電效率不高且存在許多不確定性, 有些核心技術需從國外引進, 這樣成本將大大升高, 導致電價大大提高。
2、與配電網聯網問題。當電網中存在較多的 DG 單元或者存在大容量的 DG 單元時, 對電力系統的穩定性、控制和繼電保護都有較大影響。如何消除或減少其負面影響將是未來電力科技人員研究的課題。
3、政策許可問題。目前, DG 在獲得行政許可方面的困難大于常規電力項目, 原因是缺乏對 DG 政策許可的規定, 即便是與常規電力項目在行政許可方面一樣對待也是不公平的,因為 DG 項目規模小、投資少, 完全套用常規發電項目, 其行政許可前期準備費用相對過高。
4、融資問題。在目前市場條件下, DG 的社會效益沒有內部化, 政策不完善, 項目不確定因素多, 金融部門認為風險高,而且投資者中小公司多, 資金實力弱, 融資資信低。
七、應用前景
利用新能源的 DG 技術是一種很有發展前途的發電和能源綜合利用方式。但 DG 對電力系統穩定性、電力系統控制和繼電保護都有負面影響, 且其發展障礙還包括政策、市場規則、技術性能和經濟性諸多方面, 因此這種電源在我國僅占極小的比例。但隨著 DG 技術的發展, 各種分布式電源設備性能不斷改進、效率不斷提升、成本不斷降低, 加上各項政策體制的不斷完善, 其應用范圍將不斷擴大, DG 作為一種具有競爭力的發電方式必將在現代電力系統中占有越來越重要的地位, 應用前景廣闊。
八、結束語
通過上述分析，我們對分布式發電有了一個認識。當前世界各國都在加緊對分布式發電技術的研究。這必將成為二十一世紀的電力工業發展方向。盡管我國還處在初級階段，但是隨著我們對分布式發電認識的不斷深化，也必將促進其更加深入的發展。
參考文獻
[1] 惠子厚 風力發電的現狀和前景[J].電工電能新技術2010
[關鍵詞]太陽能；光伏發電技術；應用；前景
中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0149-01
隨著社會的不斷發展，對于能源的需求也在不斷增大。但資源的匱乏、能源的緊缺以及生態問題的日益突出成為目前最大的問題，引起了全世界的關注和擔憂。此時人們認識到可持續發展的重要性，并開始關注資源的有效利用和管理。太陽能資源是一種干凈、無污染、分布廣泛的一種可再生資源，符合了當前環保節約的生產要求，逐漸被人們所認可和采用，并成為公認的理想化替代性能源之一。人們在太陽能研究基礎上研究了光伏發電，實現了從太陽能到電能的有效轉變，這對于人類生活來說具有重大意義。如果對于太陽能加大研究和探索，用它來代替石油、煤炭等不可再生資源將是全人類的福音。
一、太陽能光伏發電技術的原理
太陽能光伏發電系統是由光伏電池板、控制器和電能儲存及變換環節構成的。這種新型的發電體系中太陽能電池起著調節轉換的作用，也被稱為光伏電池，太陽能電池之所以能夠產生電源其主要的原因是光生伏特效應導致的。當太陽光線或其他一些光源照在這種特殊性能的電池上的時候，它會將全部的光線吸收到體內，從而形成光生電子―空穴對。光生電子和空穴在里面經過一些特殊的化學反應以后會出現相互離散的現象，異號電荷會不斷地積累然后集中分布在兩頭，所謂的“光生電壓”也就產生了，這就是太陽能發電的原理“光生伏特效應”[1]。要是把電極內部的兩極進行導出處理，然后和負載連接在一起，“光生電流”就會從負載流出，在這種情況下就會引起功率的流失。可以無限獲取的太陽的能量就能轉換成我們日常生活以及生產所需的源源不斷的能量了。
經過長時間仔細研究與分析我們總結出了這一偉大的轉換工作之所以能夠順利完成的基本原理：①當電池板吸收了足夠的太陽光線的時候，在其內部就會形成電子―空穴對產生，也就是所謂的“光生負載電子”，它們的主要區別就是電性是相反的，空穴帶正電，電子帶負電；②在半導體節中生成的具有特殊性的電場在化學反應的影響之下會將光生電流的兩種性能卻別開來[2]；③太陽能電池的正、負極分別收集光生載流子和空穴，在這種情況下電路中就會有電流出現，我們日常生活生產活動所需的電量就會出現。
二、太陽能光伏發電技術的具體應用
2.1 獨立光伏發電系統的建立
獨立光伏發電系統由于不與公共電網相連接，因此其建設地點一般選在與電網隔離的偏遠地區，比如海島、移動通訊站及邊防哨所等。儲能元件是獨立光伏發電系統中不可缺少的，這是由于太陽能發電一般選擇在白天，然而負荷用電是全天24h實施，這就需要在光伏系統中設置必要的儲能元件。在氣象環境影響下，其供電可靠性很難得到保障，然而對于偏遠無電地區而言這一系統的建立已然產生十分重要的社會價值。
2.2 光伏建筑一體化應用
關于光伏建筑的一體化應用主要表現為兩個方面：通過在建筑物屋頂安裝光伏器件的方式實現電網與光伏陣列的并聯，進而構成光伏建筑一體化系統；通過建筑和光伏器件集成化的方式于屋頂位置設置光伏電池板，利用光伏玻璃幕墻替代原有幕墻，提高墻面積屋頂的太陽能吸收量，這就同時實現了建材功能與發電功能，是對光伏發電成本的有效控制。與此同時，在墻體外飾材料研究方面也出現了全新的彩色光伏模塊，這在充分利用太陽能光伏發電原理的同時也使得建筑物外觀更具美學欣賞價值。
2.3 混合型光伏發電系統的構建
所謂的混合型光伏發電系統是將多種發電方式相互融合并應用于光伏發電系統的過程，混合型光伏發電系統的構建旨在發揮不同發電模式的技術優勢，揚長避短，從而更加有效地提高電能的利用率。例如光伏發電經常會受到天氣狀況的影響，在冬季風力較大地區，就可通過光伏發電和風力發電的混合模式，盡可能減少天氣變化對發電系統的影響，進而達到控制負載發電率的目的。
2.4 光伏發電在LED照明中的應用
作為半導體材料制作而成的組件，LED 與光伏發電的結合可實現電能至光能的轉化。這一半導體照明技術不僅有著環保、節能、高效的技術優勢，并且照明周期較長，且易于維護。光伏發電在LED照明系統中的應用突出了光生伏特效應的技術原理，通過太陽能電池實現對太陽能至電能的轉化，再借助LED照明系統將其轉化為最終的光能。由于 LED 照明和光伏發電技術同是直流電，因此轉化過程并不需要借助變頻器，這明顯提高了整個過程的執行效率。除此之外，在可充放蓄電池的輔助下，光伏發電在 LED照明中的技術優勢必將更加突出。
三、太陽能光伏發電應用普及障礙及發展趨勢
3.1 我們都知道太陽能屬于一種綠色資源，而且隨著科學技術的發展我國利用太陽能技術滿足生活生產所需的技術水平也在不斷提高，但是在這種新型的發電系統中還是存在各種不足之處需要我們進行調整和完善，主要表現在：使用策略、環保型和社會需求等，這些因素都在某一些程度上影響了這種新型發電體系的普及，另外，由于太陽能發電成本太高；制作所需的材料還是銷售所需的市場都不再本土市場中，產業與市場倒掛現象嚴重；太陽能光伏產業投資出現的潮涌現象，這些都在很大程度上制約著太陽能光伏發電應用的普及。
3.2 發展趨勢與發達國家相比，我國太陽能光伏發電還有很多需要完善的地方，需要政府及相關部門予以政策和資金上的支持，以保證新能源和可再生能源得以良好地發展。目前，我國政府對新能源和可再生能源的發展給予了高度重視，面對化石能源的枯竭，大量化石能源對環境的影響逐漸加劇，國家起草了可再生能源開發戰略規劃，為我國新能源以及可再生能源的長期發展制定了指導方針。在規劃當中，對于新能源的利用效率提出了要求，其中發電總容量達到了6000萬kW，太陽能光伏發電達到45萬k W。未來我國太陽能光伏發電的總量將逐漸提升，覆蓋的范圍也將更為廣泛，成為我國電業行業發展的主要能動力。相信通過各方面的協調配合以及努力，我國的太陽能光伏發電技術將向著更快、更好的方向發展。
參考文獻：
關鍵詞：新能源;智能配電網 風力發電;光伏發電;電動車充電站
近年來，世界范圍內能源危機日益加劇，能源的開采和使用加速了人類生存環境的惡化。人類必須在有限資源和環境保護要求的雙重制約下發展經濟。因此，作為一次能源的最大使用者，電力行業綜合利用各種新能源具有非常重要的意義。由于新能源發電具有隨機性、波動性和間歇性，其接入電網會影響電力系統的安全穩定運行。
一、新能源發電技術及其對智能配電網的影響
在可再生能源中，光伏發電和風力發電發展最快，世界各國都將其作為重要的發展方向。新能源的轉換、利用和并網運行技術，是世界各國智能電網技術的研究焦點。
（一）風力發電簡介。風力發電是目前新能源開發中技術最成熟、最具規模化商業開發前景的發電方式。風力發電是利用天然風吹轉葉片，帶動發電機轉子旋轉發電。其運行方式可分為獨立運行、并網運行、與其它發電方式互補運行如與柴油機組、與太陽能光伏發電、與燃料電池發電方式等互補等。
（二）光伏發電簡介。光伏發電是應用太陽電池在受到太陽光照時產生光伏效應，將太陽能轉變為直流電能，主要由光伏陣列、傳感器、儲能型蓄電池和充放電控制器、升壓電路、逆變器、濾波器和系統控制器等組成。
（三）新能源發電接入對電網的影響。新能源發電的目的是增加電力系統的電量，減少電力系統對一次能源的消耗。新能源發電具有間歇性、隨機性、可調度性差的特點。在電網接納能力不足的情況下，新能源發電并網會給電力系統帶來一些不利影響，存在的主要問題在眾多文獻中均有描述，現總結如下。
（1）對電能質量的影響。風力發電和光伏發電受天氣影響均具有間歇性和波動性特點，且一般配有整流-逆變設備和大量的電力電子設備，會產生一定的諧波和直流分量。（2）對網損的影響。新能源接入配電網后，配電系統將由原有的單電源輻射式網絡變為用戶互聯和多電弱環網絡[1]。電網的分布形式將發生根本性的變化，負荷大小和方向都很難預測。這使得網損不但與負載等因素有關，還與系統連接的電源具置和容量大小密切相關。（3）對配電網系統的實時監控的影響。現行的配電網是一個無源的放射形電網，信息采集、開關的操作、能源的調度等相應比較簡單，其實施監測、控制和高度是由供電部門統一來執行的。新能源的接入使此過程復雜化，特別需要對新能源接入后可能出現的“孤島”現象進行監測預防。（4）并網標準。目前，我國還沒有統一的關于新能源發電的并網標準，關于大中型新能源發電并網對電力系統安全穩定性、電能質量、電網調度和運行等的影響因素，以及電網接納能力等方面的技術問題尚沒有確切定論，對接入系統的有功/無功控制能力、電能質量及低電壓穿越能力等的檢測手段也不完善，包括對控制器、逆變器、輸配電設備、雙向計量設備及系統安全性方面的檢測。
二、電動車充電設備及其對智能配電網的影響
（一）電動車充電設備簡介。目前新能源汽車主要有替代燃料汽車、電動汽車、燃料電池汽車三種。電動汽車在環保、清潔、節能等方面有明顯優勢，成為了當代汽車的主要發展方向，是最有潛力的交通工具。
（二）電動車充電設備對智能配電網的影響。（1）對電能質量的影響。電動車直流充電機采用電力電子技術、整流裝置等非線性設備，在實際使用過程中不可避免的產生諧波和無功電流，從而影響電能質量。（2）對配電網的其他影響。電動車采用白天行駛、夜間充電的運行方式，有利于電網的峰谷平衡，改善電網負荷特點，減少為維持電網低負荷運轉而引起的調峰費用。
三、結語與展望
隨著微網、物聯網技術、微型風力發電和光伏發電并網技術以及新型濾波充電樁技術越來越成熟，未來的智能配電網必須可以兼容新能源，實現負荷側的交互，支持多元化電源的靈活接入和方便使用。首先，智能配電網可以利用太陽能光伏發電和微型風力發電不受地域限制的特點，實現新能源的即插即用，建立微型發網系統，組成微型電網，實現自發自用。其次，電動車特別是電動汽車產業雖然發展迅速，但普及率仍不高。
參考文獻：
關鍵詞：教學改革；新能源發電技術；創新人才培養
作者簡介：韓楊（1982-），男，四川成都人，電子科技大學機電學院電力電子系，講師。
基金項目：本文系電子科技大學中央高校基本科研業務費資助（項目編號：2672011ZYGX2011J093）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）14-0046-02
“新能源發電技術”是電子科技大學電氣工程及自動化、機械設計制造及自動化、工業工程三個專業課程體系中的一門重要課程。該課程屬于高年級本科生的專業選修課，共32課時、內容多、知識面廣、綜合性強。[1， 2]由于三個專業的學生知識體系存在一定差異，在教學理念、教學內容、教學方法等方面，需要做出系統的設計和創新。筆者在教學過程中，充分吸收國外高校模塊化教學模式、凝練教學內容，充分利用交互式教學方法，采用課堂講授、提問與解答、課程項目、研究報告等手段，把互動式教學方法成功應用到教學實踐中。課程以電能變換與控制為主線，鼓勵不同專業背景的學生組成研究小組對課程項目進行協作研究，提升了學生的學習興趣，培養了學生的自主創新能力。[3， 4]
一、國外“新能源發電技術”教學內容與模式回顧
1.麻省理工學院（MIT）的模塊化教學模式
課程簡介：課程評估當前和未來潛在的能源系統，包括資源提取、轉換和最終使用技術，重點區域和全球能源需求。研究各種可再生能源和傳統能源的生產技術，能源最終用途和替代品，在不同國家的消費習慣。
第一部分：能源的背景。欠發達國家日益增長的能源需求、發達國家可持續的未來能源。能源概述、能源供給和需求的問題；能源轉換和經濟性分析，氣候變化和應對措施。模塊1：能量傳遞和轉換方法。模塊2：資源評估和消耗分析。模塊3：能量轉換、傳輸和存儲。模塊4：系統的分析方法。模塊5：能源供應，需求和存儲規劃。模塊6：電氣系統動力學。模塊7：熱力學與效率的計算。
第二部分：具體的能源技術。模塊1：核能的基礎和現狀；核廢料處理；擴建民用核能和核擴散。模塊2：化石能源的燃料轉換，電源循環，聯合循環。模塊3：地熱能源的類型；技術、環境、社會和經濟問題。模塊4：生物質能資源和用途，資源的類型和要求。
第三部分：能源最終用途，方案評估和權衡分析。模塊1：汽車技術和燃料經濟政策。模塊2：生物質轉化的生命周期分析；土地使用問題、凈能量平衡和能量整合。模塊3：電化學方法電能儲存、能量轉換，燃料電池。模塊4：可持續能源，非洲撒哈拉以南地區的電力系統的挑戰和選擇。
2.瑞典皇家理工學院（KTH）課程內容與要求
課程內容：替代能源和可再生能源的全方位的介紹和分析，包括整合這些解決方案以滿足能源服務的要求。包括現有和未來的替代能源，如水能、風能、太陽能、光伏、光熱，燃料處理；可再生能源系統面臨的挑戰；動態整合各種可再生能源。在整個教學過程中，學生的讀、寫和研討主題是“先進的可再生能源系統技術”，特別是通過項目工作和多個為期半天的研討會對相關專題進行研討，每個人都參與演講和討論，并邀請有行業工程背景的專家和政策制定者來課堂參與探討，豐富課堂內容、提升教學質量。
課程要求：在課程結束時，學生應能夠分析和設計能源系統，利用風能、生物能源、太陽能產生電力或用于加熱與冷卻。完成課程后，學生能詳細說明風能、生物能、太陽能基本原理和主要特點，以及它們之間的區別。能掌握這3種可再生能源系統的主要組件，了解基于化石燃料的能源系統對環境和社會的影響。
3.威斯康星大學（UWM）課程內容與要求
課程內容：學習有關國家最先進的可再生能源系統，包括生物質、電力和液體燃料，以及風力、太陽能、水電。學生們將對可再生能源電力和能源供應做工程計算，并要了解可再生能源的生產、分配和最終使用系統。能源存儲、可再生能源政策；經濟分析，購買和銷售能源；風能理論與實踐；太陽能可用性，光熱和光伏發電系統；水電；地熱，潮汐能和波浪發電；生物能源、生物質燃燒熱力和電力；生物質氣化，生物油熱解；生物燃料的生命周期評估。
課程要求：掌握基本的可再生能源系統的工程計算，了解可再生資源評估和能源基礎設施一體化。確定可再生能源系統的環境影響。設計和評估可再生能源系統的技術和經濟上的可行性。了解能源在社會中的關鍵作用。了解可再生能源發展的公共政策、市場結構。卓越學生的學習成果：能夠運用數學、科學和工程原則進行實驗設計，并能分析和解釋實驗現象。有能力設計一個系統、部件或過程，以滿足預期要求，具備解決工程問題和有效溝通的能力。
二、創新人才培養模式下“新能源發電技術”教學設計
通過對該課程的學習，使學生了解中國的能源現狀，掌握電源變換與控制技術的基本原理，掌握光伏發電和風力發電的基本原理及系統的構成，加深對中國風力資源和風力發電基本原理的認識，理解生物質資源的利用現狀、轉換與控制技術的基本原理，了解天然氣、燃氣發電與控制技術的基本原理和應用情況。吸收國外經驗，設計教學模塊。
1.電源變換和控制技術
內容要點：電力電子器件的概念、特征和分類，不可控器件——電力二極管，半控型器件——晶閘管，電力場效應晶體管——電力MOSFET，絕緣柵雙極型晶體管——IGBT；AC—DC變換電路：二極管整流器——不控整流，晶閘管整流器——相控整流，PWM整流器——斬波整流；DC—DC變換電路：單管不隔離式DC—DC變換器，隔離式DC—DC變換器；DC—AC變換電路原理、分類、參數計算；AC—AC變換電路。
課堂提問：晶閘管的導通和關斷條件是什么？相控整流與PWM整流電路區別是什么？交流調壓電路的基本原理是什么？什么是逆變？如何防止逆變失敗？
課程項目1：讓學生設計一個50kW的相控整流和PWM整流電路，進行MATLAB仿真分析，比較兩種整流電路的區別，要求分組討論、制作PPT演講，撰寫研究報告。
2.風能、風力發電與控制技術
內容要點：風的產生、特性與應用；風力發電機組的結構、分類與工作原理；風力發電的特點、控制要求和功率調節控制；風力發電機組的并網運行和功率補償：同步發電機組、異步發電機組和雙饋異步發電機組的并網運行和功率補償。
課堂提問：簡述風能轉換的基本原理。風力機的空氣動力學參數有哪些？具體怎么求解？風力機有哪幾種分類方法？
課程項目2：讓學生設計基于全功率變換器的風力發電系統，在課程項目1的PWM整流電路的基礎上，設計整流和逆變電路及其控制算法，進行MATLAB仿真，驗證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫研究報告。
3.太陽能、光伏發電與控制技術
內容要點：太陽能利用方式、分類及原理，中國光伏發電的歷史和研究現狀；太陽能電池的工作原理，太陽能電池材料的光學性質、等效電路、輸出功率和填充因數，太陽能電池的效率、影響效率的因素及提高的途徑；太陽能電池制造工藝，多、單晶硅制造技術；太陽能光伏發電系統設備構成，正弦波PWM技術，逆變器基本特性及評價；獨立光伏發電系統的結構及工作原理、系統構成；并網光伏發電系統的分類、特點、結構、供電形式和設備構成。
課堂提問：多晶硅和單晶硅的制造工藝有什么不同？根據制作工藝的不同它們各有什么特點？什么是正弦波PWM逆變技術？并網光伏發電系統由哪幾部分構成？
課程項目3：讓學生設計小功率并網光伏發電系統，在課程項目2逆變電路的基礎上，設計單相及三相逆變電路及其控制算法，進行MATLAB仿真，驗證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫研究報告。
4.生物質能的轉換與控制技術
內容要點：生物質能的定義、生物質資源特點及類別；生物質能轉換和發電技術、生物質能轉換的能源模形式，城市垃圾、生物質燃氣發電技術；生物質熱裂解發電技術的分類、生物質熱裂解機理，生物質熱裂解技術及裝置簡介；我國生物質能的利用現狀及開發生物質能的必要性，生物質能發電前景。
課堂提問：生物質能的優缺點是什么？根據其優缺點如何揚長避短充分利用生物質資源？生物質熱裂解的機理是什么？請詳細分析說明。影響生物質熱裂解的因素有哪些？具體是如何影響的？
5.天然氣、燃氣發電與控制技術
內容要點：天然氣水合物的概念，形成機理及化學性質；天然氣的綜合利用、環境價值與發展前景；小型燃氣輪機發電機組的原理及用途、主要形式及應用前景；燃氣輪機組的電能變換與控制系統、電網供電及控制；燃氣發電機組的并網運行與控制策略，DC-AC低頻并網逆變技術，DC-AC/ AC-DC-AC三級變換高頻環節并網逆變技術；燃氣發電機組高頻并網逆變的控制策略。
課堂提問：小型燃氣輪機組并網發電的原理是什么？簡述燃氣輪機組電能變換系統的結構和工作原理。燃氣發電機組高頻并網逆變是如何實現的？
三、結束語
在充分吸收國外高校“新能源發電技術”模塊化教學模式的基礎上，以人才培養為中心，凝練教學內容、改革教學方法，提高了學生對該課程的學習興趣，課堂互動得到明顯改善，不同專業背景的學生能夠對課程項目進行協作研究，發揮各自的特長收集和吸收國外前沿技術，在PPT演講、研究報告撰寫方面鍛煉了學生的綜合能力，取得了良好的教學效果。
參考文獻：
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關鍵詞:壓電效應;新能源發電;壓電發電;微機電;自供電
中圖分類號:TN76 文獻標識碼:A 文章編號:16749944(2010)10016503
1 當前世界能源利用現狀
能源是科技發展的關鍵。歷史上主要技術的發展都與新能源的利用或能源利用方法的改進有關。人類的一切活動都離不開能源,社會向前發展是以能源消費為前提的。自然界的能量總是遵守能量守恒定律,目前,工、農業所需的能量來源主要是石油、煤、天然氣等。根據目前能源的消耗速度,在不久的將來,石油、煤、天然氣等能源必將耗盡。因此,能源危機并非是虛幻。針對能源危機,應降低能源消耗速度,進行能量回收再利用,同時尋找并開發新能源。以上3種方法中最有前景的是尋找并開發新能源,近年來利用壓電材料進行能量收集的研究越來越受到人們的關注,壓電材料是一種節能型環保材料,綠色安全,不會產生有毒有害的殘留物質,符合可持續發展的要求。壓電發電是依靠外界振動使壓電材料發生變形而發電,其可利用的振動源無處不在,其應用不受場地的限制,也不需要專設場地,其應用的伸縮性及活動性強。同時利用壓電材料制作的壓電發電裝置結構簡單,易于實現,成本低,可大型化批量生產。
2 壓電發電技術的工作原理及研究現狀
2.1 壓電發電工作原理――壓電效應
壓電效應分為正壓電效應和逆壓電效應 。某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時,其內部會產生極化現象,同時在它的2個相對表面上出現正負相反的電荷。當外力去掉后,它又會恢復到不帶電的狀態,這種現象稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時,電荷的極性也隨之改變。相反,當在電介質的極化方向上施加電場,這些電介質也會發生變形,電場去掉后,電介質的變形隨之消失,這種現象稱為逆壓電效應,或稱為電致伸縮現象。準確地說,壓電發電技術是利用壓電材料的正壓電效應,將機械振動能量轉變為電能,實現發電的目標[1]。
2.2 國內外研究狀況
近幾十年來,利用壓電材料將環境中的機械能轉換為電能的研究越來越受人們的重視,國內外許多科學家對壓電材料的實驗研究都已經證明壓電材料有著廣泛的用途,對壓電材料特性的研究和發電能力的研究與探討也已經獲得了實質性的效果,這些為實現壓電材料發電在實際中的應用打下了堅實的基礎。目前,關于壓電發電與能量存儲技術的研究在美國、日本、荷蘭、以色列、西班牙等許多國家已經逐步深入,并且取得了一定的實驗成果,但國內壓電發電技術的研究尚處于起步階段。
2.3 壓電發電的應用實例
2.3.1 壓電發電保暖鞋
國外所研究的壓電發電裝置大多屬于人力發電機,其中對“壓電發電鞋”研究的報道最多。壓電發電鞋原理就是把壓電材料發電裝置置入鞋底,通過走路時腳對鞋底的沖擊使壓電材料變形而產生電量[2,3],達到保暖的效果。這種發電裝置的發電功率可滿足戶外登山運動員的腳底保暖和陸上部隊在野外軍事行動中的保暖使用需求,這項技術的成功運用展示了壓電發電與能量存儲技術的光明前景。國內現在也開發出了壓電發光鞋,原理跟上述壓電保暖鞋相似。
2.3.2 壓電發電型電池充電器
維基尼亞科學家HENRY A.SODANO等在比較利用電容存儲電能不足的前提下,第一次證明了利用壓電材料制作的發電系統給電池充電的可行性。并且得出壓電振子在諧振工作條件下給一個40mAh電池充電時間不到1h,利用隨機頻率充電需要1.5h的結果[4]。這項研究結果使利用壓電材料進行能量收集的方法更加趨于實用化,同時也擴大其應用范圍。
2.3.3 無源安全帶檢測裝置
阿爾卑斯電氣公司開發了一種無源安全帶檢測裝置,解決了車內布線難的問題。此裝置是通過將壓電元件和無線電路嵌入到安全帶帶扣中,利用解下安全帶時的動作,對壓電元件施加壓力使其發電來驅動無線電路,就能向司機通報安全帶使用情況。無線電路使用遙控車門系統所用的頻帶315MHz或433MHz[5]。
2.3.4 利用公路路面振動進行壓電發電
以色列科學家表示,他們已經找到一種利用汽車運動讓街道和公路發電的方法。據負責該項目的科學家海姆 阿布拉莫維奇稱該技術可以讓汽車在耗能的同時也能產生新的能量,這項技術的奧秘在于路面下鋪設了一種特殊的材料――微型壓電晶體,這種壓電晶體在受到擠壓變形時會產生少量電量(相當于將等量的正負電荷分離,出現了電壓),而當成千上萬個壓電晶體被植入公路表面時,公路便可產生巨大的電能。研究人員還表示,這種發電系統的具體發電能力取決于路面上通行車輛的數量、重量和行駛速度,理想情況下每千米路段每小時的發電量可達400 kWh,足以供應800戶人家的日常用電需求[6]。
2.3.5 發電舞池
全世界第1家通過跳舞發電的迪廳在荷蘭鹿特丹開業。在這家名為“瓦特俱樂部”的迪廳,舞池中大約1/3的用電是由跳舞的賓客們自己制造。2009年7月10日,坐落在倫敦繁華的國王十字大街的生態環保夜總會開張納客。環保夜總會提供有機飲料、選用可回收餐具、在衛生間安裝水循環系統以節約用水,最具創新的是它有一個會發電的舞池。當年輕男女在舞池中翩翩起舞時,地板可以將他們隨音樂舞動而產生的能量通過地板下面的彈簧和一系列發電裝置轉化成電能儲存在充電電池中,據說采用這套裝置,理想情況下可以解決夜總會60%的電力需求,舞迷們在狂歡之余也為環保“踩”出了積極的貢獻[7]。
2.3.6 海浪使壓電材料發電
新澤西州普林斯頓海洋動力技術公司研究一種從海洋中獲取廉價而潔凈能源的方法,即把一種壓電聚合物置于海浪和海流中,利用海浪和海流產生的壓力和應力使壓電聚合物發電。據估算,一個100MW的發電系統,其浮體可能要覆蓋約7.7km2的海面,它發出的電力足夠供一個2萬人的城市用電。壓電發電機的發電成本是很有競爭力的,在有些地方每千瓦時的電只需要1~3美分。因為海浪是“免費”的,而壓電聚合物很少需要甚至不需要維修。壓電聚合物對有腐蝕性的海水有良好的抗蝕性,且不透水,設計壽命可以達20年,而且還可以回收利用[8]。
3 壓電發電技術的發展趨勢
3.1 向微能源器件發展
微機電系統(MEMS)是21世紀重要的研究領域之一,而微能源器件是MEMS的一個重要分支,其發展直接關系到MEMS在某些領域的應用。當前,很多領域解決方案只適用于短壽命周期。基于壓電材料的發電裝置雖然只能產生小級別的電力,一般在微瓦到毫瓦之間,但對于微功耗系統已經足夠。目前,壓電技術在加速度傳感器、變壓器、變頻器、濾波器等領域中得到了廣泛的應用,但作為獨立的微能源器件來滿足商業和生活需求的壓電電源還僅僅處于實驗原型階段。隨著國內外學者研究的不斷深入,高壽命的便攜式壓電電源必將出現,以推動電子技術、計算機技術和MEMS技術的進一步發展。
3.1.1 壓電馬達
壓電馬達是利用壓電材料的逆壓電效應,把電信號加到壓電陶瓷-金屬構成的定子上,使定子產生一定軌跡的機械振動,驅動轉子運動的新型電機。由于定子的振動頻率多數工作在超聲頻范圍,因此也稱為超聲波電機或超聲馬達。壓電馬達的超靜運行適用于醫院、賓館、辦公室等要求低噪聲的場合。它的大能量密度適用于機器人的驅動,驅動過程中不需要齒輪裝置,適用于精密定位裝置中。在汽車工業和航天工業中壓電馬達也有著廣泛的應用前景。特別是在航天領域,它有著電磁馬達所不可替代的地位:一臺大型的航天器(如太空站),需要眾多的電動機,采用超聲馬達,不僅不產生電磁干擾,而且還能實現快速準確的定位控制和鎖定位置的自保持功能,減小航天器的重量和體積.超聲馬達的一系列優點越來越引起航天領域內許多專家、學者的興趣和重視。
3.1.2 替代傳統的電聲器件
電聲器件是指電與聲音轉換的器件,傳統的電聲器件主要是利用電磁效應、靜電感應效應等原理來實現電與聲的轉換,而壓電電聲器件是利用壓電效應來實現的,壓電電聲器件不需要外接電源,它能夠采集環境中的能量,為器件供電。主要有壓電傳聲器、壓電耳機、壓電受話器等。壓電電聲器件具有體積小、重量輕、節能等優點,有很大的發展前途。
3.1.3 壓電變壓器
壓電變壓器是20世紀50年代開始研制,并于70年展起來的新型電子變壓器。早期使用鈔酸鋇材料,轉換效率很低,實用價值不大。隨著欽餡酸鉛等高壓電常數、高KA和高Qm壓電陶瓷材料的出現,壓電變壓器的研制才取得了顯著進展。與傳統的線繞變壓器相比,壓電變壓器具有體積小、重量輕、耐高溫、耐輻射、高可靠、使用時不會擊穿,且不產生電磁干擾等優良特性。壓電變壓器也具有電壓變換、阻抗變換和電流變換等功能,壓電變壓器由于結構簡單,易于批量生產。近10多年來壓電變流器得到了迅速發展,并在筆記本電腦中成功應用,隨著壓電變壓器的設計、制作和應用等方面的問題得到解決,壓電變壓器代替電磁變壓器不再是夢想。
3.2 集成實現設備的自供電技術
在便攜式和無線電子市場不斷繁榮的今無,能量捕獲是其自供電的一個關鍵。未來能量捕獲的研究將集中在能量捕獲、存儲和應用電路等方面,以解決無線傳感器網絡、嵌入式傳感器等領域的供電問題,這方面已經有初步的研究,如將能量捕獲裝置和狀態監測設備集成在一起構成完全的供電感應單元,用于結構監測[9]。這類系統的進一步發展將促使能量捕獲方法從純粹的實驗向實用方面發展。通過壓電檢測與控制傳感器集成,利用壓電效應和逆壓電效應能設計制作出各種各樣的檢測與控制傳感器,以實現不同的需求。在一些特殊的場合,實現設備的自供電越來越重要,自供電的關鍵是能量捕獲。在這一方面,壓電材料有著顯著的優點,能夠消除工作環境的限制。
3.3 壓電發電技術與旋轉機械結合
當前,能量捕獲裝置基本上都是將設備周圍的振動能量轉換為電能。而為了控制噪聲和減少機械零部件的疲勞損傷,很多場合都會盡力抑制設備的振動,這使得振動能量的捕獲更加團難。但旋轉機械有大量可以轉換的動能,即使效率低的壓電發電裝置也可以提供大部分電器設備所需的能量。當前,從旋轉機械上收集能量的裝置有高速公路中的視線導航標識等,但其他方面的研究很少見。因此,壓電發電技術與旋轉機械的結合將成為下一步研究的重點[10]。
4 結語
從微電量在點火裝置傳感器和壓電器件的應用,到壓電能量的大量捕獲,這是壓電技術發展的必然趨勢。根據實際的振動環境,選擇更優化的結構配置、壓電振子村料和幾何參數,以及高效的能量轉換存儲電路是提高振動能量捕獲量和捕獲效率的必要途徑。壓電發電是一種綠色環保的新能源發電技術,具有很好的發展前景,必定會是將來新能源開發工程中的一個重要部分。
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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)
