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导语:在新能源类论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
关键词:新能源发电;课程知识体系;教学改革;教学方法
作者简介:张涛(1981-),男,安徽阜阳人,三峡大学电气与新能源学院,副教授;武建瑞(1983-),男,陕西蒲城人,三峡大学电气与新能源学院,助理工程师。(湖北 宜昌 443002)
基金项目:本文系三峡大学教学研究项目重点项目(项目编号:J2011008)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)09-0073-02
能源是人类生存和发展的重要物质基础,随着社会发展对能源需求的持续增长,以及能源短缺危机和全球环境的日益恶化,能源对人类经济与社会发展的制约和对资源环境的影响也越来越显著。[1]面对能源短缺危机和环境保护的双重压力下,必须通过能源利用新技术实现“开源”和“节流”。因此,大规模开发新的能源,大力发展高效、环保的电力工业成为解决能源问题的有效途径,培养这方面的人才对新能源的开发和利用具有重要意义。
三峡大学具有浓厚的电力行业背景,为了让三峡大学(以下简称“我校”)电气工程类专业学生了解新能源相关知识,“新能源发电技术”课程应运而生,它是电气工程及其自动化专业课程体系中一门重要的专业选修课程。该课程的讲授,能够帮助学生较为全面地了解和掌握新能源利用形式及其相关技术的前沿动态,有利于培养学生的创新思维能力。为了提高教学质量,结合电气工程类专业的特点,探索适合电力系统及其自动化专业课程授课内容和教学方法是十分必要的。本文将根据笔者近年来的教学实践,谈谈对该课程的教学改革与实践方面的几点体会。
一、课程教学存在的主要问题和矛盾
“新能源发电技术”课程是一门多学科交叉的课程,除了涉及电力和能源领域的知识外,还要求学生具有其他领域相关的知识,如课程中风力发电技术涉及空气动力学的相关知识,太阳能电池涉及的半导体材料的相关知识,生物质能中涉及的生物化学等相关知识等。[2,4]由于新能源发电技术的研究属于前沿科学,目前,我国部分高校的相关专业已开设“新能源发电技术”课程,但不同学科对该专业课程的教学需求不同,导致教材内容侧重点差异较大。该课程的建设中存在的问题较为突出,集中体现在:不同专业教材内容侧重点不同,缺乏适合电力系统及其自动化专业的教材;作为一门选修课程,学生重视程度不够;专业教学环节矛盾众多,包括课程与教材之间的矛盾,理论教学与实践教学之间的矛盾,教学目标与教学方法之间的矛盾等,这些都在很大程度上制约了“新能源发电技术”课程教学质量的提高。
对于电力系统及其自动化专业的学生,该课程需要涉及更多电气工程学科的相关知识,如电机学、电力电子技术、电力系统分析等专业知识。在新能源并网和储能技术中需要应用这些专业知识分析该研究领域前沿问题,有利于全面掌握新能源知识体系和培养学生分析问题的能力。由此可见,本课程内容丰富,知识点多,在该课程的建设中,需要根据专业特点,合理组织教学内容,让学生掌握晦涩难懂的外专业知识的,能利用本专业知识分析实际工程问题,激发学生学习该课程的兴趣,提高学生的综合素质,因此该课程的教学内容和教学模式的改革势在必行。
二、教学内容的改革
为了适应电力系统及其自动化专业学生的教学,在课程改革过程中,根据新能源发电行业现状和电气工程对新能源发电技术课程知识体系的需求,结合电力工程及其自动化专业的特点,精选教学内容,重新构建了新的课程知识体系,加强与电力系统及其自动化专业之间的联系。
根据新能源发电站接入电网的影响不同,将这些新能源技术分为两类:稳定性能源发电技术和间歇性能源发电技术。
一些新能源技术(如生物质能、地热能和常规水电)在接入电力系统方面和常规电力技术一样容易,除了一次能源的形式不同,转换成电能环节基本相同,都采用同步发电机进行发电,对电网的安全和稳定不会造成影响。因此,这部分新能源知识重点讲解各种新能源发电技术的基本原理,最新的发电技术的现状和动向,及在利用过程中对改善环境带来的好处,培养学生新的能源观念和意识。同时结合电网发展的最近进展,这些发电技术作为分布式电源接入电网时,如何规划电网,接入电网对电网的影响等方面进行适当的讲解,加强与电力系统知识的联系,提高学生学习的积极性,
由于受到季节、气象和地域等条件的影响,另一些新能源技术具有随机性、波动性和间歇性的特点,如风能和太阳能发电等新能源发电技术,在接入电力系统方面需要克服更多的挑战,其电力大规模并入常规电网会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响。这部分内容重点讲解与电力系统相关的技术,涉及到电机学、电力电子技术和电力系统相关的知识点。在间歇性能源并网过程中,电力储能技术可以补偿负荷波动,解决风能和太阳能等间歇式新能源发电直接并网对电网的冲击,调节电能质量,使大规模风力发电和太阳能发电能够方便可靠地并入常规电网。随着可再生新能源发电技术的快速发展,电力储能技术也是电力系统及其自动化专业学生必须掌握的知识,所以储能技术也是该课程知识体系的重要部分。
本文提出的课程知识体系目前还没有相关教材,为此,笔者较为系统地构建并编写适合电力系统及其自动化专业的“新能源发电技术”课程讲义,使之更符合电力系统及其自动化专业的教学。从两学期的试用情况来看,学生认同感增强,明确该课程是本专业不可或缺的重要选修课,重视程度显著提升,在教学过程中取得了良好的效果。
三、教学模式改革
选择合适的教学方法,能够提高课堂效率。教学内容的不同,授课的教学方法也需要相应的改进,为此笔者对教学方法也进行了改革,使之与课程知识体系相适应。
1.采用学术专题讲座的教学方式
“新能源发电技术”课程知识体系要求运用新的教学方法。每种新能源发电技术各自成章,自成系统,各部分内容均有很多前沿的技术,仅靠书本知识已经不能适应科技的进步。[5,6]因此需要任课教师补充相关发展的新动向和新技术,以学术讲座的形式进行讲授与课程相关知识点。讲解过程中,以具体的行业问题为背景,采取启发式的讲解方式,层层剖析问题,可以让学生在有限的学时内,掌握发电技术的发展现状、发电原理、利用方式、开发存在的问题和研究现状及动向。如地热发电、海洋能发电、生物质能发电、太阳能热发电技术,都可以采用讲座的方式进行讲解。同时在讲座过程中,增加学生提问环节,让学生可以积极参与,引导学生自主思考。
为了强化实践,在每一个专题授课结束后,教师通过布置与该专题相关的设计题目,让学生学以致用。比如让学生设计太阳能热电站,利用波浪能发电原理设计相应的波浪能电站,设计新农村综合利用生物质能的方案,设计垃圾发电站工艺流程等,作为分布式电源接入电网时,结合不同能源开发利用的特点对该地区新能源开发和电网结构做出合理规划,并给出理由。通过这些综合性设计作业,可以增强大家的创新意识和实践能力,激发了学生的学习兴趣和主动性,训练了学生分析问题、解决问题的综合能力,起到了非常好的效果。
2.基于问题的探究式教学方式
传统的讲授方式,可以系统地讲解,课堂容量大。风力发电和光伏发电技术涉及知识点多,知识点零散,因此需要教师合理组织教学内容,使其与所学专业知识相结合。为此笔者精心设计每一个教学环节,精讲多练。但传统的授课方式,学生被动接受,学习积极性不高。
为此,笔者采用基于问题的探究式教学方式,在教学的过程中,教师起引导作用,对课程中的知识点进行分析,提出基于问题的讨论题目;并分析学生需要掌握的知识要点,为学生提供必要的参考文献,让学生课后自己查阅资料,引导他们学会自己总结知识点,利用所学知识分析实际问题。而学生在课后根据自己的兴趣自愿选题,并分小组进行研讨,研讨后,该小组总结讨论结果。在课堂讨论中,每个小组推荐一名学生做交流发言,将自己的研究内容做简要汇报。学生互相提问展开讨论,老师进行有针对性的点评,肯定了学生们取得的成绩,对错误的地方进行了补充和纠正。[2]为了达到分组讨论学习预期效果,要求每个小组在上交的文献报告中,明确每个学生所做的工作和参加小组讨论的发言内容,督促每个学生都参与讨论学习。通过这种教学方式,充分调动了学生的积极性和主动性,也很好地完成了教学目标,促进了教学质量的提高,达到“授人以渔”的目的。
3.改进多媒体教学方式
由于该课程设计的专业知识具有跨学科的特点,有些知识点学生难以掌握,有些原理较为抽象。如风机的偏航过程、变桨过程、风机的失速原理、斯特林发动机的发电过程等都比较抽象,在没有实物演示的前提下,学生经常不容易理解。因此在讲这些课程内容时,采用多媒体动画演示的方法,帮助学生理解基本概念和知识,让学生更快更易地理解和掌握这些内容。
四、考试方法的改革
虽然在教学内容和方法上进行了改革,提高了学生的学习兴趣,激发学生的学习热情,但仍有不少学生选课和学习动机不端正。他们不是为了完善自己的知识结构,提高自己的综合素质,只是为了凑满学分,对选修课缺乏足够的重视。[6]传统的闭卷考核方式不能全面地反映真实的教学情况。撰写课程论文,成绩只与论文写得好不好有关,有的同学东拼西凑,也能获得一个理想的成绩。这些方式都难以督促学生平常的学习,因此仍需完善课程的考核方式。根据“新能源发电技术”课程的特点,笔者对该课程的考试方式做了合理的改革,促进学生学习,公正地反映了学生的成绩。主要采取了以下一些措施:
1.注重对学生平时的考查
增加课堂随机考查的次数。通过提问、课堂测验等方式,让学生在上课时能集中精力听讲,防止学生上课“开小差”。回答问题和课堂测验计入平时成绩。
2.增加撰写文献报告和大作业
基于问题的探究式教学方式中,撰写文献报告和小组讨论环节能够有效培养了学生查阅文献、撰写论文、发现问题、解决问题、独立思考的能力,因此能够较为科学评价学生平时的努力程度。因此,课堂讨论和小组讨论中,根据学生在该环节中的贡献不同给学生不同成绩,这样能起到督促学生学习和检验学生学习效果的作用。
作业是课堂教学的有效补充和延伸,是教学中必不可少的环节。大作业一般具有综合性的特点,能够有效锻炼学生的综合能力,巩固平时所学的知识,是反馈教学效果的有效手段。因此增加大作业和撰写文献报告在平时成绩中的比重也是考查学生平时学习的有效手段。
3.增加平时成绩的权重
平时考核成绩权重由原来的30%提高到目前的50%,有效地避免了学生平时不学习,考试时突击学习也能取得不错成绩的弊端,提高学生学习的积极性和自觉性。
通过上述措施的实施,经调查表明多数学生都认可这种成绩考核方法较合理、公正,能够真实反映学生的成绩,受到了多数学生的欢迎。
五、结束语
“新能源发电技术”课程是电气工程及其自动化专业课程体系中一门重要的专业选修课程。本文针对课程建设中存在的突出问题,构建了适合电气工程类专业的“新能源发电技术”课程的知识体系,合理组织教学内容,并根据授课内容提出了合适的教学和考核方法。通过课程教学改革,激发学生的学习兴趣,引导学生主动学习,培养了学生分析问题、解决问题的能力和创新意识,提高学生的综合素质,达到提高该课程的教学质量和教学效果的目的。
参考文献:
[1].对中国能源问题的思考[J].上海交通大学学报,2008,
42(3):345-359.
[2]马明国,蒋建新.“生物质能源利用原理与技术”教学改革初探[J].中国林业教育,2009,27(4):64-67.
[3]陈春香,李啸骢,梁志坚,等.“新能源发电技术”课程教学改革与探索[J].中国电力教育,2013,(5):62,102.
[4]孙欣,黄永红.“新能源发电技术”课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2011,(35):95-96.
坚守初心
2013年,云斯宁教授与大连理工大学马廷丽教授牵头,由国内众多科研单位成就卓越的科学家参编,共同编著的《染料敏化太阳能电池――从理论基础到技术应用》一书正式出版。作为我国第一本全面介绍染料敏化太阳能电池(DSSC)的专业书籍,它的问世,让世界看到了在新一代太阳能电池研究领域更多的“中国可能”。与此同时,这位杰出的青年科技工作者所取得的创新性国际重要研究成果,也大大提升了西安建筑科技大学无机非金属材料学科在国内外的行业影响力,促进了功能材料新办专业的学科发展、推动行业技术进步和产业化进程。
那么,何谓DSSC?他又是如何与之结缘的呢?
如大家所知,太阳能作为资源丰富的可再生能源,具有独特的开发利用潜能,而DSSC就是新一代太阳能电池的一种。“它主要是模仿光合作用原理研制的。”云斯宁向记者介绍说,“植物进行光合作用的时候,是把太阳能转化为电能,然后再转化为化学能,而DSSC是一个电气化学系统。植物进行光合作用,是叶绿素在起作用,而DSSC是用染料来捕获太阳光,把光能转化为电能进行发电。”
2003年,云斯宁在西安交通大学攻读博士学位,从事钙钛矿铁电压电陶瓷介电弛豫行为的研究。在广阔的科技世界走马观花已经无法满足他的求胜心,“致用”开始成为这个科研新兵最为关注的命题。偶然的机会,他看到了美国能源署和中科院关于能源科学与技术未来发展展望的行业报告,开展科研的定位逐渐清晰了起来。“当时了解到我们国家碳纳米管的研究在国际上比较超前,后来我就比较关注新能源,经过逐步积累,对国家的政策、需求了解多了,焦点就集中在能源危机和环境污染两个关键点上了。我们做科研必须要符合国家重大战略需求才有意义,太阳能和生物质能又是新能源里边两大核心。”因此,云斯宁教授将研究定位在:一方面立足于太阳能,另一方面立足于生物质能,开展低成本、高附加值资源化循环综合利用的基础研究和技术开发。
因为出色的表现,云斯宁博士毕业之后,其学位论文获2007年西安交通大学优秀博士论文,而后他又作为“引进人才”进入西安建筑科技大学工作,随后赴韩国延世大学研修,开始涉足DSSC。“在韩国,主要是搞光阳极研究,回国之后与马廷丽教授合作,逐渐开展对电极催化剂的研究。”他说自己近期在开展捕能与储能一体化新能源集成器件研究。
从国外到国内,从光阳极到对电极再到集成器件,云斯宁及其研究团队一直沿着一条主线进行探索。而这条线就是――可再生能源中对太阳能和生物质能的利用。他解释说:“随着人口的增加和人们生活水平的逐渐提高,对能源的需求日益增加,能源危机和环境污染日益严重。面对这种挑战,我们力图通过新能源材料的研究和开发,解决国家发展过程中的重大能源需求,并且立足于资源化循环综合利用。”
卓越的科研才华,让云斯宁从众多青年科研工作者中脱颖而出,他很快被破格提升为教授和博士研究生导师,并成为了西安建筑科技大学功能材料研究所“新能源材料”研究团队和陕西省纳米材料与技术重点实验室“新能源材料器件化应用”研究团队的方向负责人。 他和他的研究团队一起,对国际上该领域的研究现状、难点、热点开展深度研究、联合攻关。近年,参与完成、主持国家级、省部级、地市级、校级各类项目20余项,并协助国家基金委评审青年、面上、重大项目共38项。
持续突破
和当初预料的一样,在巨大的能源缺口面前,DSSC因其光电转化效率高、成本低、环境友好、透明等特点,顺理成章地成为了全世界瞩目的科研焦点。而他与“战友们”的坚守,也为我国在该领域国际竞争力的加强,原创性成果的争夺提供了坚实的保障。“中国发表的研究论文,位居世界第二;知识产权数量也仅此于日本和韩国,领先于美国和其他发达国家。而国内的产业化研究也基本与世界同步,早期仅能建成500瓦的示范小工程,预计今年我国能达到20兆瓦规模的水平。”云斯宁教授对我国的科研充满信心。
蓝海似乎近在咫尺,想要突破边界,挑战仍然不可小觑。“研究DSSC的目的最终在于应用。而产业化面临两个问题:一个是DSSC的效率约为13%,与成熟的硅基电池相比有点偏低;另外一个是它的长期稳定性欠佳。其次,商业化应用还面临着一个成本问题,虽然DSSC成本仅占硅基电池的1/5?1/10,但想要产业化,还需进一步降低成本。”只有解决了效率、稳定、成本等诸多问题,DSSC才能真正走上康庄大道,云斯宁教授倍感压力,他认识到,“只有开展新原理、新结构、新方法的应用基础研究,开发出具有自主知识产权的关键核心技术,跟国际上的清洁能源技术竞争,才能从容应对。”
真抓实干、各个击破,在他看来是登顶成功的唯一途径。作为陕西省科技计划评审专家,他最常强调的就是“坚持”与“超越”。“如果一天工作8个小时,生活可以很轻松,但科研这个东西,只有不停地付出,几十年如一日的坚持,才有可能取得突破。”自2012年以来,云斯宁教授开始以每年一项新突破刷新西安建筑科技大学科研成果的发表纪录,在《Prog Polym Sci》《Energy Environ Sci》《Adv Mater》《Adv Energy Mater》《ChemSusChem》《J Mater Chem A》《Nanoscale》等国际知名期刊发表学术论文40余篇,拥有20余项专利技术,主编专著1部,参编中国、法国、印度等大学教授专著3部,之一下载量已超过99000余次。研究成果先后被陕西省人民政府、陕西省教育厅、中国建筑学会、西安建筑科技大学、《西安建大报》、精细化工国家重点实验室等多家媒体和网站报道,相关理论、方法或结果已被国内外同行采用或作为其研究的基础或起点。
2014年8月,由他撰写的综述性文章《无铂的染料敏化太阳能电池对电极》在国际材料领域权威刊物《先进材料》发表之后,更是引起了国际同行的关注。在他看来,无铂催化材料有独具优势的创新点。一方面是原材料容易获得,价格比贵金属铂要便宜很多;另一方面,制备工艺比较环保,基本对环境没污染。他举例说,目前的这种薄膜太阳能电池,希望像塑料纸一样印刷出来,这样更容易实现产业化,而溶液工艺与卷对卷大面积印刷生产是非常匹配的。此外,他们开发的无铂催化剂性能卓越,成本低廉,原材料易得,在太阳能电池、燃料电池、超级电容器、制氢、生物传感器、有机物降解、污染控制等领域具有潜在的应用前景。
揽海听风
荣誉、鲜花与掌声纷至沓来,他却波澜不惊地说:“想要满足国家的发展需求,我们就不能满足于在国内拿几个项目,而应该更关注国际上同行之间的竞争与合作。”他不仅积极参加国内外该领域的学术会议,开展科研合作,而且与日本、瑞典、美国、韩国、芬兰、德国、巴西、西班牙等国际知名机构的科学家保持长期稳定的科研合作,并且长期担任20余种国际主流SCI期刊的通讯评议人。为此,《西安建大报》刊发“国际合作我受益良多”一文,特别报道了他的国际科研合作。
【论文关键词】新能源建设;后续管理;问题;对策;北京;农村地区
社会主义新农村建设是我国正在逐步推进的一个长久战略,而农村地区的新能源建设更是“三农”工作中的一项重要任务。近几年来,北京市紧抓农村能源建设发展的有利时机,投资数十亿元到“三起来”(让农村“亮起来”,让农民“暖起来”,让农业资源“循环起来”)工程中,引进、开发、推广了太阳能、沼气、风能等多种适合北京地区的新能源技术。据统计,2008年,北京市新能源利用量占能源消费总量的2.5%,是全国新能源建设的工作典范。但随着项目数量的增加和规模的扩大,新能源建设的后续管理与维护问题也越来越突出。通过实地考察和理论学习,认识到完善新能源项目的后续管理,对改善农村能源利用状况起着举足轻重的作用,是确保政府投入实施的各项新能源项目充分发挥长久效益的关键所在。
1新能源项目的后期管理现状及主要问题
随着北京市政府近年来大力推广新能源建设,目前,北京市的新能源利用情况有了非常大的进步,普及率逐年上升。据统计,到2007年年底,远郊区县约有823个村安装了太阳能灯,占村庄总数的20.7%,累计约8万盏。wWW.133229.coM每年可节电1 317万mj,节约电费近200万元;同时还有大中型沼气工程53处,总池容达到l.5万m3,供气1.4万户;即将建成秸秆气化集中供气工程约60处,可满足l.8万户村民炊事用气。
然而,随着各类新能源项目在北京市农村地区的推广,其后续管理工作也逐渐显现出了一些不可忽视的问题。据了解,大部分项目仍然是“重开发,轻管理”,工程方只关注项目的开况,而在设施修建完成之后,忽略了其后续维护工作。很多项目在使用了一段时间后,因缺乏维护、无人看管而效率降低甚至荒废,进一步可能造成整体资源的极大浪费,这实际上违背了使用新能源的根本目的。
通过实地调查研究,北京市农村地区的新能源项目后期维护工作中主要存在如下问题:
1.1后期管理维护的服务网络不健全
目前,北京市农村地区新能源建设的后期管理维护尚未形成完整的服务网络。部分地区的新能源工程设备在后期的运行过程中发生故障、出现技术问题时出现了权责不明的情况。是由政府负责,村委会负责,还是设备的建造厂商负责,或者由农户自己解决,相关部门没有明确的规定。不少区县也组织了一些专门的技术人员来负责维护的工作,但全市范围内仍没有形成完整的、分层分级的维护体系和合理的服务网络,各项后期管理所需要的配套设备准备不够充足。在新能源设备设施发生了问题之后,没有合理的机制确保能够在最快的时间内将问题上报并解决。
例如,在“亮起来”工程中,北京市近郊大部分地区都引进了太阳能路灯项目。这个项目耗资很大,每个路灯的价值在1.1万元左右(包括了灯杆、太阳能板、蓄电池)。投入了大量资金来建造的工程,仅因为缺乏合理的后期管理,当开关或者其他零部件损坏就放弃使用,这无疑是一种巨大的浪费。
1.2缺乏有关新能源后期管理维护资金的支持政策
近年来,北京市政府在新能源上投入了巨大的资金,而这些资金大多是用在技术引进、项目开发上,对项目的后期管理维护很少重视。笔者从村委会基层工作人员的描述中了解到,绝大部分的乡镇,政府都没有投入专门的、定向的后期维护资金。正因为如此,当很多地方的新能源设施出现故障问题后,村委会没有资金去组织维修,而农户也不愿意自筹资金修缮,部分项目就出现了“一年好、二年差、三年垮”的局面。
对于后期管理的资金问题,一方面是投入不足,另一方面则是管理不充分。政府没有对后期维护资金的配置、使用方式、负责部门做出规定,从而使得基层工作人员无奈于没有合适的方式和可依据的政策对新能源进行后期管理。
1.3缺少专职的技术人员
一是缺乏日常的看管、维护员工。很多大型的新能源项目,例如沼气池,需要固定的人员负责看管和定期清扫,才能延长设备设施的使用寿命,减少设备、设施出现不必要的故障。而目前北京地区很多沼气设备都处于无人看管的状态。二是缺少相关的专业维修人员。新能源设施设备的很多问题比一般设备复杂,需要专业的维修技术。而北京市农村地区配备的相关工作人员数量不足,很多区县存在几个村才有一个沼气技术员。同时,农民普遍欠缺相关知识,不能及时解决使用中出现的问题,这样就使得大量沼气池及其他新能源设备“因病报废”,没有充分发挥其应有的经济效益和环境效益。
1.4农户参与的积极性不高
对于新能源设施设备的后期管理维护工作,最终的服务对象、受益者和最重要的工作支持者都是农户本身。对于北京地区的农户而言,新能源早已不是一件新鲜事物,农户对新能源的绿色环保性、科技性等特征有了基本的了解。然而就目前的情况而言,农户对使用新能源、维护新能源设备设施的主动性却不高,大多数仍处于如果政府提供就接受,而不会自主去购买的状态。农户对“花钱买环保”的态度并不积极。因此,相关部门应该进一步加强对农民环保意识的培养,解除其可能存在的误区,以加深其对新能源的认识[1]。
2新能源建设后续管理的对策和建议
2.1建立完备的后期管理与维护体系
政府应该牵头,针对现有的各种新能源项目,根据各区县各自的实际情况和长期发展规划,因地制宜,尽快建立完善的后期管理与维护服务体系,实现包含新能源项目设计、生产、施工、使用、管理、维修在内的整体服务网络,以推进农村能源的管理标准化、服务专业化,改变项目覆盖面小、组织化程度低的局面。
就此,国家在2007年推出了《全国农村沼气服务体系建设方案》,其中提到了建立乡村服务网点的建设内容、标准和补助标准等等。关于这一点,房山区政府率先做出了创新,到2010年,共建设1个区级服务中心、2个镇级区域服务站、120个村级服务队,形成一个3级实时监控服务网络,实现“管理维护一条线”,同时运用iso9001质量标准体系进行标准化管理。目前,已被农业部列为全国典型示范模式,而这样的服务网络尚未普及到全市的范围内。
2.2制定长期的发展规划,加大政府资金支持力度
目前北京市的新能源项目多在各区县农村地区,当地经济发展水平普遍不高,农户的收入水平较低,经济承受能力有限。而北京市政府每年在新能源整体上的政策扶持力度还是比较大的,例如,自2010年1月《北京市加快太阳能开发利用促进产业发展指导意见》实施后,政府每年用于支持太阳能发展的固定资产投资将不低于2亿元[2]。然而,到目前为止,北京市政府对于新能源后期管理与维护的资金投入的重视仍不足,支持力度较小。因此,各级财政应该制定长期规划,合理利用资金,加大对新能源项目整个生命周期管理维护的重视,做到“重开发、重维护”,这样才符合可持续发展的要求。
2.3加强相关工作人员的技术培训
在新能源设备设施的后期维护工作中,技术是关键[3]。只有在专业的技术支持下,才能够切实解决实际中出现的问题,保证设备的完好及正常运行。故政府应该定期组织开展农村能源技术的普及,对相关技术人员进行培训,提高其实际操作水平和科学理论水平,从根本上改善新能源资源的可持续利用情况。
例如,2010年大兴区青云店镇会同区能源办公室组织孝义营、大谷店等村的8名太阳能公共浴室管理人员参加了太阳能利用工专业等级知识培训,学习了有关太阳能公共浴室配备设施的维护、操作,太阳能路灯的安装、日常维修等知识。这样类似的活动都非常实际,能有效提高新能源项目后期管理水平,值得进一步推广。
2.4引入物业化管理服务的模式
对于部分类别的新能源项目,在其后期的管理维护工作中,可以引入物业化的管理模式,例如沼气池的管理。由于沼气池本身具有物业的属性,其后期管理也符合物业管理的一些特征,目前国内很多省市都开始引入物业管理与服务的模式[4]。沼气物业服务模式是指由政府引导,个人、企业或政府承办,建立沼气服务站或专门的物业服务公司,聘用具有专业资格的员工,以现代化的经营手段对沼气及其系统提供全方面的管理、维护服务,并通过对农户定期收缴一定的费用来支持其自身的运营[5]。
这实际上是公益化和市场化的结合。其不仅可以有效提高沼气池的后期管理维护工作水平,提升沼气池使用率、保有率,而且可以增加农村的工作岗位,故这一模式是非常可行而有意义的。但是其中也有一些问题需要解决,例如对用户物业服务费如何规定,政府对此类物业服务公司提供的信贷、税收等方面的优惠政策如何制定以及优惠幅度等等。
2.5加强宣传教育,提高农户的环保意识和科技意识
政府应该及时加强新能源的宣传教育工作,从根本上提高农户对使用新能源、维护新能源设备、设施的热情。让绝大部分农户积极主动地参与到新能源建设中,而不是单纯得依靠政府的力量推动。首先,对于新制定的新能源政策,基层政府机构应该积极向农户宣传,让其了解到政策的具体内容以及实施步骤;其次,可以用农民通俗易懂的形式,例如张贴宣传画报、组织培训、向农户发放科普资料等多种方式,提高农民的整体环保意识和基础科学知识
3参考文献
[1] 大兴区青云店镇对太阳能公共浴室管理人员进行专业知识培训[eb/ol]. [2010-04-14]. /cxyth/jcssjs/201004/t20100443-246943.html.
[2] 北京市农村可再生能源利用介绍[eb/ol]. [2007-07-13]. /eijiansuo/" target="_blank" title="">eijing.gov.cn/zhuanti/zwgk/jujp/zdjngc/t796432.htm.
[3] 张明娇.农村沼气后续服务管理的探索及对策[j].农业工程技术(新能源产业),2009(11):28-29.
关键词:新农村,秸秆,新能源
随着社会主义新农村建设的全面推进,农业产业结构调整优化,绿色环保农业的推广,使得农业生产和农村资源事业得到空前的发展,使农作物秸秆资源出现了大量剩余。这些秸秆资源堆积在村头路边、房前屋后,不仅浪费了宝贵的自然资源,而且妨碍了交通、污染了环境,甚至更容易引发火灾,针对作物秸秆存在的现状,充分利用作物秸秆资源,不仅对农村的环境起到美化、亮化的作用。而且还具有一定的经济效益和社会效益。从总体来说作物秸秆具有以下用途:
1.积极实施秸秆还田技术,提高土壤肥力
(1)农作物秸秆资源除含大量碳素外,还有氮、磷、钾、钙、镁、硫、硅等多种营养元素。作物收获后,秸秆还田可供后季作物做肥料,周而复始,养分循环利用,这样不但降低了农业成本,而且还提高了土壤肥力。
(2)农作物秸秆资源富含纤维素、半纤维素、蛋白质等有机物质。在土壤中分解为腐殖质可提高土壤有机碳含量,还可分解多糖,利于土壤团粒的形成,提高土壤肥力,改善土壤耕性。
(3)实施农作物秸秆还田能及时向土壤补充新鲜有机质,利于微生物活动,改善腐殖质的形成,提高土壤生物的活性,减少氮素损失。
(4)实施农作物秸秆还田有利于保畜水分,平衡土温,增加田间二氧化碳浓度,满足后季作物的生长需要。
(5)实施农作物秸秆还田能够优化土壤理化性质,改善土壤畜水保墒性能,增加土壤有机质,并能抑草促苗,平抑地温,即改善作物生长环境,又保护了农村周边生态环境。
2.实施青贮氨化技术,转化作物内在机制
利用过腹还田结合“沃土工程”、秸秆养畜等示范项目的实施,提倡农作物秸秆发酵,把消化率低的农作物秸秆经青贮氨化处理转化为易吸收、营养高、适口性好的饲料。青贮的原料为玉米秸、地瓜秧等,氨化原料为稻秸。利用经青贮氨化,具有柔软、芳香或酸香味,营养成分高的农作物秸秆饲料饲养牲畜过腹排粪还田,提高农作物秸秆的经济价值,形成粮食一秸秆一饲料一牲畜一肥料一粮食的良性循环。
3.开发秸秆基料,发展食用菌栽培技术
将农作物秸秆粉碎,按一定比例配合,加入添加剂,经灭菌、接种生产平菇、金针菇、草菇、猴头、银耳、灵芝等食用菌。1千克秸秆产1千克鲜食用菌,生物转化率达100%以上。
4.实施秸杆气化技术,推广秸秆新能源
农作物秸秆气化是将秸秆粉碎送入气化炉中,在缺氧状态下燃烧,使之产生一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体,再将可燃气体供农户使用。一般每千克秸秆产气2.5立方米,一个3口之家每天需3立方米-5立方米气可供生活需用。免费论文。
5.秸秆资源的综合利用方面应注意以下几个问题
在作物生长过程中适时补施氮素肥料、粉细深翻、适时镇压浇水、带病的秸秆不能直接还田,否则作物易发生侵染病害,这类秸秆应销毁或高温堆腐后再施用,防止病原体传播。
总之,农作物秸秆资源是宝不能废弃。免费论文。秸秆资源开发利用是一项提高农村经济效益,增加农民收入,保护农村生态环境的新技术,要因地制宜大力推广。在运作中要加大宣传力度,广泛宣传焚烧秸秆的危害及农作物秸秆综合利用的经济、社会和生态效益。积极引导农民因地制宜地开展并推广农作物秸秆覆盖还田技术、秸秆机械化还田技术、秸秆青贮、加工、保护性耕作、能源转化利用等综合利用技术。免费论文。为秸秆综合利用工作创造一个良好的社会氛围,使之真正变为农民群众的自觉行动。秸秆综合利用对促进农业可持续发展及无公害农产品生产具有极其重要的意义。
关键词:智能电网;概念;技术;发展
中图分类号:U665.12文献标识码: A 文章编号:
近年来为了缓解能源危机与环境压力,许多国家大力倡导发展清洁能源和可再生能源发电,电力工业呈现出多样化的发电方式。这对传统的由大型火电站供电为主的电网提出了新问题。再者,现有电力系统中能量使用效率和相当一部分电力设备(资产)的利用率较低,电网运营成本偏高。另外,随着数字时代的到来,用户对供电可靠性和电能质量的要求也愈来愈高。
一、智能电网的概念及功能特点
智能电网就是将信息技术、通信技术、计算机技术和原有的输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网,它具有提高能源效率、减少对环境的影响、提高供电安全性和可靠性、减少输电网的电能损耗等多个优点。
其智能性主要体现在:①可观测—量测、传感技术;②可控制—对观测状态进行控制;③嵌入式自主处理技术;④实时分析—从数据到信息的提升;⑤自适应;⑥自愈。
智能电网具有以下功能特点问:鲁棒性、自愈性、安全、兼容、交互、协调、高效、优质、集成。
二、智能电网的关键技术
1 大型新能源电源和分布式电源接入与调控技术
随着大型新能源电源和分布式电源数量不断增加,智能电网建设要解决关键问题之一就是清洁能源电源的如何可靠接入电网。因此需研究针对不同类型电源的并网控制策略,使大型新能源电源能够有序接入和退出;分布式电源能够“即插即用”。分析风能、太阳能等清洁能源电源的出力特性,研究风电和光伏发电系统的功率预测技术,新能源电源的有功、无功和稳定控制技术,使电网能够最大程度地利用可再生能源电源。
2 储能技术及应用
应用储能技术为电力系统提供动态功率补偿,不仅可降低间歇式发电对电网的影响,改善电能质量,还能为电网提供紧急功率和峰荷电力支持。目前已开发了多种储能技术包括:电力蓄热蓄冷、抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、插入式混合电力机车和蓄电池等技术,但是已有的基于这些技术的储能设备的容量小,成本高,且使用寿命较短。需分析各种储能技术应用于智能电网存在的问题及特点,提出相应的解决和应用方案,研究不同类型储能装置接入后对电网的影响。
3 先进的电力电子技术
随着电力电子技术的不断发展和电力系统运行要求的不断提高,电力电子在电力系统发、输、配、用等各个环节都得到了广泛的应用。现代电力系统应用的电力电子装置几乎全部使用了全控型大功率电力电子器件、各种新型的高性能多电平大功率变流器拓扑和DSP全数字控制技术,包括可控硅并联电抗器、多功能固态开关、智能电子装置 (IEDs)、静止同步补偿器(STATCOM)、有源滤波器(APF)、动态电压恢复器(DVR)、故障电流限制器(FCL)以及高乐直流输电(HVDC)所用装置和配网用的柔性输电系统装置(如SVC和D-Statcom)等。
4 智能调度技术
智能调度是智能电网建设中的重要环节,调度的智能化是对现有调度控制中心功能的重大扩展,智能电网调度技术支持系统则是智能调度研究与建设的核心,是全面提升调度系统驾驭大电网和进行资源优化配置的能力、纵深风险防御能力、科学决策管理能力、灵活高效调控能力和公平友好市场调配能力的技术基础。
调度智能化的最终目标是建立一个基于广域同步信息的网络保护和紧急控制一体化的新理论与新技术,协调电力系统元件保护和控制、区域稳定控制系统、紧急控制系统、解列控制系统和恢复控制系统等具有多道安全防线的综合防御体系智能化调度的核心是在线实时决策指挥,目标是灾变防治,实现大面积连锁故障的预防。
三、对我国发展智能电网的建议
智能电网的建设,既要考虑国家发展战略、国家能源政策及产业布局、国家宏观经济发展预期、社会经济的刚性需求、电网架构的成熟度、特殊运营条件下的供电应对及电力储备等,还要考虑综合经济效益、电网安全可靠、环境保护、可持续发展、附加增值服务及溢出价值回报等。智能电网应涵盖电源、电网、用户的全流程,形成有机统一整体;业务环节应全方位覆盖电网建设、生产调度、电能交易、技术管理等层面;管理控制应贯穿电网规划、设计、建设、运行维护、技术改造、退役的全过程;数据流应包括信息采集、信息传输、信息集成、信息展现、决策应用等各阶段,最终形成电力流、信息流、业务流的高度融合和一体化。未来智能电网在垂直架构上,将由智能装备层、智能生产调度层和决策管理层构成;在横向层面上,将大、中型区域电网通过坚强骨干电网联系起来,而大、中型区域电网则分层分区柔性接人集中式和分布式电源、各类终端用户。在信息流上,通过纵向贯穿、横向贯通的网络共享平台,实现电网信息实时交互、。共享。
建议发挥一体化管理优势,积极有序地推进智能电网研究及建设;开展我国智能电网架构设计;制订试点方案及实施计划;统筹考虑电网规划、建设、改造和技术升级;实施对输配电网与用电的协调调度和控制;实现发、输、配、用电的协调安全与经济运行;注重理论和技术创新与应用;形成完整的智能电网规范和标准体系;研究建立电网综合知识支撑体系;建立智能电网试验基地。
参考文献
[1] 王锐,谢兰,吴文凯,杨昆. 智能电网及其发展态势分析[A]. 2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C]. 2010
[2] 孙振权,刘燕,刘自发.智能电网关键技术探讨[A]. 低碳陕西学术研讨会论文集[C]. 2010
【Abstract】With the large-scale construction of intelligent substation, 110kV intelligent substations grow with each passing day, and with the support of new energy, widely promoting the construction of distributed power, more and more new energy and small power stations connected to 110kV intelligent substations grid, the traditional grid-connected scheme can not solve the grid forms now, the change of secondary equipment requires a new scheme to adapt the circle design of multiple transmission lines connected in to the grid. Paper researches grid-connected scheme of multiple transmission lines for intelligent substation.
【关键词】智能变电站;新能源;并网
【Keywords】intelligent substation; new energy; grid connection
【中图分类号】TMA 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)05-0170-02
1 并网线一次并网方式
随着新能源的广泛应用,光伏、风电项目多以低压并网方式并入主干网,论文主要讨论110kV智能站中以35kV或10kV电压等级(低压侧)的并网方式。并网线间隔以35kV或10kV形式接入变电站系统,通过变电站的低压侧电压等级并网,此种形式相对简单,低压侧设备间隔较多,往往能够提供足够数量的备用间隔供新能源线路使用。现实中,新能源、小电厂往往也是通过低电压等级并网。
2 并网线路二次回路技术分析
2.1 传统站并网二次回路技术分析
传统站并网线路相关二次回路都是纯电缆回路,通过电缆二次接线实现。主要需要完善110kV进线保护、主变高压侧零序保护、备自投保护跳并网线回路。相应的保护动作启动并网线手跳回路,实现永久性跳闸功能,从而保障变电站内系统的稳定运行[1]。
传统站中,所有的二次回路都是靠电缆接线实现,各回路相对清晰独立,当需要跳多条并网线时,只需要增加各保护动作启动相应并网线回路手跳回路。
优点:设计思路清晰,新增并网线技改工作相对难度较小,只需要找到备用的各保护动作接点接入新增并网线手跳回路即可。
缺点:保护装置一般会提供几对备用跳闸接点,但如果并网线过多(超过3条),可能存在动作接点不够用的情况。其解决方式一是定制更换多备用动作接点的操作板,二是增加中间继电器,扩展输出接点。
2.2 智能站规划中的并网线二次回路技术分析
智能站初期建设中,已规划的并网线回路设计理论原则与传统站相同,但实现方式为部分回路通过光信号回路完成,例如110kV线路保护、主变保护智能站中都是智能设备,跳闸出口以光纤中的goose信号输出到智能终端,智能终端在输出跳并网线的出口。前期设计只要规划合理,按照传统站虚端子接线形式设计,能够很好地实现并网线回路的处理[2]。
优点:减少了部分电缆的敷设,回路联系更加清晰。
缺点:新增并网线时,回路设计困难,全站scd文件需要修改,如果保护出口无备用接点,或智能终端无备用输入光口,需要更换较多设备,scd文件及回路设计改动较大,安全压力较大、施工困难。
2.3 智能站中新增并网线二次回路新技术分析
结合传统站改造和初期智能站已有的设计,新技术主要立足点为在不改变原有光纤回路的前提下,所有增加的二次回路全榈缋禄芈罚减少SCD文件的改动及智能设备的变动,达到类似母差保护跳闸的原理,新增并网线如新增间隔一样,只需增加相应的间隔接线。具体做法如下(图1):
如果初期设计时,考虑到会有新增并网线的情况,那么设置一台智能终端,如果并网线保护装置在保护室集中组屏,则放置在保护室相对靠近的保护屏,如果并网线保护为就地保护,则将其放置在分段或分段隔离柜上。
此智能终端类似母差保护装置,接收所有需要跳并网线保护的跳闸信号,如主变高后备零序过流保护、110kV进线线路保护、110kV备自投保护、35kV或10kV备自投保护。输出6组接点(如需增加设计时提出要求),输出回路通过本侧智能终端的跳闸压板串入相应并网线手跳回路。需要跳此并网线时投入相应跳闸压板,新增并网线回路时只需接入相应备用跳闸间隔即可[3]。
备自投装置需要取并网线跳闸位置,将所有并网线断路器常闭接点串联接入智能终端。每组常闭接点并接跳闸位置投入压板(在此智能终端侧),用于此间隔检修或者此间隔不并网时投入,保证备自投可靠检测跳闸位置,不影响其他并网线间隔跳闸信号上传。
改造中,只需替换原有的智能终端,不改变原有智能终端的光纤接线,只变动电缆二次回路,达到光纤回路的不改变的目的,实现新增并网跳闸回路简单的改造。
优点:不新增或改变原有的光纤回路,只新增电缆跳闸回路,将安全压力和施工难度降到最低。
缺点:类似母差保护装置,新增的智能终端重要性提升,此智能终端出现问题会影响所有并网线二次回路。
3 结语
目前智能电网建设已进入了蓬勃发展的时代,分布式电源广泛推进建设,在110kV智能站并网发电的小电源越来越多,传统的并网方案已不能解决越来越多的并网形式,二次设备的变化必然要求新的方案来适应多条并网线路并网的回路设计。本方案中的设计思路在一座110kV变电站新增第四条并网线回路改造中得到应用,现场改造效果良好,达到了预期目的,减少了施工压力和工期。此种并网线改造方式应该适合大部分智能站新增并网线的情况。
【参考文献】
【1】刘益青.智能变电站站域后备保护原理及实现技术研究[D].济南:山东大学,2012.
【论文摘要】随着低碳经济的观点越来越受到重视,能源消耗大户的汽车产业日益被关注。中国作为最大的发展中国家,伴随着经济的迅猛发展,其碳排放量也居于世界首位。减少碳排放量是中国义不容辞的世界责任,推动新能源汽车的发展,符合低碳经济的发展要求,也是我国由汽车大国向汽车强国转变的一个重要机遇。本文将通过分析我国新能源汽车行业的发展现状,提出其现阶段存在的问题,以期为新能源汽车的发展提出对策建议。
【论文关键词】低碳经济;新能源汽车;机遇
一、引言
自英国2003年提出能源白皮书《我们未来的能源:创建低碳经济》以及哥本哈根全球气候会后,低碳一词风靡全球,低碳经济、低碳产业、低碳技术、低碳生活等已经成为我们时刻关注的话题。低碳经济是指在可持续发展理念的指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护的双赢的一种经济发展形态。
随着低碳经济的观点越来越受到重视,能源消耗大户的汽车产业日益被关注。全球十大国际大都市的空气污染监测表明,35%的二氧化碳等有害气体源自汽车尾气排放,在能源匮乏、环境恶化的压力之下,世界各主要汽车生产大国和大型汽车公司都加大对新能源汽车的研发和应用力度,新能源汽车成为未来汽车工业发展趋势。中国作为最大的发展中国家,伴随着经济的迅猛发展,其碳排放量也居于世界首位,减少碳排放量是中国义不容辞的世界责任,推动新能源汽车的发展,符合低碳经济的发展要求,也是我国由汽车大国向汽车强国转变的一个重要机遇。本文将通过分析我国新能源汽车行业的发展现状,提出其现阶段存在的问题,以期为新能源汽车的发展提出对策建议。
二、我国新能源汽车发展现状
近年来,我国汽车产量一直保持高速增长。2009年,中国汽车产销量首次超过美国位居世界第一。2010年中国汽车产销量分别为1,826.47万辆和1,806.19万辆,产销双双突破1,800万辆,超过了美国历史上最高1,700万辆左右的销量纪录,占全球汽车产量的23.5%,创全球历史新高,当年汽车行业实现工业总产值4.34万亿元,占全国工业规模总产值的6.13%,实现工业增加值近1,000亿元,占整个GDP的2.5%,汽车行业从业人员378万人,直接相关产业的从业人员超过4,000万人,占我们全国城镇就业人数的12%以上,汽车行业的相关税收达9,500亿元,占全国税收的13%。2011年上半年我国汽车产销为915.60万辆、932.52万辆,同比分别增长2.48%和3.35%。
伴随经济的快速发展,我国汽车产销量将进一步激增,环境与能源压力将进一步加大。据国土资源部信息中心的分析报告,截至2009年世界石油剩余探明储量为1,855.23亿吨,而美国能源部能源信息署《国际能源展望》认为在未来25年石油及天然气仍是增长最快的能源。在《2010年国内外油气行业发展报告》中指出,2010年国内原油产量首次突破2亿吨,同比增长超过5%,是过去18年中增长最快的年份,但中国石油需求依旧旺盛,估计全年石油表观消费量4.55亿吨,比上年增加4700万吨左右,导致原油净进口量首次突破2亿吨,进口量大幅增长,对外依存度超过55%,高于美国的53.5%,对外依存度过高,不利于我国的国家安全。解决能源的最有效办法就是节能,而减少汽车的石油用量则是重中之重,发展新能源汽车不仅能够节能,还能够减少对石油的依赖,减少甚至完全没有尾气的排放,因此,推动新能源汽车的发展具有重要意义。
近年来,我国出台一系列政策推动新能源汽车的发展:
2007年11月,国家发展和改革委员会颁布《新能源汽车生产准入管理规则》,首次明确新能源汽车的概念和范围。
2008年12月,科技部提出实施“十城千辆”新能源汽车推广应用计划,要求在3年左右的时间,每年发展10个城市,每个城市推出1,000辆新能源汽车。
2009年1月,财政部、科技部发出《关于开展新能源示范推广试点工作通知》,其中明确指出中央财政重点对试点城市购置混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池等节能与新能源汽车给予一次性定额补助,3月出台《汽车产业调整和振兴规划细则》,提出未来3年新能源汽车形成50万辆产能,占乘用车销量的5%。
2010年新能源汽车示范推广试点城市将增至20个,其中5个将推出私人购买新能源汽车的补贴政策。
2011年11月,财政部、科技部、工业和信息化部、发改委联合下发了《关于进一步做好节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》,其中提出落实免除车牌拍卖、摇号、限行等限制措施,试点城市出台停车费、电价、道路通行费等扶持政策,《通知》还要求相关部门将大力推进新能源车的基础设施建设,并明确提出住宅与工作场所充电桩与新能源车辆配比不低于1:1,同时还提出建设快速充电网络的要求。这一系列的政策将推动节能与新能源汽车技术突破,进而推进新能源汽车产业化进程。
但目前我国新能源汽车的发展并不如人意,根据统计表明,2008年中国新能源轿车总计销售为9,800余辆,市场份额只占乘用车整体的0.2%,2010年国内新能源车型总产量不过7181辆车,其中私人购买的电动车仅有百余辆,纯电动车型销量很大部分依然由城市公用交通工具采购支撑,目前新能源商用车在整个新能源汽车市场中占比高达95%,而新能源商用车中,70%以上为客车产品,私人购买的数量相当少。根据国家四部委下发相关文件显示,自2009年1月起至2011年7月,在全国启动的25个试点城市新能源汽车推广任务完成近半,试点城市节能与新能源汽车总保有量超过一万辆,其中私人购买新能源汽车超过一千辆,建成充/换电站近100座,充电桩4,500多个,示范运行总里程超过33,000万公里,有望在2012年底完成每城1,000辆节能与新能源汽车的示范推广目标。不过,这与原来的目标还有一段距离。按照25个城市示范运营的车辆最低要求计算,2012年底将至少需要建成25,000个充电桩,新增需求约20,000个;考虑政府机关和商场、医院等公共设施及社会公共停车场的建设需求,估计届时充电桩与新能源汽车的比例将达到1.2:1,充电桩未来实际新增需求至少约为25,000只。
新能源汽车是未来汽车技术的发展方向,发展新能源汽车不仅能够有效解决中国能源和环保问题,也是促进我国汽车工业可持续发展的重要途径。但从目前我国新能源汽车的供给与需求来看,新能源汽车的发展还面临着一些难题。
三、新能源汽车发展面临的问题
1.新能源汽车核心技术水平不高
我国现在虽然已经是汽车生产大国,但却不是汽车强国。在新能源汽车生产方面,核心关键部件与技术等方面也是十分缺乏的,比如在纯电动汽车中,面临着电池充电时间长,电机驱动系统效率低下,使用寿命较短,以及价格昂贵等问题,这些都会限制纯电动汽车推广使用。关键零部件依赖进口,整车控制技术、电机驱动系统技术、电池系统技术以及动力耦合技术等技术的缺乏,都是制约新能源汽车推广的重要因素。
2.新能源汽车配套设施缺乏
目前我国的新能源汽车配套设施相当匮乏,新能源汽车对于配套设施的依赖性很大,配套设施的不健全,将会严重影响新能源汽车在市场上的推广和普及。对于混合动力汽车和纯电动汽车等新能源汽车,专业充电站和充电桩的普及是十分重要的,在国内电动汽车市场较好的深圳市,目前也仅有60余座充电站和一批充电桩,这无疑会对新能源汽车的使用造成重大的不便。只有普及推广新能源汽车配套设施,新能源汽车才能够拥有良好的使用环境,市场需求才会更大。 3.新能源汽车价格普遍较高
新能源汽车购买价格普遍较高,在与传统能源汽车相比下,很难形成竞争优势。2010年国内新能源车型总产量约七千辆,其中私人购买的电动车仅有百余辆,纯电动车型销量很大部分依然由城市公用交通工具采购支撑。虽然我国推出一系列优惠政策刺激新能源汽车的消费,但是新能源汽车相对传统能源汽车购买价格翻了将近一倍,即便在享受了相关补贴后,价格相对传统能源汽车还是较高,而且同样的价格下,传统能源汽车能够选择的种类更多。
4.行业标准并不统一,市场推广难度大
目前我国对于新能源汽车缺乏统一标准,这会造成企业投入资金研发会缺乏具体的指导,比如有些纯电动车的充电方式采用的是“电池式”,而另一些采用的则是“插电式”,即使是在“插电式”的电动汽车中,也会存在着不同汽车企业生产出规格不一样的电池,充电插口标准也不一样,不能通用的情况,不同厂家的零部件不能互换使用,标准的缺失导致快速充换电难以实现,全国缺乏统一标准是限制我国新能源汽车发展的重要原因。
四、新能源汽车发展的政策建议
1.加强政府对新能源汽车发展的支持力度
新能源汽车的发展,需要大量的资金投入,并且在短期内难以收到回报,如果仅仅依靠企业本身的力量进行研究开发和推广使用,是企业难以承受的,因此,政府的支持起着不可替代的作用。政府应该加大新能源汽车的研究经费额度,提高对公共和私人购买的扶持力度,通过减免相关税收或者给予现金补助的方式鼓励消费者购买。
同时,相关政府部门应该尽快制定新能源汽车的技术标准,避免由于不同厂家的零部件的不一致而造成的快速充换电难以实现的情况出现,也能够减少国家资源配置和基础设施建设重复和浪费的现象。
2.加强新能源汽车核心技术的研发力度
当前国际汽车市场的竞争就是技术创新的竞争,新能源汽车无疑是未来汽车的发展趋势,掌握新能源核心技术,就能够占据未来世界汽车产业发展的主动权。因此,需要整合目前的研发机构,加强全资研发机构的建设,同时与国内外一流大学建立交流合作机制,集中力量研究以实现关键技术的创新突破,加大支持新能源汽车关键核心技术的研发力度,设立新能源汽车产业化专项资金,重点支持关键核心技术的产业化,同时建立知识产权保护机制,大力开发产权产品,这些对于推动新能源汽车的发展是具有重要意义的。
3.大力推动新能源汽车配套设施的建设
相比传统能源汽车,新能源汽车的配套设施显得尤为重要,配套设施的缺乏无疑会对新能源汽车的使用造成不便。各大汽车企业应该大力争取国家相关部门支持,加快公共配套设施的建设,比如充电站网络、维修服务点、电池营销网络以及服务网络等,尽早完成新能源汽车的产业化,政府应该在新能源汽车配套设施的建设上提供财政支持,给予资金补助,为新能源汽车提供更多优惠政策。
4.加强国际合作,培养优秀人才
与国外先进汽车企业相比,我国新能源汽车技术仍有待进一步提高,而新能源汽车的核心技术无疑是至关重要的,掌握了核心技术便能够在新能源汽车市场上占有重要地位。因此,我国应该加强与国外先进汽车企业、科研机构的合作和联系,学习国外先进技术,积极利用国外新能源汽车发展的技术和经验,进一步提高企业对引进技术进行再创新的水平。同时加大汽车人才的培养,与国内外大学进行紧密沟通与联系,积极引进技术学科带头人,鼓励各大汽车企业建立培训机构,培养具有较强研发能力的技术人才,资助培养汽车人才和引进国外汽车人才。
五、总结
目前,中国汽车工业已经成为单一产品最大的产业,对国民经济的发展和带动作用具有举足轻重的影响。当前又处在转型升级,由大到强的关键时刻,以绿色、创新、共享开启中国汽车工业发展新阶段为主题举办论坛,旨在通过从全国经济发展大使着眼,从世界汽车产业结构性变化与挑战入手,从中国汽车工业的实际情况出发,汇集国内外各界的真知灼见,为汽车工业的转型升级献策献计。
汽车工业承载了太多的责任,我想就汽车工业当前的发展,在宏观政策和产业政策的把握上如何处理好几个关键点,谈点个人的看法供大家参考。
一、汽车工业的稳增长与调结构的关系。汽车工业在“十二五”期间经济运行保持了平稳增长的态势,汽车的产销量年均增长 6.4%,汽车的产品兼具消费力和投资力双重属性,商用车属投资类,与国家投资大环境密切相关,“十二五”全社会固定资产投资增速逐年递减,商用车也出现了逐年递减的态势,商用车有企稳回升的态势。由于汽车产品消费的政策属性比较敏感,在为国民经济保持平稳运行时,不仅对行业自身,还是对国民经济发展都是有利的。发展速度快了,对汽车工业自身来说未必是好事,容易出现大起大落。建议实施以有利于结构调整的长期性政策,比如对汽车下乡补贴政策,淘汰低速载货车,满足国 4标准以上的运输车给予适当优惠。
二、新能源汽车与传统汽车的关系。发展新能源汽车是国家战略,是汽车产业结构调整的方向。在产业政策的扶持下,国内新能源汽车得到了迅速发展,但良莠不齐的现象令人担忧。新能源汽车是集制造技术、信息技术、材料技术于一体的现代制造业的代表性产品,发展新能源汽车不是一锤子买卖,需要有强大的资源,雄厚的资本,坚定的信念和创新的精神才有可能取得成功。留有充足的时间和空间是很重要的,让实践去检验。同时打破行业壁垒,打开企业围墙,实施创新型发展和开放型发展对新能源汽车来说至关重要。传统汽车依然是支撑汽车工业发展的基础,产品基数大,消费人群多,对产业可持续发展起到一定的支撑作用。在相当一个时期内,汽车工业的产业升级依赖于传统汽车的技术进步,新能源汽车和传统汽车的发展是相互兼顾,相互支持,相辅相成的,两条腿走路是符合中国国情的。
三、中国品牌与外国品牌汽车的关系。外国品牌汽车是我国汽车产业对外开放中出现的,30多年来在满足国内市场消费需求,以及品牌产品所带来的研发、生产、质量、标准、服务、管理等诸多方面,对国内汽车产业的影响是巨大的。这影响既有激励,也有压力,正是在这些激励和压力下出现了中国品牌的汽车。中国品牌汽车虽然只有十几年时间,但它逆势而上,发展很快,虽有差距,但是孕育着强大的生命力。2015年中国品牌乘用车占乘用车销售总量的 41.32%,这是一个极大得成功。我一直在强调,汽车产业是中国发展最好的产业之一,它满足了亿万消费者多层次的消费需求。竞争是需要对手的,没有竞争就没有进步,在中国市场上两类品牌的长期存在是必然的,也是客观需要的。需要强调的是,中国品牌的汽车的成长需要汽车界全体同仁们一起努力,需要全社会的关心、包容和支持,而不是妄加指责。
四、比较遗憾的是汽车工业的发展对我国装备制造业的带动作用,在目前阶段还是有限的。汽车产业的专用生产设备绝大部分还是进口的,严重影响了汽车产业的竞争力,这主要还是装备制造业自身的问题,更主要的是装备制造业和汽车制造业都处在相对封闭,各自发展的状态。行业的隔阂还没有打破,行业的融合发展尚未建立起来。最近工信部等有关部门正在组织实施重大短板装备专项工程,要建立起用户单位、生产企业、系统解决方案供应商三方联合,集中支持长期依赖进口的专用生产装备和生产线,机械汽车本是一家,应该携手共同解决长期依赖进口的短板装备。为汽车产业可持续发展打下基础。
中国汽车工业是世界汽车产业的重要组成部分,中国汽车工业转型升级的实际成果必将惠及相关企业和消费者,其意义深远。同时,转型升级也是一项系统工程,是我国千万机械汽车职工肩负的责任使命,必将为此不懈奋斗!
作者:陈斌 来源:时代汽车 2016年5期
风能在内蒙古的发展主要由于该地区人口密度低,地形和气候条件有利于风能的利用。在面积上,内蒙古占据了全国面积的12%,人口仅为总人口的1.84%,这其中大部分为蒙古族。与其他民族不同,蒙古族属于游牧民族,以放牧为生。他们并没有固定住所,也不以村或镇为单位聚集。多数时候,也许只有一户人家生活在很大一片区域内。另外,整个家庭随着季节变化变换住所,以找到最适合放牧的地点。对于这种生活习俗,受西伯利亚冷空气和蒙古高原飓风的影响,内蒙古地区有丰富的风力资源。风力发电成为一种可行和高效的措施。
沼气在中国农村地区的应用是利用农业废物和动物粪便。中国是一个传统的农业国家。直至今日,农业依旧是一个至关重要的产业。中国的农耕历史始于公元前7500年。自20世纪80年代起,中国就成功地将沼气用作一种家用能源。20世纪90年代,中国的沼气建设已延伸至西部那些化石燃料不足,供电不足的地区。对于发展中国家,沼气的应用不仅解决了能源供应不足的问题,更提高了农村地区人民的生活质量。
具体应用
这部分将具体讨论风电和沼气这两种新能源。包括使用的历史,涉及到的科技原理以及未来发展前景。
内蒙古地区风能的利用
风能利用的历史。中国在风能的利用方面有很长的历史,可追溯至3000年前的商朝。最早运用于帆船。利用风力的水轮也在古书中有记载。利用风来灌溉和制造食盐的技术一直沿用至20世纪50年代。
中国农村地区发展风能的动机。中国政府发展风能技术主要有四个方面的动机:经济、环境、社会和科技。经济利益是最明显的因素。由于有着高质量的风力资源,中国许多地区都非常适合发展风能。最典型的便是内蒙古地区。内蒙古位于北纬38度至53度地区,受西伯利亚冷空气和蒙古高原飓风影响。每年超过20m/sL速的总风时可达4000-5000小时。该地区的风力稳定性、持久性都很高,有利于建设风电场。此外,这种离网的能源系统可以显著降低维护费用和长距离的线路损耗。这样也就降低了电力系统的造价和农民的经济负担。不仅如此,化石燃料的消耗是一个非常严峻和现实的问题。在人类文明快速发展的进程中,经历过几次能源危机。对煤炭、石油、天然气和其他化石燃料的过度开采将导致能源的最终枯竭。所以,大力发展风能不仅是出于经济因素的考虑,更符合发展新能源产业的要求。
第二方面,与传统的发电方式如热电、核电相比,风能既安全又环保,有其独特的优势。作为发展中国家,中国在高速发展中遭遇了环境污染的代价。未来要面临多种产业的发展,环境问题就变成了挑战社会进程的主要问题。1997年,联合国起草了《京都议定书》,提到了发展新能源,减少温室气体排放。风能在能量转换过程中不会产生烟灰、二氧化硫、一氧化碳及其他污染物。
第三方面,发展风能可以直接或间接地为整个社会提供就业机会。不仅在生产和安装工艺方面,还体现在整个系统的运行维护方面。现如今在中国,风能的发展和使用早已成为热门话题,许多人对风能很感兴趣,对于政府的风能产业和项目大力支持。尽管风能的成熟度和效益还不如热力能源,人们依旧愿意尝试让它走进千家万户。
最后一方面是科技的驱动力。多方面多领域科学技术的渗透和提升都成为风能发展的最强驱动力。风能发电机和发电系统的设计和进步涉及到许多领域,如空气动力学理论的应用和材质轻强度大的新型材料。
当今的风能技术和未来在中国的发展。这一部分将简要介绍风是怎样形成的以及风力涡轮机的基本结构。受太阳照射,地球表面不均匀受热,导致大气压的不均匀分布。受气压差的影响,空气水平移动,也就形成了风。风力涡轮机将风能转化成机械能,再进一步转化成电能。当气流吹过叶片,带动叶片转动,随之带动旋翼叶毂转动。这样,就完成了风能向机械能转化的过程。接着,与之连接的轴带动齿轮箱,进而驱动发电机,完成由机械能向电能的转换。风能与风速的立方成正比。如果风速增加一倍,能量将达到原来的八倍。这意味着风速对于建设风力发电厂至关重要。
理论上讲,60%的风能可以转化成机械能,现代的风力涡轮机最高效率可达40%。随着科技的发展,风力涡轮机的设计者开始改变叶片的大小和形状及发电机的类别以达到更高的效率。
中国西部农村地区沼气的应用
沼气普及的背景。在中国农村,资源匮乏,农业废物却严重浪费。只有发展生态农业才是中国农业的基本途径。生态农业强调循环、再生、可持续发展。沼气发酵是达到能量转换,材料回收利用和综合利用农业废料的最佳方法和关键点。它融合了生态系统、生产者、消费者、和分解者。
甲烷发酵过程产生沼气、泥浆和残渣等。这些产物在建设生态农业过程中扮演着重要角色。近些年,以沼气发展为契机,生态农业工程模式也快速发展起来,成效显著。尤其是在减少牲畜饲养产业的排泄物方面。
沼气在中国的发展史。中国的沼气利用开始于20世纪70年代。政府开始重视农村地区的能源问题。从那时起,约有6000个家庭用上了沼气。1980年,这个数据增长到了7230000。到1986年底,约有沼气池453000座。20世纪90年代,沼气利用的技术大大提高。当时有很多重大突破,如更优质的沼气池,更先进的发酵技术,成熟的利用途径以及管理方法。与此同时,中国的沼气战略向更远的广西东部地区延伸。该地区电能严重短缺。到2000年底,中国有9800000座家用沼气池。从那以后,政府加大了农村地区沼气建设的投资。到2005年底,18000000家庭用上了沼气。
沼气的生成原理。沼气的构成和品质:沼气是一种可燃的混合气体,主要成分是甲烷,含量达55-70%,25-40%为二氧化碳,另外还有小部分的氢气、硫化氢、一氧化碳、氮等。
沼气发酵的基本原理:甲烷发酵的本质是微生物自身和能量新陈代谢的生理过程。在甲烷发酵过程中,为了在厌氧条件下创造出微生物自身生存繁殖所需的能量,微生物分解一些高能量的有机物为其新陈代谢释放能量,同时产生一些低能的部分。
沼气发酵过程:第一阶段是液化过程。微生物细胞外产生的酶(如纤维素、淀粉酶、蛋白酶)将有机物酶解,多糖被水解为单糖,蛋白质被分解为氨基酸和缩氨酸。通过酶解作用,将固体物质转化为可溶于水的物质。这些物质进入微生物细胞,参与细胞内的生化反应。第二阶段是产酸作用。以上过程的水解产物可以进入微生物细胞,在细胞内的酶解作用下,进一步分解为小分子物质,如挥发性脂肪酸、酒精、乙醛、酮、油脂、中性化合物、氢、二氧化碳、乙酸等。这些物质占80%左右。这阶段包含的细菌都是产酸细菌。第三阶段是产生沼气。这一阶段,产生氨的细菌不断繁殖,变得更活跃。氨氮浓度上升,挥发性酸浓度下降,给产烷生物、产生沼气的细菌提供了一个良好的生存环境。
a.酒精和二氧化碳产生甲烷气体
2CH3CH2OH+CO22CH3COOH+CH4
4CH3OH3CH4+CO2+2H2O
b.挥发性酸产生甲烷气体
2CH3CH2CH2COOH+2H2O+C024CH3COOH+CH4
c.二氧化碳与氢气反应产生甲烷气体
CO2+4H2CH4+2H2O
沼气发酵的这三个阶段相互联系,彼此交叉进行,以保持动平衡。在正常条件下,消化分解有机物和瓦斯气体是相对稳定的。如果平衡被破坏,将会影响气体产量。如果液化阶段酸产物的发酵速率过慢,沼气产生速度将会变得非常缓慢,整个发酵过程周期会变长。原料的分解将会不完全,导致产生更多的残渣。然而,如果产酸过程速度太快,逼近前两个阶段的甲烷产生速率,将会积累大量的有机酸,这会产生酸抑制,也会影响气体产生。如果发生严重的“酸中毒”,将不会产生沼气。
r村家用沼气池中沼气发酵的基本条件
合适的碳、氮浓度。沼气发酵可以根据成分分为富氮材料和富碳材料。富氮材料主要有人、牲畜、家禽的粪便。富碳材料主要有农作物残渣,如麦秆、外壳。氮和碳的比例不同会导致沼气产量的变化。从营养和新陈代谢角度看,细菌的消耗速度是氮的20-30倍。因此,在其他条件满足的情况下,碳、氮比达到25:1至30:1可令沼气发酵达到较合适的速度。
足量的高质细菌。种菌主要来源于沼气池、湖泊、沼泽、池塘底部、管沟污泥、动物排泄物、动物粪便等地方。种菌的添加量多为总量的10%-30%。增加其添加量会加快气体产生速率、提高产品质量、降低偏差率。
严格的厌氧环境。沼气微生物和产烷生物的核心菌群是一种对氧气十分敏感的厌氧菌。空气中的氧气会抑制其活性,甚至致其死亡。沼气生产只能在严格的厌氧条件下进行。因此,沼气池必须有良好的密封性。
适宜的发酵温度。温度是沼气发酵的一个重要的外部因素。如果温度适宜,细菌活性会比较高,厌氧消化和沼气生成速率也会加快。
研究显示,在10-60°C范围内,甲烷气体可以自然地生成。如将发酵温度分为三个范围,46-60°C为高温发酵,28-38°C为中温发酵,10-26°C为常温发酵。农村的沼气池中温度为常温。尽管常温发酵范围较广,但在此区间内,温度越高,气体质量越好。
宜的pH值。沼气微生物的生长和繁殖需要发酵原材料保持在中性pH值或弱碱性环境。过酸或过碱都会影响气体产生。农村使用的沼气池一般不需要人工调节pH值。
发酵的稳定浓度。干性材料的适宜浓度为4-10%,这意味着发酵原料中含90-96%的水分。浓度随温度变化而变化,夏天在6%左右,冬天大约为8-10%。浓度过高或过低都不利于沼气发酵的进行。
未来发展
上文提到过风能和沼气在中国农村地区的发展前景。然而,除去这两种能源,还有更多的新能源可以用于中国偏远的农村地区。例如,在偏远山区,风能和沼气可能并不适用,但是这些地区有丰富的地热能源。由于太阳能有轻便的优点,它在内蒙古地区仍然广泛适用。
根据本文的研究,新型能源在中国农村地区有四大发展趋势:
更经济:经济成本是新型能源在中国农村应用的最重要方面。新能源应当更加经济。
更高效:对于一些偏远地区而言,新型能源可能成为当地的唯一能源。因此,发展更高效的新能源才能提供充足的能量。
便于存储:对于新型能源系统,将技术人员分派到每个远方地区是不可能的。也不可能对农村地区的农民、牧民一一进行科普教育。在这种情况下,将能量储存起来变得易于使用就非常重要。
更便携:正如上文提到的,内蒙古地区的牧民随季节迁移,所以新能源系统的便携性非常重要,应当便于打包携带。