序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇發(fā)電技術(shù)研究論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

PAFC技術(shù)開發(fā)的現(xiàn)狀與動向：

日本自實施月光計劃以來，作為國家級項目，正在實施5000千瓦級加壓型和1000千瓦級常壓型電廠實證運行。目前，磷酸型燃料電池的發(fā)電效率為30％～40％，如果將熱利用考慮進去，綜合效率可高達60％～80％。

除日本外，目前世界約有60臺PAFC發(fā)電設(shè)備在運轉(zhuǎn)，總輸出功率約為4.1萬千瓦。按國別和地區(qū)劃分日本為2.9萬千瓦，美國8000千瓦，歐洲3000千瓦，亞洲900千瓦。運轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備除3臺(日本2臺，意大利1臺)為加壓型外，其他均為常壓型。磷酸型燃料電池的制造廠家目前主要為日本和美國，設(shè)備主要銷往歐、亞。

美國已完成基礎(chǔ)研究，200千瓦級電廠用電池近期有望商品化，但大容量電廠用電池處于停滯狀態(tài)。德國已引進美國200千瓦級電廠用電池進行試驗運行。另外，瑞典、意大利、瑞士等國也引進日、美的電池進行試運行。

2.熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)

日本對MCFC發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)始于1981年度的月光計劃，該計劃圍繞開發(fā)1千瓦級發(fā)電機組這個目標(biāo)展開了對MCFC燃料、電極等的開發(fā)。該開發(fā)研究進展順利，從1984年開始，進而對10千瓦級發(fā)電機組進行研究開發(fā)。1986年，日立、東芝、富士電機、三菱電機、IHI分別對5臺10千瓦級機組進行發(fā)電試驗，其結(jié)果是輸出功率為10千瓦，初期性能為電池電壓0.75伏，電流密度150毫安/平方厘米。

1987年起，日本在對1000千瓦級實驗電場(外部改質(zhì)型)進行主要開發(fā)的同時，對100千瓦級發(fā)電機組以及1000千瓦級機組的設(shè)備的開發(fā)研究也取得了進展。1993年度，日立、IHI的2臺100千瓦級外部改質(zhì)型機組和三菱電機的1臺30千瓦級內(nèi)部改質(zhì)型機組開始試驗發(fā)電運行。其試驗結(jié)果以及1994年度進行的5-25千瓦級機組的試驗結(jié)果表明，電池電壓0.8伏，電流密度達15毫安/平方厘米，單位時間內(nèi)的劣化率小于1％。

在此基礎(chǔ)上，1994年度起開始著手開發(fā)1000千瓦級試驗工廠。1995年10月在中部電力(株)川越發(fā)電所開始建廠，確立了1000千瓦級實用化發(fā)電系統(tǒng)試驗工廠的基本系統(tǒng)，對現(xiàn)有的事業(yè)用燃料電池電廠的運行進行評價，計劃1999年開始試驗運行，其目標(biāo)為：燃料利用率為80％，千小時電池的劣化率小于1％，初期性能為：電池電壓大于0.8伏，電流密度1500毫安/平方厘米，計劃試驗運行5000小時。

為使電池實用化，在上述研究開發(fā)的基礎(chǔ)上，還進行了機組長壽命化研究，計劃連續(xù)實驗運行4萬小時，每千小時單位劣化率小于0.25％。除此之外，還在開發(fā)200千瓦級內(nèi)部改質(zhì)型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。

美國能源部和美國電力研究所，正在積極開發(fā)MCFC。美國ERC公司開發(fā)的2兆瓦級內(nèi)部改質(zhì)型機組發(fā)電系統(tǒng)于1996年5月在圣克拉拉開始試驗運行。MC－power公司開發(fā)的250千瓦級外部改質(zhì)型機組發(fā)電系統(tǒng)，1997年2月起在圣迭戈開始試運行。

在歐洲，MCFC作為共同項目正在研究開發(fā)，取得了一些進展，其主要項目如下：

①高級DIC－MCFC發(fā)展計劃(1996-1998年)。荷蘭、英、法、瑞典等國參加研究，歐洲在市場分析、系統(tǒng)開發(fā)以及內(nèi)部改質(zhì)型機組的開發(fā)等方面取得進展。

②ARGE項目(1990年起計劃10年內(nèi)完成)。德、丹麥參加，并在內(nèi)部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)上取得進展。

③MOLCARE。由意、西班牙參加，并在外部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)上取得進展。

韓國從1993年起開始開發(fā)MCFC，1997年以開發(fā)100千瓦外部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)為目標(biāo)，開始了第二階段研究開發(fā)工作。

3.固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)

作為SOFC開發(fā)的基礎(chǔ)科學(xué)離子學(xué)，其開發(fā)歷史很長，日、美、德等國已有30多年的開發(fā)史。日本工業(yè)技術(shù)院電子技術(shù)綜合研究所從1974年起就開始研究SOFC，1984年進行了500瓦發(fā)電試驗(最大輸出功率為1.2千瓦)。美國西屋公司從1960年起開始開發(fā)SOFC，1987年該公司與日本東京煤氣、大阪煤氣共同開發(fā)出3千瓦熱自立型電池模塊，在國內(nèi)外掀起了開發(fā)SOFC的。

日本新陽光計劃中，以產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)，為首，從1989年起開始開發(fā)基礎(chǔ)制造技術(shù)，對數(shù)百千瓦級發(fā)電機組進行測試。1992年起，富士電機綜合研究所和三洋電機在共同研究開發(fā)數(shù)千瓦級平板型模塊基礎(chǔ)上，還組織了7個研究機構(gòu)積極開發(fā)高性能、長壽命的SOFC材料及其基礎(chǔ)技術(shù)。

除此之外，三菱重工神戶造船所與中部電力合作，共同開發(fā)平板型SOFC，1996年創(chuàng)造了5千瓦級模塊成功運行的先例。同時，在圓筒橫縞型電池領(lǐng)域中，1995年三菱重工長崎造船所在電源開發(fā)共同研究中，采用圓筒橫縞型電池，開發(fā)出10千瓦級模塊，成功地進行了500小時試運行，之后又于1996年開發(fā)了2.5千瓦模塊，并試運行1000小時。TOTO與九州電力共同開發(fā)全濕式圓筒縱縞型電池，1996年起，開始開發(fā)1千瓦級模塊。同時，在日本以大學(xué)與國立研究所為首的許多研究機構(gòu)在積極開發(fā)SOFC。

美國西屋公司在能源部的支持下，開始開發(fā)圓筒縱縞型電池。東京煤氣和大阪煤氣對25千瓦級發(fā)電及余熱供暖系統(tǒng)進行的共同測試表明，截至1997年3月，已成功運行了約1.3萬小時，其間已經(jīng)過11次啟動與停機，千小時單位電池的劣化率小于0.1％，可見其技術(shù)已非常成熟。西屋公司除計劃在1998年與荷蘭、丹麥共同進行100千瓦級模塊運行外，為降低制造成本，還在研究開發(fā)濕式電池制造技術(shù)。美國Allied－signal、SOFCo、Z－tek等公司在開發(fā)平板型SOFC上取得進展，目前正對1千瓦級模塊進行試運行。

在歐洲，德國西門子公司在開發(fā)采用合金系列分離器的平板型SOFC，1995年開發(fā)出10千瓦(利用氧化劑中的氧，若在空氣中則為5千瓦)模塊，1996年開發(fā)出7.2千瓦模塊(利用氧化劑中的空氣)。

奔馳汽車制造公司在開發(fā)陶瓷系列分離器式平板型SOFC上取得進展，1996年對2.2千瓦模塊試運行6000小時。瑞士的薩爾澤爾公司在積極開發(fā)家庭用SOFC，目前已開發(fā)出1千瓦級模塊。今后，德國還計劃在特蒙德市進行7千瓦級發(fā)電及余熱供暖系統(tǒng)現(xiàn)場測試。

在此基礎(chǔ)研究上，以英、法、荷等國的大學(xué)和國立研究所為中心的研究機構(gòu)，正在積極研究開發(fā)低溫型(小于800℃)SOFC材料。

4.固體高分子型燃料電池(PEFC)

日本開發(fā)固體高分子膜的單位有旭化成、旭哨子、Japangore－tex等，開發(fā)改質(zhì)器以及電極催化媒體的機構(gòu)有田中貴金屬、大阪煤氣等。在開發(fā)汽車燃料電池方面，豐田制造出甲醇改質(zhì)型燃料電池汽車(1997年)，同時三菱電機、馬自達也在著手開發(fā)汽車燃料電池。

在供電及余熱供暖系統(tǒng)方面，PEFC排熱溫度較低，為70℃左右，在熱利用上有所限制，與其他類型燃料電池相比，目前只開發(fā)小型系統(tǒng)。東芝(30千瓦)、三洋電機(數(shù)千瓦)、三菱重工和東京煤氣(5千瓦)、富士電機和關(guān)西電力(5千瓦)等公司在開發(fā)以天然氣和甲醇為燃料的電池系統(tǒng)，同時，三洋電機在開發(fā)1千瓦級氫燃料便攜式商品化電源，三菱重工在開發(fā)特殊用途(無人潛水艇用)燃料電池。

PEFC主要作為汽車動力電源在開發(fā)。但在汽車上燃料的搭載方式各種各樣，有高壓氫、液化氫和甲醇等。這些燃料各具長短，目前還未能確定最適方式。

德國奔馳與加拿大BPS在進行共同開發(fā)，它們開發(fā)的搭載氫燃料、小底盤汽車在試運行。除此之外它們還共同開發(fā)甲醇燃料電池汽車。若在降低成本、提高運行性能等方面再取得一些進展，電池汽車就有望走向市場。

美國克萊斯勒、通用、福特三公司協(xié)力合作，計劃到2000年開發(fā)出輸出50千瓦、輸出密度1千瓦/公斤的燃料電池。另外，BMW、Rover和西門子三家公司也在開展共同開發(fā)。

篇(2)

生物質(zhì)能不但會搶奪人類賴以生存的土地資源，更將會導(dǎo)致社會不健康發(fā)展；地?zé)崮艿拇笠?guī)模開發(fā)將導(dǎo)致區(qū)域地面表層土壤環(huán)境遭到破壞，將引起再一次生態(tài)環(huán)境變化；而風(fēng)能和太陽能對于地球來講是取之不盡、用之不竭的健康能源，它們必將成為今后替代能源主流。

風(fēng)力發(fā)電

目前，我國已超過美國，成為全球風(fēng)電裝機容量最大的國家，同時也成為風(fēng)能設(shè)備最大的生產(chǎn)國。隨著國內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈日臻完善、研究規(guī)模不斷擴大，成本下降非常顯著，競爭力也逐漸增強，但是在產(chǎn)業(yè)鏈最上游的新型材料及半導(dǎo)體器件（控制芯片、電力電子器件等）研究方面仍較落后，主要研究工作集中在中下游的風(fēng)電整機制造、關(guān)鍵零部件配套（發(fā)電機、電控、傳動系統(tǒng)等）以及并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。

沈陽工業(yè)大學(xué)在風(fēng)電整機制造方面具有很強的實力，是我國最早從事風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究的少數(shù)高校之一，設(shè)置有風(fēng)能技術(shù)研究所，師資力量完善，先后承擔(dān)過多項大型橫、縱向課題，成果顯著。其設(shè)計的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的1.5MW風(fēng)電機組實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，占據(jù)一定的市場地位，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合能力很強。

華北電力大學(xué)作為教育部直屬高校中唯一的以電力為學(xué)科特色的大學(xué)，成立了國內(nèi)首家“可再生能源學(xué)院”，下設(shè)風(fēng)能與動力工程專業(yè)，未來還將籌備生物質(zhì)發(fā)電和太陽能利用專業(yè)。研究內(nèi)容以大容量風(fēng)力發(fā)電接入，對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的影響為主，主要研究包括：風(fēng)電場建模與仿真、風(fēng)能資源測量與評估、風(fēng)力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、風(fēng)力發(fā)電機組只能控制與優(yōu)化運行、低速風(fēng)能利用策略與先進風(fēng)力發(fā)電理論，充分發(fā)揮了其在電力系統(tǒng)方面的優(yōu)勢。

重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室，借助其在機械傳動領(lǐng)域的優(yōu)勢，在風(fēng)電機組齒輪箱設(shè)計、動態(tài)特性研究、工作模態(tài)測量及制造工藝方面有深入的研究，并且產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。

汕頭大學(xué)新能源研究所在大型風(fēng)電機組空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)強度及結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究方面頗有作為，自行開發(fā)了大型風(fēng)力機優(yōu)化設(shè)計系列軟件。

浙江大學(xué)流體傳動及控制國家重點實驗室對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的液壓技術(shù)有深入研究，包括風(fēng)機制動系統(tǒng)、定槳距控制和變槳距控制等。

同濟大學(xué)機械工程學(xué)院在風(fēng)電機組葉片動力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)模型分析方面經(jīng)驗豐富。

東南大學(xué)在風(fēng)力發(fā)電機研究、設(shè)計方面走在前列。近期又集合學(xué)校優(yōu)勢學(xué)科，建立了風(fēng)力發(fā)電研究中心，致力于以風(fēng)力發(fā)電為核心的可再生能源發(fā)電及應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)研究。

電控方面，清華大學(xué)、北京交通大學(xué)、中科院電工所都有很強的實力。清華大學(xué)電機工程與應(yīng)用電子技術(shù)系原名電機工程系，歷史悠悠，師資力量雄厚，在風(fēng)電接入對電力系統(tǒng)影響、風(fēng)電機組建模仿真、風(fēng)電變流器設(shè)計及控制等方面有深入研究。北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院早期隸屬于鐵道部，主要服務(wù)于我國軌道交通電傳動裝備產(chǎn)業(yè)，在大功率電力電子技術(shù)領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗，研究實力在國內(nèi)高校處于領(lǐng)先地位。新能源研究所成立后從事大功率風(fēng)電機組（直驅(qū)或雙饋）并網(wǎng)變流器、中大功率光伏發(fā)電逆變器、風(fēng)電機組仿真及主控系統(tǒng)、微網(wǎng)技術(shù)研究，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合能力很強。中科院電工所新能源發(fā)電技術(shù)研究組是國內(nèi)最早研究風(fēng)力發(fā)電、太陽光伏發(fā)電的單位之一，其大型并網(wǎng)風(fēng)電機組控制及變流技術(shù)、變槳距控制技術(shù)以及風(fēng)電場集中和遠程監(jiān)控技術(shù)等較成熟，還有一些特色研究工作包括：風(fēng)/光互補、風(fēng)/柴系統(tǒng)及其控制逆變技術(shù)、控制逆變技術(shù)等。

光伏發(fā)電

光伏發(fā)電具有系統(tǒng)簡單以及維護方便等特點，應(yīng)用面較廣，現(xiàn)在全球裝機總?cè)萘恳呀?jīng)開始追趕傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電。太陽能發(fā)電主要分為并網(wǎng)電源系統(tǒng)和離網(wǎng)電源系統(tǒng)，目前大規(guī)模使用的主要是并網(wǎng)系統(tǒng)，一般包括光伏電池組件、光伏逆變器、配電柜、監(jiān)控系統(tǒng)等。其中光伏電池組件將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，光伏逆變器與風(fēng)能變流器類似，可以將光伏電池組件產(chǎn)生的不穩(wěn)定電能變成穩(wěn)定的電能并入電網(wǎng)。

我國光伏業(yè)正處在爆發(fā)式增長期，中國大陸和臺灣的光伏電池廠商占全球總電池產(chǎn)量59%的份額。與風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈類似，除了最上游的化合物、硅片提純、加工外，我國已形成了較完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，包括晶體硅、薄膜電池片及組件加工、光伏逆變器、系統(tǒng)集成、能源投資商等。

國內(nèi)高校對于光伏系統(tǒng)研究主要集中于工程應(yīng)用方面，合肥工業(yè)大學(xué)教育部光伏系統(tǒng)工程研究中心是我國迄今為止唯一的專門從事光伏系統(tǒng)技術(shù)研究的國家重要的科學(xué)研究基地，掛靠合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院，主要從事光伏組件建模及仿真、光伏逆變器設(shè)計及控制、工程化應(yīng)用等研究工作，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合較好，承擔(dān)多個大型光伏電站設(shè)計工作。

海外院校

由于新能源行業(yè)涉及領(lǐng)域多、范圍廣，以及我國新能源行業(yè)開始起步，人才的缺乏已經(jīng)成為極為突出的問題，國家、社會、高校、企業(yè)都在積極努力培養(yǎng)這方面的人才，學(xué)生的擇校就業(yè)也因此變得十分靈活。同時，也因為剛剛起步，目前面臨的多是工程應(yīng)用技術(shù)類問題，因此我們的相關(guān)研究工作主要分布在中下游，從前面的介紹也可以看出，在新能源上游高端領(lǐng)域，由于技術(shù)壁壘很高，國內(nèi)的研究工作相對較少，但是可以選擇留學(xué)歐美高校，得到更進一步的提高。

澳大利亞新南威爾士大學(xué)光伏研究中心，由有著“太陽能之父”之稱的馬丁·格林教授領(lǐng)導(dǎo)，專注光伏電池的研究，自上世紀(jì)80年代起，30年間畢業(yè)于新南威爾士大學(xué)光伏中心的中國留學(xué)生已經(jīng)撐起了中國光伏產(chǎn)業(yè)的半壁江山。如今，在屈指可數(shù)的幾大領(lǐng)頭光伏企業(yè)中——尚德、中電光伏、英利、賽維LDK都有新南威爾士大學(xué)畢業(yè)生的身影，其科研實力可見一斑。

在歐洲，各國都十分重視新能源的開發(fā)利用。作為生態(tài)村理念的首創(chuàng)國，丹麥?zhǔn)悄茉磫栴}解決得最好的國家之一。早在2006年，我國就與丹麥簽署了“可再生能源”合作項目，國內(nèi)許多高校分別與丹麥高校開展聯(lián)系。丹麥奧爾堡大學(xué)能源技術(shù)學(xué)院在風(fēng)力發(fā)電、分布式發(fā)電、電力系統(tǒng)、電力電子及控制技術(shù)等領(lǐng)域有深入研究經(jīng)驗，并且與許多國家和組織開展合作，產(chǎn)學(xué)研實力很強。特別是在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域優(yōu)勢突出，核心研究領(lǐng)域包括：風(fēng)力發(fā)電機組及風(fēng)電場的控制與監(jiān)測、仿真、設(shè)計、優(yōu)化。

隨著新能源技術(shù)發(fā)展以及各項政策效應(yīng)的逐步顯現(xiàn)，開發(fā)利用新能源的成本將明顯下降，為人類清潔能源利用和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級帶來歷史性機遇，新能源終將成為今后世界上的主要能源之一。

Tips：新能源材料與器件專業(yè)優(yōu)勢院校

文/南京航空航天大學(xué) 郭棟梁

該專業(yè)重點是研究與開發(fā)新一代高性能綠色能源材料、技術(shù)和器件（如通訊、汽車、醫(yī)療領(lǐng)域的動力電源），發(fā)展“新能源材料”(新型鋰離子電池材料、新型燃料電池材料和新型太陽能電池材料)的學(xué)術(shù)研究方向。

新能源材料與器件專業(yè)設(shè)置，主要依托化學(xué)化工學(xué)院，跨能源科學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)等多個學(xué)科，擬培養(yǎng)能掌握新能源材料專業(yè)基本理論、基本知識和工程技術(shù)技能，掌握新能源材料組成、結(jié)構(gòu)、性能的測試技術(shù)與分析方法，了解新能源材料科學(xué)的發(fā)展方向，具備開發(fā)新能源材料、研究新工藝、提高和改善材料性能的基本能力的新能源材料專門人才。畢業(yè)生可在化學(xué)能源、太陽能及儲能材料等新能源材料領(lǐng)域從事科學(xué)研究與教學(xué)、技術(shù)開發(fā)、工藝設(shè)計等方面工作，也可繼續(xù)攻讀新能源材料及相關(guān)學(xué)科高層次專業(yè)學(xué)位。

新能源技術(shù)是21世紀(jì)世界經(jīng)濟發(fā)展中最具有決定性影響的五個技術(shù)領(lǐng)域之一，新能源材料與器件是實現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)的關(guān)鍵。新能源材料與器件本科專業(yè)是適應(yīng)我國新能源、新材料、新能源汽車、節(jié)能環(huán)保、高端裝備制造等國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要而設(shè)立的，是由材料、物理、化學(xué)、電子、機械等多學(xué)科交叉，以能量轉(zhuǎn)換與存儲材料及其器件設(shè)計、制備工程技術(shù)為培養(yǎng)特色的戰(zhàn)略性新興專業(yè)。

高校特色：

華東理工大學(xué)

以半導(dǎo)體材料技術(shù)、化學(xué)電源技術(shù)、太陽電池技術(shù)等為特色。未來就業(yè)集中在光伏太陽能、新能源開發(fā)和利用以及半導(dǎo)體材料器件的設(shè)計、化學(xué)電池開發(fā)等。

東南大學(xué)

依托電子科學(xué)與技術(shù)大類專業(yè)背景，專業(yè)內(nèi)容側(cè)重光電子材料及其應(yīng)用方面，主要針對太陽能材料制備、檢測和應(yīng)用，可以拓展到生物能等其他新能源。

四川大學(xué)

光電功能材料與器件方向，在新型能源材料與技術(shù)、化合物半導(dǎo)體晶體材料與制備技術(shù)、介電功能材料與制備技術(shù)、固體波譜學(xué)等方面的研究取得了國內(nèi)外同行公認的成就。光電信息功能晶體碘化汞和硒鎵銀的研制兩項成果分別獲得（1992年度和2000年度）國家發(fā)明二等獎和兩項部省級科技進步二等獎；鐵電薄膜研究獲得一項四川省科技進步一等獎，還獲得兩項部省級科技進步二等獎；薄膜太陽電池研究獲得一項中國高校發(fā)明二等獎。每年發(fā)表在國內(nèi)外著名學(xué)術(shù)刊物和學(xué)術(shù)會議上的為《SCI》、《EI》所收錄的高水平論文40余篇次。

篇(3)

關(guān)鍵詞：壓電；人體踏走；發(fā)電裝置

中圖分類號：TM619

文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）6-0161-03

1 引言

隨著常規(guī)能源的日趨緊張和人們環(huán)保意識的日趨增強，節(jié)能環(huán)保問題日益突出，清潔環(huán)保無污染能源的開發(fā)與利用倍受世界各國的關(guān)注和重視，新綠色能源的研究已成為當(dāng)務(wù)之急。

壓電材料在外力的作用下表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象，稱為正壓電效應(yīng)[1]。壓電發(fā)電利用此原理將振動的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。其?yōu)點主要集中在體積小，結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)及小型集成化以及無電磁干擾等方面。符合當(dāng)前環(huán)保節(jié)能，可持續(xù)發(fā)展的要求，正越來越受到各國研究人員的關(guān)注[2，3]。另外，壓電發(fā)電可方便與微機電系統(tǒng)（MEMS）結(jié)合，為其提供能源，也成為MEMS研究領(lǐng)域的熱點之一。目前，歐美、日本和韓國等許多國家與地區(qū)已經(jīng)對與壓電發(fā)電相關(guān)的技術(shù)展開了深入的研究，并且取得了一定的成果，而國內(nèi)的壓電發(fā)電技術(shù)尚處于起步的階段。目前，壓電發(fā)電技術(shù)主要有以下幾個方面。

1.1 利用車輛或路面振動進行壓電發(fā)電

將壓電發(fā)電裝置放入如汽車等減震系統(tǒng)或車輛懸掛系統(tǒng)中，利用正壓電效應(yīng)將震動能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并加于存儲和利用。或者，將壓電發(fā)電裝置作為路面的組成部分或安置于路面內(nèi)，利用汽車在路面上行駛時產(chǎn)生的振動來發(fā)電，所產(chǎn)生的電能經(jīng)電路調(diào)整后可作為道路燈具等使用，或經(jīng)儲能裝置加以存儲和利用。以色列于2009開放了世界上第一條可發(fā)電的公路[4]。

1.2 利用自然環(huán)境能量進行壓電發(fā)電

利用自然環(huán)境能源如海浪（流）能、風(fēng)能等進行壓電發(fā)電。位于美國新澤西州的普林斯頓海洋動力技術(shù)公司研制了一種壓電聚合物，并將其放置在海洋中，利用海浪（流）產(chǎn)生的壓力和應(yīng)力進行壓電發(fā)電。美國德克薩斯大學(xué)Priya S發(fā)明了一種袖珍壓電風(fēng)車裝置，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，為無線網(wǎng)絡(luò)供電[5]。

1.3 利用人體動能進行壓電發(fā)電

1998，美國麻省理工大學(xué)發(fā)明了一種足底壓電發(fā)電鞋，它的原理是把壓電發(fā)電裝置放入鞋底內(nèi)部，利用人行走時腳對鞋底的壓力，使壓電材料變形從而產(chǎn)生電荷。2010上海世博會，日本館展示了壓電發(fā)電地板，行人從上面踩過，該地板可進行發(fā)電。2011年，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研發(fā)了類似的國內(nèi)首塊壓電發(fā)電地板，將人們?nèi)粘Ｐ凶哌\動的部分能量轉(zhuǎn)換為電能[6]。

利用人體動能進行發(fā)電的壓電地板，符合當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的要求，并具有很高的經(jīng)濟效益，是目前的研究熱點。本論文主要研究一種基于人體踏走的新型壓電發(fā)電裝置，該裝置可放置在軌道交通如地鐵、輕軌和商場等具有頻繁人行流量的場合門口，將頻繁人體踏走的動能進行壓電發(fā)電，以存儲或供用電負載使用，具有發(fā)電節(jié)能的效果。

2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 壓電陶瓷發(fā)電特性分析

根據(jù)壓電方程，可得單壓電晶體片在d33模式下，其產(chǎn)生的電荷和兩端的電壓為：

為了提高壓電陶瓷的輸出電壓（或電荷），將多個壓電晶體片在物理上串聯(lián)連接，電學(xué)上串聯(lián)或并聯(lián)連接，如圖1所示。

從上述式（3）～（6）可以看出，兩種連接方式的總電能是一樣的。對于串聯(lián)連接來說，輸出的電荷量大；對于并聯(lián)連接來說，輸出的電壓大。為了提高本壓電發(fā)電的輸出電壓，本研究采用并聯(lián)連接的壓電疊堆。

2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

從上述的分析可以看出，壓電陶瓷發(fā)電的電壓或電荷與作用力F、晶體片數(shù)n成正比，因此，為了提高壓電發(fā)電性能，采用多片串聯(lián)而成的壓電疊堆。另一方面，人體行走時對壓電疊堆的作用力小且緩慢變化，若此作用力直接作用于壓電疊堆，其發(fā)電量小，達不到實用的目標(biāo)。因此，需要將此作用力M行放大以實現(xiàn)對壓電疊堆的快速沖擊，提高發(fā)電量。基于上述考慮并結(jié)合壓電疊堆的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了如圖2所示的基于人體踏走的壓電發(fā)電裝置。其中，壓電疊堆1通過粘接固定在底板8上，杠桿架2通過螺釘連接固定在底板8上。

其工作原理為：踏塊5在人體踏走的作用下，向下運動并壓縮支撐彈簧7，杠桿3短臂向上運動并壓縮預(yù)緊彈簧4；當(dāng)人體踏走后，在預(yù)緊彈簧4和支撐彈簧7的作用下，杠桿3短臂迅速向下運動并敲擊壓電疊堆1，壓電疊堆1在外力沖擊下產(chǎn)生電能。在頻繁人體踏走的作用下，上述的壓電發(fā)電單元不斷重復(fù)上述的發(fā)電過程，源源不斷地進行發(fā)電。

限于結(jié)構(gòu)尺寸，不可能選用大長度的壓電疊堆和采用大放大比的杠桿，故單個壓電發(fā)電單元的發(fā)電量是有限，其應(yīng)用場合有限。因此，采用多個壓電發(fā)電單元按照串聯(lián)或并聯(lián)的方式進行連接，制成類似地磚的結(jié)構(gòu)型式，如圖3所示。該裝置可放置在具有頻繁人體踏走的場合門口如地鐵、輕軌和商場等，將人體踏走的部分動能進行壓電發(fā)電。與壓電鞋等相比，本裝置還具有發(fā)電集中，發(fā)電量大等特點。

3 發(fā)電儲能裝置設(shè)計

利用人體踏走的壓電發(fā)電所產(chǎn)生的是低交流電壓，且是隨機不規(guī)則變化的，因此該電能不能直接應(yīng)用于用戶負載，需要經(jīng)整流儲存后，才能適合外部電子設(shè)備等用戶負載使用。另外，由于壓電疊堆在電路上等效于電容，因此當(dāng)人體踏走的作用力消失后，壓電疊堆產(chǎn)生的電壓隨即消失（放電），因此需要對所產(chǎn)生的電荷進行儲存。綜上，為了有效利用該發(fā)電量，需要設(shè)計相關(guān)電路以實現(xiàn)對壓電發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能進行能量轉(zhuǎn)換和存儲。

3.1 電容儲存

壓電發(fā)電的電容儲存電路如圖4所示，壓電發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電量經(jīng)整流電路后儲存于電容。之所以采用全波整流電路，這是由于其能充分利用交變電的正、負兩個半波，能大大減小輸出電壓的脈動度，有效提高整流效率。另外利用儲能元件電容兩端的電壓不能突變的特性，儲能電容還具有濾波的作用，能濾掉整流電路輸出電壓中的脈動成分，達到穩(wěn)壓目的。

3.2 電池存儲

由于普通電容容量有限，容易達到飽和電壓。又因為放電速度較快，所以普通電解電容只能作為一種短期的儲能元件提供瞬時的較大功率輸出。而電池能儲存的電荷遠大于電容，電荷保持能力也更勝一籌，所以廣泛應(yīng)用在各種能量收集系統(tǒng)中。如圖5所示，電池儲能電路將來自壓電發(fā)電裝置的電量，經(jīng)全橋整流電路和電容，儲存到一個鎳氫紐扣電池中。

4 結(jié)語

本文利用人體踏走的動能進行壓電發(fā)電，設(shè)計出了一種壓電發(fā)電裝置，并進行了相關(guān)的理論分析與設(shè)計。該裝置中運用了杠桿放大將人體緩慢踏走的作用力進行放大以實現(xiàn)對壓電疊堆的快速沖擊，從而提高發(fā)電量。該裝置所產(chǎn)生的電能經(jīng)整流電路后儲存于電容或電池以供用電負載使用。該裝置可放置在軌道交通車輛和車站，如地鐵、輕軌，和商場等具有大流量的場合門口，將頻繁人體踏走的動能進行壓電發(fā)電，具有發(fā)電節(jié)能的效果，符合當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的要求。

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篇(4)

關(guān)鍵字：光伏發(fā)電；光伏建筑一體化(BIPV)；光伏組件；智能電網(wǎng)

中圖分類號：U665文獻標(biāo)識碼： A

1.引言

光伏建筑一體化（BIPV，Building Integrated Photovoltaic），即將太陽能光伏電池板鋪設(shè)在建筑物的外表面，使輻射的太陽能通過變換裝置轉(zhuǎn)換為電能，為建筑物及近端負荷提供電能，它是開發(fā)應(yīng)用太陽能發(fā)電的一種重要形式。1954年，世界上第一塊實用的光伏電池問世，人類展開了應(yīng)用太陽能的新紀(jì)元。1978年，波斯頓一棟高層建筑上建成了美國歷史上第一個光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。隨著國家對發(fā)展分布式發(fā)電、智能電網(wǎng)和新能源的逐步重視，近年來光伏建筑一體化在我國得到了一定的應(yīng)用并處于推廣階段。

2.BIPV的基本原理與特點

典型的一個光伏建筑一體化系統(tǒng)如圖1所示，該系統(tǒng)為一戶用屋頂光伏系統(tǒng)，太陽能光伏陣列鋪設(shè)在屋頂，其發(fā)出的直流電通過初級DC-DC變換器升壓并進行最大動率點跟蹤，然后經(jīng)過逆變裝置轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻同相的交流電并網(wǎng)。其發(fā)出的電能大多被建筑內(nèi)負荷的用電設(shè)備消耗，多余的電能注入電網(wǎng)，而在光伏發(fā)電出力較小情況下，建筑內(nèi)負荷可從電網(wǎng)取電。據(jù)《上網(wǎng)電價法》，一般對光伏發(fā)電的上網(wǎng)收購價和民用電進行單獨定價，因此安裝了兩套電能計量裝置，一套用于計量光伏發(fā)電總量，另一套計量建筑內(nèi)負荷的用電量。從優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)配置、提高供電可靠性、提倡節(jié)能環(huán)保、增加建筑美觀程度等方面，光伏建筑一體化（BIPV）都具有優(yōu)點，具體而言：

（1）利用光伏發(fā)電可以減少二氧化碳和二氧化硫的排放，有助于構(gòu)建低碳、節(jié)能、環(huán)保的供用電系統(tǒng)；

（2）光伏組件在建筑物表面，不占用地面空間，這對于人口密集、土地資源昂貴的城市建筑尤為重要；

（3）由于光針電池與建筑材料高度集成，減少了建設(shè)和安裝成本，不僅降低了建筑物整體造價，而且增加了建筑的藝術(shù)魅力；

（4）光伏建筑一體化（BIPV）主要為近端負荷(多數(shù)情況下為建筑內(nèi)部的用電設(shè)備)供電，減輕了負荷對電網(wǎng)的依賴，可以降低供電線路上的輸電損耗，增加供電可靠性；

（5）光伏發(fā)電在夏季和白天出力較多，對于工廠、辦公建筑光伏系統(tǒng)，可以利用這一特性起到削峰的作用，緩解高峰用電需求；

（6）建筑表面的光伏電池吸收太陽能并轉(zhuǎn)換為電能，減少了墻體或屋面得熱，有助于降低建筑室內(nèi)空調(diào)裝置的熱負荷，起到隔熱作用；

（7）光伏發(fā)電系統(tǒng)既有直流部分，又有交流部分，有利于結(jié)合直流變換技術(shù)直接接入目前正在興起的直流微網(wǎng)，為直流負荷直接供電，從而減少變換環(huán)節(jié)，提高效率。

3.BIPV的技術(shù)發(fā)展

早期的建筑光伏系統(tǒng)中，光伏陣列通常是通過固定的支架安裝在建筑物的頂部或墻面，僅僅起發(fā)電的作用。后來光伏電池與建筑的集成概念越來越深，太陽能電池除了發(fā)電以外，還能起到建筑構(gòu)材和建筑美觀的作用。1991年，德國慕尼黑的一次建筑業(yè)界的展會上，旭格公司推出了“光電幕墻”，此后，將太陽能光伏陣列作為建筑構(gòu)體與建筑藝術(shù)的空間構(gòu)體相結(jié)合，德國、日本、美國、西班牙等國家已經(jīng)建成了大量的光伏建筑一體化系統(tǒng)工程。我國開展建筑光伏一體化于本世紀(jì)初期，2004年建設(shè)的深圳園博園和北京天普工業(yè)園是我國光伏建筑一體化的開篇之作，此后若干BIPV項目開工建設(shè)并投入使用，目前我國已經(jīng)是光伏組件第一生產(chǎn)大國。

經(jīng)過三十年左右的發(fā)展，BIPV技術(shù)不斷深化和進步，與建筑集成化的程度越來越高，光伏電池也由早期的單晶硅、多晶硅，發(fā)展到現(xiàn)代的薄膜電池、以及與鋼化玻璃集成的光伏陣列。總的來說，光伏建筑一體化（BIPV）技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：

（1）第一代BIPV技術(shù)。光伏陣列依靠額外的支撐和固定裝置安裝在建筑物表面，不需要占用額外的土地，但是與建筑本體的集成度低。

（2）第二代BIPV技術(shù)。光伏組件與墻、瓦等建筑表面材料合為一體，既作為光電轉(zhuǎn)換單元發(fā)電，又起著建筑表面構(gòu)成材料的作用。這一集成技術(shù)一方面降低了建筑和電站成本，另一方面還能美化建筑外觀。但是由于建筑表面復(fù)雜，各個陣列輸出電能互不相同，需要大量的電力電子變換裝置和串并聯(lián)連線來滿足供電要求，電氣接線復(fù)雜，可靠性不夠高，維護成本大。

（3）第三代BIPV技術(shù)。第三代BIPV技術(shù)是智能電網(wǎng)技術(shù)的主要組成部分，它通過將光伏電池、建筑材料和電能變換裝置等配套系統(tǒng)的有機結(jié)合，首先構(gòu)建高度集成的新型光伏建筑材料，再以此為基本發(fā)電單元，輔以先進的數(shù)據(jù)管理和通信技術(shù)，構(gòu)建建筑集成的光伏發(fā)電系統(tǒng)。電能變換裝置被集成到光伏陣列與建筑表面材料中，使其具備抗陰影能力和較強的參數(shù)匹配能力，系統(tǒng)電氣連接簡單，具備智能電網(wǎng)要求的即插即用特性。

從光伏建筑一體化（BIPV）的發(fā)展歷史來看，BIPV技術(shù)涉及材料學(xué)、建筑學(xué)和電力電子學(xué)三個領(lǐng)域的內(nèi)容。在材料學(xué)領(lǐng)域，BIPV技術(shù)研究的主要問題為高性能、低成本的適合建筑集成的光伏電池材料及其生產(chǎn)工藝；在建筑學(xué)領(lǐng)域，BIPV技術(shù)的研究內(nèi)容包括集成了光伏組件和部分配套系統(tǒng)的新型光伏建筑材料以及集成了光伏發(fā)電系統(tǒng)的新型建筑的美學(xué)及工程設(shè)計問題等；在電力電子學(xué)領(lǐng)域，BIPV技術(shù)研究的核心問題為系統(tǒng)的能量變換和控制技術(shù)。而逆變器作為BIPV發(fā)電系統(tǒng)中能量變換的核心設(shè)備，對系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和可靠性具有舉足輕重的地位。因此，需要給光伏組件配置相應(yīng)的電力控制設(shè)備(如最大功率追蹤器)，根據(jù)光伏組件的運行狀況輸出最大的能量和高品質(zhì)的電能。

4.BIPV的主要形式

目前光伏建筑一體化應(yīng)用比較多的是擁有大面積屋頂?shù)慕ㄖ鐣怪行摹⒔煌屑~、大型的商業(yè)中心等。事實上，隨著太陽能電池的成本降低，技術(shù)的進步和幕墻的結(jié)合，光伏建筑一體化還可以應(yīng)用在公寓、辦公、酒店、道路廣場等方面。BIPV的應(yīng)用已經(jīng)從早期的屋頂擴展到墻面、并且產(chǎn)生了光伏遮陽板、采光板、電子樹等多種形式：

4.1.1光伏屋頂或墻體(Photovoltaic proof or façade)。

這是一種最常見的光伏建筑一體化形式，一般是在建筑物建造完成后在其表面加裝光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏電池的安裝主要考慮承受的風(fēng)向應(yīng)力，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢眯畔⒋_定安裝朝向。常見的光伏屋頂電站就屬于這種形式，它對于光伏電池沒有特殊的要求，使用普通光伏電池即可。

由中國華電新能源投建的上海華電都市型工業(yè)園光伏項目1.2MW光伏電站是這種形式的典型應(yīng)用。整套工程將太陽能面板鋪設(shè)在工業(yè)園區(qū)內(nèi)鄰近的30個建筑屋頂。電站采用集中并網(wǎng)的模式，建有專門的逆變機房，由6臺55kW的逆變器并聯(lián)組成一臺330kW的逆變器，4臺這樣的330kW逆變器組成1.2MW變換裝置，一共并聯(lián)了24臺逆變器，再共用一臺變壓器并入10kV工業(yè)配電網(wǎng)。

4.1.2光伏采光屋頂(Roof-integrated photovoltaic)。

這是一種光伏電池與建筑材料高度集成的應(yīng)用形式，光伏電池安裝在建筑物的頂部，不僅需要起到光電轉(zhuǎn)換的作用，還要兼顧建筑物的采光性能，同時作為建筑材料承受應(yīng)力。因此對于光伏材料的要求較高，應(yīng)用最廣泛的是鋼化玻璃夾層結(jié)構(gòu)和中空結(jié)構(gòu)，他們都是將光電轉(zhuǎn)換單元夾在玻璃種，后者在玻璃之間留有一定的間隙，起到一定的隔聲和絕熱的作用。

由鐵道第三勘察設(shè)計院設(shè)計的北京南站采光頂光伏建筑一體化發(fā)電項目，主體建筑及站臺采光頂采用帶光伏發(fā)電的透光材料，在半數(shù)的采光帶內(nèi)集成了裝機容量為350kW的光伏電池，總面積約6700平方米。該建筑還同時實現(xiàn)了候車廳及站臺的自然采光，吸收光能發(fā)電的同時營造出了舒適和諧的室內(nèi)光環(huán)境。此外，德國的柏林火車站、我國的青島火車站等交通樞紐也采用了這種建筑光伏一體化的方式。

4.1.3光伏冪墻系統(tǒng)(Façade-integrated photovoltaic)。

它可以應(yīng)用在朝向較好、且有大面積幕墻的公寓、辦公、酒店等建筑上。隨著薄膜太陽能電池的應(yīng)用，太陽能電池與玻璃幕墻結(jié)合得越來越完美。傳統(tǒng)幕墻的很多表現(xiàn)形式可以用光伏幕墻來代替。光伏冪墻可分為不透明冪墻和半透明冪墻。前者多采用單晶硅或多晶硅光伏電池，發(fā)電效率較高；后者可采用非晶硅薄膜電池或調(diào)整光伏電池單體的間隙來調(diào)節(jié)透光度，價格較低。

2007年，我國在上海崇明前衛(wèi)村建成了兆瓦級10kV集中并網(wǎng)型太陽能光伏電站示范工程。建設(shè)總?cè)萘繛?051kW，總共敷設(shè)了普通單晶硅電池組件、普通多晶硅電池組件、HIT(非晶硅錯混合型異質(zhì)結(jié)) 復(fù)合單晶硅電池組件、建筑一體化瓦片型、幕墻型等多種類型的光伏組件共7786m²左右。系統(tǒng)由33個相對獨立的子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)分別由光伏組件、逆變控制器等組成。每個逆變器帶3-24組不等的光伏組件，容量由4-42kW不等。逆變器400V輸出，用變壓器升壓至10kV并網(wǎng)。

4.1.4光伏遮陽板(Shadow photovoltaic system)。

這是光伏組件與建筑物的遮陽結(jié)構(gòu)進行集成的一種形式，它具有吸收光照充分、有效降低建筑內(nèi)部受熱、節(jié)省建筑材料成本的作用。在許多地區(qū)，因為氣候和節(jié)能的因素，遮陽被廣泛應(yīng)用在建筑元素上。如果這些遮陽板上安裝太陽能電池，則是新能源、功能和藝術(shù)的合，可以應(yīng)用在任何需要遮陽板的建筑上。

臺北淡水公交樞紐中心的站臺遮陽頂采用了光伏遮陽板，總共在公交樞紐站臺頂部遮陽板中集成安裝了10kW的光伏電池，并使用墻掛式逆變器并網(wǎng)，主要為公交樞紐的廣告牌、信號指示裝置供電。遮陽板不僅起到了減少公交樞紐站臺日光直射的作用，而且還將其轉(zhuǎn)化成了電能，同時其透明的外觀設(shè)計還增加了建筑美感。

4.1.5電子樹(Photovoltaic tree)

它以鋼結(jié)構(gòu)模仿樹枝的形態(tài)，支撐頂棚，而頂棚部分采用太陽能電池板，可以模擬樹葉在陽光下斑駁的陰影效果，適用于廣場、園林、人行道等地區(qū)，實現(xiàn)這樣發(fā)電兩不誤的效果。

5.BIPV的一些問題

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，太陽能光伏組件生產(chǎn)企業(yè)通過減少耗材、提高光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率，大大縮短了光伏系統(tǒng)的投資回收期；另外，光伏電池的成本也持續(xù)下降并保持了繼續(xù)下降的趨勢，光伏電池的形式也從傳統(tǒng)的單晶硅、多晶硅發(fā)展到薄膜電池、與建筑材料一體化的光伏建筑一體化瓦片型、幕墻型光伏組件；同時，國家實施了《可再生能源法》，“太陽能屋頂計劃”，“金太陽工程”，財政部和住房建設(shè)部聯(lián)合對BIPV項目進行補貼，促使近年來BIPV在我國開始蓬勃發(fā)展。

但是，由于技術(shù)和政策方面的原因，仍然有一些不利因素阻礙著BIPV的推廣，同時BIPV項目推廣中也出來了一些新的問題需要解決，主要體現(xiàn)在：

5.1.1光照不均引起的多峰值問題

對于建筑的表面，為了最大程度的接受光照，不同部位的光伏電池最佳傾角不盡相同，同時由于陰影遮擋等因素，各處的光伏陣列外特性不盡一致，其組合產(chǎn)生的功率輸出曲線是一條多峰值曲線，而變換器采用常規(guī)的最大功率點跟蹤方法無法尋找到全局最大功率點。

5.1.2熱斑效應(yīng)威脅

同樣是受光不均或部分遮擋情形下，此時受光較低的部分相當(dāng)于負載，隨著熱耗的增加將產(chǎn)生大量的熱量，形成局部熱點，即熱斑效應(yīng)。某些光伏電池受到高溫、高反壓和高功耗綜合作用可能會發(fā)生永久性短路甚至燒毀。據(jù)國際電工技術(shù)委員會（IEC）統(tǒng)計，2009年上半年，歐洲已發(fā)生10余起光伏電站起火事故。右圖為2009年7月德國Buerstadt屋頂光伏電站陣列起火現(xiàn)場，造成事故的主要原因就是熱斑效應(yīng)積累、電弧、以及開關(guān)頻繁啟動等。嚴重的是，由于光伏陣列高壓帶電，滅火困難。

5.1.3發(fā)電量受眾多因素影響小于預(yù)期

光伏陣列的輸出特性與運行溫度密切相關(guān)，隨著溫度升高，短路電流略為增加，開路電壓大幅度降低，最大功率點的電壓降低，最大輸出功率也降低。需要指出的是，BIPV光伏陣列表面溫度遠高于氣溫，且難以測量，在此條件下其發(fā)電能力大大降低。右圖為BIPV光伏電站在高溫的夏季某天的輸出功率隨時間變化的情況，光伏陣列溫升過高導(dǎo)致其出力大幅降低，在太陽輻射最強的時間段內(nèi)，系統(tǒng)卻不能有效發(fā)電。此外，逆變器與陣列的匹配，陣列的污垢也將導(dǎo)致出力降低。

5.1.4電能質(zhì)量與電網(wǎng)接納

光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器容易產(chǎn)生諧波和三相電流不平衡等問題，同時輸出功率不確定性易造成電網(wǎng)電壓波動和閃變。目前諧波問題是制約光伏并網(wǎng)的最主要問題之一，并且在光照較弱的條件下更為嚴重。浙江某一250kW屋頂示范工程在10kV接入、400V接入、220V接入系統(tǒng)中，都檢測到諧波電流總畸變率偏高的問題，且實測最大功率變化率為每分鐘達20％。

5.1.5建筑美觀性與光伏發(fā)電協(xié)調(diào)問題

由于BIPV光伏組件的安裝受建筑屋面朝向影響，BIPV施工中要防止相同功率不同朝向、不同形狀、不同規(guī)格的太陽能電池組件串聯(lián)在一個回路中，造成功率不匹配，導(dǎo)致發(fā)電效率降低。同時由于建筑外觀的多樣性，為了獲得較高的太陽能轉(zhuǎn)換效率同時又兼顧建筑的外形美觀，所以太陽能電池板安裝也具有多樣性，但是建筑物的外表面有可能是由一些大小、形狀不一的幾何圖形組成，這就會與建筑美觀存在一定的矛盾，需要設(shè)計師將其巧妙地融入一體化設(shè)計中，達到與建筑物的完美結(jié)合。同時，光伏組件的顏色 形狀 布局等也要與建筑物相協(xié)調(diào)。

6.前景與展望

隨著能源問題的日益嚴峻，人類對利用可再生能源的探索已經(jīng)開始并取得了重大成效，太陽能是一種豐富、清潔的能源，BIPV以其特有的優(yōu)勢已經(jīng)成為就近分布式發(fā)電的重要形式。雖然目前由于價格、法規(guī)、政策和技術(shù)方面的一些制約，BIPV在短期內(nèi)還難以大規(guī)模商業(yè)化普及，但是隨著光伏組件成本的持續(xù)降低、光伏發(fā)電技術(shù)的不斷革新，以及智能電網(wǎng)和微電網(wǎng)的階段性建設(shè)，在節(jié)能和環(huán)保的雙重壓力下，BIPV在未來幾十年內(nèi)得到廣泛推廣是大勢所趨，光伏發(fā)電技術(shù)也是人類走可持續(xù)發(fā)展道路的必然選擇。

參考文獻：

[1] 張, 李小燕. 光伏建筑一體化(BIPV)的形式及其應(yīng)用. 2010年建筑環(huán)境科學(xué)與技術(shù)國際學(xué)術(shù)會議論文集.2010.

[2] 董毅. 基于美觀性的光伏建筑一體化應(yīng)用研究. 華中建筑, 2010(5).

[3] 蔣阿華. BIPV光伏玻璃組件介紹. 第十屆中國太陽能光伏會議論文集. 2008.

[4] 張鳴; 蔡亮; 虞維平. BIPV系統(tǒng)經(jīng)濟性分析. 應(yīng)用能源技術(shù). 2007(11).

[5] 趙爭鳴, 雷一, 賀凡波 等. 大容量并網(wǎng)光伏電站技術(shù)綜述. 電力系統(tǒng)自動化, 2011(12).

[6] 候國青，吳轉(zhuǎn)琴，劉景亮 等. BIPV與綠色建筑. 陽光能源, 2010(12).

篇(5)

盧文倩，（1992.07-），女，河南洛陽人，鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院2010級本科生，建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)

摘 要：零能耗太陽能房是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑，作為夏熱冬冷地區(qū)的河南省中南部有其獨特的優(yōu)勢與發(fā)展需求，在這一地區(qū)應(yīng)用零能耗太陽能房的節(jié)能及經(jīng)濟效益將不可估量。

關(guān)鍵詞：零能耗太陽能房；節(jié)能減排

1.前言

目前，我國建筑能耗約占全社會總能耗的1/3，其中使用最大的能耗是采暖和制冷，在建筑的生命周期內(nèi)有一半民用建筑的運行能耗約占70%～80%，而零能耗太陽能房（Zero Energy Solar House，簡稱ZESH）可以實現(xiàn)運行無外加能耗，具有明顯節(jié)能優(yōu)勢。河南作為中部崛起的中堅力量，其未來的建筑能源消耗將會非常巨大，在該地區(qū)應(yīng)用零能耗太陽能生態(tài)房將會有非常樂觀的成效。

2.ZESH

ZESH是利用太陽能光熱、光電技術(shù)達成全年零運行能耗的建筑。它按照全年均衡弱季最大輻射量優(yōu)化原則，將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、光熱利用技術(shù)與建筑巧妙地結(jié)合在一起，為建筑提供能量，并配合其它太陽能產(chǎn)品創(chuàng)造出舒適的居住環(huán)境（下圖為一種構(gòu)造）。

它能夠不消耗任何外來能源為住宅提供電能、熱能及冷氣等現(xiàn)代生活必需的能量。在長期陰雨時期，由風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能（沼氣）等補充，其能耗標(biāo)志為零。

ZESH在國外已經(jīng)有了一定規(guī)模的應(yīng)用，尤其是在德國、美國等地深受歡迎。該技術(shù)已經(jīng)引進，便受到國內(nèi)廣大房地產(chǎn)商的追捧。

3.應(yīng)用分析

3.1應(yīng)用優(yōu)勢

（1）太陽能資源豐富。該地區(qū)屬于太陽能資源中等類型地區(qū)，全年日照時數(shù)為2200～3000h，年太陽能輻射總量為5000～5850MJ/m2，相當(dāng)于日輻射量3.8～4.5KWh/ m2 ，和170～200Kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量，具有利用太陽能的良好條件。該地房屋結(jié)構(gòu)大部分為中低層，采光較好。

（2）節(jié)能優(yōu)勢明顯。在黃河以南地區(qū)按原規(guī)定不集中供暖，然而該地區(qū)屬于夏熱冬冷地區(qū)，冬季十分寒冷。目前該地區(qū)多采用烤火取暖、空調(diào)采暖，不經(jīng)濟也不安全。應(yīng)用ZESH將直接解決幾千萬人口的取暖問題并降低養(yǎng)房成本。

隨著技術(shù)的的進步和成本降低、秸稈屋頂?shù)壬鷳B(tài)建材的使用，ZESH的成本返還時間有望控制在20～30年。

（3）在一定水平的太陽能市場基礎(chǔ)上，ZESH成為必然趨勢。河南省太陽能市場以50%以上的速度增長，太陽能熱水器的使用普遍，被動式太陽能房在農(nóng)村應(yīng)用也很廣泛。

另一方面，根據(jù)2013年河南省太陽能市場調(diào)查結(jié)果顯示，在黃河南部的信陽、周口、南陽、平頂山等地太陽能熱水器市場均有較大規(guī)模的占有量，然而，在近兩年來卻都遇到了發(fā)展瓶頸。產(chǎn)品性價比較低、售后服務(wù)不完善是其主要原因。從深層次分析，建筑是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，一個完整的統(tǒng)一體，而后置于建筑之上的太陽能必然會對這個整體的外觀形象、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)備材料等造成損害。另外，太陽能熱水器的使用壽命一般偽15年，而建筑壽命至少為50年，這就意味著一個建筑要經(jīng)歷幾代熱水器的安裝拆卸。大量的水線、電線、智能系統(tǒng)嵌入到房屋承重墻體中勢必會降低建筑的安全性。要解決這個問題，就必須要將建筑與太陽能設(shè)備組為一體進行設(shè)計，發(fā)展ZESH。

（4）方便與生態(tài)建材相結(jié)合。河南作為農(nóng)業(yè)大省，擁有大量生物質(zhì)資源。沼氣等可再生能源不僅能與太陽能配合，提升ZESH的可靠性，還受到國家補貼。秸稈等季節(jié)性農(nóng)村生物質(zhì)廢棄物在當(dāng)?shù)鼐涂芍苯邮占恍栝L途運輸，節(jié)約成本。

尤其是秸稈增強水泥發(fā)泡屋頂總重量遠低于傳統(tǒng)屋頂，減輕建筑承重荷載，隔熱性能也由于傳統(tǒng)材料，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便且便于與各種集熱器、太陽能電池系統(tǒng)相結(jié)合。

表3-1 農(nóng)作物秸稈增強水泥發(fā)泡屋頂與傳統(tǒng)屋頂板有關(guān)性能對比

材料的有關(guān)性能100mm混凝土圓孔板+20mm水泥焦渣+100mm加氣混凝土+20mm水泥砂漿+油氈5層150mm加氣混凝土+50mm架空空氣層+常規(guī)屋頂面結(jié)構(gòu)200mm加氣混凝土+50mm架空空氣層+常規(guī)屋頂面結(jié)構(gòu)100mm混凝土圓孔板+20mm水泥焦渣+50mm再生聚苯板+20mm水泥砂漿+油氈5層農(nóng)作物秸稈增強水泥發(fā)泡屋頂板+20mm水泥砂漿（或防水卷材）

屋頂板厚度/mm250250300240120

屋頂板質(zhì)量/（kg/m2）330190225310100

傳熱系數(shù)[W/（m2 ?k）]1.010.90.870.840.625

價格（估計）傳統(tǒng)屋頂價格適中新材料屋頂價格較高新材料屋頂價格較高新材料屋頂價格很高生態(tài)建材屋頂價格適中或稍低

（5）時代機遇。十二五期間的新農(nóng)村建設(shè)為河南帶來了了新的機遇，各種鼓勵政策的出臺為農(nóng)村建設(shè)提供資金、政策、技術(shù)支持。河南農(nóng)村建筑多為坐北朝南型，方便進行ZESH的改造。

中部崛起戰(zhàn)略在政策上為ZESH提供可能。2008年1月1日起全省所有市縣開始全面執(zhí)行《河南省居住建筑節(jié)能實際標(biāo)準(zhǔn)》DBJ41/062-2005，提出的建筑節(jié)能的新標(biāo)準(zhǔn)，要求提高太陽能、水能、風(fēng)能等可再生能源在整個能源利用結(jié)構(gòu)中的比重，加大太陽能光熱、光電技術(shù)、地源和水源熱泵技術(shù)研究，推進可再生能源與建筑一體化的應(yīng)用。

3.2待解決的問題

設(shè)備的使用壽命與建筑難以統(tǒng)一，一旦設(shè)備損壞，由誰來維修，采用怎樣的技術(shù)，費用等都待商榷。

其投資成本較大，只有在長期運行的情況下才能顯示出經(jīng)濟節(jié)能優(yōu)勢。面對房價貴、住房難的殘酷現(xiàn)實，多數(shù)人不會選擇成本太高的住房。該技術(shù)在我國還很年輕，仍有很大提高完善空間。

3.3發(fā)展策略

首先建筑人員需要深入到該地區(qū)，考察原有建筑情況、能源利用方式、水文地理條件等，結(jié)合實際將ZESH應(yīng)用于實踐。其次，太陽能概念產(chǎn)品仍需政府的支持對太陽能清潔能源的倡導(dǎo)將會引領(lǐng)群眾和商家的選擇；另外，補助的力度應(yīng)該隨著經(jīng)濟發(fā)展水平逐步提升，一旦減少了產(chǎn)品的成本，選擇ZESH的人便會增多。最后，太陽能需要擁有一個穩(wěn)中求進的商品市場。

實際應(yīng)用時，推薦先選擇信陽、南陽東部等地，這里交通便利、能源豐富、發(fā)展底子好。先從市郊小別墅區(qū)起步，這里的居民一般都負擔(dān)得起ZESH的成本，由于地處城市農(nóng)村交界，各種原材料、勞動力都易低價獲得。然后再逐步向城市以及農(nóng)村擴展。

4.結(jié)論

ZESH在中國剛起步不久，充滿著活力，適宜的條件決定了它在河南中南部的發(fā)展優(yōu)勢。在此發(fā)展ZESH前景廣闊，這也將為節(jié)能減排事業(yè)做出重大貢獻。（作者單位：鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院）

參考文獻

[1] 徐偉，鄭瑞澄，路賓，太陽能建筑應(yīng)用發(fā)展見就報告，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.7

[2] 龍惟定，武涌，建筑節(jié)能技術(shù)，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.8

篇(6)

關(guān)鍵詞：電力企業(yè) 科研機構(gòu) 運營管理 創(chuàng)新機制

引言

陜西省地方電力（集團）有限公司配電網(wǎng)研究中心（以下簡稱中心）成立于2010年1月，是集團公司直屬機構(gòu)，定位于公司進行配電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用技術(shù)推廣和技術(shù)支持的基地。中心的建設(shè)目標(biāo)是通過提高電網(wǎng)技術(shù)水平、科技進步、提高經(jīng)濟運行水平，從而增加集團公司的核心競爭力。

2012年2月，中心立項開展運營管理創(chuàng)新機制研究，根據(jù)集團公司對配電網(wǎng)研究中心的功能定位，圍繞企業(yè)化科研機構(gòu)及科技服務(wù)中介機構(gòu)兩大職能，探討包括管控體制及運行機制的制度創(chuàng)新框架，建立起適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的科研機構(gòu)新制度，推動配電網(wǎng)研究中心成為政企分開、產(chǎn)權(quán)明晰、責(zé)權(quán)明確、管理科學(xué)的新型實體，并具有決策機構(gòu)、運行管理機構(gòu)、監(jiān)督機構(gòu)相互分離的制約體制；實現(xiàn)既有利于科技研究與發(fā)展，又有利于科技成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，結(jié)構(gòu)優(yōu)化、布局合理、廣泛協(xié)作、公平競爭、充滿生機的目標(biāo)。

1.實施背景

（1） 國家戰(zhàn)略引導(dǎo)

黨的十報告提出“實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略”，加快建設(shè)國家創(chuàng)新體系，著力構(gòu)建以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系。集團公司作為國有大型骨干企業(yè)，肩負著重大的經(jīng)濟責(zé)任、社會責(zé)任和政治責(zé)任，在國家創(chuàng)新體系建設(shè)中具有舉足輕重的地位。作為集團公司技術(shù)創(chuàng)新的重要載體，中心運營管理創(chuàng)新機制建設(shè)對提升集團公司自主創(chuàng)新能力，增強核心競爭力有重要意義。

（2） 省內(nèi)政策要求

近年來，陜西省提出了一系列增強企業(yè)科技創(chuàng)新的政策和要求。省委、省政府和省國資委出臺了關(guān)于加大科技投入和研發(fā)投入的有關(guān)規(guī)定，要求省屬企業(yè)不斷加大科技投入和研發(fā)投入力度，為企業(yè)增強科技創(chuàng)新能力，實現(xiàn)又好又快發(fā)展提供重要支撐。中心要切實按照省內(nèi)政策要求，保證科研項目穩(wěn)定有序進行，確保年度科技經(jīng)費落實到位。

（3） 市場競爭驅(qū)動

集團公司所處的配電網(wǎng)行業(yè)存在激烈的市場競爭，要確保供電可靠性、電能質(zhì)量、綜合線損等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)走在前列，必須依靠科技進步。以供電可靠性為例，必須在連續(xù)供電上下功夫，要求10kV主網(wǎng)架采取雙回路或雙電源供電，同時，為縮短事故情況下備用電源投入的操作時間，需要加裝備用電源自動投入裝置，將人工操作交由自動裝置完成，以縮短停電時間。市場競爭為科技進步提出了客觀需求，這也是中心作為研究機構(gòu)，實施科技創(chuàng)新的重要驅(qū)動力。

2.運營管理現(xiàn)狀分析

2.1 中心概況

中心是集團公司為了提高企業(yè)核心競爭力，于2010年1月成立的集團公司直屬機構(gòu)，是公司進行配電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用技術(shù)推廣和技術(shù)支持的基地。中心自成立以來，逐步建立了適應(yīng)集團公司科技創(chuàng)新發(fā)展的軟硬件條件，具備了開展高水平、創(chuàng)新型科研項目的平臺。

中心屬于科技型、研究型部門，從建立以來得到了很大的發(fā)展，伴隨智能電網(wǎng)建設(shè)，以及市場競爭的不斷深化，也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1） 缺乏全面的創(chuàng)新戰(zhàn)略

對所面臨的外部環(huán)境對中心的影響認識不足，忙于繁冗的事務(wù)性工作，對企業(yè)的科技發(fā)展方向和戰(zhàn)略研究不足。電力體制改革的進一步深入，配電網(wǎng)行業(yè)競爭的不斷加劇，以及市場結(jié)構(gòu)的細分化、多樣化，必將影響中心的未來發(fā)展。

（2） 對科技創(chuàng)新的認識不足

表現(xiàn)在中心缺乏長遠的戰(zhàn)略布局和清晰的科技發(fā)展規(guī)劃。一些員工滿足現(xiàn)狀，創(chuàng)新動力不足，自主創(chuàng)新沒有真正成為企業(yè)發(fā)展的原動力。

（3） 科技管理體制機制不健全

中心科研組織機構(gòu)不完善，研發(fā)平臺還不完善，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的發(fā)展體系尚不成熟，科技項目立項缺乏針對性、延續(xù)性和整體性，項目管理機制不健全，科技工作考核評價不到位。

（4） 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科研成果比例不高

已有創(chuàng)新成果中，集成創(chuàng)新、引進消化再創(chuàng)新成果較多，原始創(chuàng)新成果比例較低，關(guān)鍵技術(shù)自給率低，缺乏產(chǎn)品集成的技術(shù)優(yōu)勢和二次開發(fā)能力，核心競爭力不強。

（5） 具有實踐經(jīng)驗的科技人才缺乏

中心現(xiàn)有科研人員中，具有工程經(jīng)驗的人員較少，高層次、復(fù)合型人才嚴重缺乏，在國內(nèi)國際有影響力的科技領(lǐng)軍人物、學(xué)科帶頭人匱乏。

上述問題表明，實現(xiàn)中心創(chuàng)新發(fā)展，不斷提升科技創(chuàng)新質(zhì)量和水平，增強中心創(chuàng)新能力的任務(wù)仍十分艱巨。

2.2 中心所處宏觀環(huán)境分析

宏觀環(huán)境的分析一般采用PEST模型，即對政治（Political）、經(jīng)濟（Economic）、技術(shù)（Technological）以及社會（Social）這四種影響企業(yè)發(fā)展的外部環(huán)境因素進行分析。企業(yè)需要適應(yīng)宏觀環(huán)境的變化，而外部宏觀環(huán)境可以直接、間接或潛在地影響企業(yè)，通過對宏觀環(huán)境的分析，中心可以發(fā)現(xiàn)新的發(fā)展機遇，預(yù)測未來可能面臨的威脅，為戰(zhàn)略決策提供依據(jù)。

（1） 政治環(huán)境

國家的能源政策為電力行業(yè)的發(fā)展提供了政策支持。《中國的能源狀況與政策》白皮書指出：“中國已經(jīng)初步形成了煤炭為主體，電力為中心，石油天然氣和可再生能源全面發(fā)展的能源供應(yīng)格局，基本建立了較為完善的能源供應(yīng)體系”，在今后的能源政策中要積極發(fā)展電力行業(yè)，并指出電力是高效清潔的能源，著力發(fā)展新能源，建立經(jīng)濟、高效、穩(wěn)定的電力供應(yīng)系統(tǒng)是保證國民經(jīng)濟和社會穩(wěn)定發(fā)展的基本要求。作為電力企業(yè)研發(fā)機構(gòu)，中心將受益于國家能源政策以及創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展政策的支持。

（2） 經(jīng)濟環(huán)境

“十一五”期間，國家穩(wěn)定的經(jīng)濟增長為集團公司的高速發(fā)展創(chuàng)造了機遇?！笆晃濉逼陂g陜西GDP增速高于全國水平，奠定了電力行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，陜西工業(yè)經(jīng)濟比重也大幅度增長，使得電力需求更加旺盛。同時，集團公司營業(yè)區(qū)域內(nèi)，石油、礦產(chǎn)資源開發(fā)步伐加快，帶來了用電負荷的直接增長，為電力供應(yīng)、電力工程設(shè)計、監(jiān)理、施工和多元化投資等相關(guān)業(yè)務(wù)帶來了良好的發(fā)展機遇?？傮w而言，電力是國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，只要經(jīng)濟增長，電力需求必然增長，經(jīng)濟發(fā)展對電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依然是機遇大于威脅。

（3） 技術(shù)環(huán)境

隨著我國綜合國力的不斷壯大，科技創(chuàng)新能力也在不斷增強。新能源發(fā)電技術(shù)為集團公司帶來了發(fā)電業(yè)務(wù)發(fā)展的機遇，同時智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展也將進一步推動集團公司配電網(wǎng)研究和應(yīng)用的水平。電力系統(tǒng)與信息技術(shù)的加速融合，技術(shù)引進力度和二次開發(fā)能力的不斷提升，進一步推進了智能電網(wǎng)的發(fā)展。

（4） 社會文化環(huán)境

社會文化環(huán)境的變化對整個行業(yè)的影響不容忽視。經(jīng)過改革開放多年來的積累，人民物質(zhì)生活水平和生活質(zhì)量有了較大的提高，消費意識和生活方式也向更高檔次轉(zhuǎn)變，家用電器逐漸普及，為電能消費增長奠定了社會基礎(chǔ)。

2.3 中心SWOT分析

SWOT是一種用來確定組織本身的競爭優(yōu)勢、競爭劣勢，機會和威脅的分析方法，目的是將組織的發(fā)展戰(zhàn)略與組織擁有的資源、所處的環(huán)境有機結(jié)合。因此，清晰地認識組織的資源優(yōu)勢和劣勢，明確組織所面臨的機會和挑戰(zhàn)，對于制定組織未來的發(fā)展戰(zhàn)略有著至關(guān)重要的意義。

（1） 競爭優(yōu)勢

主營業(yè)務(wù)收入的持續(xù)增長為集團公司的多元化發(fā)展提供了資金保障，研發(fā)投入持續(xù)增加；集團公司經(jīng)營水平，運營能力持續(xù)增強。作為集團公司直屬研發(fā)機構(gòu)的配電網(wǎng)研究中心具有科技研發(fā)投入充足、集團內(nèi)市場廣闊的優(yōu)勢。

（2） 競爭劣勢

集團公司處在多元化發(fā)展的初級階段，中心的科研管理體制有待健全，依賴內(nèi)部市場較強，外部市場開拓不足；人力資源總體綜合素質(zhì)不平衡，人才結(jié)構(gòu)需要進一步優(yōu)化升級。

（3） 機會

國內(nèi)經(jīng)濟保持平穩(wěn)較快增長，陜西區(qū)域經(jīng)濟增長超過全國平均水平；研究中心可以利用的機會來自于：國家能源政策以及電力行業(yè)政策利好，如輸配分開、智能電網(wǎng)、新能源的利用都帶來發(fā)展機遇。

（4） 威脅

經(jīng)濟增長過程中出現(xiàn)的不穩(wěn)定因素，特別是短期經(jīng)濟波動的影響；國家政策的改革例如電力體制改革，輸配電價格等帶來的政策上的不確定性；市場競爭的進一步加劇，集團內(nèi)市場面臨開放的挑戰(zhàn)。

2.4 分析結(jié)論

基于PEST模型，對中心所處的宏觀環(huán)境進行了分析，認為中心主要業(yè)務(wù)處于有吸引力的行業(yè)。特別是近年來國民經(jīng)濟的高速增長，給電力行業(yè)帶來超常規(guī)發(fā)展，未來國民經(jīng)濟仍將保持一定的發(fā)展速度，因此，電力行業(yè)的未來仍有很大的發(fā)展空間，電力行業(yè)內(nèi)的研發(fā)機構(gòu)仍將受益。

應(yīng)用SWOT分析法，對中心發(fā)展戰(zhàn)略要素進行了綜合分析和評估。通過對中心面臨的宏觀環(huán)境、行業(yè)環(huán)境和競爭結(jié)構(gòu)分析，認為中心面臨的機會大于威脅，應(yīng)充分利用外部環(huán)境所帶來的發(fā)展機會，同時盡量回避短期經(jīng)濟波動帶來的威脅，使自身得到良好的發(fā)展。

3.運行管理創(chuàng)新機制建設(shè)

配電網(wǎng)研究中心作為引領(lǐng)集團公司科技創(chuàng)新的前沿部門，不僅肩負技術(shù)研發(fā)的重任，還具有技術(shù)成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用的職能。這就要求中心在履行集團公司行政職能的同時，逐步調(diào)整發(fā)展模式，從以下五個方面，開展運營管理創(chuàng)新機制建設(shè)。

3.1 建設(shè)原則

緊密圍繞集團公司科技發(fā)展需求，以建設(shè)“多指標(biāo)自趨優(yōu)”的智能配電網(wǎng)為目標(biāo)，通過原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進消化吸收再創(chuàng)新等形式，攻克配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行中急需解決的關(guān)鍵問題，以促進集團公司發(fā)展，為集團公司領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持，為生產(chǎn)經(jīng)營部門及各分公司提供技術(shù)支持為核心，通過配電網(wǎng)研究中心的發(fā)展與綜合實力的提高，全面增加集團公司核心競爭力。

3.2 科研管理

根據(jù)集團公司發(fā)展戰(zhàn)略及電力行業(yè)發(fā)展方向，中心充分發(fā)揮自身科技與人才優(yōu)勢，在加強研究行業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)、關(guān)鍵共性技術(shù)的基礎(chǔ)上，積極加強基層單位的聯(lián)系，分析基層單位的需求，面向集團公司的需求，發(fā)揮技術(shù)儲備及科技優(yōu)勢，開展項目課題的研究。以集團公司科技創(chuàng)新的需求為起點，支持集團領(lǐng)導(dǎo)決策，支持基層科技進步為重點，占領(lǐng)配電網(wǎng)科技領(lǐng)域前沿為目標(biāo)，重點是落實科研項目課題管理制度，以課題為依托，推動中心發(fā)展。

（1）實行項目課題申報預(yù)答辯制度

項目是戰(zhàn)略成功的基石。不論國內(nèi)或國外，任何國家層面的戰(zhàn)略規(guī)劃的實施和創(chuàng)新活動，都是以項目為載體，保證每個項目的成功執(zhí)行，就保證了總體戰(zhàn)略的成功。中心的自有項目及與高校、科研院所、行業(yè)企業(yè)合作項目在申報前由各申報人提交中心領(lǐng)導(dǎo)及專家技術(shù)委員會，由委員會組織相關(guān)學(xué)科專家進行預(yù)答辯，答辯通過的項目才允許上報。經(jīng)過不斷的修改、充實、完善，不但提高了申報項目的技術(shù)水平，確保了所申報的項目課題具有創(chuàng)新性、前沿性、可行性、經(jīng)濟性，符合集團發(fā)展戰(zhàn)略及行業(yè)發(fā)展方向。

（2）加強對項目管理的落實，實行項目負責(zé)人制度

按照集團公司相關(guān)管理辦法及中心科技項目管理原則，由項目負責(zé)人與中心簽訂合同，實行項目負責(zé)人制。項目負責(zé)人應(yīng)加強進度、質(zhì)量、資金控制，確保按合同期限實施。通過每個階段課題實際執(zhí)行情況和預(yù)期目標(biāo)的對比，不斷調(diào)整完善實施計劃和管控措施，逐步實現(xiàn)向預(yù)期目標(biāo)的逼近。

除中心自有項目經(jīng)費由中心直接管理外，合作項目經(jīng)費由中心派出項目管理人員負責(zé)統(tǒng)籌安排使用，重大開支報中心領(lǐng)導(dǎo)及專家技術(shù)委員會評議，批準(zhǔn)通過方能實施。確保項目經(jīng)費專款專用，同時可以調(diào)動項目參與人員的積極性與主動性。

（3） 研發(fā)活動實行“項目進度跟蹤考核制”

項目中的一切活動都是互相聯(lián)系的，協(xié)調(diào)并進、構(gòu)成整體，也需逐步補充、修改、完善。項目一經(jīng)立項，在研項目就實行“項目進度跟蹤考核制”。由中心領(lǐng)導(dǎo)及專家技術(shù)委員會根據(jù)合同規(guī)定的實施計劃，進行分階段檢查、考核，明確每個項目每個成員的工作任務(wù)，完成時限，根據(jù)考核情況形成個人績效，反映在個人薪酬中。

3.3 技術(shù)研發(fā)

根據(jù)集團公司科技發(fā)展及中心現(xiàn)狀，科技研發(fā)工作主要以自主創(chuàng)新與協(xié)同創(chuàng)新為主。

（1） 立足自主創(chuàng)新

自主創(chuàng)新由中心立足自身在物力、人力、財力方面的優(yōu)勢，通過對集團未來發(fā)展方向與基層需求以及配電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的前沿的掌握，利用各種實驗平臺，進行新技術(shù)的創(chuàng)新性研究，合理性、可靠性驗證，二次開發(fā)等工作，從自動化系統(tǒng)及設(shè)備、信息與通信系統(tǒng)、配網(wǎng)調(diào)配用一體化等方面重點突破，抓住配電網(wǎng)重點技術(shù)，獲得多項科技成果。

（2） 重視協(xié)同創(chuàng)新

中心通過創(chuàng)新資源和要素的有效匯聚，突破創(chuàng)新主體間的壁壘，與高校、企業(yè)、科研院所無縫搭接，充分釋放彼此間“人才、資本、信息、技術(shù)”等創(chuàng)新要素活力而實現(xiàn)深度合作。中心實施的協(xié)同創(chuàng)新主要面向智能配電網(wǎng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)建立協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟，特別是與行業(yè)骨干企業(yè)強強聯(lián)合，以培育戰(zhàn)略相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)為重點，支撐行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心共性技術(shù)研發(fā)和轉(zhuǎn)移，優(yōu)勢互補，共同推進行業(yè)發(fā)展。在集團公司的領(lǐng)導(dǎo)下，中心分別與清華大學(xué)、西安交通大學(xué)合作建立了兩個院士工作站，一個國家能源重點實驗室。

3.4 人力資源

（1） 重視人才培養(yǎng)

根據(jù)人才隊伍現(xiàn)狀，中心制定了合理的人才培養(yǎng)方案。目前中心擁有集團總工程師1名，博士4名，碩士6名，人員學(xué)歷高，能力強，配置基本符合工作要求。中心根據(jù)每名博士的專業(yè)研究方向，分別配置兩名碩士組成學(xué)科梯隊。針對中心新進人員主要采取以下措施進行培養(yǎng)：按照集團公司對高學(xué)歷人才“會做小事，能干大事”的要求，培養(yǎng)其踏實做好日常工作，認真完成科研工作；集團公司高水平人才與新進人員簽訂拜師協(xié)議，通過高水平人才的傳、幫、帶，使新進人員迅速成長起來；對新進人員進行綜合培養(yǎng)，力爭培養(yǎng)成復(fù)合型人才，兼具科研能力與項目管理能力；鼓勵人才繼續(xù)學(xué)習(xí)，在職深造。

（2） 加強人才激勵

提高知識型員工的工資、福利待遇。對科技型企業(yè)的知識型員工來說，薪金是衡量自我價值的尺度；提供一份與工作成績和生產(chǎn)率掛鉤的報償。把員工的貢獻收益與企業(yè)的發(fā)展前景緊緊捆綁在一起。中心建立了有效的知識產(chǎn)權(quán)保護機制，保護知識產(chǎn)權(quán)的載體――人，對其有控制權(quán)、轉(zhuǎn)讓權(quán)和因其使用而有所獲得的收益權(quán)。從而保護知識資本投資的高收益，鼓勵更多的創(chuàng)新與發(fā)明，發(fā)揮知識型員工對企業(yè)發(fā)展和國民財富增長的巨大作用；建立知識獎懲機制，員工的績效具體化為員工愿意接受的收益，對不能實現(xiàn)企業(yè)知識管理目標(biāo)的員工進行處罰。

（3） 創(chuàng)新用人機制

首先中心繼續(xù)深化專家隊伍建設(shè)，聘請高水平專家組成專家委員會，指導(dǎo)中心科研方向，同時幫助中心培養(yǎng)人才，完善人才梯隊建設(shè)；其次，新進人員除了應(yīng)屆畢業(yè)生，還應(yīng)該重點招聘擁有工作經(jīng)驗的工程人員。應(yīng)屆畢業(yè)生具有可塑性強、學(xué)習(xí)能力強、接受新事物快的特點，但是實際工作經(jīng)驗匱乏，適合長期培養(yǎng)和發(fā)展；擁有實際工作經(jīng)驗的工程人員具有適應(yīng)周期短，見效快的優(yōu)勢。

3.5 創(chuàng)新文化

中心作為集團公司直屬機構(gòu)，要將集團公司“光譜文化”落到實處，在日常工作中普及運用“光譜文化”。企業(yè)文化和企業(yè)的戰(zhàn)略管理緊密聯(lián)系，企業(yè)文化支撐企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展。優(yōu)秀的企業(yè)文化將極大地促進企業(yè)的發(fā)展，反之則消弱企業(yè)的組織功能。企業(yè)文化是組織成員所共享的理念和行為方式，引導(dǎo)著企業(yè)戰(zhàn)略的確立，也是企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略實施的重要手段。中心文化作為企業(yè)文化的一部分，應(yīng)該緊密的與企業(yè)文化相結(jié)合。

中心作為科研機構(gòu)，應(yīng)該具有科研機構(gòu)的文化特征。主要體現(xiàn)在做事務(wù)實不務(wù)虛，每項工作都落到實處，任務(wù)落實到人，計劃落實到日。培養(yǎng)員工的團隊精神。科學(xué)研究不僅是個別天才思想的閃光，更是無數(shù)科研工作者共同努力創(chuàng)造的成果。因此要以團隊合作為部門文化的重要組成部分。

4.創(chuàng)新機制實施效果

在上述創(chuàng)新機制與措施的支持下，中心立足自有人才資源，精益管理，高效運作，與國內(nèi)外電網(wǎng)企業(yè)、科研機構(gòu)、制造企業(yè)廣泛合作，先后完成了智能電網(wǎng)規(guī)劃、智能配電網(wǎng)指標(biāo)體系、風(fēng)電場接入對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響等研究項目，彰顯了創(chuàng)新機制的實施效果。

（1） 組織制定智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃

在集團公司領(lǐng)導(dǎo)下，組織制定了智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，以建設(shè)具有“多指標(biāo)自趨優(yōu)化”能力的配電網(wǎng)為智能電網(wǎng)建設(shè)的終極目標(biāo)，其智能電網(wǎng)規(guī)劃時間范圍為2011年到2023年，規(guī)劃內(nèi)容包含網(wǎng)架、調(diào)度、變電、配電、用電、通信、相關(guān)研究等關(guān)鍵環(huán)節(jié)建設(shè)，以及涇渭和榆林兩個試點區(qū)域的建設(shè)方案，包含22大類105項工程項目及研究課題。

（2） 完成智能電網(wǎng)基礎(chǔ)理論研究

從系統(tǒng)論的角度，重點研究以“多指標(biāo)自趨優(yōu)”為核心內(nèi)涵的智能電網(wǎng)基礎(chǔ)理論及其前沿技術(shù)。從分析利益相關(guān)各方對電網(wǎng)的需求出發(fā)，從安全穩(wěn)定性、優(yōu)質(zhì)性、經(jīng)濟高效性、環(huán)保節(jié)能性等幾個視角，建立智能配電網(wǎng)的指標(biāo)體系，作為智能電網(wǎng)優(yōu)劣的重要考核指標(biāo)和建設(shè)成果評估的參考標(biāo)準(zhǔn)。與清華大學(xué)共建智能配電網(wǎng)研究中心，就智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)、智能變電站系統(tǒng)、智能配電系統(tǒng)、智能量測系統(tǒng)、分布式新能源和新能源接入技術(shù)等方面的20余項課題展開合作。

（3） 開展智能電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)研究

在應(yīng)用研究層面，關(guān)注智能電網(wǎng)建設(shè)的各個環(huán)節(jié)，研究適用于智能電網(wǎng)運行環(huán)境的設(shè)備產(chǎn)品和控制系統(tǒng)，包括智能調(diào)度、智能電表、智能配電自動化、智能開關(guān)以及智能變壓器等。為了滿足智能電網(wǎng)驗證與測試的需要，研究中心與西安交通大學(xué)共建國家能源先進電網(wǎng)與裝備可靠性及壽命評估重點實驗室，開展相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制訂、智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備評估鑒定工作。搭建智能配電網(wǎng)驗證與測試平臺，開展智能配電網(wǎng)自動化功能、通信功能、調(diào)配一體化、配用一體化及調(diào)配用一體化系統(tǒng)功能的驗證與測試，為智能配電網(wǎng)產(chǎn)品檢驗以及工程項目驗收提供支持。

（4） 籌建智能配電網(wǎng)示范工程

參與籌建了智能配電網(wǎng)示范工程，包括可再生能源集中與分散并網(wǎng)工程（配電網(wǎng)智能調(diào)度系統(tǒng)工程），智能配電工程（調(diào)配一體化工程、配網(wǎng)自動化工程），智能用電工程（智能小區(qū)工程）。

（5） 形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科研成果

配電網(wǎng)研究中心成立以來，科技工作取得了豐碩成果，承擔(dān)省部級課題6項，集團公司課題20余項，申請專利8項，其中發(fā)明專利4項，授權(quán)實用新型專利3項，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議、期刊30余篇，其中，EI索引論文2篇，獲獎?wù)撐?篇。在科研成果轉(zhuǎn)化方面，《寧陜縣龍筒線、龍鋼線及關(guān)沙線35KV線路防雷技術(shù)研究與實施》、《寶雞供電分公司縣級配電網(wǎng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)》均取得了顯著效果，有效提升了配電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。

5.結(jié)論

本文對配電網(wǎng)研究中心運營管理創(chuàng)新機制進行了研究。首先，分析了中心的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展過程中存在的問題；然后，基于PEST模型對中心所處的宏觀環(huán)境進行了分析；應(yīng)用SWOT分析法，對中心發(fā)展戰(zhàn)略要素進行綜合分析和評估，提出了中心創(chuàng)新發(fā)展的機制與措施，實施效果證明，相關(guān)機制與措施能夠有效確保中心圍繞企業(yè)化科研機構(gòu)及科技服務(wù)中介機構(gòu)兩大職能，以科技創(chuàng)新作為引領(lǐng)集團公司發(fā)展和智能電網(wǎng)建設(shè)的核心動力。

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