新能源发电技术论文范文

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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.

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“电力生产概论”是高校非电气专业开设的一门全校性选修课。它是为了让工商管理、市场营销及会计学等专业的学生了解一定的电力生产方面的知识，为以后在电力系统从事相关工作做准备。但是经济与管理学院的学生大多是文科类学生，数学、物理基础不扎实，而且大学期间又没有开设电气专业基础课（如“电路”、“电机”、“发电厂电气部分”等），所以学习起来有难度，而且很多学生认为这门课与他们的专业不相关，学习的积极性也不高。针对课程的特点和学生的学习心理，笔者在经过两三年的“电力生产概论”教学后，在重点讲述常规发电、电力生产原理等的基础上，把学生自主教学法成功应用到教学过程中。通过课堂教学效果的验证，本方法是行之有效的。

一、教材内容及教学方法介绍

长沙理工大学选定的“电力生产概论”教材是普通高等教育“十一五”规划教材，李光辉主编。该教材内容全面、难度适中，是一本非常适合非电气类学生学习电力生产方面知识的通用教材。全书共九章，教材前四章先介绍了电力系统与电力生产方面的知识，然后重点讲述了三大常规能源发电：火力发电、水力发电和核能发电。第五章为未来能源发电技术，依次介绍了风力发电、地热发电、太阳能发电、海洋能发电、生物质发电、氢能发电等相关知识。后面四章分别介绍了变电站、电力线路、直流输电以及计算机在电力行业中的应用等与电力生产密切相关的一些专业知识。教材内容安排合理，难度适中。只要学生跟着老师系统地把教材学完，对电力系统及电力生产应该有一个比较全面、系统的了解，收获是很大的。

针对学生数学、物理及电气方面基础不扎实的特点，要在开始就使学生对这门课程的学习感兴趣，并做好心理准备。第一节课在介绍了教材内容后，讲述该课程要采用的教学方法，即采用教师课堂讲述为主、学生自主讲述为辅的创新教学法。前四章常规能源发电等电力生产方面的知识由教师重点在课堂上讲述，让学生切实掌握电力生产过程的特点以及每一种常规能源发电的原理。后面第五章的未来能源发电技术的发电原理与常规能源发电基本是一样的，只是所使用的一次能源不同而已，而且新能源发电技术是现在研究的热点。所以针对教材上所提供的五种新能源发电，可让每个班商量讨论选定一类大家感兴趣的新能源发电技术作为自主讲述的内容。这门课一般是两个或三个行政班级组成，如果是两个行政班级则每班可分两组各选一种新能源发电技术讲述；如果是三个行政班级，则以班为单位各选一种新能源发电技术自主讲述。学生自主讲述的出力情况及讲课效果直接影响学生课程期末考核成绩。

在让每个学生详细了解教学方法之后，又提醒学生，如果前四章的基础内容没学好，要想在自主讲述的内容上面取得好成绩是很困难的。所以第一堂课下来，学生对这门课的学习兴趣就被激发起来了。课间休息时班干部就召集全班同学讨论选择自主讲述的新能源发电方式，最后把选定的结果向全体同学公布，并告诉他们，只有发挥全班同学的合力，共同参与、合理分配任务才能在自主讲述环节取得良好的效果。在时间安排上，为了使学生有充分的时间准备课件，在学生授课前2～3周提前通知他们。 转贴于

二、常规能源发电原理讲述

通过第一节课教学内容、方法的介绍，学生都心中有数，对这门课程的学习也做好了充分的思想准备。因此，在讲述电力系统及电力生产方面基础知识以及三大常规能源发电原理时，首先讲述什么是一次能源、什么是二次能源。怎样把一次能源转换为电能就是学习的重点。电能已成为工业、农业、国防、交通等国民经济各部门不可缺少的动力，所以作为当代大学生，了解电力生产方面的知识以及电力系统的发展方向和动态是完全有必要的。

了解了这门课程的重要性和学习了该课程的必要性之后，学生对后续的授课内容兴趣明显提高了。电磁感应定律是发电的基本原理，这在初中物理课程里面已经学过。1831年法拉第发现了电磁感应定律之后，很快出现了原始的交流发电机、直流发电机和交、直流电动机，为了给用户输送电能，慢慢发展了高压直流和交流输电。以至于到现在的特高压交流、直流输电技术。另外，重点讲述我国的电力发展现状以及在特高压输电领域的一些世界领先技术。学生对该课程的学习兴趣明显提高了。

电力生产就是要把自然界的一次能源转换为电能。火力发电的原理就是把煤、石油、天然气等一次能源中的化学能经过燃烧转化为高温高压水蒸气的内能，然后通过水蒸气膨胀做功推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机转子磁极旋转，在固定不动的定子绕组周围形成变化的磁场，从而在绕组内感应出电动势。若定子中的绕组按一定的绕线规律，与外电路形成回路，则绕组中就会产生相应的电流。在一定的电压下，电流沿输电线路将电能送往用户。水力发电是在水电站中水轮机将水的势能和动能转换为推动水轮机旋转的机械能，水轮机转轮旋转带动发电机发电。而核能发电的原理与火力发电很相似，也就是说核电厂只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能，其能量转换过程是：核能水和水蒸气的内能发电机转子的机械能电能。

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中图分类号：P512.2+1文献标识码：A 文章编号：

前言

风能是非常重要并储量巨大的能源，它安全、清洁、充裕，能提供源源不绝，稳定的能源。目前，利用风力发电已成为风能利用的主要形式，受到世界各国的高度重视，而且发展速度最快。我国的风力发电技术经过几个五年计划的科技攻关，在风电机组整机及零部件制造技术、风电接入系统仿真技术、风电场选择及建设技术等方面都取得了长足的进步。同时，我国已开始发展近海风能资源的近海风电机组和风电场技术。可以预测，随着风电产业和技术的快速发展，风力发电将成为我国可再生能源中极具规模化开发条件和商业化发展前景的一种新能源，是成本最低的温室气体减排方案之一。

一、风力发电的优势分析

随着国民经济的进一步发展，电力的需求与目前的供应有较大的缺口，再生能源中的风力发电是当前现实的选择，其优势主要体现在：一是风能是是可再生能源，风力发电就是用风来发电，不消耗像煤、石油或天然气之类的资源。二是风电场的建设周期短。例如，一个十万千瓦级的风电场建设期可以在一年内建成。当按照有关的软件、或经验、或调查研究选定风电场的地址后，定好设备，修好路，就可安装风力发电设备，这种建电厂的速度是其他电厂所不能相比的。三是风电场的运行可以无人值守，维护简单。随着计算机技术的发展和风力发电机的不断革新，风力发电机的自动化程度越来越高，实现了远程控制。四是造价低。从国外建设风电场积累的数据看，建造风力发电场的费用比建造水力发电厂、火力发电厂或核电站的建造费用低。五是占用土地少。风电场可以建在荒岛上，沙漠中，甚至建在沿海的浅海中，能减少对耕地的占用。即使是建在可耕地上，只要设计合理，也不影响耕作。六是不污染环境。使用风力发电，不会产生任何的废气或废物，对人类以及环境都不致造成任何的损害。一台600kW 的风机，每年减少其它石化能源发电排放的1200 吨的二氧化碳。目前，利用风力发电已成为风能利用的主要形式，受到世界各国的高度重视。随着国家发展规划与相关激励政策的不断出台，我国风电产业必将进入一个崭新的大规模高速发展阶段。

二、我国风力发电技术发展问题分析与思考

风力发电技术是一种极具利用潜能的可再生能源发电技术，是目前成本最接近常规电力、发展前景最大的可再生能源发电。近年来，我国风力发电市场快速发展，迫切需求风力发电技术的同步发展。随着风力发电技术的日趋成熟，风力发电优势也更加凸显。近年来随着可持续发展的需要、技术的进步、环境保护意识的增强以及有关政策的制定，风力发电技术有了长足的进步。当前，特大型风机设计仍以丹麦型为主导，制造材料也更加多样化，工艺水平也不断提高，设计思想也不断推陈出新，预计在以下几个方面会有大的突破。

1、风轮叶片设计与制造技术。风轮叶片是风力机的主要动力部件，叶片设计与制造技术涉及叶片材料、叶片结构与气动性能。传统的叶片大多采用玻璃钢制造，主要考虑玻璃钢的重量轻、比强度和比刚度高、耐腐蚀、易成型、抗疲劳性能好等优点。现在大型风力机的发展趋势是采用高强度轻质大容量叶片，主流机组已普遍采用玻璃纤维增强复合材料，优点是可根据风力机叶片的受力特点设计强度与刚度，翼型容易成型，可达到最大气动效率。对更大的5～10MW 风力机来说，由于强度与刚度要求更高、自重更大，叶片设计适宜采用价格昂贵的碳纤维材料。上述材料均为热固性树脂，目前推出的热塑性树脂即所谓“绿色叶片”，具有可回收利用等一系列优点，解决了环保问题，符合现代工业绿色设计要求。据报道，美国研发一种新型风力涡轮机，利用一个遮蔽物包围其风力机叶片，引导空气通过叶片并给空气加速，产生的能量与2 倍直径的传统风力机能量相当，可将风能变成电能的成本节省一半。风轮叶片翼型性能影响着风力机风能转换的效率，传统的低速风轮叶片采用薄而略凹的翼型，现代高速风轮都采用流线型叶片。国际上还推出“未来叶片的概念”，要求更可靠、更耐久地捕获更多的风能，采用了智能材料和结构实现叶片智能化。比如在叶片上埋入光导纤维系统，采用结构健康监控技术诊断结构完整性和雷击情况等，以此提高可靠性并降低风电成本。再比如将复合材料气动弹性剪裁技术应用于叶片设计上，利用复合材料的非对称、非均衡铺层产生的偶合效应，实现对叶片有利的变形，增加气动效率。

2、传动机构设计与制造技术。风力机传动机构包括齿轮机构、轴承、系统、状态监测系统等。统计数据表明，风电机组齿轮箱故障约50%与轴承选型、制造、和工作状态有关。目前，国内兆瓦级以上机组的核心部件如电机、齿轮箱、叶片、电控设备和偏航系统等仍然依靠进口，对基础配件齿轮箱轴承、偏航轴承、变桨轴承及主轴轴承等研究不够。齿轮箱作为风电机组的重要组成部分，其振动形态直接影响风力机的运行性能，状态检测极为重要，目前国内还处于探索阶段。

3、磁悬浮技术。目前，国内外有多个关于磁悬浮技术应用于风力机的专利技术报道，特点是降低轴承摩擦阻力，提高了风电效率与使用寿命。磁悬浮风电机组可在微风下运行，工作风速为1.5～36.9m/s，即 1～12 级风，风轮转动抗湍流能力强。总之，对于风力发电，磁悬浮技术展示了一个全新的发展方向。

4、海上风电场技术。由于海上风电场技术逐渐成熟，全球海上风电装机容量已经超过1GM，促进了单机容量的特大型兆瓦级风力机的研发。而且海上风速大且稳定，年平均利用小时可达3000h 以上，年发电量可比陆上高出50%。21 世纪是世界风电产业由陆地转向海洋的世纪。中国东部沿海水深 2～15m 的海域面积辽阔，可利用的风能资源约是陆上的3 倍，而且距离电力负荷中心也很近。可见，随着海上风电场技术的发展成熟，必然成为未来的可持续能源。

三、结语

随着科技的进步，人类对风能的认识不断深化，风力发电具有极大的潜力，可部分满足剧增的全球能源需求。并且风电是目前成本最接近常规电力、发展前景最大的可再生能源发电品种，正逐渐受到世界各国的重视。总而言之，风力发电在我国有着广阔的发展前景，风能的利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整及对减少进口能源的依赖等方面做出巨大贡献。

［参考文献］

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[2] 张明锋, 邓凯,陈波等.中国风电产业现状与发展[J].机电工程，2010

[3] 党福玲，朝克，贾永.我国风电产业发展现状浅析[J].经济论坛，2010

[4] 韩永奇，韩晨曦.中国风电产业的发展与前景[J].新材料产业，2010

[5] 张胜利,席德科,陆森林等.我国风力发电技术的现状及与国外的差距[A].低碳陕西学术研讨会论文集,2010.

[6] 刘细平,于仲安,梁建伟.风力发电技术研究及发展[J].微电机,2007.

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Abstract：This paper presents the elements and the characteristic of the Ocean Energy Generation Technology，and recommend the actuality of the Ocean Energy Generation Equipment.

Key word：Ocean Energy;Ocean Energy Generation Technology;reproducible Energy

1.引言

2008年全球一次能源消费量为143851TWh，其中81.2%来自化石燃料。随着矿物燃料的日趋枯竭，世界主要海洋国家纷纷将目标转向蕴藏丰富能源的海洋，不断加大科技和资金投入，以期在海洋可再生能源开发利用的“争夺战”中抢得先机。海洋能主要指波浪能、潮流能（海流能）、潮汐能、温差能和盐差能等可再生能源。海洋能总量是巨大的，据估计与全球一次能源消费能源的50%相当，其中，全球海浪发电的理论储量为29500TWh/年左右，全球潮汐（含潮流）发电的理论储量为7800TWh/年左右，全球海洋热发电转换的理论储量为44000TWh/年左右，全球盐差能的理论储量估计为1650TWh/年左右。虽然海洋能源分布不均匀，但在每一个海岸，往往不止一种形式可以供应当地的电力需求。我国重视海洋可再生能源的开发利用，将包括海洋能在内的新能源产业视为引领我国未来经济社会可持续发展的七大新兴战略性产业之一。近年来，我国先后设立了“908专项（我国近海海洋可再生能源调查与研究项目）”和“海洋可再生能源专项资金”支持计划等，支持海洋能的海岛独立发电系统与并网示范工程、关键技术产业化、新技术研究试验以及公共支撑服务体系建设等，并拟在海洋能资源丰富地区建设海洋能示范电站，开展万千瓦级潮汐电站建设工作。

2.国外海洋能发电技术现状

2.1 波浪能发电技术

现阶段，波浪能发电技术的基本原理是：利用物体在波浪作用下的升沉和摇摆运动将波浪能转换为机械能，或利用波浪的爬升将波浪能转换成水的势能。波浪能转换系统一般包括三级能量转换机构：一级能量转换机构将波浪能转换成某个载体的机械能;二级能量转换机构将一级能量转换所得到的能量转换成旋转机械的机械能;三级能量转换通过发电机将旋转机械的机械能转换成电能。根据一级能源转换系统的原理，波能发电技术可分为振荡水柱技术、筏式技术、收缩波道技术、点吸收（振荡浮子）技术和鸭式技术等。振荡水柱技术是利用空气作为转换介质的，其优点是转动机构不与海水接触，防腐性能好，安全可靠，维护方便;其缺点是二级能量转换效率较低。目前，国外建成的振荡水柱发电装置有英国的LIMPET电站（500kW固定式）、葡萄牙的400kW固定式电站和澳大利亚的500kW漂浮式装置。应用筏式技术的发电装置主要由铰接的筏体和液压系统组成，其优点是设备抗浪性能较好，缺点是设备成本高。目前，国外建成的筏式发电装置有英国Cork大学和女王大学研究的McCabe波浪泵波力装置和苏格兰Ocean Power Delivery公司的Pelamis（海蛇）波能装置。

应用收缩波道技术的发电装置主要由收缩波道、高位水库、水轮机和发电机组成，其优点是一级转换没有活动部件，可靠性好，维护费用低，在大浪时系统出力稳定;不足之处是小浪下的系统转换效率低。目前，国外建成的收缩波道发电装置有挪威350kW的固定式收缩波道装置以及丹麦的WaveDragon。

应用点吸收技术的发电装置主要由相对运动的浮体、锚链、液压或发电装置组成，其主要特点是点吸收式发电装置的尺度与波浪尺度相比很小。目前建成的点吸收式发电装置有英国的AquaBuOY装置、阿基米德波浪摆、PowerBuoy以及波浪骑士装置。

应用鸭式发电技术的发电装置的横截面成鸭蛋形，发电效率很高，在短波时的一级转换效率接近于100%，但抗风浪能力有待提高。

2.2 潮流能（海流能）发电技术

潮汐是一种周期性海水自然涨落现象。在太阳和月球引力作用下，海水作周期性的运动，它包括海面周期性的垂直升降和海水周期性的水平流动。垂直升降部分为潮汐的位能，被称为潮差能;水平流动部分为潮汐的动能，被称为潮流能。潮流能的主要特点是：

①较强的规律性和可预测性;

②功率密度大，能量稳定;

③潮流能的利用形式通常是开放式的，不会对海洋环境造成大的影响。

一般说来，最大流速在2m/s以上的水道，其潮流能均有实际开发的价值。

新型潮流能发电装置作为一种开放式的海洋能量捕获装置，无需巨额的前期投资;利用该装置发电时，由于叶轮转速慢，不产生大的噪声，不影响人们的视觉环境，各种海洋生物仍可以在叶轮附近流动，因此可保持良好的地域生态环境。潮流能发电装置根据其透平机械的轴线与水流方向的空间关系可分成水平轴式和垂直轴式2种结构。垂直轴式发电装置研究起步较早，目前国外主要的设备样机有加拿大Blue Energy公司的Davis四叶片垂直轴涡轮机、意大利Ponte di Archimede International SpA公司和Naples大学航空工程系合作研发的Kobold涡轮垂直轴水轮机（130kW）、美国GCK Technology公司的螺旋形叶片的垂直轴水轮机和日本Nihon大学的垂直轴式Darrieus型水轮机。水平轴式发电装置是近10多年才兴起的，与垂直轴式结构相比，水平轴式潮流能发电装置具有效率高、自启动性能好的特点。目前国外主要的设备样机有英国Marine Current Turbine公司的1.2MW双叶轮结构的“Seagen”样机、挪威Hammerfest Strom公司的300 kW并网型潮流能发电原型样机。

2.3 潮汐能发电技术

潮汐能发电与水力发电的原理、组成基本相同，也是利用水的能量使水轮发电机发电。潮汐能发电技术研究始于欧洲，早期的潮汐能电站有德国（1912年）的布苏姆潮汐电站和法国（1966年）的朗斯河口潮汐电站，其中朗斯电站的建成及其近40年的成功运行证实了潮汐电站技术的可行性，它使潮汐电站进入了实用阶段。目前，在英、加、俄、印、韩等13个国家运行、在建及拟建的潮汐电站达139座，进行规划设计的10余座潮汐电站均为100MW～1000MW级。据资料显示，韩国正在建设世界上最大的潮汐电站――Shihwa湖大型潮汐电站。

2.4 温差能发电技术

热带海洋表层与千米深处存在着基本恒定的20℃～25℃的温差，这就提供了一个量大且稳定的能源。海洋温差能是利用海洋表面的温海水（26℃～28℃）加热某工作介质并使之汽化，驱动汽轮机获取动力;同时，利用从海底提取的冷海水（4℃～6℃）将做功后的乏气冷凝，使之重新变为液体。按照工作介质及流程的不同可分为开式循环、闭式循环、混合式循环。开式循环的工作介质是表层温海水，其优点在于产生电力的同时可进行海水淡化，缺点是设备尺寸大，机械能损耗高，单位功率的材料占用大，施工困难。闭式循环的工作介质是氨等低沸点物质，其优点是设备尺寸小、机械耗能低、系统转换效率高，缺点是不能进行海水淡化。混合式循环同时包括开式循环和闭式循环，其特点是效率高、设备造价低，且可实现海水淡化。目前，温差能发电技术和装备尚处于示范试验阶段，国外主要有美国奎尔哈公司的开式循环OTEC温差能电站、印度海洋技术国家研究所的陆基温差能电站和日本佐贺大学的混合温差能电站。

3.国内海洋能发电技术现状

3.1 波浪能发电技术

我国波浪能发电技术研究已有30多年的历史，先后研建了100千瓦振荡水柱式和30千瓦摆式波浪能发电试验电站，利用波浪能发电原理研制的海上导航灯标已商业化并出口。目前，国内处于试验阶段的设备主要有：国家海洋技术中心开发的浮力摆波浪能发电系统、广州能源研究所开发的鸭式波浪能发电装置（10kW）和点吸收式波浪能发电装置（10kW）、华南理工大学开发的摆式振荡浮子式波浪能发电系统和七一研究所开发的筏式波浪能发电系统。

3.2 潮流能（海流能）发电技术

“八五”和“九五”期间，我国研建了70千瓦和40千瓦的潮流实验电站。在 “十一五”科技支撑计划和海洋能专项资金支持下，我国启动了一项百千瓦级垂直轴潮流能示范试验电站、一项小型水平轴潮流能示范电站和多项潮流能示范工程建设。

目前，国内处于试验阶段的设备主要有：浙江大学的25kW水平轴潮流发电装置、哈尔滨工程大学的万向系列垂直轴潮流发电装置（70kW和40kW）和东北师范大学的5kW模块化潮流能发电装置。

3.3 潮汐能发电技术

我国大陆海岸线长（达18000km），海湾、河口多（近200个），可开发潮汐能年总发电量大（约60TW・h），装机总容量可达20GW。近五十年来，中国在有关潮汐电站的研究、开发方案及设计方面做了许多工作，但建成投运的潮汐电站数量很少，目前正常运行或具备恢复运行条件的电站有8座，总装机容量不及可开发总量的1%，开发潜力巨大。

3.4 温差能发电技术

2004～2005年，天津大学完成了对混合式海洋温差能利用系统的理论研究课题，并就小型化试验用200 W氨饱和蒸汽透平进行了研究开发。在“十一五”科技支撑计划支持下，国家海洋局第一研究所和华电青岛发电有限公司正开展15千瓦闭式温差能电站研建工作。

4.结束语

海洋温能作为一种清洁、可再生的能源，具有很好的发展前景。其开发、利用对我国经济的可持续发展和人民生活水平的提高具有重要的现实意义。对海洋能发电技术及其装备的研究，是一项可持续能源需求的高技术投资项目，关系国家能源结构优化和可持续发展战略的实施，经济前景广阔，现实意义重大。

参考文献

[1]游亚戈等.海洋能发电技术的发展现状与前景[J].电力系统自动化，2010，34（14）.

[2]夏登文.海洋能开发利用国际现状.国家海洋技术中心，2011.

[3]罗续页.我国海洋可再生能源开发利用现状.国家海洋技术中心，2011.

[4]邓隐北等.海洋能的开发与利用[J].可再生能源，2014，3.

篇5

风力发电

目前，我国已超过美国，成为全球风电装机容量最大的国家，同时也成为风能设备最大的生产国。随着国内风电产业链日臻完善、研究规模不断扩大，成本下降非常显著，竞争力也逐渐增强，但是在产业链最上游的新型材料及半导体器件（控制芯片、电力电子器件等）研究方面仍较落后，主要研究工作集中在中下游的风电整机制造、关键零部件配套（发电机、电控、传动系统等）以及并网技术领域。

沈阳工业大学在风电整机制造方面具有很强的实力，是我国最早从事风力发电技术研究的少数高校之一，设置有风能技术研究所，师资力量完善，先后承担过多项大型横、纵向课题，成果显著。其设计的具有自主知识产权的1.5MW风电机组实现了产业化，占据一定的市场地位，产学研结合能力很强。

华北电力大学作为教育部直属高校中唯一的以电力为学科特色的大学，成立了国内首家“可再生能源学院”，下设风能与动力工程专业，未来还将筹备生物质发电和太阳能利用专业。研究内容以大容量风力发电接入，对电力系统安全、稳定运行的影响为主，主要研究包括：风电场建模与仿真、风能资源测量与评估、风力发电机组状态监测与故障诊断、风力发电机组只能控制与优化运行、低速风能利用策略与先进风力发电理论，充分发挥了其在电力系统方面的优势。

重庆大学机械传动国家重点实验室，借助其在机械传动领域的优势，在风电机组齿轮箱设计、动态特性研究、工作模态测量及制造工艺方面有深入的研究，并且产学研结合。

汕头大学新能源研究所在大型风电机组空气动力学、结构强度及结构动力学研究方面颇有作为，自行开发了大型风力机优化设计系列软件。

浙江大学流体传动及控制国家重点实验室对风力发电系统中的液压技术有深入研究，包括风机制动系统、定桨距控制和变桨距控制等。

同济大学机械工程学院在风电机组叶片动力学分析、结构优化设计、刚柔耦合系统模型分析方面经验丰富。

东南大学在风力发电机研究、设计方面走在前列。近期又集合学校优势学科，建立了风力发电研究中心，致力于以风力发电为核心的可再生能源发电及应用技术的基础研究。

电控方面，清华大学、北京交通大学、中科院电工所都有很强的实力。清华大学电机工程与应用电子技术系原名电机工程系，历史悠悠，师资力量雄厚，在风电接入对电力系统影响、风电机组建模仿真、风电变流器设计及控制等方面有深入研究。北京交通大学电气工程学院早期隶属于铁道部，主要服务于我国轨道交通电传动装备产业，在大功率电力电子技术领域积累了丰富经验，研究实力在国内高校处于领先地位。新能源研究所成立后从事大功率风电机组（直驱或双馈）并网变流器、中大功率光伏发电逆变器、风电机组仿真及主控系统、微网技术研究，产学研结合能力很强。中科院电工所新能源发电技术研究组是国内最早研究风力发电、太阳光伏发电的单位之一，其大型并网风电机组控制及变流技术、变桨距控制技术以及风电场集中和远程监控技术等较成熟，还有一些特色研究工作包括：风/光互补、风/柴系统及其控制逆变技术、控制逆变技术等。

光伏发电

光伏发电具有系统简单以及维护方便等特点，应用面较广，现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电。太阳能发电主要分为并网电源系统和离网电源系统，目前大规模使用的主要是并网系统，一般包括光伏电池组件、光伏逆变器、配电柜、监控系统等。其中光伏电池组件将太阳能转化成电能，光伏逆变器与风能变流器类似，可以将光伏电池组件产生的不稳定电能变成稳定的电能并入电网。

我国光伏业正处在爆发式增长期，中国大陆和台湾的光伏电池厂商占全球总电池产量59%的份额。与风电产业链类似，除了最上游的化合物、硅片提纯、加工外，我国已形成了较完整的光伏产业链，包括晶体硅、薄膜电池片及组件加工、光伏逆变器、系统集成、能源投资商等。

国内高校对于光伏系统研究主要集中于工程应用方面，合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心是我国迄今为止唯一的专门从事光伏系统技术研究的国家重要的科学研究基地，挂靠合肥工业大学电气与自动化工程学院，主要从事光伏组件建模及仿真、光伏逆变器设计及控制、工程化应用等研究工作，产学研结合较好，承担多个大型光伏电站设计工作。

海外院校

由于新能源行业涉及领域多、范围广，以及我国新能源行业开始起步，人才的缺乏已经成为极为突出的问题，国家、社会、高校、企业都在积极努力培养这方面的人才，学生的择校就业也因此变得十分灵活。同时，也因为刚刚起步，目前面临的多是工程应用技术类问题，因此我们的相关研究工作主要分布在中下游，从前面的介绍也可以看出，在新能源上游高端领域，由于技术壁垒很高，国内的研究工作相对较少，但是可以选择留学欧美高校，得到更进一步的提高。

澳大利亚新南威尔士大学光伏研究中心，由有着“太阳能之父”之称的马丁·格林教授领导，专注光伏电池的研究，自上世纪80年代起，30年间毕业于新南威尔士大学光伏中心的中国留学生已经撑起了中国光伏产业的半壁江山。如今，在屈指可数的几大领头光伏企业中——尚德、中电光伏、英利、赛维LDK都有新南威尔士大学毕业生的身影，其科研实力可见一斑。

在欧洲，各国都十分重视新能源的开发利用。作为生态村理念的首创国，丹麦是能源问题解决得最好的国家之一。早在2006年，我国就与丹麦签署了“可再生能源”合作项目，国内许多高校分别与丹麦高校开展联系。丹麦奥尔堡大学能源技术学院在风力发电、分布式发电、电力系统、电力电子及控制技术等领域有深入研究经验，并且与许多国家和组织开展合作，产学研实力很强。特别是在风力发电领域优势突出，核心研究领域包括：风力发电机组及风电场的控制与监测、仿真、设计、优化。

随着新能源技术发展以及各项政策效应的逐步显现，开发利用新能源的成本将明显下降，为人类清洁能源利用和产业结构升级带来历史性机遇，新能源终将成为今后世界上的主要能源之一。

Tips：新能源材料与器件专业优势院校

文/南京航空航天大学 郭栋梁

该专业重点是研究与开发新一代高性能绿色能源材料、技术和器件（如通讯、汽车、医疗领域的动力电源），发展“新能源材料”(新型锂离子电池材料、新型燃料电池材料和新型太阳能电池材料)的学术研究方向。

新能源材料与器件专业设置，主要依托化学化工学院，跨能源科学、材料科学、化学等多个学科，拟培养能掌握新能源材料专业基本理论、基本知识和工程技术技能，掌握新能源材料组成、结构、性能的测试技术与分析方法，了解新能源材料科学的发展方向，具备开发新能源材料、研究新工艺、提高和改善材料性能的基本能力的新能源材料专门人才。毕业生可在化学能源、太阳能及储能材料等新能源材料领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺设计等方面工作，也可继续攻读新能源材料及相关学科高层次专业学位。

新能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一，新能源材料与器件是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键。新能源材料与器件本科专业是适应我国新能源、新材料、新能源汽车、节能环保、高端装备制造等国家战略性新兴产业发展需要而设立的，是由材料、物理、化学、电子、机械等多学科交叉，以能量转换与存储材料及其器件设计、制备工程技术为培养特色的战略性新兴专业。

高校特色：

华东理工大学

以半导体材料技术、化学电源技术、太阳电池技术等为特色。未来就业集中在光伏太阳能、新能源开发和利用以及半导体材料器件的设计、化学电池开发等。

东南大学

依托电子科学与技术大类专业背景，专业内容侧重光电子材料及其应用方面，主要针对太阳能材料制备、检测和应用，可以拓展到生物能等其他新能源。

四川大学

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中图分类号：F240；G645

文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2016）05-177-02

引言

近十几年来，我国新能源产业得到迅猛发展，在风力发电、太阳能光热发电、生物质能源利用、氢能开发等方面处于世界领先地位{1}。但与这种情况相悖的是，无论在新能源利用技术方面还是相关的装备制造业，新能源产业的人才明显滞后于产业发展，存在着严重的人才缺失现象。这种现实状况制约了我国新能源产业的可持续发展。因此，对于为社会培养高级技术人才的高等院校来说，培养新能源方面人才已成为迫切任务{2}。

大学生创业教育理念是强化创新创业能力训练，增强高校学生的创新能力和在创新基础上的创业能力，培养适应国家建设需要的高水平人才{4}。在大学生创新创业教育模式下培养新能源领域紧缺人才，能够极大地促进新能源产业的发展。

一、风力发电

笔者所在专业为农业电气化与自动化专业，主要培养电气工程类专业技术人才。目前，小型风力发电系统效率很高，已达到商品化程度，风力发电机、风力发电已初步形成产业。风力发电技术为本专业的一门专业选修课，风力发电原理是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，是一种特别好的发电方式。

近年来，笔者所在的佳木斯大学大力支持大学生创新创业训练计划项目的开展，学生在指导教师的指导下申请一些风力发电方面的项目。风力发电技术课程涉及到直流发电机、同步交流发电机、异步交流发电机、发电机组的控制、充电器及逆变器方面的知识，这些知识大多抽象，学生只会理论计算，对工程实际应用及运行情况不了解，使项目进行过程中遇到很多阻碍。为此，本专业带学生到学校附近的大唐依兰风电公司进行参观实习，使学生了解风力发电实际运行情况，在实践与创新理论的指导下完成课题。

二、太阳能光热发电

1.太阳能光伏发电。太阳能是石油和煤炭等常规能源最理想的替代能源，太阳能光伏发电是各种新能源中应用前景最广阔的一种{4}。鼓励学生申请光伏装置设计方面的课题，通过装置搭建过程中掌握太阳能光伏发电系统工作的原理，在实际操作过程中发现问题，然后通过交流学习解决问题，掌握逆变技术、最大功率点跟踪技术的原理和方法。此外，还通过太阳能光伏板完成太阳能充电器、太阳能灭虫等设计，使学生的创新能力、实践能力得到了极大的提高。

2.太阳能热电发电。太阳能热利用技术按终端使用温度范围大致分为低温、中温、高温：低温范围在100℃以下，主要用于生活用水、采暖、干燥、蒸馏、农用温室等；中温100～300℃之间，用于工业用热、制冷空调、烹调等；高温则为300℃以上，用于热发电、材料高温处理和有毒物料的去毒处理等。太阳能利用技术也是农村新能源利用的核心，在社会主义新农村的新能源建设中起到至关重要的作用。

太阳能热电发电有两种形式，一种是利用太阳热能产生高温蒸汽推动汽轮机发电，另一种是将太阳热能耦合到热电材料，利用热电材料的赛贝克效应进行发电。其中，第二种太阳能发电形式被称为太阳能温差发电，这种发电方式更适合大学生创新创业项目。作为本项目的前期铺垫，目前已经指导学生完成2015年大学生创新创业项目，智能半导体温差发电装置设计（201510222017），目前发表学术论文2篇，申请专利1项（ZL201520418516.8）。项目实施过程中，学生从对温差发电一知半解，最后通过学习、研讨、反复实验解决各种问题，提高理论与科学技能的同时，创新能力及团队合作能力都得到了极大的锻炼，此外，项目申请与答辩过程中都需要项目组成员自已完成PPT制作与解说，使学生得到了专业锻炼，为今后工作中遇到同样问题打下良好基础。下个项目的目标是完成太阳能温差发电装置的设计，使学生在项目实施过程中掌握更多太阳能利用的理论与技术。

三、水力发电

水力发电虽然不是新能源发电，但也是节能环保的可再生能源发电。水力发电是利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能{5}。在水力发电中，主要培养学生控制方面的技能，目前已经完成“基于PLC的水电站闸门监控系统设计与实现”。学生采用上位机与下位机协同工作的控制方式，RS485通讯方式进行数据的传输，以PLC为系统的控制核心，完成对水电站闸门的全程监控。实现功能主要包括：通过人机交互界面―触摸屏，实现对闸门的启动上升、停止、下降的控制；实现对闸门开放度信息的采集、显示及处理功能；在紧急情况下紧急落门和紧急抱闸刹车的功能；报警信息的显示以及通过触摸屏可以监视系统运行状态；控制闸门上升或下降到指定开度。项目实施过程中，学生的组态软件编程能力、PLC控制能力、上位机与下位机的通讯能力都得到了很大的提高。

总结

1.新能源发电领域的人才除了需要具备多学科理论知识，涉及机械、电机学、电力电子技术、自动控制理论等学科，主要还要求具备一定的实践技能。在大学生创新创业模式下，结合项目研发，使学生具备了更多新能源发电方面的理论知识与实践技能，符合新能源产业对人才多方位的、多层次的要求。新能源产业不仅需要技术领域的人才，还有相关的工程管理、项目规划、金融、财务等方面的人才。这些能力在大学生创新创业项目实施过程中都能得到极大的提高。

2.在认识到新能源产业人才的缺失如此严重的同时，也促进本专业的课程调整。考虑培养多层次的学生，既培养有从事科研、开发的领域的人才，也培养产业的技能人才，增强专业的活力。同时，新能源产业日新月异，新产品、新技能层出不穷，也要求专业教师们时刻更新自己的知识结构，跟上变化的步伐，打造更加专业的教师队伍。

3.目前高校都面临巨大的就业压力问题，社会上还缺少创新创业型人才，通过大学生创新创业项目培养出的学生，在专业技能、创新思维、创业能力、管理能力、商务能力等多方面得到锻炼和提高。即使学生不进入到新能源产业工作，也可选其他领域的工作，这在一定程度上增加了本专业的就业渠道，缓解就业压力大的社会问题。

注释：

{1}李春曦，王佳，叶学民等.我国新能源发展现状及前景[J].电力科学与工程，2012（28）4：1-8.

{2}王伟东，艾建军，杨坤.新能源产业人才培养问题与对策[J].中国电力教育，2011（12）：5-6.

{3}邓淇中，周志强.大学生创新创业教育体系的问题与对策[J].创新与创业教育，2014，5（1）：33-35.

{4}谌权章.我国新能源产业及其发展对策初探[J].重庆交通大学学报（社科版）.2011，11（3）： 20-23.

{5}张春友，赵华洋.新能源教学改革的几点思考[J].内蒙古民族大学学报（自然科学版），2014，29（4）：405-406.

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前言

我国将加快海岛的开发建设和保护管理工作，在10年内将使海岛地区的交通、水电等基础设施得到明显改善，垃圾及污水处理得到妥善处理，同时全面改善和提高海岛生活、生产及投资环境。海岛是潜力巨大的资源宝库，也是支撑未来发展的战略空间。我国海域辽阔，海洋资源丰富，开发潜力巨大。经过多年发展，我国海洋经济取得显著成就，对国民经济和社会发展发挥了积极带动作用。大力发展海洋经济，进一步提高海洋经济的质量和效益，对于提高国民经济综合竞争力，加快转变经济发展方式，全面建设小康社会具有重大战略意义。

一、太阳能、风能、潮汐能一体化发电系统

将太阳能、风能、潮汐能三类能源的利用有机融合，太阳能、风能、潮汐能一体化综合发电系统是一个高效率、低成本、节能、环保、极具商业价值的综合发电系统。

利用三种能源的周期性，互补不足，综合利用，有效融合，达到能源的稳定利用，对促进新能源的利用和发展，缓解我国能源资源短缺以及实现经济和社会的可持续发展都具有重要的现实意义，也符合科学发展观的基本要求，对于建设资源节约型，环境友好型社会的意义也十分深远。

1、太阳能、风能、潮汐能三类能源的利用有机融合

在我国的海岛，太阳能、风能、潮汐能三类能源丰富，单独利用技术日趋成熟，但成本较高，三者能源综合利用的设备还不多。为此，我们将太阳能、风能、潮汐能三类能源的利用有机融合，以带动相关产业链的发展，促进新能源的利用和发展，缓解我国能源资源短缺以及实现经济和社会的可持续发展为目的，采用跟踪聚光装置两次反射多面镜太阳能聚光发电和塞内加尔式风力机达到以下创新点：1.太阳能、风能、潮汐能三者一体化综合利用，降低成本；2.跟踪聚光装置两次反射多面镜太阳能聚光发电，低成本、高效、快速、简便利用太阳能；3.塞内加尔式风力机低风速启动运转、高效率持续发电、低噪音；4.解决了潮汐能利用中严格受到地理位置限制的问题；5.聚光架采用三角形桁架结构，在确保其刚性和稳定性的前提下，最大限度节省钢材使用量；6.蜗轮蜗杆传动机构提高传动比和承载能力，易于维修及改造升级用于省力手动装置推广使用。技术指标有：1.风光互补矩阵发电峰值功率为25.116kW；2.聚光器的理论聚光比>6.5，实际聚光比>5.0；3.自动跟踪太阳装置的跟踪误差

太阳能、风能、潮汐能一体化综合发电系统，光电转换部分采用自动跟踪聚光光伏发电，将数倍的太阳光聚集到太阳能电池板上，通过提高单位面积电池板的日照强度，使得产生同样电能所需要的半导体材料大大减少，相当于用普通材料代替昂贵的半导体材料，因此能够大幅度地降低光伏发电的成本，具有商业运行的经验（1.2×10 kWh），潜在的运行温度可达500°C（商业化运行的温度已达到400°C），商业化的年净效率为14 %，有最低的材料要求，可以模块化或联合运行，可以采用蓄热降低成本。风能发电部分采用塞内加尔式风力机产生电能。潮汐能利用部分利用蓄水箱收集海水，把海水的重力势能转化为电能。三者综合一体利用，节约单独利用的成本，大大提高经济效益、实现低成本和高性价比的新能源综合利用。

纵观世界范围内，风-光互补新能源利用设备的研究已经非常普遍，太阳能、风能、潮汐能单独利用技术日趋成熟，相关研究也非常普遍，但是太阳能、风能、潮汐能三者综合利用的设备还不多，相关研究也还有很大的空间。

2、海岛上风力发电将成为重要的能源形式

海岛上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，使得近海风力发电技术成为近来研究和应用的热点。兆瓦级风力发电机组在近海风力发电厂的商业化运行是国内外风能利用的新趋势。随着风力发电的发展，陆地上的风机总数将趋于饱和，海上风力发电场将成为未来发展的重点。海上发电也是近年来国际风力发电产业发展的新领域，是“方向中的方向”。中国海上风能资源储量远大于陆地风能，储量10m高度可利用的风能资源超过7亿kW，而且距离电力负荷中心很近。海上风力发电项目的建设，加快了海岛的建设与发展。

3、海岛潮汐发电的发展前景

在探索发展能源新路上，潮汐能和其他新能源一样，已受到很大重视。目前制约潮汐发电的因素主要是成本因素，到目前为止，由于常规电站廉价电价的竞争，建成投产的商用潮汐电站并不多。然而，由于潮汐能蕴藏量巨大及其发电的许多优点，人们还是非常重视对潮汐发电的实验和研究。潮汐发电是一项潜力巨大的事业，经过多年来的实践，在工作原理和总体构造上基本成型，可以进入大规模开发利用阶段，随着科技的不断进步和能源资源的日趋紧缺，潮汐发电在不远的将来将有飞速的发展，其前景是非常广阔的。

要使潮汐能资源开发规模跃上一个台阶，主要应在以下方面做出努力：

（1）在经营和技术改革上，要做好规划方案，提高电站建设的质量及经营管理水平等主观因素。

（2）要多借鉴国外已有潮汐能发电技术的研究以及开发的对潮汐能利用的新技术。我们可以积极借鉴英国、瑞典等潮汐能发电技术相对成熟国家的新技术，例如新型的潮汐发电装置、水下潮汐电站等，并且应自主研发出该方面的新技术，发展我国的潮汐能发电事业。

（3）政府也应加大给予潮汐能利用的开发优惠条件，制定相应的扶持政策加税收减免和电价补贴等优惠政策来吸收投资者，并制定和完善相应的电力竞争，使投资者更注重技术和管理的改革，使得潮汐发电有充足的资金投人和积极的技术开发，从而实现更快更好地发展。

二、海岛清洁能源的利用对海岛的开发价值

风能和潮汐能都是可再生资源，取之不尽、用之不竭的无污染可再生新能源，具有诱人的发展前景，风力发电由于其具有效益和环保上的一系列优势，将首先成为可以与常规能源发电相竞争的新能源发电方式。潮汐发电近年来也获得了很快的发展，技术上不断进步，加之蕴藏量巨大，开发优势明显，未来的发展空间也不可估量。21世纪注定是一个开发利用新能源的时代，而由于发展早，技术进步大，风能和潮汐能的利用注定将在我国的发展中发挥越来越大的作用，风力发电和潮汐发电必将对我国的传统发电行业形成强势的冲击，一个大规模开发风能和潮汐能的时代即将来临！

1、海上风电。优化开局，扶持与农渔业兼容发展的潮间带风电建设，积极发展离岸风电项目，提高产业集中度，有序推进海上风电基地建设。加强海上风电输电规划，完善配套基础设施，提高气象保障能力，加强电网并网技术研究。

2、海洋潮汐能。加强海洋能资源勘查，科学选划海洋能利用空间。改变传统的“填海造岛”、“填海造地”的开发方式，充分利用潮汐带，建立蓄能发电系统，其上部可以结合旅游、地产或其他产业进行联合开发建设。建设近岸万千瓦级潮汐能电站、近岸兆瓦级潮流能电站、海岛多能互补独立电力系统等示范工程，积极推进产业化进程。

积极开发利用潮汐能、波浪能、海上风能等清洁能源，鼓励资源节约型和环境友好型产业园区建设。在滨海湿地、三角洲和海岛等典型生态区，鼓励发展生态渔业、生态旅游和海洋清洁能源，充分发挥其蓝色碳汇功能，实现经济效益、社会效益和生态效益的有机统一。

加快发展海洋产业节能环保技术。增强涉海企业节能减排意识，建立以企业为主体的节能技术创新体系。推广先进节能技术和产品，积极发展海洋环保装备及环保材料，加快淘汰高耗能老旧渔船和装备，着力解决海上溢油、重金属、有机污染物、放射性物质等主要海洋污染物的防治问题。加快制定涉海行业节能减排标准。

三、对我国海岛建设的发展及前景展望

我国海岛资源丰富，区位特殊，是我国海洋经济和社会发展的重要依托。但是海岛一般远离大陆，交通不便，而且淡水资源短缺。近年来，在对海岛的开发利用中出现了一些问题，首先是海岛开发普遍缺少规划，随意炸山采石、倾倒垃圾等已造成海岛生态大规模退化和破坏，工程项目大规模围填造成许多珍贵海岛整体灭失。特别是一些特殊海岛保护不力，危害到国家利益和权益，在我国已经公布的77个领海基点中，位于海岛上的就有75个，有些海岛还是重力点、天文点、水准点、全球卫星定位控制点，而目前这些岛屿普遍存在着安全隐患。据悉，国家海洋局目前已全面启动海岛规划、立法、政策研究和特别保护区建设工作。预计在1-2年内，《国家海岛保护与开发规划》、《海岛开发与保护管理办法》等，建立和完善海岛保护和开发法律制度体系，加强海岛生态和环境管理。今后对海岛的开发利用将坚持保护为主、适度开发的原则，保护海岛资源和生态环境，维护国家海洋权益和国防安全。同时调整海岛开发秩序，发展海岛港口、旅游、渔业及海洋能源等资源优势产业。

海岛作为国防的前沿和海洋资源和环境的核心点，有着很高的权益、安全、资源和环境价值。由于历史原因，有的经济建设相对落后，是我国东部的"西部区域"。因此，从事海岛管理工作必须要有明确的思路，我认为最主要的是把握好以下几条：

一是要坚持开发与保护并重，坚持在开发中保护，在保护中开发的方针，坚定不移地走可持续发展的道路。二是要坚持以经济建设为中心。发展是硬道理，海岛工作必须围绕经济建设这个中心，使海岛经济成为国民经济新的增长点。三是要坚持因岛制宜，打好"特色牌"。每个海岛都有自己的特点，一定要从自身的实际出发，扬长避短，在充分发挥优势上做足文章，切不可照搬别人的经验。21世纪是海洋世纪。发展海洋事业，是中国走向现代化的必由之路。

参考文献

[1]张国诚，陈炳宏.改善能源环境积极开发利用风能潮汐能[J].浙江电力，1996（05）. [2]李振邦，周必成.风能的利用与发展[A].中国动力工程学会成立四十周年论文集[C]，2002.

[3]赵福军.从近十年数据看我国风能的利用与发展[J].今日科苑，2010（02）. [4]张华发.综合开发我国潮汐能的探讨[J].水力发电学报。1996（03）.

[5]戎晓洪.潮汐能发电的前景[J].中国能源，2002（05）.

[6]李岭梅，贾克.我国风能利用状况[J].应用能源技术，2004（04）.

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专业定位。新能源科学与工程专业围绕浙江大学“以人为本、整合培养、求是创新、追求卓越”的教育理念，以“培养知识、能力、素质俱佳，具有国际视野的新能源科学与工程专业拔尖创新人才和未来行业领导者”为宗旨，以新能源的开发、储运、利用为特征，紧密结合学科前沿和行业发展需要，积极培养满足国家战略性新兴产业的创新型人才。

培养目标。培养具备热学、力学、电学、机械、自动控制、能源科学、系统工程等宽厚理论基础，掌握可再生能源和新能源专业知识，能从事清洁能源生产、可再生能源开发利用、能源环境保护、新能源开发、工程设计、优化运行与生产管理的跨学科复合型高级人才。

课程设置。专业课程设置按照浙江大学“通识课程+大类课程+专业课程”体系进行构建，其中专业课程包含专业基础课、专业核心课和专业实验实践课。专业基础课的安排上，设置了如工程流体力学、工程热力学、传热学、能源与环境系统工程概论等基础课程，使学生具有热学、力学、机械、能源科学和系统工程等宽厚理论基础。专业核心课程开设了包括生物质能源、太阳能、风能、氢气大规模制取的原理和方法、新型液体燃料能源等课程，旨在让学生掌握新能源领域相关科学原理、工艺以及新技术研究发展趋势方面的知识。在专业实验实践课程上，安排了新能源实验、认识实习、风电风机课程设计、生物质发电系统课程设计等，使学生掌握新能源的有关实验，掌握现场运行，工程设计和生产管理等知识，为今后从事新能源开发利用工作打下基础。

专业建设特色

依托动力工程及工程热物理国家重点一级学科平台，浙江大学新能源科学与工程专业建设体现出鲜明的科研与教学相长的教学特色。

强大的学科平台。能源系拥有国内一流的学科与科研优势，具备国际竞争的实力。现有国家重点一级学科1个，一级学科博士点1个，国家重点实验室1个，国家工程研究中心2个。设博士点8个、硕士点8个、博士后流动站1个。连续5年科研经费超过亿元。依托强大的学科与科研优势，以及不断在学科交叉领域取得的创新型研究进展，为学生直接参与项目研究、在实践中培养创新精神创造了条件；同时为优秀大学生继续深造提供了宽广的平台。能源系在新能源领域已有大量的研究积累，开展了大量新能源的研究方向，如太阳能热利用发电技术，生物燃料电池，微藻制油等，并已承担了新能源方向的973项目2项，863项目多项。

一流的师资力量。能源系拥有一批在国际上具有竞争力的中青年人才，其中院士1人，“973计划”项目首席科学家3人，长江学者奖励计划特聘教授6人，国家杰出青年基金获得者5人，浙江省特级专家2人，国家百千万人才工程人选7人，教育部跨世纪和新世纪优秀人才5人。全系教师队伍具有博士学位比率达93.1%，已形成了一支知识结构、学历结构和学缘结构优化、年龄结构合理、教育教学能力和研究能力突出、具有国际竞争力的教学团队。在新能源专业方向上，已形成了由院士牵头，5位长江学者和一大批教授为核心的新能源研究队伍。

先进的教学模式。专业建设以拓宽专业基础、专业知识面为宗旨，制订与国家发展需求相适应的本科教学计划和课程体系。科研成果通过教学改革、课堂教学、大学生科技创新活动、毕业论文（设计）等途径，转化为教学资源，实现教学科研互动，为学生创新能力的培养提供了平台。能源系积极开展本科教学改革，“结合国家重大需求，创建能源与环境复合型人才培养新体系”获2009年国家级教学成果二等奖；《工程热力学》、《热工实验》课程获国家级精品课程称号；“国家级能源与动力实验教学示范中心”2012年通过专家验收。

开放的实践体系。经过多年的建设，能源系建立和发展了与学科前沿及行业发展紧密结合的能源与动力创新型人才培养实验实践教学体系。依托动力工程及工程热物理国家重点一级学科、能源清洁利用国家重点实验室，以能源与动力国家级实验教学示范中心建设为契机，通过实验课程精品化、建设学生创新实验室和节能减排实践基地、开展以全国大学生节能减排竞赛为代表的各类学生科技创新活动、与行业领军企业共建创新实践教学基地等形式，构建了多层次训练、多学科交叉、全方位辐射的立体创新实践平台。

专业建设成效

学科资源与科学研究成果及时、有效地引入本科教学建设中，为本科教育提供了大量优质资源，有效地提升了教学质量。本科生对该专业的认同度高，目前该专业已经成为最受学生欢迎的热门专业之一，学生主修专业确认平均绩点在4以上，在工科专业中排名第三。

核心课程精品化建设。专业依托教师在新能源领域的前沿研究方向，将科研方法、体验与成果引入课程，推进核心课程精品化建设。2013级培养方案修订中，确定《太阳能》、《生物质能源》2门专业核心课程建设，并增设了《非常规天然气和合成气开发与发电技术》、《生物质直燃发电技术》、《新型液体燃料能源》等课程，优化了课程结构，体现了专业特色。

专业教材高质量建设。近年来，教师总结多年科研和教学经验，出版了《能源与环境系统工程概论》、《能源工程管理》等2部“十一五”国家级规划教材。出版了《热学基础》、《核电与核能》、《热能专业英语阅读与写作》、《燃烧理论与污染控制》、《多孔介质燃烧理论与技术》、《二氧化碳捕集封存和利用技术》、《生物质液化原理及技术应用》等专业课程指导教材。

实验教学创新性建设。教师结合新能源领域的科研项目研究成果和科研项目实验台开展新开实验课程项目的建设与研究，开设了“硫碘热化学循环制氢”、“流动和雾化的激光测量”、“生物能源实验”等实验项目，同时充分利用学科实验室的设备为学生提供优质的实验环境。

实习基地全面性建设。在校外实践教学基地建设中，与东方电气集团东方锅炉股份有限公司、上海锅炉厂、浙能集团等9家企业签订了校企合作协议，并根据行业面向与专业培养目标，对校企合作的课程进行了合理的规划，注重实习企业的交叉互补。如东方锅炉、上海锅炉厂等企业提供热能转化设备的实践实习；深圳东方锅炉控制有限公司提供热能设备控制方面的实习；蓝天环保等提供燃烧污染控制方面的实习；华电电力科学研究院提供测试方面的实习；广州瑞明电力股份有限公司提供电厂整体的实习。上海锅炉厂有限公司、东方电气集团东方锅炉股份有限公司成为首批国家级工程实践教育中心。

学生科技创新活动开展。能源工程学系打破教学、科研、学科实验室界限，学生通过自主立项或参加教师的科研项目，自定实验方案、自主完成大学生科研训练计划、节能减排竞赛等课外科技创新活动。目前，新能源科学与工程专业本科生已获得SRTP立项31项，浙江省大学生科技创新活动计划项目3项，全国大学生创新创业训练计划项目1项；获校级大学生节能减排学科竞赛奖项15项，获国家级大学生节能减排竞赛三等奖1项。

未来专业建设的方向

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1、创新生态系统

创新是指以科学技术为基础创造出新型的经济价值和社会价值。为了强化国际竞争力，解决地球规模的问题，就必须将科学知识、技术、手段转化为经济和社会层面的价值，其原动力即为创新。在创新的过程中，构思设想于各阶段间循环反馈发展进化，将牵涉到大量的经济要素与社会要素，具有复杂性和不确定性。这种综合性的复杂系统表现为创新生态系统。

创新生态系统是"面向客户需求、协作R&D、知识产权许可、技术标准合作、战略联盟"为核心的基于构件模块的知识异化、共存共生、协同进化的创新体系，具有类似自然生态系统的基本特征。

创新生态系统的结构，由起点的研发理论，战略构想为基础，通过大学，企业，学术机构等各领域的研究开发，确立创新思维体系的核心部分。而创新思维的实证，则在各式各样的创新型网络相互作用的"场"内进行。创新型网络是围绕创新思维形成的各种正式与非正式协作关系的总结构，连同各种各样的经济要素和社会要素形成了"场"。在网络化的"场"中，人才，资金，情报等创新要素相互作用，促进创新的进程，同时相应的"场"也随之变化。即在动态变化的"场"中进行创新过程。

2、全球化创新生态系统的结构

2.1通过创新生态系统解决全球化问题

在全球化进程加速和愈演愈烈的国际竞争背景下，各个国家为了维持自身发展，争相推进国家创新生态系统（National Innovation Ecosystem，NIES）的结构扩展。为了解决全球性问题，实现可持续发展的目标，各国的创新生态系统推广到国家所在地域范围，进一步推广到全球层面，构筑全球化创新生态系统，成了当务之急。

2.2全球化创新生态系统的框架结构

全球化创新生态系统（Global Innovation EcoSystem，GIES）不局限于各国国内，在世界规模的系统环境下，科学技术、市场、社会、人才、制度、资金等积极地相互作用，积极推进国际性的生态系统结构的形成，实现社会和地球的可持续发展。

GIES主要由三方面的要素构成。

(1)"场"的推动要素，即科学技术、市场和社会。

(2)"场"的构成要素，即人才、制度、资金。

(3)"场"的构成要素的调整，国际协作框架下的公共部门以及企业部门。

三方面的要素相互作用，促成创新过程，通过对已有实例的分析，把握动态要素的活动方向，可以对GIES下的新型创新项目提供支持。

3、全球化创新生态系统环境下中国太阳能产业的发展动向

3.1 GIES环境下中国太阳能产业的不均衡问题

中国太阳能产业近几年来虽呈现出较快的发展势头，但发展速度依然缓慢，太阳能产业与市场间存在着巨大的不均衡，不符合可持续发展前提下的能源计划与环境产业的步调。总结起来，主要有以下两个方面：

国内太阳能市场的发展程度远低于产业自身发展，对中国能源产业产生不利因素的同时，也不利于维持太阳能产业的健康发展。太阳能产业的成长不仅需要一个良好的国际市场环境，更重要的是拥有一个良好的国内市场。国内市场的成长不仅为国内产业提供新的成长空间，还将解决非太阳能用电区域内的电力问题，对改善中国能源结构有着重要的意义。

研究开发能力和自主创新能力的脆弱。近年来，多数企业设置自身的研发中心，并与国内外的大学和科研机关进行紧密的合作，各级政府在太阳能的研究领域投入也明显加大。中国太阳能领域的科研能力不足，产学研交流不足的情况得到了一定的缓解。但是技术水平和人才培养结构的落后，中国太阳能产业的研发能力依然很薄弱，同时存在自主创新不足的问题。企业技术人才的明显不足，导致了对国际先进技术的消化，吸收和更新更加困难。在激烈的国际竞争氛围下，加速人才培养，提高中国自主创新能力是当务之急，也是重要的战略性任务。

3.2 GIES环境下对中国太阳能产业发展的建议

GIES是NIES基础上的逐步扩展，当前国际太阳能产业的高速发展带动了中国太阳能产业，给中国太阳能产业提供了一个良好的国际氛围。这也要求中国太阳能产业在拓展海外市场的同时，应该优先健全国内市场，积极调整国内市场结构，加强投入力度，加大政策扶持，以内在市场推动海外市场发展，真正成为太阳能产业的大国强国。所以，针对GIES环境下，中国太阳能产业提出以下建议：

强化太阳能发电的战略研究。集合专家学者对世界与中国的能源形势进行深入研究，准确捕捉世界太阳能发电的发展趋势和行进路线。据此规划中国太阳能发电产业的中长期科学发展计划，并且该计划与低碳社会和可持续发展的要求相一致。

强化支援太阳能发电技术，科学技术的进步是太阳能发电成本削减的重要因素之一，加大科技投入，加强中国太阳能技术力，加速太阳能成本的削减。重点支援多晶硅制造的核心技术开发，提高中国太阳能电池多晶硅制造技术水准。

建设国家级的太阳能技术研究机构，提高中国太阳能自主研发能力。设立国家级的太阳能技术研发机关，是提高中国自主研发能力的重要途径，从技术面和政策面上对太阳能发电技术和产业提供最直接的科学指导。

强化太阳能发电的宣传普及和教育，提高全民对太阳能发电的认识，同时应在大学等教育机构设立与太阳能相关联的专门学科，培养优秀人才。

强化太阳能技术的国际交流合作，尤其是在法制层面上，使中国太阳能发电的法律构造和体系健全化，强化中国太阳能发电相关法规以及实施细则的科学性和实用性。在科技，人才，资源和协议加强国际交流合作，不仅可以促进中国太阳能发电技术水平和产业水准的提高，同时也将对中国和世界的能源可持续发展和低碳社会建设做出积极的贡献。

4、结论

在全球性问题日益突出的今天，全球化创新生态系统寻求联合性的技术创新，产品交流，政策上的，推动世界市场的发展，解决社会问题。通过对太阳能产业发展动向的分析，根据先进国的动向发现中国太阳能产业尚存在的问题，结合GIES的诸要素基准，不断完善发展国内市场环境，使中国太阳能产业发展更加均衡，更加切合低碳社会和可持续发展的准则。

参考文献

【1】竹下寿英:「エネルギー技術開発政策の評価，エネルギー??資源，Vol.20， No.2 131-138 (平11-3)

【2】生駒俊明， イノベーションと国際競争力， 学術の動向， 2006 年12 月号 (2006).

【3】 David PA， Hall BH， Toole AA. Is public R&D a complement or substitute for private R&D? A review of the econometric evidence (2000).

【4】中国新能源网newenergy.org.cn/2009-2-19.

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绪论：目前，辽宁省风电装机容量达226万千瓦，继续位居全国第2位，装机比重8.23%；累计发电量15.4亿千瓦时，发电比重占3.54%。所有风电场投产后均正常并网发电。特别是国家能源局直接支持并核准的华能阜新二期30万千瓦风电场，已成为我国一次性批复、一次性建设并顺利投产运营规模最大的风电建设工程。黑山秸秆、沈阳老虎冲垃圾填埋气等两项生物质能发电工程正式并网发电，装机容量共1.3万千瓦，填补了本省该领域的空白。北票等城市开展光伏路灯、景观灯示范工程建设，累计装机容量超过1兆瓦。全省车用乙醇汽油市场覆盖率超过95%，推广使用生物燃料乙醇34.8万吨，成为全国目前全封闭应用乙醇汽油的5个省份之一。

以上新能源产业的发展成就不仅得益于辽宁省政府的政策引导，还受益于省、市财政政策的大力支持。但是，我省针对新能源研发和产业利用的财政政策还存在着不容忽视的困难和问题，这些问题如果得不到有效解决，将严重影响我省新能源产业未来的可持续发展。具体包括：

1.1 缺乏省政府财政支撑的新能源技术研发平台。

我省现有的新能源技术研发活动的主体分为两个层次：一是，新能源开发和利用的关键核心技术，以及重点新能源产品的开发技术，它们主要依靠相关高等院校和科研院所；二是，新能源产业化过程中的辅助技术研发、产品生产工艺改进等，主要依靠新能源产品的生产企业。这种技术开发研究与技术产业应用研究相分离的局面，容易导致研发力量分散、核心技术开发与应用的衔接效率较低等问题。

1.2 企业新能源产业应用研发活动的财政资金支持不足。

新能源企业属于高新技术产业，研发投入相当于一般产业研发投入的4倍左右，并且越到产业化后期，所需投入越大。从高新技术产业化进程看，研发、成果转化、产业化这三个阶所需资金投入之比约为1∶10∶100。虽然，高新技术产业化一旦成功，便能够凭借技术、市场的垄断力以及生产工艺的先进性获取超额收益，其投资收益率将大大超过传统产业的收益率。但高新技术产业化也是一种高风险的经济市场行为，具有极大的不确定性。

以锦州新世纪石英玻璃有限公司为例，该公司是中国石英玻璃主要生产企业之一，在国内同行业中排名第三，但由于行业特点所限，年收入与年利率较低。在这样的环境下，由于大量的资金投入到研发中，该公司的发展受到了一定的影响，而规模发展受限也影响了企业新技术的应用，如果该企业能够得到充裕的资金将能进一步打破国际大企业对此类技术的垄断，也能使企业腾出资金壮大规模，将技术与发展协调起来。

1.3 政府财政扶持和优惠政策的强度不足，企业争夺加剧，核心企业有转移倾向。

在国家新能源产业扶持政策出台后，新能源产业成为一个极具增长潜力的行业，具有很好的招商引资条件，很多地方政府争上新能源产业基地。目前，四川、江苏、浙江等地，已开始争相申建国家级新能源产业基地。在地方新能源产业基地的兴建中，出现了争夺人才、争夺企业的现象，在辽宁省新能源产业基地建设中也发生了同类事情。在某产业基地，一家龙头企业受到省外多家基地的邀请，并给予了诸多优惠政策的许诺，这些许诺具有很大吸引力，是辽宁省产业基地目前还无法给予或很难给予的，该企业虽然最终选择留在辽宁省，但是还会存在一些矛盾。

1.4 政府财政扶持资源相对分散，财政扶持政策的局部作用效果受限。

新能源产业的发展依然离不开政府的扶持政策、扶持资金，企业都在争夺政府提供的扶持资源。由于企业良莠不齐，有的只看重短期利益，不进行技术投入；有的企业注重长期可持续发展，投入大量的研发资金，因而影响近期经济效益还要承担巨大的风险。我省在分配财政扶持资源的过程中要考虑短期经济效益、税收拉动效应、技术创新效应等，容易导致部分技术研发实力强、发展潜力大的企业所获扶持不足，另一部分不进行技术投入、只看重短期利益的企业也借机“搭便车”。这种财政扶持资源分散的局面必然影响我省新能源产业的长期发展。

第一，理论研究方法主要包括微观经济学中成本-收益分析、金融学中的风险评估和控制理论和实物期权评价理论。

第二，实证研究方法主要是统计学中的抽样调查、回归分析、方差分析等方法，还有蒙特卡洛模拟方法。

研究结果分析：

（1）研究辽宁省财政资金支持的新能源研发和产业发展的新融资模式及其风险评估与控制。

课题提出了三种可行的新融资模式，以帮助辽宁省财政扩展新能源产业的资助资金筹集渠道，其种类、财政支持方式、主要风险来源总结为表1。

针对每种新融资模式，将采取不同的风险控制方法规避或降低融资方式的风险，具体来说：

第一，对新能源研发专项基金，采取基于市场价值风险的实物期权评估方法，在主要研发结点定期予以科学评估，已决定后续资金的拨款时机和拨款规模。

课题选取风能发电技术研发和光伏技术研发活动（前者的风险由于政策波动而具有市场价值跳跃波动；后者的风险属于连续的扩散波动），构建具有不同风险特征的实物期权评估理论方法（连续扩散过程的实物期权；跳跃扩散过程的实物期权），以期科学的解决评估难题。前者基于何佳、曾勇（2003）对新技术购买行为中的技术创新速度影响的分析思路和模型；后者基于课题指导教师2009年的博士论文初步研究成果进行扩展，以便充分考虑风能产业的政策跳跃影响。

第二，对新能源产业基地发展基金，基地企业破产或违约风险和收益率风险是主要风险，政府应适时监控基地企业的财务状况，严格审计其财务报表、税务报表，针对问题及时予以事前警告或帮助其度过难关。

针对新能源企业的高新技术特点，在企业现金流基础上考虑灵活经营价值和风险价值，拟采用Leland（1994）用实物期权方法研究公司内生破产的公司债务评估的结构化模型，对新能源企业的破产阈值、破产时机进行评估和监测，并采用比较静态经济学分析方法研究影响新能源企业破产的经济因素。

第三，对市政债券融资模式，市场利率风险和政府债务风险是主要风险。地方政府财政和企业都无法直接控制市场利率风险，只能通过相机决策或金融衍生工具分散风险。

① 根据利率波动趋势合理确定市政债券发行时机和发行规模。可采用定期追踪市场资金利率曲线的久期和凸度指标，当利率风险较高时，优先选择发行短期市政债券；当利率风险较低时，优先选择长期市政债券或长短期的组合。

② 地方政府市政债券主管部如何适当利用利率互换产品，将所筹集的部分资金的利率风险锁定在适当水平上。研究地方政府财政适用利率互换产品的可行性，及具体策略。

（2）探讨基于实物期权项目投资评价的财政扶持资源的分配政策。

政府财政扶持资源的分配机制不同于市场的资源配置机制，其政策优化的核心是建立以资金利用效率和使用方向等评价结果为依据的分配政策，评价的目的是为政府财政决策扶持资源分配规模和时机提供根据。政府是公共利益的代表，其资源来源于全社会的纳税人，政府有责任保证财政资源使用的最优化。

优化财政扶持资源分配的关键是根据企业或科研单位的投资时机和投资规模进行资源分配。企业和科研单位将综合考虑项目的收益因素与风险因素，采取科学的决策方法来确定投资规模和投资时机。这样的决策方法主要有两类：一是基于成本-收益分析的决策；二是基于成本-收益-风险的决策。

对该部分的主要内容拟设定如下：

第一，新能源项目的成本-收益-风险分析。包括新能源技术研发项目的成本-收益-风险分析；新能源产业应用项目的成本-收益-风险分析。新能源项目的投资规模和投资时机决策是财政资源分配的重要依据，这些决策的重要要影响变量是风险因素的评估。根据文献Gurkan Kumbaroglu等（2005）的分析方法，课题负责人对两类新能源项目的风险因素进行了定性研究，结果总结为表2和表3。

第二，以实物期权评价为基础的财政资源分配政策。

由于成本-收益分析方法将项目未来的收益和风险采用折现方法转化为当前收益考虑，忽略了投资决策者的灵活应对风险的决策价值。可采用基于成本-收益-风险分析的实物期权评价方法，对新能源项目的投资规模和投资时机进行评估，从而有利于建立更加科学合理的财政资源分配政策体系。

考虑研发成本支出价格的不确定性、研发成果市场价值的不确定性，研发项目负责人倾向于等待市场新信息释放，最佳投资时机将有所推迟。课题组已获得该重点实验室项目在建立之初至今的各项成本数据、科研成果市场价值数据、经费来源数据等资料，将以此为依据建立离散和连续时间的实物期权模型进行评价。

③ 新能源产业应用项目投资规模和时机的实物期权评价过程——以锦州新世纪石英玻璃有限公司项目为例。该类项目的不确定性主要有收益现金流不确定性、成本现金流不确定性，应用项目负责人仍有等待新信息释放而推迟投资时机的动机，需应用实物期权技术进行客观评价。课题组将与锦州新世纪石英玻璃有限公司进行合作研究。

④ 基于实物期权评价的财政资源分配政策优化研究。

核心内容是“项目可行性评价决定初期启动资金的财政资源分配；项目投资绩效评价决定后续资金支持规模和时间”。该部分内容与两类项目的实物期权评价结果密切相关，重点从资源利用效率和风险控制角度研究政府财政资源的有效分配政策。

结论：提出以“拓宽新能源财政扶持政策手段，优化财政扶持资源的分配结构”为核心的对新能源进行财政扶持的理论思想和分析框架。研究省财政资金支持的新能源研发和产业发展的新融资模式及其风险评估与控制问题，帮助政府财政在控制融资风险的条件下，合理拓宽财政扶持资金的融资渠道。构建以科学评估结果为指导的财政扶持资源优化分配体系，研究基于成本-收益评估和实物期权评估的政府财政扶持资源分配策略。

参考文献：

[1]何佳、曾勇（2003）对新技术购买行为中的技术创新速度影响的分析思路和模型

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1 海洋波浪能开发前景

中国是一个人口众多的发展中国家，在改革开放政策的推动下，中国经济取得了令人瞩目的快速发展。在经济快速发展的背后是能源的巨大消耗，中国已经成为继美国、日本之后的第三大能源进口国，发展无污染的清洁能源成为迫切需求。

目前我国近海岛屿的经济来源主要在海产养殖和海洋旅游两方面，由于电力、淡水资源缺乏的原因，近海岛屿的经济发展受到很大的影响，而海洋可再生能源开发利用技术是一种改善岛屿供电、供水情况的有效途径。可以预见，随着示范工程的运行，海岛生活环境将会得到改善，制约旅游业发展的瓶颈问题将会得到一定程度解决，这势必会促进海岛旅游经济的发展。

利用海岛自身所具备的自然资源来解决海岛用电问题，可以从根本上改善岛屿居民用电、用水情况，提高居民生活条件，降低海岛对大陆输入能源的依赖度；既能解决居民用电问题，又无环境污染。

（1）伴随常规能源的日益紧张以及节能减排的迫切要求，新能源技术获得了长足的进步，大力发展海岛可再生能源可以减少海岛对传统能源的依赖度。

（2）海岛的资源有限，生态环境十分脆弱，有效地利用海岛可再生能源可以最大限度地降低人为污染和破坏，保护海岛当地环境。

（3）相比较于海底电缆输电的高成本和柴油发电的高噪声、高污染，有效地利用和开发海岛可再生能源，可以节约成本、改善环境。

（4）大力发展大陆近海海岛独立能源系统的建设，形成海岛可再生能源设备的规模化应用格局，带动相关产业的发展。

（5）远离大陆的西沙、南沙群岛、深海钻井平台的深入开发需要有充足的能源供给，海岛可再生能源发电可以为其提供完善的解决方案。

2 波浪能开发利用现状

国内外对波浪能利用的研究已有相当长时间，经历了不少艰难和曲折，英国、日本、挪威等国从20世纪70年代就开始了波浪能发电的研究。目前国内外波浪能发电装置主要分为沿岸固定式装置和离岸漂浮式装置两大类，而从目前波浪能所采用的转换原理上看大致可分为聚波蓄能式（水库式）、振荡水（浮子）柱式、摆式和筏式等。虽然世界上对波浪能发电装置的研究开发历史不短，也研制了不少试验发电装置（电站），有的容量还相当大，但是目前整个行业尚未达到高度商业化的阶段。

3.1 国外现状

在国外，波能转换技术始于20世纪60年代中期，日本的益田善雄首先开发成功航标灯用微型波力发电装置。在世界石油危机的冲击下，许多沿海工业化国家陆续开始波浪能开发研究，各类波浪发电装置波浪能转换装置的设计实验层出不穷，以英、日、挪为代表的各国专家在对众多波能转换装置进行了大量的实验室研究后，筛选出几种有前途的转换方案，各国相继建成了约20个波浪能转换装置或电站，逐步形成了小规模、商业化的运用开发。本世纪初以来，开发发电成本低、生存能力强的商业化波浪发电装置，成为当前海洋波浪能发电技术的发展方向。其中，最成功的当属爱丁堡的Pelamis Wave Powe公司研制的“Pelamis”波浪发电机。目前，在葡萄牙、苏格兰等地分别有该装置的试验基地，其中，在葡萄牙建成了世界上第一座“Pelamis”商用海浪发电站。

3.2 国内现状

中国是世界上主要的波能研究开发国家之一，波浪发电技术研究始于70年代，从80年代初开始主要对固定式和漂浮式振荡水柱波能装置以及摆式波能装置等进行研究，且获得较快发展，微型波浪发电技术已经成熟，小型岸式波浪发电技术已进入世界先进行列。但我国波浪能开发的规模远小于挪威和英国，小型波浪发电距实用化尚有一定的距离。

总结来讲，国内现有的波能转换装置通常采用岸线式或近岸式布置方式，它们对装置使用地点的要求十分苛刻，既要求该地区的近岸波浪能足够大，又要求沿岸地形适合相关土木工程建设，另外，此类装置多为固定式装置，存在抗恶劣天气能力差的缺点。这些因素也是导致我国波浪能转换装置从上世纪80年展至今，但仍未实现规模化、商业化应用的主要原因之一。综合来看，我国的波能转换装置的研制水平与国外先进水平相差较大，尚未形成可规模化、商业化应用的产品。

4 波浪能综合开发利用思路

多元化和综合利用是目前波能开发利用发展的新动向。在海岸工程领域.关于波浪能开发利用的研究和探索正在逐渐成为备受关注的课题，结合防波堤等海工和港工设施建造波力电站，可为波能利用开创了新途径，是目前波浪发电行业研究的热点之一。由于电站的土建可以结合工程进行，波浪发电的成本大为降低。电站的吸收波浪能的作用，还可减轻作用在海工建筑上的波浪冲击载荷，提高建设费效比，增加工程可靠性。对于重点发展旅游业，需要建设客滚船和游艇码头的沿海岛屿，为保护停靠船艇的安全，必须建设防波设施，研究比较把防波堤建设与组合波浪能发电系统建设，综合性策划、设计，结合起来建设，可以功能互补、减少重复、节约成本，具有多方面的重要意义。

无论是海岛的开发建设，还是海岛居民的日常生活，都需要稳定可靠的能源动力作为保障，因此，解决能源问题对于开发与发展海岛至关重要。由于其孤立的地理位置，海洋岛屿无法实现电网覆盖，岛上军民的用电紧张问题较为突出。目前，我国海岛能源利用方式以大陆供给常规能源为主，具体分为海底电缆铺设直接供电及柴油发电两种方式。

海底电缆铺设直接供电普遍应用于距离大陆较近的海岛。离大陆较远的海岛无法铺设电缆，同时海底铺设电缆还会对海底植被和生态造成一定破坏，而且建设和维护成本较高。

柴油发电适用于具有一定电力条件（输变电设备等），因距离较远等因素无法通过电缆直接供电的海岛，需要用电只好采用柴油发电的方式，但是柴油发电存在运行维护成本高、燃料运输困难、噪声和尾气排放影响当地军民生活的问题。当内燃机出现故障时，往往得不到及时维修，给当地居民生产、生活带来了极大的不便。

由于地理、气候、成本、技术等多方面因素，常规能源得不到持续供应，全国多数海岛仍处于缺电、缺水的境况，尤其是在台风频发的东南沿海。近年来，随着国家对海洋资源开发以及可再生能源利用的重视，相关学者提出了采用可再生能源作为解决海岛能源问题的方案。利用波浪能解决海岛、沿海的部分能源问题具有很强的社会和经济效益：

（1）伴随常规能源的日益紧张以及节能减排的迫切要求，新能源技术获得了长足的进步，大力发展海岛可再生能源可以减少对远程网电和海岛柴油发电对传统能源的依赖度。

海岛的资源有限，生态环境十分脆弱，有效地利用海岛可再生能源可以最大限度地降低人为污染和破坏，保护海岛当地环境。

（2）相比较于海底电缆输电的高成本和柴油发电的高噪声、高污染，有效地利用和开发海岛可再生能源，可以节约成本、改善环境。

（3）大力发展大陆近海海岛独立自然能源系统的建设，形成海岛可再生能源设备的规模化应用格局，带动相关产业的发展。

（4）远离大陆的西沙、南沙群岛的深入开发需要有充足的能源供给，海岛从可再生能源发电、海水淡化、植物培植等入手，形成独立的自然循环经济结构，可以为海岛人类生存、长期生活、支撑发展、维护权益提供完善的解决方案。

在经济效益上，目前近海岛屿的经济来源主要在海产养殖和海洋旅游两方面，由于电力、淡水资源缺乏的原因，近海岛屿的经济发展受到很大的影响，而海洋波浪能开发利用技术是一种改善岛屿供电、供水情况的有效途径。可以预见，随着示范工程的运行，海岛生活环境将会得到改善，制约旅游业发展的瓶颈问题将会得到一定程度解决，这势必会促进海岛旅游经济的发展。同时将这部分能源开发与海水淡化、海洋资源开发、海洋养殖、海岛建设、海上旅游结合起来具有重要意义。

在社会效益上，利用海岛自身所具备的自然资源来解决海岛用电问题，可以从根本上改善岛屿居民用电、用水情况，提高居民生活条件，提高当地人气，降低海岛对大陆输入能源的依赖度；既能解决居民用电问题，又无环境污染；示范工程将为解决近海岛屿供电、供水问题提供大量的实验数据，积累丰富的管理经验，为进一步推动海洋可再生能源开发利用技术的发展及其大范围推广打下坚实的基础。

篇12

中图分类号：TB857+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0380-02

0 引言

20世纪以来，随着科学技术、社会经济的不断发展，人民的物质生活不断提高，人们对能源的需求越来越大，然而在目前这个依然以化石燃料为主要能源支柱的社会中，由于石油等化石燃料的短缺而造成的能源危机屡次出现，并且由于现代科学、工业技术如此发达，也造成了环境的污染以及由于二氧化碳的排放导致了温室效应。对于目前人类来说，寻找一种干净无污染的新能源显得如此重要。

对于传统的内燃机旋转发电机来说，存在着效率低并且高排放等缺点，并且存在着中间机械传动机构，增加了损耗，降低了效率[1]，而采用斯特林发动机与直线发电机相结合，减少了中间的机械传动结构，使整个系统更紧凑、可靠，系统效率也得到大幅提升，相比于内燃机，斯特林直线发电机存在以下优点[2-4]：

（1）振动小、噪音低

斯特林发电机的工作腔与大气隔绝，压力上升的速率也不高，由于没有传动机构，所以运转十分安静，不必使用隔声或消音装置。

（2）排放低

斯特林发电机是外燃机，不像内燃机那样需要每个循环与外界交换气体，斯特林发电机的工作燃气一直保存在气缸内，而不需要与大气交换气体，因此它的排放很低，污染很小。

（3）结构简单

无需燃气压缩机， 无需排气装置，比内燃机少50%的零部件，维护成本较低。

（4）燃料选材广泛

连续燃烧加热允许使用最广泛的燃料和能源，其中包括气体、液体、固体燃料以及各种再生能源。同时还可以直接使用放射性能源产生的热量进行运行发电，这是其它原动机所不具备的能力。

（5）效率高

没有连杆、轴或轴承，只有滑动配合，由工质本身作为剂，因而有非常高的机械效率。一台输出功率为1kW的斯特林发电机，机械效率可达90%多；而曲柄连杆式发动机的机械效率一般只有80%左右。

斯特林直线发电机因其存在以上一系列优点而备受人们关注，也决定了它在工业中的各个领域有着广阔的应用前景。

1 工作原理

斯特林发动机是一种能以多种燃料为能源的闭循环回热式发动机，与传统的内燃机相比，斯特林发动机是一种外燃机，它是依靠外部的热源对其密封在机器中的工质进行加热，进行闭循环，就是说工作燃气一直保存在气缸内，而不需要与大气交换气体[5]。斯特林发动机在做功时，不是通过燃料在气缸内部瞬间升到很高的温度和压力进行爆震去推动活塞，而是依靠外部的热源对其热膨胀气缸持续传热，由机器内部不断升温升压的工质去推动活塞做功，因此在工作时较内燃机要平稳，而且噪音要小很多，另外斯特林引发动机往维修需求较低，工作起来更高效、更安静、而且更可靠。

斯特林直线发电机的结构如图1所示，由斯特林原动机和直线发电机两大部分构成，通过斯特林原动机的动力活塞与直线发电机的动子相连接。斯特林原动机属于外燃机，在整个周期中为一个封闭的循环，主要由膨胀腔、压缩腔、配气活塞、动力活塞、加热器、冷却器、回热器和气缸这几部分构成。靠近冷却器一端的为压缩腔，而靠近加热器一端的为膨胀腔，而配气活塞的运动可以调整压缩腔与膨胀腔的气体的比例，斯特林原动机的工作是通过外部热源对于气体进行加热，从而使得膨胀腔内气体压力增大，首先推动配气活塞运动，使得压缩腔内的气体压力变大，从而推动动力活塞运动，带动直线发电机的动子运动而发电的。

2 国内外发展现状

十八世纪，由于当时蒸汽机工作很不可靠，并且效率很低，因此在1816年，英国人罗伯特？斯特林发明了斯特林发动机[6]，但由于当时缺乏良好的耐热材料以及人们对斯特林发动机的性能了解很少，以致及其的效率和功率都很低，因此到十九世纪中叶的时候，当高效率的内燃机出现后，斯特林发动机的研制工作就停止了。而再一次开始斯特林发动机的研制就要到二十世纪了，1938年，荷兰的飞利浦公司开始了现代斯特林发动机的研制工作，从20世纪的30年代至60年代，发展了现代的斯特林发动机，并用于发电、船舶、汽车、农业机械等领域。之后多家公司开始研究斯特林发动机，从技术继承上来讲，其中主要包括联合斯特林发动机公司（United Stirling）、考库姆斯公司（Kockums AB）、德国SOLO公司、美国STM公司（Stirling Thermal Motors.Inc）、美国SES公司（Stirling Engine Systems. Inc）等。欧美政府很重视斯特林发动机的发展和应用，尤其是将其应用于太阳能碟式热发电系统中。从20世纪70年代起，经过四十年左右的发展，现在美国的几十千瓦级的斯特林发动机技术已经很成熟了，而德国、瑞典等国家也有比较成熟的斯特林发动机技术。

美国Sunpower公司一直致力于对斯特林发动机的研究，1969年正式开始研究斯特林发动机，到现在，不管是作压缩机，还是作原动机用，都处于世界领先地位，而单从作为发电机的原动机用来看，产品应用于航天、军事、家用和工业研究等各方面领域。1984年Berchowitz D.M.就提出了斯特林发动机与直线发电机的一体化发电，并研制了一个3kW的样机，该样机运行时安静，并且清洁度好[7]。而在1993年的时候就将斯特林直线发电机应用在了电动汽车上。在1995年的时候，研制出了功率从1kW到10kW的斯特林发动机，燃料采用天然气[8]。同一年，研制出了一种水平对置的5kW斯特林发动机。而在最近十年里，2003年研制了一个35W的斯特林发动机用于太空能源应用中，并着手于提高效率和可靠性等方面，发电机效率为83%，系统效率为29%[9]。2005年，研究一种自由活塞斯特林直线发电机（FPSE）系统的控制方案，并将它应用于军事中，作为士兵随身携带的动力系统，原动机采用42W的自由活塞斯特林发动机，用来驱动直线发电机发电，输出额定功率为35W，经过AC-DC转化后，为用户提供28V直流电压[10]。同期，J.Gary Wood等人正在为NASA研究一种80W先进斯特林变换器作为航天中的能源供给用，该斯特林变换器热端温度能到850°C，当工作时温度比为3.0，功率密度为90W/kg时，整个变换器效率达到了40%[11-12]。2007年，James Huth等人研制出了以JP-8为燃料，可随身携带的35W的斯特林发电机系统作为军事中士兵的能源，整个系统重2.1kg，热能转换到电能的效率为21%[13]。Sunpower公司目前所研制的斯特林发动机功率从35W到7.5kW，几种典型的产品如表1所示，主要的还是1kW以下的，可以看出效率都高于30%。

3 斯特林直线发电机应用概述

由于斯特林直线发电机具有具有燃料来源广、效率高、污染小和噪音低等优点，目前已经应用于很多领域。斯特林直线发电机对燃料的适应性很强，可用能源除了煤、石油、天然气外，还可以利用太阳能、原子能、化学能以及木材、秸秆等农林废弃物燃烧所放出来的热能，而下面主要针对斯特林发电机利用太阳能、辐射能和生物能的应用进行介绍。

3.1 斯特林太阳能发电系统

太阳能热发电技术中最具发展潜力的是碟式太阳能高温发电技术，尤其是近几年碟式斯特林太阳能发电技术更是令世界瞩目，它具有光电转换效率高、耗水量低、发电方式灵活及可逐步规模化等特点[14]。

20世纪70年代末到80年代初由瑞典USAB、美国Advanced Corporation、MDAC，NASA及DOE等开始对现代碟式太阳能热发电技术进行研究。2006年，Infinia公司研制出一种“锅盖形状”的太阳能发电机，和别的太阳能发电技术公司的手段不同，Infinia使用了类似卫星电视天线样的碟形“锅盖”来搜集太阳热能，其它公司多半使用方形的太阳能面板，在吸收热能方面，碟形设计比传统的太阳能面板跟有效。普通的太阳能面板的光电转化率为12%到15%，部分面板能够达到22%，Infinia锅盖接收面板可以达到24%。

3.2 斯特林辐射能发电系统

在宇航探测中，由于环境的恶劣，对于传统的采用太阳能电池阵列和蓄电池来供电的系统有时在远离太阳的区域内，无法得到充足的太阳能来保证太阳能电池板发电，然而却有无穷无尽的辐射能供我们来利用，此时采用辐射能发电就体现出了足够的优势[15]。

美国宇航局（NASA）一直致力于研究斯特林发电系统在航天技术中的应用，研究了一种先进斯特林放射性同位素发电机ASRG（Advanced Stirling Radioisotope Generator）[16]。ASRG利用了Sunpower公司研制的先进斯特林变换器ASCs（Advanced Stirling Convertors），斯特林原动机带动直线发电机发电，该直线发电机采用的是一种动磁型的结构，而原动机采用Sunpower公司型号为EE-35的斯特林发动机，功率为35W，整个系统的功率密度接近100W/kg，ASC的温度比为3.1，工作频率为105Hz；当热端温度为1123K时，电机转换效率可达到38%。

3.3 斯特林生物能发电系统

斯特林发电机不仅能够利用太阳能、辐射能等能源，还能利用沼气、农业废弃物、废材等生物能进行发电，而这一点优势在广大的农村，乡镇企业、城镇家庭有着广阔的市场前景。

美国俄勒冈州科瓦利斯市废水处理厂于2004年应用55kw商业Stirling发动机建立了一座利用废水处理中产生的沼气发电的示范工程，解决了当地因担心使用内燃机发电系统会带来新的空气污染而不能被利用的沼气的问题。

4 结论

近年来，随着直线电机的发展，斯特林直线发电机得到了人们广泛的关注，斯特林直线发电机振动小、噪音低、排放低、结构简单、燃料选材广泛以及效率高等优点使得它在工业各个领域中也得到了更广泛的应用，随着技术进步和新材料的开发，斯特林直线发电机的性能还有得到进一步的提高，应用领域得到进一步的扩展，很可能成为21世纪一种主要的动力装置。

参考文献

[1] 李庆峰，肖进，黄震.自由活塞式内燃发电机仿真研究.中国机械工程.2009，20（8）：911-915.

[2] 朱辰元.自由活塞式热气机发电技术在世界上的发展.上海节能.2009（8）：6-11.

[3] 李庆峰.自由活塞式内燃发电机的研究.上海交通大学博士论文. 2011.

[4] 李庆峰，肖进，黄震.自由活塞式内燃发电机研究现状.小型内燃机与摩托车.2008，37（4）：91-96.

[5] 邹隆清，刘洪硕，邓十洲.斯特林发动机.长沙：湖南大学出版社.1985.