可再生资源的缺点范文

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一、引言

汽车作为现代重化工业技术体系的代表产品,不仅是不可再生石油资源的主要消耗者,而且也是造成城市空气污染的主要祸首。汽车所排放的尾气中含有大量NOX(氮氧化物)、CO(一氧化碳)、PM(颗粒物)和HC(碳氢化合物)等有害物质,对城市大气环境造成了严重的污染和破坏。解决汽车的环境污染和石油的短缺问题需要寻找可替代石油燃料的洁净能源或改变传统的内燃机技术。然而,由于方法众多,每一种方法都存在各自的优缺点,众说纷纭,争执不下。究竟哪一种新能源适合我国汽车未来能源的发展方向呢?

我们认为,内燃机技术以及汽车产业在产业技术体系中占有核心地位,从整个产业技术体系的发展战略角度出发,分析现有的汽车各种替代能源的优缺点,分阶段实施汽车新能源的发展战略,对于我国实现产业技术的跨越发展具有十分重要的现实意义。

二、汽车代用能源的分类及特点

目前,可代替传统汽油和柴油的汽车代用能源有许多种,可将其归纳为三类:第一类是不可再生能源,包括液化石油气、天然气、煤基液体燃料、甲醇;第二类是可再生能源,包括乙醇、生物柴油、太阳能;第三类是性质不确定能源,其性质的归属取决于生产该能源的原料,包括燃料电池、电能和氢能。

1.不可再生能源

(1)液化石油气(LPG)。LPG分为石油炼制过程中的副产品和油田伴生气两种。

LPG的优点:①能效高。与汽油相比,LPG辛烷值较高;②减少污染。LPG可降低CO2排放25%、CH80%、SO270.5%、SO99.99%、Pb100%、CO89.72%、颗粒物41.67%、噪音40%;不需改变内燃机;石油废弃物利用,有一定的经济价值。

LPG的缺点:能量密度低;车用LPG的质量要求较高,需要提纯处理;存在一定的爆燃危险性,安全性较差;仍然以石油资源为依托,属于不可再生资源。

(2)天然气(NG)。汽车使用的天然气按储存方式主要分:压缩天然气(CNG )、液化天然气(LNG)和吸附天然气(ANG)三种。

①压缩天然气(CNG)。CNG是将常态下的天然气以20MPa以上压力压缩在高压罐内供汽车使用。

CNG的优点:污染排放低。天然气汽车尾气中NOX及CO2排放量很低,且无PM固体微粒排放;工艺简单。供汽车使用的CNG是用压缩机将天然气压缩储存,燃烧时通过减压装置减压释放,工艺比较简单;天然气储量相对丰富。我国目前天然气资源量约为54万亿立方米,探明的天然气地质储量为3.9万亿立方米,资源探明率为7.2%。并且,天然气的勘探潜力很大,储量较石油丰富。

CNG的缺点:存储体积较大,能量密度低;汽车充气时间较长,一次行驶里程短;储气钢瓶因压力大,有一定的危险性;车用充气源受天然气管网限制;属不可再生资源。

②液化天然气(LNG)。LNG是将天然气在-161℃的低温下液化,并进行净化处理而成。

LNG的优点:更洁净环保。LNG燃尽后无灰渣和焦油,主要排放物是二氧化碳和水蒸气,NO2、CO2等有害物质的含量极少;能量密度大。LNG液化后的体积仅是原气态体积的1/625,能量密度高于CNG三倍多;安全性能好。LNG无需高压,不易自燃自爆,安全性能好;车用充气源不受天然气管网限制;具有循环利用能源效应。LNG在汽化至常态过程中将释放出大量的冷能,可回收用于汽车空调或汽车冷藏。

LNG的缺点:生产与运输成本较高。LNG是在低温下液化、缩小体后装入特殊运输设备运送到目的地,并再次气化后方可使用。因此,LNG在中短途运输方面成本过高。属不可再生资源。

③吸附天然气(ANG)。吸附储气的原理是在储气容器中以特殊方法装填超级活性炭作为吸附剂。利用吸附剂表面分子与气体之间的作用力吸附气体分子。

ANG的优点:储存压力低。ANG的压力一般只有4~6MPa,有利于安全;不必使用笨重的钢瓶,减少储气设备重量。

ANG缺点:能量密度低;ANG技术难度较大,目前还处于研究阶段。

(3)煤基液体燃料。煤基液体燃料是将煤炭通过直接或间接方法液化成液体燃料油,俗称“煤变油”。

煤基液体燃料的优点:我国富煤少油,利用煤变油技术可缓解石油紧张。

煤基液体燃料的缺点:煤变成液态燃料单位成本高;煤转化成液态燃料的生产过程中要消耗大量的能源;煤变油技术仅是将一种不可再生能源转化为另一种形式,不符合能源发展方向;煤变成液体燃料只是将煤炭转变为汽油、柴油,依然不能降低环境污染。

(4)甲醇。甲醇是一种含氧化合物,溶解性强,可与汽油、柴油溶解混合为新型燃料。甲醇可从煤、天然气和油页岩中制取。

甲醇的优点:甲醇作为燃料具有辛烷值高、汽化潜热大、热值较低等特点;作为车用燃料,甲醇的CO、HC和NOx排放较汽油和柴油低,几乎无碳烟排放;溶解性好,可与汽油、柴油混合使用。

甲醇的缺点:对环境即有正面影响也有负面影响。甲醇汽油可以减少尾气中CO、CH、NOx排放,但尾气中总醛排放增加;甲醇具有毒性。人摄入5～10毫升就会发生急性中毒,30毫升即可致死;甲醇对金属有腐蚀作用,对橡胶皮革有溶胀作用;制取甲醇要消耗不可再生资源。

2.可再生能源

(1)乙醇。乙醇是玉米、小麦、薯类、高粱、甘蔗、甜菜等经发酵、蒸馏、脱水后再在其中加入变性剂而成。车用乙醇汽油是将燃料乙醇和组分汽油按一定比例混配而成。

乙醇的优点:减少污染。使用乙醇汽油的汽车尾气中CO降低30%,NOX减少10%,苯系物质、氮氧化物、酮类等污染物浓度明显降低;属可再生能源。

乙醇的缺点:乙醇需要与汽油混合使用,不能成为汽油的完全替代品;燃烧乙醇会产生悬浮颗粒,不是完全的绿色燃料;消耗大量土地资源。

(2)生物柴油。生物柴油是采用动物或植物油脂与甲醇(或乙醇)经酯交换反应而得到的脂肪酸甲(乙)酯,是一种可以替代石油柴油的可再生清洁燃料。

生物柴油的优点:环保特性优良。根据美国科学家的研究结果,使用生物柴油可降低90%的空气毒性,二氧化碳排放要比柴油减少60%;车辆成本低。使用生物柴油的汽车与普通柴油车相同,车辆无须任何修改;安全性好。生物柴油的闪火点较高,毒性较低;是一种环境友好的可再生燃料。

生物柴油的缺点:燃烧效果差。生物柴油的粘度约为#2石化柴油的12倍,影响喷射时程,导致喷射效果不佳。由于生物柴油的低挥发性,造成燃烧不完全,影响汽车燃烧效率;制取生物柴油的成本较高;消耗大量耕地资源。

(3)太阳能。太阳能资源丰富,随处可得,无需运输,对环境无任何污染,是未来汽车能源的发展方向。

目前,制约太阳能汽车发展的主要障碍:一是汽车的动力常受时间、地点、季节、气候影响;二是太阳能的采集与转换效率难以满足汽车高速行驶所需要的足够动力;三是太阳能电池板造价昂贵。

3.性质不确定能源

(1)燃料电池。燃料电池是直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的一种装置。燃料电池常用的燃料有氢、天然气、甲醇等,常用的氧化剂有氧气、空气。

燃料电池的优点:洁净、污染低。纯氢和氧结合的燃料电池,可实现零放排。以甲醇、天然气为燃料的燃料电池汽车造成的大气污染仅为内燃机汽车的5%;燃料电池能量转换效率较高;噪音低。燃料电池属于静态能量转换装置,除了空气压缩机和冷却系统以外无其他运动部件,噪音小;燃料多样化。燃料电池所使用的燃料可以是氢、甲醇、天然气,也可以是丙烷、汽油、柴油、煤以及可再生能源;利用生物制氢、水制氢的燃料电池可实现能源再生化。

燃料电池的缺点:成本高。质子交换膜电池中的膜材料和催化剂均十分昂贵;燃料的质量不过关。质子交换膜燃料电池必须使用没污染的氢燃料,而目前纯净氢的制取技术还存在困难。

(2)电能。以电能为动力的汽车分为三种:纯电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(FCV)和混合动力电动汽车(HEV)。纯电动汽车是指以车载蓄电池为电源,用电动机驱动的车(本文中的电动汽车指的是纯电动汽车)。

电能是一种洁净能源,电动汽车完全可以实现零排放、无污染,但是,目前的电能还不属于可再生能源,主要是因为电能还有相当一部分是通过煤炭、石油等化石类能源转换而来。

电动汽车的优点:洁净无污染。目前,只有电动汽车完全符合零排放,而且电动汽车噪音很低;电能是取之不尽、用之不竭的能源。如果用再生能源(太阳能、水能、风能、生物质能、潮汐)发电,电能可永续使用;电能的利用技术成熟。人类利用电能已有很长一段历史,遍布全国的电网可为电动汽车的充电带来极大的方便;电动汽车结构简单,维修方便。

电动汽车的不足:电池性能还无法满足电动汽车产业化的要求。目前,电动汽车的蓄电池主要有:铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等。铅酸蓄电池比能量低,质量和体积太大,一次充电行驶里程较短,且寿命短,污染严重;镍镉蓄电池中的重金属镉对环境有污染;镍氢蓄电池有高温使用电荷量急剧下降的缺点;锂离子的问题是安全性和稳定性,此外,大功率锂电池存在技术难度;价格昂贵。蓄电池的价格是目前制约电动汽车产业化的障碍;电池充电时间长,蓄电能力有限;动力性差;电能还没有解决完全可再生和无污染问题。电能的生产还大量依赖煤炭、石油等不可再生资源,此外,汽车废弃蓄电池还有污染问题。

(3)氢能。氢是自然界存在最普遍的元素,在自然界中多以化合物形态出现,主要贮存于水,特别是海水中富含大量的氢,石油、天然气、煤炭、动植物体也含氢。氢的发热值是所有燃料中最高的,而且燃点高,燃烧速度快,是十分优质的二次能源。以氢气为能源驱动汽车,主要有三种方法:汽车携带贮氢罐,以氢气在发动机中直接燃烧产生动力;汽车电池放电电解出氢作燃料;以氢作燃料电池的燃料,用电力驱动汽车。

氢能的优点:氢是洁净能源。氢燃烧非常清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生其他对环境有害的污染物质;氢是高效燃料。每公斤氢燃烧产生的能量为33.6kW・h,是汽油的2.8倍;不需要对现有的技术装备作重大的改造。现在的内燃机稍加改装即可使用氢。

氢能的缺点:廉价的制氢方法是氢能利用的一大障碍。目前,氢的制取需要大量能量,而且制氢效率很低;氢的安全性能差。氢气是一种无色无臭的气体,而且着火界限宽、着火能低、燃烧速度快,容易引发火灾及爆炸。此外,氢特别容易泄漏,加油站、管道和纯化工厂很难完全消除泄漏隐患。

三、发展我国汽车新能源的思路

汽车产业在整个工业体系中占有核心地位,汽车新能源的发展战略不仅关系到汽车产业的可持续发展,而且对于整个工业的发展方向具有举足轻重的作用,因此,我们还需要从产业技术体系角度考虑汽车新能源的发展战略。

产业技术体系是指在工业生产部门各个产业领域所使用的各种产业技术,因其生产过程中的必然联系而构成的统一的有机整体。产业技术体系中的产业技术因其在生产部门生产过程中的影响范围和程度不同而分为源技术、主干技术、旁支技术三个层次。其中,源技术是最核心的、最具影响力的技术,它决定整个工业部门产业技术体系的性质和本质特征,决定了工业部门内部其他产业部门核心技术的产生、变革和地位。而主干技术是在源技术之下,直接与源技术配套的工业部门内部各产业技术,它们只是对一个或几个工业部门有重大作用。而旁支技术则是为主干技术服务的、处于次要地位的各产业技术。

人类历史上的历次产业技术革命都因产业技术体系中的源技术发生重大变革,推动产业技术体系中各层次的产业技术逐步改变,最终导致整个产业技术体系发生变革。第一次工业技术革命正是因蒸汽机的出现,导致人类生产的重心从农业转向工业;第二次工业技术革命由于内燃机和电力技术的发明,使人类生产走上了重化工业道路,也导致今天的资源危机和环境恶化;以微电子、新材料、新能源、生物工程、航天技术、海洋技术等为代表的第三次工业技术革命,并没有改变第二次工业技术革命所奠定的重化工业技术体系性质,却使消耗不可再生资源、污染环境的重化工业技术体系加速发展。今天,人类经济社会面临的生存危机,在本质上是产业技术体系性质造成的,是迄今为止历次产业技术革命都在产业技术开发与应用上忽视了人与自然的关系,从而导致产业技术体系各层次的产业技术都消耗不可再生资源、排放污染环境的废弃物造成的。

当前的产业技术体系还属于重化工业技术体系。重化工业技术体系中的源技术――电力技术和内燃机具有消耗不可再生资源、破坏环境的性质,带动了汽车、钢铁、能源、化工、机械加工等主干技术以及旁支技术也具有同样的性质。因此,要实现人与自然和谐相处,必须从根本上针对重化工业技术体系的源技术――电力技术和内燃机进行革命。

传统的内燃机是直接建立在石油、天然气等不可再生能源结构上的工业动力,是现代大工业各种产品生产的母机。汽车发动机是内燃机最突出的代表。汽车不仅是不可再生资源主要消耗者,也是城市环境恶化的主要元凶,此外,汽车产业更是在整个产业技术体系中关联最多的产业。因此,汽车洁净能源的开发应朝着改变传统的内燃机技术,使其由消耗不可再生资源、污染环境向使用可再生资源、对环境无害的方向发展,以推动整个产业技术体系向生态化变革,从而实现可持续发展的目标。因此,未来汽车的新能源应具备如下条件:

第一,新能源必须是可再生资源。不可再生资源终究会枯竭,用较丰富资源替代紧张资源只能作为短期权宜之计。

第二,新能源必须是洁净的。新能源不应对环境产生任何污染,应完全实现零排放。

第三,新能源有利于变革传统的内燃机技术。变革传统的消耗不可再生资源的内燃机技术不仅对于汽车产业发展有利,也会推动整个产业技术体系向可持续发展的方向努力。

四、我国汽车新能源的发展战略

综上所述,我们认为电能是汽车未来最佳的能源。但是,用电动机取代目前广为使用的传统内燃机不是一蹴而就的事情,因此,汽车新能源的发展战略还需要分阶段实施。

1.用电动机取代使用化石类能源的传统内燃机可作为远期终极目标

选择电能作为汽车未来能源的理由是:第一,电能是完全洁净的能源,电动汽车完全可以实现零排放;第二,电能完全有可能转变为可再生能源。尽管目前电能还不是可再生能源,但是随着太阳能发电、风能发电、生物质能发电、潮汐发电等的普及,电能会迅速转变成可再生能源;第三,有利于产业技术体系变革。传统内燃机被电动机取代,将导致化工、石油、煤炭等行业逐步萎缩,而太阳能发电、风力发电、生物质能发电以及潮汐发电等产业将得到大力发展。层层推进,可推动整体产业技术体系发生变革,有望改变重化工业技术体系消耗不可再生资源、污染环境的本质。

2.发展燃料电池汽车是中期目标

将燃料电池汽车作为中期发展目标的理由是:第一,燃料电池汽车技术已相当成熟,极有可能先于电动汽车进入市场。近几年,世界各大汽车公司都纷纷推出以氢或甲醇为燃料的燃料电池汽车;第二,燃料电池汽车有利于环境保护和节省能源。氢燃料电池可实现零排放,即使使用其他燃料(如甲醇)的燃料电池汽车也是常规汽车排放的30%。另外,燃料电池能效高有利于节省能源;第三,燃料电池完全可能实现由不可再生能源向可再生能源的转化。水解氢燃料电池可以实现资源的循环使用,因为氢与氧的燃烧产物就是水,水可以循环使用,取之不尽,用之不竭。另外,可利用太阳能、风能、潮汐能等可再生能源制氢,实现能源可再生化。目前,制约燃料电池成为可再生能源的是水解氢的制取技术,但是,甲醇等燃料电池技术的使用与推广,可为氢燃料电池的发展奠定良好的基础。第四,燃料电池汽车发动机是传统内燃机的变革,可为电动机最终取代传统内燃机提供经验。

尽管,目前的甲醇燃料电池、通过煤或天然气制取氢的燃料电池与我们所倡导的能源的可再生化发展方向违背。但是,只要太阳能、风能、潮汐能发电技术、水解氢技术一旦成熟,燃料电池实现可再生能源的目标就十分容易。因此,我们将燃料电池作为中期发展目标。

3.液化天然气汽车可作为短期发展目标

液化天然气(LNG)属不可再生资源,不符合能源的发展方向,也与我们的倡导的终极目标相悖。我们将其作为短期发展目标的理由是:第一,液化天然气有助于解决汽车尾气的严重污染问题。液化天然气与汽油、柴油相比,更洁净环保;第二,液化天然气有助于解决目前的石油紧张问题。我国的天然气储量较石油丰富,而且天然气的探明储量在不断增加。此外,使用液化天然气不受天然气管网限制,可充分利用世界天然气资源,这对于我国的能源安全有利;第三,液化天然气使用技术与现存的内燃机技术衔接较好。

但是,天然气资源是不可再生资源,长期过量开发与使用将会导致与石油资源一样的命运。因此,发展液化天然气汽车只可作为短期发展战略。

参考文献:

[1]赵学伟:关于我国发展燃气汽车的几点思考[J].国际石油经济,2005(7):46

[2]李丹:我国能源问题解析:煤炭、石油与天然气[J].中国科技财富,2005(8):42～46

[3]李昌珠蒋丽娟程树棋:生物柴油研究现状与商业化应用前景.中国生物质能技术研讨会论文集[C].南京:太阳能学会生物质能专业委员会,2002

[5]赵儒煜杨振凯:从破坏到共生――东北产业技术体系变革道路研究[M].长春:吉林大学出版社,2004年12月第一版.第80页

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中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110098-02

0　前言

随着科学技术的发展，各种新兴电力技术也应运而生。分布式电源接入配电网技术作为其中新兴技术之一，以其分布式电源特有的独立性、灵活性，对配电网产生了很大的变化。因此，本文主要研究分布式电源接入配电网后，其产生的电能是如何进行计量的，以期为分布式电源接入配电网技术中电能计算上提供理论依据。

1　分布式电源

分布式电源的定义是不通过其他媒介，在配电网上直接布置，或者在负荷附近分部的一种发电源。一般分布式电源可分为太阳能光伏电池、风力发电、燃料电池和微型燃气轮机等。其发电量一般都在50～1000瓦，甚至可达到数千瓦。分布式电源主要可分为两类，可再生资源类与不可再生资源类。

1.1　可再生资源类

1.1.1　太阳能光伏电池

太阳能光伏电池顾名思义就是利用太阳能进行发电，其工作原理是光伏电池在日照充足的情况下，对光能进行存储，并转化为电能。由于太阳能是一种可再生资源，同时又是一种无污染的环保型资源。因此，太阳能光伏电池的应用前景十分广阔。

1.1.2　风力发电

风力发电就是利用风能进行发电，其工作原理是通过装置将风进行收集，对风能进行存储，并转化为电能。虽然风能发电的技术受地理环境影响较为严重，但由于风能同样是一种可再生资源，同时也是一种无污染的环保型资源。因此，风力发电的应用前景也十分广阔。

1.1.3　潮汐能发电

潮汐能发电就是通过装置将海水中的潮汐能转化为电能的发电技术。其工作原理是利用涨潮落潮产生的动力，通过水轮将潮汐能转化为机械能，再由机械能转化为电能。

1.1.4　小水力发电

小水力发电就是利用规模较小的水电站即其小电网进行发电。其工作原理与潮汐能发电类似，但其又可分为引水方式发电、堤坝方式发电、混合方式发电，以及抽水蓄水方式发电。

1.1.5　热能发电

热能发电就是将热能进行转换为机械能，再转化为电能的发电方式。其工作原理是将热水产生的热蒸汽或机械设备过热产生的热流，进行搜集，通过汽轮机进行转化为机械能，再由机械设备转化为电能进行发电。它也是一种可再生能源、对环境污染小。

1.2　不可再生资源类

1.2.1　燃料电池

燃料电池就是利用燃料进行发电，其工作原理是通过燃料的电化学反应，不通过燃烧燃料就可以将燃料中的化学能转化为电能。具体转化过程为：在燃料电池的负极，即阳极，开始氧化反应，让燃料从负极失去电子，从而产生电流首先。其产生的电流又通过载体到达燃料电池的正极，即阴极，电子开始还原反应。燃料电池的缺点在于它需要足够的燃料以及氧化剂，同时，废弃燃料电池容易对环境造成污染。

1.2.2　微型燃气轮机

微型燃气轮机是目前应用最广泛的分布式电源之一，它是一种以天然气、汽油作为原料，通过燃烧原料的方式进行发电的一种超小型燃气轮机设备。其工作原理与燃气轮机一致，其主要优点是体积小，污染小，重量轻；其缺点是它的发电利用率较低。

2　计量方式

2.1　配电网总能量的计量原理

分布式电源接入配电网后，为配电网增加一定的电能。其增加的电能主要计量原理是，分布式电源接入电量一般已知，只要计算在输送过程中损失的电量，就能得出分布式电源接入配电网后产生的电能量。通常损失的电量是因为电能在传输过程中经过变压器、输电线路等装置，造成一定的电能损耗。其配电网总能量的计量公式如下：

配电网总能量=DG输入电能-损耗电量

2.2　配电网损耗电量的种类

在配电网中损耗的电量种类可分为三种，分别为可变损耗、固定损耗和不明损耗。其中，在电能传输过程中，线路及变压器中的电能损耗占到总损耗的95%以上，其他电能损耗仅占5%。因此，为了便于计算，一般来说，仅计算线路及变压器中的电能损耗，其他损耗忽略不计。

2.2.1　可变损耗

可变损耗主要有线路导线中的线损、变压器绕组中的铜损和电能表电流圈中的损耗。

2.2.2　固定损耗

固定损耗主要有变压器中的铁损、电容器的介质损耗、电能表电压线圈和铁芯中的损耗。

2.2.3　不明损耗

不明损耗主要有用户违章用电和切点损耗、电网元件漏电损失、营业中抄核收之差错损失、计量表计量误差损失。

2.3　配电网损耗电量的计算方法

2.3.1　均方根电流法

均方根电流法是对通过电流的线路中所有的电能损耗进行均方根处理，算出分布式电源接入配电网所产生的损耗。

均方根电流法的优点是计算精度较高且计算原理简单；缺点是必须通过对变压器进行实测数据，才能得到准确数据，否则只能通过分配容量负荷方法来进行计算，计算结果容易与实际情况不符。其次是对线损部分只能对各节点的电流进行代数加减，得到的结果也与实际情况不符合。

2.3.2　形状系数法

形状系数法是在平均电流法的基础上进行改进的，它是对电流通过线路产生的损耗进行汇总，计算出它的总损耗，从而得出在分布式电源接入配电网后的实际电能损耗。

形状系数法的优点是计算精度非常高；缺点是其计算过程中的重要参数K不容易计算，同时此方法不适用于分布式电源接入低等级的配电网的计量，计量结果与实际结果差距较大。

2.3.3　损耗因素法

损耗因素法是在形状系数法的基础上进行改进的，它是将电流流过线路后产生的线损的总和进行统计后，然后平均处理，计算出它的实际电能损耗。

损耗因素法的优点是计算时只需要一日的最大电流及损耗因素F，需要的数据很少，便于计算；缺点是重要参数F不容易计算，同时不同的接入配电网形式需要不同的计算方法，算法不通用，同时计算的精度很低，与实际情况差距较大。

2.3.4　最大负荷损耗小时法

最大负荷损耗小时法是指计算分布式电源接入配电网后一段时间内的损耗，从而得出一年的电能总损耗。

其优点是需要的基础资料较少，且计算过程十分简单；缺点是计算的精度十分低，仅适用估算一年的损耗电能，不适用精确计算损耗电能。

2.3.5　等值电阻法

等值电阻法是假设在配电网的一端有一个等值电阻存在，则总电流通过配电网一端产生的损耗就是整条线路不通分电阻产生的电能损耗的总和。

等值电阻法的优点是克服了上述算法的缺点，理论研究基础雄厚，长期实践经验表明应用于分布式电源接入10千伏以下的配电网中的计量十分准确；缺点是由于是假设在配电网一端设等值电阻，对结果的精度有一定的影响，与实际情况略有背离。

2.3.6　潮流法

潮流法的基本单位是馈线，对配电网中的负荷节点的电压进行计算就可以得出分布式电源接入配电网中的耗损总量。

潮流法的优点是计量的精度非常高；缺点是需要的参数条件非常多，为准确计算带来非常大的阻碍。

潮流法的算法主要有牛顿拉夫逊法、等效功率节点法、PQ分解法，前推法和迭代法等。

2.3.7　电压损失法

电压损失法是假设所有的接入点都在配电网线路的最终端，从而计算出一个近似的配电网线损量。

电压损失法的优点是计算方法十分简单；缺点是需要假设一个条件，仅限于估算范围，无法准确计算。且只能对抵压配电网的线损进行计算，计算范围有限。

2.3.8　其他方法

例如竹节法、遗传算法与人工神经网络算法、基于区间算法和模糊识别算法都可以对分布式电源接入配电网的线损进行准确计算。

这些方法的优点是计算结果非常精确，缺点是需要建立规模较大的模型，对于庞大的配电网系统计量十分困难。

3　结论

本文通过分析分布式电源接入配电网中电量计量的原理中，发现只需要准确计算出接入过程中的损耗电量，就可以得出最终的电量。

详细探究了几种常用的计算配电网电能损耗的方法，从算法上来看，平均电流法、形状系数法、损耗因素法以及潮流法均为传统算法，理论依据充足，算法也比较简单，容易理解。但是其计算精度普遍较差，与实际情况相差较大，且很多计算数据在实际情况中无法检测得到，最终决定这些算法只能在理论计算中应用。

而现代算法如竹节法、遗传算法与人工神经网络、基于区间算法、模糊识别算法并未作详细介绍，但其计算精度非常准确，但是要求建立相应的模型，同时仅限于简单配电网的应用，很难应用于大型配电网中进行计算。

因此，目前来说仍然很难找到一种完全理想的方法来计量分布式电源接入配电网中的电能。只有通过多种方法的计算，得到各种结果，对这些结果进行对比，最终获得一个较为准确的数值。

参考文献：

[1]虞忠年，电力网电能损耗[J].北京：中国水利电力出版社，1992：5-7.

[2]王建、李兴源、邱晓燕，含有分布式发电装置的电力系统研究综述.[J].电力系统自动化，2005，29（24）：90-96.

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第一章 海洋资源承载力相关理论

1.1海洋资源承载力的内涵与特征

1.1.1海洋资源承载力内涵

海洋资源承载力是指一个国家或地区所蕴藏的海洋资源的数量和质量对该地区社会经济发展的支撑力，是体现经济可持续发展指标之一，通俗的理解是海洋资源的蕴藏量到底可供多少代人使用以及带来的经济效益有多大。

1.1.2海洋资源承载力的特征

海洋资源承载力具有以下几方面的特征：

（1）区域性和时间性

海洋资源具有地区性，不同沿海地区的海洋资源具有很大的差别，且各地区的社会经济发展存在差异，因此海洋资源承载力只有相对于某一区域才有意义。海洋资源的开发和利用是有一定的时间限制的，不能永无休止的循环利用下去，从而具有时间性。

（2）界限性

海洋是一个开放性的系统，不断地与外界环境进行物质和能量的交换，在其影响下其蕴藏的资源种类和数量、海域环境、产业结构布局以及人口数量等都会发生变化，影响因素的不确定性和人类自身认识能力的局限性决定了海洋资源承载力研究带有一定的界限性。

（3）阈值性

所谓的阈值性是指某一时期发展阶段资源承载能力具有的最大承载上限，即可能的最大承载值，海洋资源的蕴藏量是有限的，不能永远的开发和利用下去，因此会被消耗完，进而就存在海洋资源的最大承载值。

1.2海洋资源承载力的研究现状

对于海洋资源承载力的研究所涉及的理论、方法、指标体系等都没有形成统一的共识，但主流的研究工具主要包括这几个：主成分分析法、层次分析法、专家咨询法和系统模型法。国这方面的研究主要有：刘康等（2008）人从理论的层面去解析海域承载力本质及内在关系，一些方法和原则对海域承载力的研究是有帮助的；狄乾斌等（2004）从理论上探析海域承载力研究的若干问题，界定了海域承载力的内涵、研究内容和研究趋势；刘蕊（2009）在提出了海洋资源承载力指标体系设计原则的基础上，构建了科学合理、较为全面、操作性较强的海洋资源评价指标体系，并运用专家咨询筛选指标，并以广东省为例，这对研究海洋资源承载力提供了可量化的衡量公式。

但通过对这些著作的研究，不免会发现其所应用的海洋资源承载力的评估体系与评价方法，都涉及到专家的咨询以及评价体系太单一。对于专家咨询而言其优点是方便快捷，但其缺点也是显而易见的，那就是评价的结果要很大程度上受到专家的知识、研究领域以及研究的兴趣程度等主观因素的影响。因此，专家的个人能力是有限的，不能囊括所有领域的全部信息，这对于海洋资源承载力这个涉及诸多学科、诸多环节的研究课题而言，无疑是最大的缺陷。其所研究的结果是缺乏实际数据的支持，与现实情况有很大的差距。对于评价体系太过单一这个缺陷而言，主要不能将数学分析工具与研究模型相统一进行综合分析与研究，大多的学者主要运用的是数学分析工具，缺乏系统模型。目前我通过对各学者理论的研究，总结出上面两点的缺陷，可以为以后的研究服务。

第二章 海洋资源承载力研究指标体系

2.1海洋资源承载力数据模型建立――以大连海域为例

2.1.1数据的采用

评价指标的选取会直接关系到评估对象的合理性，而分析数据的采用却直接关系到评价对象的准确性和实况性。本研究在参照相关海洋资源承载力的指标和数据基础上，采用数据的指标不仅包括海洋资源系统还包括社会经济系统。综合上述的材料，主要从三个方面选取数据，即海洋环境承载能力、海洋资源供给能力和海洋经济发展能力。在海洋资源供给能力这块，主要选了人均海域面积、恩格尔系数、港口吞吐量这三个评价因子；对于海洋经济发展能力而言，主要采用了滨海旅游收入增长率、海洋产业总产值占该地区生产总值比重、海洋渔业总产值增长率这三个评价因子；而在海洋环境承载能力上，主要选取了海洋环境治理投资额占该地区生产总值的比率、工业废水处理率、工业废水排放量、废水排放削减率这四个评价因子。本文主要是研究的是大连海域资源承载力的情况，故采用了从2004年到2012年大连海域的数据，现列举如下：

3.2数据指标分析

首先运用层次分析法计算出各指标因子的权重，以此来确定各个因子对研究对象的影响程度，也是为了后面的研究打下基础，现列举如下：

通过海洋资源承载力模型来算出承载力值，模型如下：

，

其中wi表示准则层的权重，wij表示指标层的权重，zij表示指标标准化后的标准值。故通过公式模型计算出2004～2012年海洋资源承载力值：

最后就是计算海洋资源承载率，主要通过下列公式得出：

海洋资源承载率（RBR）=海洋资源承载力（RBC）/资源承载量（RBQ），其中资源承载量将采用预定的目标值来代替，而且衡量海洋资源承载率的范围，将根据有关专家测算的数据来界定，即：

如果一个地区，0

现将2004～2012年海洋资源承载率计算出来，列出如下：

表5 2004～2012年大连海域海洋资源承载率

通过上面数据指标的分析，我们可以清晰的看到大连海域海洋资源的开发状况，从中也可以看出大连海域资源开发需要进一步的科学管理，以免出现资源快速衰竭，同时确保海洋资源可持续发展。

第三章 大连海域资源承载力研究结论与建议

3.1 研究结论

通过上述数据指标分析，我们可以从资源承载率的值看出大连海域在各个年份的开发强度是不同的，而且资源开发存在很大的问题，即实际开发强度过大，海洋资源在逐年的衰退，海洋资源的开发速度已经超过了海洋资源的可再生速度。从大连海域资源实际开况来看，大连海域的资源开发强度在逐年的加强，同时资源的保护力度还不够，从而出现有些资源在不断地衰减，比如海洋渔业资源，大连近海岸的渔业资源在不断的缩减，一些海域的鱼种已经消失了，现在大连海域的渔业资源的产出主要靠人工养殖来完成。大连海域资源承载力下降究其原因主要是大连经济的过快发展对海洋资源和海洋环境造成一定的影响，比如大连市工业化和城镇化过快发展所产生的工业废弃物和生活污水都排放到海洋里，以及缺乏科学管理的港口和海上油井平台所造成的部分海域污染，还有就是无节制的发展养殖业引起了部分海域的海水富营养化，这都给大连海域资源承载力带来一定影响。与此同时，我们也看出大连海域资源承载力有所提升，这主要归因于大连市转变了海洋开发的指导思想以及海洋功能区的规划，用科学发展观作为指导来发展和管理海洋资源，也取得了一定的成效。

3.2建议

通过对大连海域资源承载力指标体系的研究，我们可以清晰的看到大连海域资源承载力在不断的下降，资源开发存在一定的问题，为了保证大连海域资源的可持续发展，本文提出以下的建议：

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中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0369-01

0 引言

发展进步是人类社会永远追寻的主题，享受高质量的生活是永恒的话题。但是随着人口的爆炸性增长，社会的城市化快速发展，进而非可再生资源的锐减、环境的恶化等危机也孕育而生。据统计，建筑的建设需要消耗总能源的50%。如何减少资源浪费、利用可再生资源、减少建筑对环境的影响，如何建造出“宜居、可持续、和谐共生”的建筑，“绿色建筑”指导概念孕育而生。

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑[1]。在新的《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014中“节能与能源利用”章节中明确了建筑如使用可再生能源可获得绿色建筑评分21分，说明可再生资源利用在绿色建筑中所占的权重。本文就针对太阳能的光电、光热、照明功能在绿色建筑中的应用进行浅析。

1 太阳能发电系统在绿色建筑中的应用

太阳能发电系统是由光伏组件、控制器、逆变器（DC-AC）、蓄电池（可不包含）组成，是利用光伏组件（单晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化合物太阳能电池）吸收太阳光后转化为直流电源，根据需要利用逆变器转化交流电源或者选择使用蓄电池对直流电进行储存。

目前将光伏系统用于建筑中的模式一般分为两种：建筑光伏（BMPV）及建筑光伏一体化（BIPV），在绿色建筑中两者均可在建设不同部位及建筑功能上得到完美应用。

1.1 BMPV系统在绿色建筑中的应用

在非建材领域光伏系统主要有：光伏雨棚、光伏遮阳板、光伏栏板、光伏墙/屋面支架结构等。如果按照光伏成品划分又包括：光伏路灯、光伏庭院灯、光伏移动电源、光伏灭蚊灯、光伏手电等等。

就独立居民住宅或公建而言，通常在建筑阳面设置带“光伏雨棚”的停车场，发出的电量可用于车棚的照明或者电动动车充电电源使用；小区内部功能区则使用“光伏路灯、光伏灭蚊灯”用来满足照明及灭虫作用；小区或公建阳面窗户则利用“光伏遮阳板”，起到遮阳及发电功能；“光伏墙/屋面支架结构系统”可将光伏发出的电能利用在楼梯照明、电梯、公共区域照明等，大大减少业主及用户电费开支。所以，BMPV在绿色建筑中起到不可或缺的作用。

1.2 BIPV系统在绿色建筑中的应用

目前建材型光伏系统主要包括：光伏砖、光伏瓦、光伏幕墙、光伏窗、光伏采光顶等。在公建建筑中，将光伏与建筑总体设计施工，主要利用“光伏幕墙、光伏采光顶”发出电能用于照明及部分动力电源；光伏窗则应用于居民建筑比较适宜，可以起到遮阳及发电作用。BIPV系统主要的优势在于能够与建筑形成一体化，不仅可以产生电能，还可起到建筑构件功能。BIPV系统不仅可以保证建筑物自身用电需求，还可根据装机电量将多余电量并网，舒缓高峰用电压力，具有极大的社会及经济效益。

2 太阳能热水系统在绿色建筑中的应用

太阳能是一种清洁无污染的可再生能源。太阳能热水系统是利用太阳辐射能为热源，将太阳能转为热能，以达到加热水体的一整套装置，包括太阳能集热装置、储热装置、循环管路装置、循环动力等。

太阳能热水系统按铺设配型分为：单机太热能热水器、集中式太阳能热水系统、半集中式太阳能热水系统三大类。此三类太阳能热水系统在绿色建筑中均得到了广泛的应用。

2.1 单机太阳能热水器在绿色建筑中的应用

单机太阳能热水器（又叫家用太阳能）应用最早，七十年代中期第一代热水器是用铁皮、铁管进行焊接，简单利用太阳能将水“晒热”。第二代太阳能热水器则应用铜铝复合芯条技术。第三代就是发展到现在所见到的“黑管――玻璃真空管”，能够大大提高太阳能辐照，减少辐照时间，迅速将水制热。

在多层建筑中，大多是选用 “屋顶式”单机太阳能；高层居民建筑则选用“壁挂式”单机太阳能。单机太阳能热水器最大的好处是独立供用水，管理方便。但，其最大的缺点是：无可靠的回水系统，造成供水浪费；多余热水无法共享，造成热能浪费；系统管路多，与建筑结合不协调。单纯从能源利用角度看，单机太阳能热水器能够弥补“绿色建筑”政策涉及不到的广大农村地区节能问题。

2.2 集中式太阳能热水系统在绿色建筑中的应用

集中式太阳能热水系统的最大优点是集成化程度高，分摊造价低，管理统一，水热利用程度高，与建筑统一设计施工，结合程度高。在居民建筑中得到最大程度的利用，解决了供暖、生活热水问题，为广大居民减少了建筑使用费用。目前，也是众多居民住宅开发项目“绿色建筑评价标准一星”应用最多的项目。

3 导光照明系统在绿色建筑中的应用

导光照明系统主要由采光罩、导光管和漫射器组成，其主要是利用室外的太阳光，通过导光管，将自然光引入需照明的空间。其是真正的节能、环保、绿色的新型照明方式。在绿色建筑中被广泛应用在场馆、办公场所照明、地下空间、大跨度厂房等白天需照明的环境。由于导光照明系统照明来源取自大自然，所以是“纯绿色”照明系统。但是，系统中的主要部件均需进口，与传统照明系统相比造价不菲，如果能够国产化，相信定会产生颇丰的经济收益。

4 结论

太阳能是可再生能源中最不受地域限制的能源之一，其能够与建筑完美的融合成为一个有机整体，是“绿色楼盘”最受追捧概念，也是居民最能直观理解的绿色概念。从建筑业发展、可再生能源利用、楼盘销售卖点、降低建筑使用成本等方面均能够充分证明，太阳能系统的多元化发展终将“最接地气”地与“绿色建筑”融合，并得到最广泛的应用。

参考文献