能源应用

能源应用（精选十篇）

能源应用 篇1

1 建筑能耗的相关阐述

在生产和制造建筑结构所用的材料时, 会消耗一定的能源, 有一些能源在建筑物的建设施工中被消耗掉, 还有一些能源在建筑物的应用过程中被消耗掉, 总的来讲, 从建设到应用建筑结构, 都会伴随着一定的能源消耗。在建筑物的施工与应用的整个过程中, 都离不开能源的支撑, 可以说它是其中最重要的、不可缺少的物质基础。就建筑能耗而言, 指的是在应用建筑的时候, 将一定的能源消耗掉, 涵盖家用电器、炊事、热水供应、空调、降温、照明和采暖等。从广义上进行分析, 不但涵盖建筑施工能耗和建筑材料生产能耗, 建筑使用的能耗也被包含于其中, 有着非常广泛的范围, 跨越了民用生活和工业生产的多个领域中。

2 具体的应用情况分析

2.1 太阳能的应用

在我们国家, 对于太阳能技术的应用已经有20 多年的历史。通过太阳能, 能够节约大量的煤炭和电力等能源。通常利用全年日照总时数和全年总辐射量表示太阳能资源。在我们国家的新疆、甘肃、西藏、青海等地区, 这种能源的覆盖量最高。其中可以通过这样几个方面对能源进行应用:

(1) 太阳能空调系统。就是通过太阳能转换光热, 通过热能制冷, 方法多样, 例如蒸汽喷射式制冷、吸收式制冷、压缩式制冷等。

(2) 太阳房。对太阳能降温、采暖的设计方法进行应用, 令外界环境和房屋内活动主体空间构成缓冲温度区, 进而实现降温和采暖的目的。这种被动式太阳房不需要将特别的动力设备安装出来, 并且应用的非常广泛, 特别是在气候炎热或者寒冷的地区。这种装置能够完成60%-70%的节能, 有20%-40 千克的标煤在平均每平方米建筑面积中能够被节约出来。有着极佳的社会效益和经济效益, 然而, 同国外进行比较, 技术水平上还存在着一定的差距。

(3) 太阳能供热技术。这种技术方式指的是对真空管集热水器和平板集热水器进行应用, 对其中存在的太阳能进行吸收, 进而对冬季采暖或者建筑中生活热水的需求给予满足。按照应用目的与系统规模的不同, 有这样几种太阳能供热技术:集中式太阳能热水系统、集中式太阳能供热系统和家用小型太阳能热水系统。

(4) 太阳能制冷技术。尤其北方地区冬季寒冷, 在建筑结构中对热需求很大, 并且没有过高的太阳能辐射强度, 太阳能辐射强度在夏季的时候又非常的高, 这样就很少的需要热量。太阳能固体吸附式制冷、太阳能干燥冷却、太阳能吸收式制冷、太阳能蒸汽喷射式制冷、太阳能光伏系统的蒸气压缩制冷等为太阳能制冷的主要内容。基于可靠性、实用性和经济性等方面的考虑, 当前研究和应用较多的要属太阳能溴化锂吸收式制冷技术, 在该制冷系统当中, 对于技术的发展上, 太阳能集热器对它的限制较大。在超过了90℃的高温下, 平板集热器的效率会不断降低, 聚焦集热器和真空管集热器在我们国家乃至整个世界上都被广泛的应用, 所以, 在国际上应用最多的还是太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷系统。

2.2 在建筑中应用地热能

(1) 地源热泵技术。这种技术为一种新型先进的环保空调装置, 不但能够降低费用, 同时可以有效的节电, 在民用住宅和商业建筑中它有着非常广阔的市场空间。其中有两种类型的地源热泵, 其一实对热泵技术进行应用, 抽出恒温层内的地下水, 在交换了其中的热量之后, 再向回输送;其二, 土壤热源泵技术, 对地下水中的能量或者浅层常温土壤进行应用, 当做能源, 将管道埋在地下, 进而对其中的能源进行充分的吸收。

(2) 地热发电技术。云南、台湾、西藏等地区是我们国家适合发电的主要高温地热源地区。通过同意大利和联合国开发计划总署等的合作, 西藏对那曲和羊八井等地区的地热源进行了有效的开发、勘探及应用。

(3) 低温地热采暖技术。将低温地热采暖技术应用到建筑结构中, 将常规的能源可以有效的进行节约, 将大气污染问题减轻, 把采暖所花费的费用降低。此项技术在我们国家也逐渐走向成熟, 现实中的很多设备都已经完成产业化生产与制造。

2.3 在建筑供电中已应用风能发电技术

风力发电是风力的主要应用范围, 凭借风力带动风车叶片旋转是风力发电的基本原理, 在利用增速机来提升其旋转的速度, 进而带动发电机完成发电。小型风力发电机和大型风力发电机为风力发电机的主要类型, 但是, 微型风力发电机或者小型的风力发电机在建筑上应用的最为频繁。

但是, 同一般的能源进行比较, 还有一定的不稳定性存在风力发电中, 因此, 在具体的应用中可以通过这样几种方式进行解决:首先, 连接起电网, 实际上, 电网在其中就发挥着蓄电池的功能;其次, 对大型蓄电池进行应用;再次, 对风力-光伏互补系统进行应用;最后, 对风力-柴油机互补系统进行应用。通过大量的实际调查发现, 对于后三种方案可以积极的应用到建筑风力发电技术中。

3 结束语

在建筑工程领域中, 将新能源、开再生能源开发出来并进行应用是当前一项重要的工作内容。对于我们国家环节能源紧张趋势、环节环境危机和优化能源结构等方面都发挥着巨大的作用。近几年, 在有关政策的带动下, 在建筑工程领域中广泛的研究和应用一些新能源及可再生能源。但是, 在我们国家的建筑工程领域中, 对于新能源和开再生能源的利用率还不够高, 在具体的工作中还应该不断的总结经验。对此, 文章通过下文就对相关方面的内容进行了探究。从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的理论支撑。

摘要：随着社会经济的发展与进步, 为我国建筑行业的发展带来了极大的推动作用。并且, 为了能够更好的迎合节能减排的先进理念, 当前, 一些新能源、可再生能源不断的被应用到建筑工程领域中, 对此, 文章通过下文对相关方面的内容进行了阐述。

关键词：建筑工程,新能源、可再生能源,应用及相关问题

参考文献

[1]乔广友.绿色能源在现代建筑施工中应用探析[J].民营科技.2011, (11) :311.

[2]孙桂琴, 王逸凡.谈新能源在建筑中的应用[J].山西建筑, 2013, (32) :178-180.

[3]倪珅, 王全福, 王方.浅谈新能源及可再生能源在建筑中的应用[J].中国科技信息.2013, (3) :35.

能源应用 篇2

河口区发展和改革局

2009年8月28日

今年以来，我区依托丰富的风能、太阳能等资源，抓住国家支持新能源产业发展的机遇，加大风电、光电项目引进和推动力度，新能源开发利用工作实现了新突破。

一、基本情况

目前，我区新能源产业发展还处于起步阶段。共引进在建风电项目3个，即国华瑞丰（河口）大王庄风力发电项目、华能东营新能源有限公司风电项目和华能新能源山东风电分公司河口风电场项目。在谈光能发电项目3个，即华基光电、大唐光伏发电和光大光伏发电。其中，3个风电项目总投资17.34亿元，总装机容量14.7万千瓦，项目建成后，可实现年发电量3.3亿千瓦时。国华瑞丰（河口）大王庄风力发电项目由国华能源投资有限公司和澳大利亚瑞丰可再生能源有限公司合资建设，位于新户乡北部、渤海南侧沿岸，一期工程总投资5.9亿元，计划安装25台2000千瓦风力发电机组，总装机容量4.95万千瓦。华能东营新能源有限公司风电项目原为鲁能风电项目，已由华能集团收购，1

位于仙河镇桩埕路以南、神仙沟以东沿海区域，一期工程总投资

5.69亿元，计划安装32台1500千瓦风电机组，总装机容量4.8万千瓦。华能新能源山东风电分公司河口风电场项目一期工程沿滨海大道北侧单排布置，投资5.7亿元人民币，计划安装33台单机容量为1500千瓦的风力发电机组，总装机容量4.95千瓦。

二、项目进展顺利

为加快风电项目建设，推动风电产业发展，我局专门成立了风电项目建设推进工作领导小组，对全区风电项目进展情况实行周调度、月分析、季通报制度，协调解决企业发展和项目建设中存在的问题，加快项目建设进度。目前，3个风电项目建设均达到计划进度。其中，国华瑞丰（河口）大王庄风力发电项目一期25台风机已全部实现并网发电，正在进行工程扫尾。预计一期工程8月底可投产。华能东营新能源有限公司风电项目已完成25台风机桩基施工，其中9个风机承台已浇注；集控楼一层楼板已浇筑；4台风机设备（机舱、轮毂、叶片等）已到位；风机已开始吊装。预计9月份完成风机吊装，12月底所有风机全部建成投产发电。华能新能源山东风电分公司河口风电场项目33台风机已吊装完成，升压站、箱变及其它辅助工程已完成，正在进行铺设外送输电线路。预计一期工程10月份可投产运行。

三、下一步工作打算

下一步，主要结合我区新能源开发利用情况，着手编制新能

关注能源应用聚焦高考考点 篇3

例1下列关于化石燃料的加工说法正确的是（）。

A．石油裂化主要得到乙烯

B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油

C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气

D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径

解析A项，石油裂化的目的是获得更多的液态轻质汽油，错误；B项，石油分馏属于物理变化，错误；D项，煤制煤气是化学变化，错误。

答案：C。

点评本题考查化石燃料的利用，意在考查考生对有机化学知识的掌握情况。

考点二、太阳能的利用

例2人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学图1原料。图1是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是（）。

A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程

B．催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生

C．催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强

D．催化剂b表面的反应是CO2 +2H++2e-HCOOH

解析A项，根据题给信息和反应特点，该电池中发生的总反应式为：2CO2+2H2O2HCOOH+O2↑，故其是将太阳能转化为了化学能，正确；B项，根据氢离子的转移方向和电子的转移方向，可知催化剂a这一极为电源的负极，故其表面发生：2H2O-4e-4H++O2↑，氧元素化合价升高被氧化，正确；C项，催化剂表面产生氢离子，酸性增强，错误；D项，催化剂b这一极为电源的正极，故其表面发生：CO2+2H++2e-HCOOH，正确。

答案：C。

点评本题以太阳能的利用为载体，考查了能量的转化、原电池的基本原理、电极反应式的书写和电解质溶液的酸碱性变化等知识，要求考生能根据图形正确地分析、判断原电池的电极，准确地理解原电池的工作原理。

考点三、氢能的存储

例3科学家最近研究出一种环保、安全的储氢方法，其原理可表示为：

NaHCO3+H2储氢释氢HCOONa+H2O

下列有关说法正确的是（ ）。

A．储氢、释氢过程均无能量变化

B．NaHCO3、HCOONa均含有离子键和共价键

C．储氢过程中，NaHCO3被氧化

D．释氢过程中，每消耗0.1 mol H2O放出2.24 L的H2

解析A项，化学反应过程中一定伴随着能量的变化，错误；B项，NaHCO3、HCOONa均为离子化合物，含有离子键，在HCO-3、HCOO-中均含有共价键，正确；C项，储氢过程中NaHCO3被还原，错误；D项，没有说明气体所处的状态，错误。

答案:B。

点评本题以新的储氢方法为背景，综合考查化学反应与能量、化学键、氧化还原反应等知识，同时考查考生对接受、吸收、整合化学信息的能力。

考点四、天然气在电池中的应用

例4新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图2所示。

图2回答下列问题：

（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为、。

（2）闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是，电解氯化钠溶液的总反应化学方程式为；

（3）若每个电池甲烷通入量 为1 L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为（法拉第常数F=9.65×104 C·mol-1，列式计算），最多能产生的氯气体积为L（标准状况）。

解析（1）总反应式为：CH4+2O2+2OH-CO2-3+3H2O，正极反应式为2O2+4H2O+8e-8OH-，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到。（2）由三个池可看出一、二两池为串联的电池，其中甲烷与氧气反应，甲烷是还原剂，其所在极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气。（3）1 mol甲烷氧化失去8 mol电子，电量为8×9.65×104C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，1 L为1/22.4 mol，可求电量；甲烷失电子是Cl-失电子数的8倍，则得到氢气为4 L（CH4~8Cl-~4Cl2）。

答案:（1）2O2+4H2O+8e-8OH-，CH4+10OH--8e-CO2-3+7H2O

（2）H22NaCl+2H2O通电

2NaOH+H2↑+Cl2↑

（3）1 L22.4 L·mol-1×8×9.65×104C·mol-1=3.45×104C4 L

点评本题以甲烷燃料电池为载体，考查原电池电极反应式的书写、电解原理、电化学的有关计算等知识，要求考生能准确判断原电池与电解池，并能进行综合运用。

考点五、煤的燃烧与环境保护

图3例5直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终生成硫酸钙。硫酸钙可在图3所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。请回答下列问题：

（1）煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有 。（填写字母编号）

A．温室效应B．酸雨

C．粉尘污染D．水体富营养化

（2）在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间二氧化碳以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。

①二氧化碳与石灰石浆液反应得到产物为。

②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为。

（3）已知1 mol CH4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸收160.1 kJ的热量，1 mol CH4在氧气中完全燃烧生成气态水时放出802.3 kJ的热量。写出空气反应器中发生的热化学方程式：。

（4）回收的CO2与苯酚钠在一定条件下反应生成有机物M，其化学式为C7H5O3Na，M经稀硫酸化得到一种药物中间体N，N的结构简式为OHCOOH。

①M的结构简式为。

②分子中无—O—O—，醛基与苯环直接相连的N的同分异构体共有种。

解析（1）煤燃烧的产物中有CO2、烟尘以及SO2，分别导致温室效应、粉尘污染和酸雨；但没有营养元素排入水中，不会引起水体富营养化。

（2）①CO2与CaCO3反应生成易溶的Ca(HCO3)2。②由题意知，亚硫酸氢钙具有还原性，可被氧气氧化为硫酸钙。

（3）根据图示以及硫酸钙与甲烷反应的气体产物只有水可知，燃料反应器中发生的热化学方程式为：

CH4(g)＋CaSO4(s)→CO2(g)＋2H2O(g)＋CaS(s),ΔH=160.1 kJmol-1①

再写出甲烷在氧气中燃烧的热化学方程式：

CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)＋2H2O(g);ΔH=-802.3 kJ·mol-1②

②-①可得热化学方程式：

CaS(s)+2O2(g)→CaSO4(s);

ΔH=-962.4 kJ·mol-1

（4）由M酸化后得COOHOH，可得M的结构简式为COONaOH。N的分子式为C7H6O3，符合条件的同分异构体有：CHOOOCH、OOCHCHO、OHCOOCH、OHCCOOH、CHOCOOH、COOHCHO，共6种。

答案:⑴ABC

⑵①Ca(HCO3)2或碳酸氢钙

②Ca(HSO3)2+O2CaSO4+H2SO4

⑶CaS(s)+2O2(g)CaSO4(s),

ΔH=-962.4 kJ·mol-1

⑷①COONaOH②6

点评本题考查了燃料脱硫的原理、热化学方程式的书写、有机物的推断以及同分异构体种类的判断等知识，要求考生具有牢固的基础知识，具有综合运用各种知识解决问题的能力。

能源应用 篇4

关键词：能源管理,节能目标,能源统计,原始记录,统计台账

国家在“十一五”期间的节能目标是万元GDP能耗下降20%,为比上千家重点用能企业分别与各级政府签订了节能协议,同时各级政府也与中央政府签订了节能协议。对于国家和各级地方政府而言,节能目标的实现一方面依靠产业结构调整,另一方面依靠企业的节能技术进步。而无论以什么方式节能,最终都表现为企业能源消耗情况的变化和汇总。所以,企业的能源管理与节能降耗工作是政府节能工作的核心,同时也是近期快速实现节能降耗目标的主要工作方向。企业节能工作涉及管理与技术层面的诸多方面,其中的能源统计作为能源管理工作的一个手段,在能源管理中发挥着十分重要的作用。

1 企业能源统计工作的对象和任务

企业能源统计包括了计量管理、能源统计报表制度和能源统计指标体系,其中计量管理具体内容包括:①配齐用好计量器具和仪器仪表,保证安全运行;②建立计量管理制度,保证计量器具值常处于良好状态;③准确、完整、及时地提供各种有关能源数据,并保证信息的可靠性。这些数据的载体是由能源统计原始记录与能源统计台账构成的。企业能源统计台账的建立,必须与上级机关布置的能源统计报表制度的要求相结合。

企业能源统计的基本任务是:①为国家制定能源政策,编制和检查能源计划,保持能源供需平衡提供依据;②调查企业执行国家能源政策和能源计划的情况,进行统计分析,发现问题,查明原因,提出改进意见;③加强企业能源管理,为提高企业能源利用率、节约能源、发展生产、改善环境提供必要的信息。

2 企业能源统计方法

如果把企业用能系统看作一组电路,则各个用能环节是串联的,而在每个环节内的用能单元又是并联的。可将企业用能系统看作一个混联的系统,反映企业能源利用的流程和流向,这将有助于我们对用能系统进行统计与分析。根据统计学原理,能源在企业内部流动的过程及其特点可划分为能源购入贮存、加工转换、输送分配和最终使用4个环节,根据企业能源系统最终确定企业能源统计系统边界。企业能源部专职人员应根据一系列相关规则和企业自身的用能情况,将能源统计原始记录,经过科学的整理、编排、计算、汇总、平衡,实现系统化、档案化,以“月”为周期建立起企业能源统计台账并进行网络化管理。

2.1 能源统计原始记录

能源统计原始记录是基层单位通过一定的表格、卡片、单据等形式,对能源活动过程和成果所作的最初记载。比如,有:

(1)能源购进方面的原始记录;

(2)能源领用消费方面的原始记录,如领料单、退料单等;

(3)能源库存方面的原始记录和能源定期盘点记录、结存方面的原始记录等。

2.2 能源统计台账

能源统计台账是基层单位按照填报能源统计报表和分析工作以及能源管理、其他核算的需要而设置的汇总资料、积累资料的账册。能源统计台账包括以下几种:

(1)统计报表台账,是一种由能源原始记录到编制统计报表之间的过渡性台账,具有汇总报表的性质。

(2)专项指标台账,是针对某一能源活动专设的台账。

(3)历史资料、分析研究台账,是根据分析研究能源经济活动情况的需要,可将有关资料进行搜集、计算、整理,集中表现在台账上,便于分析、对比、发现问题而设的账,如能源经济效益台账等。

(4)能源管理台账,根据能源统计、会计、业务核算的需要,在生产企业建立的台账。如,产品生产台账、能源消费台账、单位产品能源消耗台账、节能台账等。

3 能源统计的实例分析

3.1 最终用能统计

最终用能环节是企业能源系统中最为复杂的环节,对其的统计可以由一种或几种统计台账共同完成。参照国家标准《企业能源平衡通则》(GB/T 3484-93),一般可以将企业最终用能环节划分为如下几个主要部分:主要生产、辅助生产、采暖(制冷)、照明及其他。以某有色金属加工型企业的年能耗为例,汇总报表如表1所示。

该企业将2007年企业全年最终用能分为主要生产用能、辅助生产用能、办公及其他用能和电能损失(见图1),消耗能源种类包括电力和柴油,各环节能源使用情况一目了然。但是因为缺少纵向比较的报表,所以我们无法进一步了解具体用能状况,难以发现节能潜力。不过,表1中每一项指标都对应地由一个专项统计台账汇总得来,我们从某一个专项统计报表中,就能够读出很多内容。比如,办公室用电有单独计量与报表。2007年该企业办公室用电柱状如图2所示。

虽然办公用电只占企业总能耗的0.35%,但是仍有很大的节电潜力可以挖掘。从办公用电的柱状图上可以看到1月、7月、8月、12月这4个月的用电量远远超过其他各月的用电,这与炎冬的气候特点和酷暑的气候特点正好一一对应,说明这4个月的用电量有一半(近3万kWh)都是空调耗用的。能源管理部门可据此制定空调节电的措施。比如:加装一层玻璃,增强隔热和保温效果;为玻璃贴隔热膜;上班晚半小时开空调,下班提早半小时关空调等。此外,还可以更换办公楼所有的照明设施为绿色照明设施,在走廊、洗手间、茶水间这样的公共区域可以换装声控节能灯。这些措施虽小,节能量可能暂时也很小,但是长年累月后,这些小措施产生的节能量可就是一个很大数字了。

3.2 单位产品能源消耗统计

评定一个企业能耗高低、是否节约能源的指标有很多,如企业综合能耗、万元产值能耗及单位产品综合能耗等,因此要从不同口径进行统计,分析企业是否达到节能目标。其中,对单位产品综合能耗的统计分析是最常用的。

假定,某企业只生产一个大的种类产品,在某个单位时间内产品产量和能源消耗量的统计分析,可以直接反映企业生产过程能源利用效率及其管理水平。如果企业单位时间内总能耗为E,企业产品产量为P,则有:

E=E0+aP

其中,aP——与产品产量有关的能源消耗量;

a——单位产品工艺能耗,取常数;

E0——与产品产量无关的能耗。

与产品产量无关的能耗,包括公用设施的办公设备的能源消耗,例如空调、照明、后勤服务等;同时也包括因管理不善导致的能源损失和能源的自然损失,如液/气态燃料的泄漏、固态燃料的风化和流失等。

该企业的主要产品是平滑铜管和内螺纹铜管,若考核内螺纹铜管的单位产品总能耗,则需明确该产品从原料到成品经历了哪些工序,耗用了哪几种能源。内螺纹铜管生产过程的每道工序均耗用电力,其中熔铸、轧制、在线退火和退火工序消耗氮气作为保护气氛,少量柴油作为材料与产品的运输能耗。于是,内螺纹铜管单位产品综合能耗:

C1=(E01+e1+f1)/P1

其中,E01——按权重分摊给内螺纹铜管与产量无关的能耗,单位:tce;

e1——按权重分摊给内螺纹铜管工艺电耗(包括消耗氮气产生电耗),单位:tce;

f1——按权重分摊给内螺纹铜管柴油折标后能耗,单位:tce;

P1——内螺纹铜管的产量,单位:t。

内螺纹铜管权重α1,是单位时间内内螺纹铜管产量P1占企业产品总产量P的百分比:

α1=(P1/P)×100%

于是取原始记录与统计表中数据汇总,得到内螺纹管的单位产品能耗,并与上一个统计周期的能耗进行对比(见表2、表3)。

从表2、表3可知,2007年内螺纹筒管的单位产品工艺能耗和单位产品综合能耗与2006年同比均有上升。该企业的生产工艺具有高水平的先进性,其能源管理体系也较完整,2007年虽然没有进行大的技术改造,只是对职工浴室热水系统实施电加热改太阳能加热的节能措施,但产品单位能耗不降反升,这是不应该发生的状况。于是,从统计报表与原始记录中查找原因。首先,对2006、2007年各工序进行了能耗分解。

从图3中可以看到2007年各工序的单耗与2006年各工序单耗相比,熔铸、轧/铣/联、光管精整、在线退火能耗水平保持不变;盘拉和内螺纹铜管精整成型工序单耗有所上升;退火工序单耗下降4.3%。2006、2007年内螺纹铜管管成品率比较如表4所示。

2007年和2006年的内螺纹铜管成型工序的成品率分别为95.3%和99.8%,2007年的内螺纹铜管成型的成品率降低,结果致使内螺纹铜管成型工序能耗上升。

在经过一系列分析、比对、审核原始数据后,我们得到了这样的结论:①从生产全工艺来看,内螺纹铜管成型是最为精密的一道工序,同时产生较高的废品率;②对内螺纹铜管成型机加强维护和保养,避免客观因素造成的废品率上升;③提高该工序职工技术水平并加强思想教育,减少主观因素造成的成品率下降、能耗大幅上升的不良后果。这些结论有助于能源管理部门更好地开展节能工作。

此外,企业能源统计工作的完善,为企业节能量的计算奠定了基础,铺设了路途,是保证其准确性的前提。

4 结语

能源计量是能源管理的基础工作,是用能单位能源数据的唯一来源。能源统计是整理、汇总、积累资料的工具,将分散记载在原始记录上的资料,进行分组、归纳、计算、汇总,形成全面、系统的能源活动情况的真实资料,为及时、正确编制能源统计报表和开展统计分析创造了有利条件。从上述的简单举例中可以看到,能源管理工作者经计算汇总后得到的能耗指标数据异于寻常,应及时地查找能源原始记录与统计数据以比对,同时应立即采取措施,尽最大可能地节约能源,降低能耗,达到节能目标。

因此,从某种程度上看,能源计量管理的完善程度、统计工作的详略与深浅,直接影响企业能源管理和节能工作导向的准确性。如果丧失了这种准确性,就无法实现促进企业节能降耗,不断提高能源利用率的目的。在企业能源管理过程中,统计工作占据着重要的地位。它是节能管理的重要手段,也是完成政府节能目标和企业节能目标的有效、科学的基本途径之一。

参考文献

[1]企业能源计量与能源统计在节能工作中的作用[EB/OL]．中国电石网．http：//www．cciac．org．cn/zcfg_show．asp?id=929．

[2]陈立伟．能源计量是能源审计的基础[J]．广东科技，2007(7)．

[3]王永川，陈光明．钢铁企业能源管理系统方案研究[J]．2003(11)．

超导材料在能源上的应用 篇5

姓名：成双良

班级：复材1402

学号：1105140212

摘要：超导技术是21世纪具有重大经济和战略意义的高新技术，在国民经济诸多领域具有广阔的应用前景，在能源方面尤其是电力系统以及热核聚变实验之中尤为突出。实用化超导材料是超导技术发展的基础。目前，国际上发现的实用化超导材料主要有有低温超导线材、铋系高温超导带材、YBCO涂层导体。文章首先介绍了超导材料的发展基础，重点综述了上述几种实用化超导材料制备及加工、性能和应用方面的最新研究进展，并对相关领域存在的问题及今后的发展作出展望。

关键词：超导材料，电力系统，热核聚变，NbTi，Nb3Sn，铋系高温超导带材，YBCO涂层导体

Application of Superconducting Materials in Power System and Thermonuclear

Fusion

Abstract:Superconducting technology is a high-tech with significant economic and strategic significance in the 21st century.It has wide application prospect in many fields of national economy, especially in energy, especially power system and thermonuclear fusion experiment.Performance improvementin practical superconducting materials is the foundation of application development.The overall picture of superconductors is diverse and developing rapidly.Currently, practical superconducting materials comprise mainly Nb-based low-temperature wires, bismuth-strontium-calcium copper oxide high-temperature superconducting tapes and yttrium barium copper oxide coated conductors.A review is presented here of the fabrication issues, key properties and recentdevelopments of these materials, with an assessment of the challenges and prospects for fixture applications.Keywords: superconducting Materials, power system, thermonuclear fusion, NbTi，Nb3Sn, BSCCO tapes, YBCO coated conductors

1.前言

自从 1911 年荷兰物理学家 Kamerling Onnes 发现超导现象以来，超导材料的发展经过了一个从简单金属到复杂化合物，即由一元系到二元系、三元系直至多元系及高分子体系的过程。在上世纪 80 代末发现铜氧化物超导体之后，在新世纪之初又有两类比较接近实用的超导材料被发现，即 MgB2和 Fe 基超导体，新型超导体可谓层出不穷。然而，由于各自不同的本征特性、低温条件、合成技术及其环境污染等因素，各类超导体的实用化水平相差很大，有的基本失去实用性，仅能适于基础研究。本文主要对超导材料进行概述性介绍并以目前已处在应用中或处于商业化前期的NbTi，Nb3Sn，铋系高温超导带材，钇系高温超导带材为例介绍超导材料在电力系统和热核聚变方面的应用。

2.超导材料的发展概况

超导体在超导状态下具有零电阻、抗磁性和电子隧道效应等奇特的物理性质[1]。利用超导体的这些特性可以传输大电流、获得强磁场、实现磁悬浮、检测微弱磁场信号等，因此超导材料广泛应用于电力、电子、军事、医疗、交通运输、高能物理等许多领域。

目前，超导材料已发现上千种，包括单质、合金和化合物。从 1911 年第 1 次发现超导现象到 1985 年，超导转变温度最高为铌三锗的 23 K，这些超导材料工作在液氦环境，一般称为低温超导材料。1986 年，Bednorz和 Muller 发现了Tc达到 30 K 的La-Ba-Cu-O 超导体，标志着高温超导研究的开始。紧接着发现了 TC超过液氮温度(77 K)的Y-Ba-Cu-O(YBCO，Tc= 92 K)、Bi-Sr-Ca-Cu-O(Bi2223，Tc= 110K)，Ti-Ba-Cu-O(Ti2223，Tc=127 K)和 Hg-Ba-Ca-Cu-O(Hg1223，Tc= 134 K)等系列氧化物高温超导材料，它们可以工作在廉价的液氮环境，这类材料被称为高温超导材料。1990 年以前，实用化超导材料的研究主要集中在低温超导材料。目前，低温超导材料已经进入产业化阶段，实用化超导材料研究主要集中在铜氧化物的高温超导材料。

虽然近年 来 各 类 新 型 超 导 材 料 层 出 不 穷，包 括2000 年发现的二元化合物 MgB2和 2008 年发现的 FeAs超导材料。然而从实用的角度特别是就电力能源系统的强电应用而言，只有 Bi、Y 系材料才有市场价值。Fe、Ti和 Hg 系由于含有环境危害元素和特殊的制备工艺，失去了作为一种实用超导材料的广泛性和普适性。

上世纪 90 年代末，随着第 1 代 Bi 系超导材料的制备技术取得重大突破，高温超导线材很快形成产业化生产能力，极大地促进了超导应用技术的发展，如高温超导电缆、高温超导限流器、高温超导变压器、高温超导电动机等已经进入示范运行阶段。超导电力技术的应用可望提升电力工业的发展水平和促进电力业的重大变革。因此，世界主要发达国家均把超导电力技术视为具有经济战略意义的高新技术。美国能源部认为超导电力技术将是 21 世纪电力工业唯一的高技术储备，发展高温超导电力技术是检验美国将科学发现转化为应用技术能力的重大实践，而日本新能源开发机构(NEDO)则认为发展高温超导电力技术是在 21 世纪的高技术竞争中保持尖端优势的关键所在。可见，超导技术越来越成为1 种不可替代的具有经济战略意义和巨大发展潜力的高新技术。

高温超导材料可广泛应用于电力、电子、医疗、国防军事、交通运输、高能物理等领域，大致可分为两大类: 大电流应用(强电应用)、电子学应用(弱电应用)。超导技术越来越成为 1 种不可替代的具有经济战略意义和巨大发展潜力的高新技术，将会对国民经济和人类社会的发展产生巨大推动作用。特别值得指出的是: 高温超导线带材可制备成各类器件，包括超导储能、变压器、电缆、限流器等等广泛用于先进电网之中。正如光纤的发明催生崭新的信息时代，高温超导线带材也将带来电力工业史上划时代的革命。

目前，世界范围内能源供应越来越紧张，而电能有大量浪费在传输线上。仅美国每年在输电线上的损失就高达 400 亿美元。而如果使用高温超导线材，不仅可避免这些损失，还可以节约大量的金属材料。因为同样直径的高温超导材料的导体能力高于普通铜导线的 100 倍以上。高温超导线材制成的超导器件具有损耗低、体积小、重量轻和效率高等特点。另外，建设超导智能电网是解决常规电缆远距离输电时对超高压电缆及技术依赖的唯一途径。例如，从内蒙到上海通过传统输电方式至少需要 500 kV 的电压，而通过超导电缆仅仅需要 220 V即可输送。随着经济和社会发展，人们对电能的需求量日益增长，电力系统的容量越来越大，电网将不得不向超大规模方向发展，同时人们对电能质量和安全的要求也越来越高，急需进行电力工业的革新改造。

同时，超导材料不仅仅在电力系统方面有着划时代的意义，在开发另一种梦幻般的新能源，即可控核聚变方面也有着不可替代的作用,即用作核聚变反应堆“磁封闭体”：核聚变反应时，内部温度高达1亿～2亿摄氏度，没有任何常规材料可以包容这些物质。而超导体产生的强磁场可以作为“磁封闭体”，将热核反应堆中的超高温等离子体包围、约束起来，然后慢慢释放，从而使受控核聚变能源成为21世纪前景广阔的新能源。

为了提高超导导体的冷却效率，自上世纪 60年代起人们开始发展内冷导体 － ICC(InternalCooledConductor)，将超导线或铜线缠绕在封闭的中心冷却管周围获取冷量。1975 年，Hoenig、Iwasa 等人在 ICC 的基础上，发展出 CICC(Cable－ in － Conduit － Conductor)。由于 CICC 中冷却剂(主要是液氦)以流体形式直接与电缆接触，湿表面大，因此较 ICC 换热效率更高。此外，由于外部铠甲为内部电缆提供了支撑，提高了其结构强度，可承受高电磁载荷。因此，CICC 是目前国际上公认的受控热核聚变装置中的大型超导磁体线圈的首选导体，已广泛应用在加速器、聚变堆等大科学装置中，如正在建造中国际合作 ITER装置、CERN 的 LHC 装置、德国马普的 W7 － X 装置等[2]。目前主要使用的是NbTi和Nb3Sn材料。

尽管目前已有数千种超导体被发现，但具有实用价值的仅以下几种:已实现商业化生产的NbTi,Nb3Sn，铜氧化物BSCCO(Bi2223,Bi2212)和MgB2，处于商业化前期的YBCO涂层导体，以及处于实验室阶段的2008年刚发现的铁基超导材料。可以说，只有低温超导材料实现了大规模应用，当前，NbTi和Nb3Sn占超导材料市场的90%，而BSCCO和MgB2处于应用示范阶段，YBCO涂层导体批量制备尚未实现，铁基超导线带材还处于研发阶段。

3.低温超导材料

3.1 NbTi

1961年，美国Hulm等人首先报道了NbTi超导合金[3]，其很快就在1968被完全产业化并迅速获得广泛应用，这主要是由于这种合金具有良好的加工塑性和很高的强度及优异的超导性能。还有很重要的一点是这种合金的原材料及制造成本远低于其他超导材料。

我们知道，NbTi合金的Tc为9.7 K，其临界场H可达12T，可用来制造磁场达9 T(4 K)或11 T(1.8 K)的超导磁体。NbTi线可用一般难熔金属的熔炼方法加工成合金，再用多芯复合加工法加工成以铜(或铝)为基体的多芯复合超导线，最后用时效热处理及冷加工工艺使其最终合金由β单相转变为具有强钉扎中心的两相(α+β)合金，以满足使用要求。现在的多芯复合NbTi线材的每根截面上排列数百芯乃至数万芯NbTi丝，典型产品截面结构见图1(a)。不同公司工艺流程稍有变化。目前NbTi超导材料主要应用于制造核磁共振成像系统(MRI)、实验室用超导磁体、磁悬浮列车等，其中MRI每年消耗的NbTi超导线约为2500吨左右。因此，NbTi超导材料因其易加工、低成本和耐用，已成为最成功的实用化、商业化的超导材料。有理由相信，NbTi超导体在今后一段相当长时间内将继续得到广泛应用。3.2 Nb3Sn

产生较高磁场的Nb3Sn材料是由贝尔实验室Matthias于1954年发现的[4]，但因为其脆性大、硬度高，因而直到1970年代初才实现商业化生产。Nb3Sn是一种具有A15晶体结构的铌锡金属间化合物，其超导转变温度为18K，在4.2 K时的上临界磁场可达25 T, 4.2K/l0T磁场下能承载的临界电流密度约为5×10^5 A/cm2，因此，Nb3Sn主要用于制作10-23 T的超导磁体。Nb3Sn材料因其脆性不能按照NbTi线同样的工艺制备，历史上先后尝试过多种制造方法，如气相沉积法、青铜法、扩散法、内锡法以及粉末装管法等。虽然各有优缺点，加工工艺均较复杂，产品的力学性能差。实际上，青铜法一直是各种商品化Nb3Sn实用材料的主要制造工艺。

Nb3Sn导体主要应用于核磁共振仪，磁约束核聚变以及高能物理的高场磁体领域，如2011年Bruker公司已采用Nb3Sn开发了23.5 T,1 GHz的NMR系统。除Nb3Sn以外，比较著名的A15化合物中还有Nb3Al，其T和H比Nb3Sn要高，分别达19.1 K和32.4 T。Nb3A1是当前的一个研究热点[5]，主要由于它具有优异的应变特性，但是这种材料的加工窗口更窄，制备更为困难。目前日本国立材料科学研究所((NIMS)对该材料的研究工作较为突出，已能制备高性能长线，并实验绕制了高场内插线圈。

NbTi和Nb3Sn是目前应用最为广泛的两种超导材料。至今，用NbTi合金线材绕制一个8T的超导磁体，用Nb3Sn线材绕制一个15 T的超导磁体已经不存在任何的技术问题。这些导线的主要生产厂家是美国牛津超导((OST)公司、欧洲先进超导公司((EAS)、日本古河公司以及英国Luvata公司、中国西部超导公司等。值得一提的是，我国西部超导公司近年来承担了国际ITER计划的69% NbTi超导线材和7%Nb3Sn超导线材任务。通过参与ITER计划，大大提升了我国低温超导导线研发和产业化能力，成为ITER项目超导线的重要供货商。

图 1 实用化超导导线的界面结构 高温超导材料

4.1 铋系高温超导带材

1988年，日本NIMS的Maeda发现了临界温度达110 K的秘系（BiSrCaCuO)氧化物超导体[6]，后经证实他们得到的是Bi2212和Bi2223的混合物，Bi2223的Tc为110 K，而Bi2212的Tc是90 K。铋系超导相是一种陶瓷结构，无法直接加工成带材。通常采用粉末装管法（PIT)，即将脆性的超导粉包裹在金属套管里制备成导线。Bi2223带材工艺流程一般是先将原料粉末装入银管，通过拉拔轧制，然后退火热处理，见图2。经过十几年的发展，利用这种方法，可以开发出长度为千米级的秘系多芯超导线材，且技术已经比较成熟，已达到商业化生产水平（被称为第一代高温超导带材)。目前工业化生产的Bi2223超导长线的临界电流（截面积为1 mm2的超导导线在77 K温度和0T条件下)一般在100 A以上，最好的能达到200 A。

图 2采用粉末套管法制备Ｂi２２２３带材的工艺流程

具备Bi2223长线批量化生产能力的厂家主要有美国超导体公司、德国布鲁克公司、日本住友公司、北京英纳公司等（前2家公司已停产)。目前Bi2223导线已基本满足实用要求，并且已在超导输电电缆、磁体、发电机、变压器、限流器等多个项目中获得示范应用，特别是中国科学院电工研究所成功研制了世界首座超导变电站并进行了并网试验。真正接人电网进行商业运行的1 km长三相Bi2223超导电缆安装在德国小城Essen,其电压为10 kV，总功率为40 MVA。自从2014年10月正式替代原来一根110 kV的铜电缆以来，已安全运行了近1年。

然而Bi2223超导体具有较强的各向异性，在液氮温区的不可逆场较低（<0.5 T)，在较小的磁场下，其临界电流会显著降低，不适合用于强磁场场合。因此，在液氮温区，Bi2223超导体主要面向“超导电缆”应用。

4.2 钇系高温超导带材

临界温度达93 K的钇系（YBaCuO,缩写为YBCO)超导体是第一个被发现的Tc超过77 K的高温超导体[7]。和Bi2223相比，YBCO的各向异性γH较弱，约为5-7左右，同时在77 K时具有很高的不可逆场，高达7T，也就是说，钇系可以在77 K强磁场下承载较大的临界电流，是真正的液氮温区下强电应用的超导材料。由于YBCO带材在强磁场下具有更为优异的性能，近年来，它已成为超导材料的研究热点，研究重点是降低成本和提高性能。但是钇系超导体晶粒间结合较弱，难以用传统的PIT工艺制备带材，其成材通常建立在薄膜外延生长技术上，称为第二代高温超导带材（也称为涂层导体)。

第二代高温超导带材主要是由金属基带、多层隔离层、YBCO超导层、保护层等组成。金属基带一般为Ni或者Ni合金（如哈氏合金)，甚至不锈钢，其厚度为50-100 μm，其上沉积总厚度小于1μm的几层隔离层，随后外延生长1-4 μm的YBCO超导层，最后覆盖几个μm的保护层，典型结构见图1。这样的工艺结构主要是为了得到具有双轴织构特性的YBCO超导层，从而最大程度地避免材料中的大角度晶界，消除超导相之间的弱连接，获得大的传输电流。织构化基带的制备工艺路线主要有3种: 轧制辅助双轴织构基带技术（RABiTS)、离子束辅助沉积技术（IBAD)、倾斜衬底技术（ISD)。隔离层一般采用磁控溅射或脉冲激光沉积获得，除了具有阻挡原子扩散的作用外，还具有将织构传递给超导层的作用。超导层的几种主流沉积方法有: 脉冲激光沉积(PLD）、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、金属有机沉积(MOD)以及电子束共蒸发（CE)技术等。采用上述工艺获得的YBCO薄膜临界电流密度JC一般在106-107 A/cm2，之间（77 K,0 T)。目前YBCO薄膜的研究重点是:一个是引入人工钉扎中心，进一步提高磁场下的JC;另一个是通过增加YBCO薄膜的厚度来提高涂层导体的临界电流。

自1999年第一根100 m长YBCO带材被制备出来以后，第二代高温超导带材的研发单位已逐步发展成为以企业公司为主，主要的研发单位为:美国Superpower公司，日本Fujikura和SWCC公司，美国AMSC公司，德国THEWA公司以及韩国SuNAM公司等。其中美国Superpower公司是世界上第一家制备出千米级(1065 m, 2009年)的YBCO带材厂商，目前仍然保持着长度方面的世界纪录。该公司生产的首根1065 m长YBCO带材的最小电流是282 A/cm，整根带材的负载电流(电流ICx长度L)超过300000 A·m。值得一提的是，韩国通过设立“应用超导技术发展先进能源系统”的10年计划(即DAPAS计划)，经过有效组织、整合，采用合适的技术路线，近年来获得了突破性的进展，于2012年成功研制出1000 m长的YBCO带材，其负载电流达到422 A×1000 m = 422000 A·m。近几年来，我国进行YBCO带材产业化研发的主要单位有上海超导科技公司、苏州新材料研究所以及上海上创超导公司等。

YBCO带材的缓冲层及超导层，多采用真空沉积法制备，复杂的薄膜制备工艺不仅导致其成材率较低，而且价格至今也远高于第一代Bi2223导线。因此，今后面临的挑战是进一步优化制造工艺，提高电流性能，降低成本，这样才有望获得规模化的电力应用。

5.小结

如文中所述，实用化超导材料NbTi, Nb3Sn, Bi2223均是采用拉拔、挤压或轧制等机械加工工艺获得超导线带材，该方法制造成本低廉，易于规模化制备，而YBCO导体必须采用多层镀膜的方法，需要人们付出更多的努力，才能获得真正意义上的低成本、高性能YBCO带材。

以NbTi, Nb3Sn为代表的低温超导体已实现了商品化，其制备工艺及性能发展已完全成熟，并得到广泛的应用，尤其是在全球医疗和科学仪器方面，如用于医学诊断的核磁共振成像仪和用于谱线分析的核磁共振仪以及高能物理实验用的磁体。其中在高能物理实验中更是有可能在不久的将来实现可控核聚变，人类将获得永不枯竭的能源。

我们相信，随着实用化超导材料的进一步提高和技术的成熟，人类的社会将在能源，通讯以及更多的方面出现划时代的变革。

参考文献

清洁能源应用创新设计与研究 篇6

术，提出发电雨篷的创新设计方案。给市民一个全新的体验。

1 前言

未来十年，中国能源将实现两个目标：一是到2020年非化石能源占一次能源消费总量的比重达到15%左右；二是到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。

如今，中国已经成为全球清洁能源投资第一大国。

据2012年全球清洁能源投资报告显示，2012年全球投资总额为2687亿美元，相当于2004年的5倍。其中，中国在清洁能源方面的投资达到创纪录的677亿美元，较2011年增加20%，投资总额位居世界第一，成为全球清洁能源领头羊。[2]

能源是人类生存和发展的重要物质基础，也是当今国际政治、经济、军事、外交关注的焦点。中国经济社会持续快速发展，离不开有力的能源保障。在经济全球化深入发展和中国现代化加快推进的大背景下，如何认识能源发展趋势，选择什么样的能源发展战略，采取什么样的政策措施，是一个十分重要的问题，需要认真加以思考。[1]雨篷作为居民住宅大量装配的设备，对住宅起到装饰、遮风挡雨、阻挡紫外线等作用，雨篷设计的好坏直接影响着整个环境的美观度和人们的心情，目前雨篷设计着重于抗风力方面的研究，使用新型结构与新的材料与新的安装方式，但从产品整体感上没有大的突破，造型单一，美感上甚至跟不上人们对它的要求，因此，结合能源问题的雨篷研究设计是相当有意义的。

2 雨篷设备现状概

雨篷，是遮蔽雨、雪和阳光的设备，并作为一种方式与手段，引领人流、车流与人们的视线。雨篷，对丰富建筑立面、美化建筑环境起到一定的作用。近年来，各地新建筑如雨后春笋拔地而起，五光十色，千姿百态。作为建筑入口，尤其是大型公共建筑入口，人流，车流出入频繁，要求醒目突出。传统入口雨篷的形式与尺度无法适应现代建筑，现代人的活动，交往及审美情趣的要求。厚实沉闷、形式单一的雨篷被宽敝、明亮、轻盈、飘逸的现代雨篷所取代。材质的新颖，结构的多样，创作理念与手法的更新，使现代雨篷形式多姿多彩，风格各异。

3 环境与新技术分析

在亚热带和热带季风气候带的地区，天气总是阳光与阴雨交替发生.这些地区能同时获得充足的阳光与雨水。居住在这些地区的人们，尤其是老城区和欠发达地区的人们，他们会安装各种各样的遮阳与挡雨篷。出于对简约能源的思考，我们结合雨篷、太阳能。雨水势能，设计出“太阳.雨”自发电遮阳篷、挡雨篷。

薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高可以达13%。薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。

PVDF压电薄膜即聚偏氟乙烯压电薄膜是本世纪70年代在日本问世的一种新型高分子压电材料。到目前为止，该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http：//www.ems86.com总第528期2013年第47期-----转载须注名来源世界上只有少数先进国家生产。PVDF压电薄膜是一种柔软、质轻、高韧度塑料薄膜，可以根据需要制成各种形状，厚度的元件。与微电子技术结合，能制成多功能传感元件。总的来说：PVDF压电膜比石英、PzT等具有压电常数大，频响宽，不易受水和一般化学品的污染、价格便宜等特点。它不仅在许多领域中可替代压电陶瓷材料使用，而且还可以应用在压电陶瓷材料不能使用的场合。因此它是一种极有发展前途的换能性高分子敏感材料。

4 发电雨篷方案的思考与实施

太阳.雨是一个自发电遮阳篷、挡雨篷，运用太阳能电池技术与压电发电技术实现晴雨天气都能产生电能供给室内电器使用，实现环保简约能源诉求。有阳光的时候我们可以利用太阳光能发电供给室内电器，减轻城市电网的负担。下雨的时候太阳能电池板不能工作，但通过压电技术的运用使得本装置在雨中也能实现发电。

出于对简约能源的思考，我们结合雨篷、太阳能。雨水势能，设计出“太阳.雨”自发电遮阳篷、挡雨篷。一般情况下，太阳能电池板朝上，利用太阳能进行发电。当光线感应器感应到环境光亮度明显减小，湿度感应器感应到空气湿度明显增加时，旋转结构启动，压电发电板朝上。

本作品通过将传统部件与新材料部件有机结合的基础上，通过硬朗的线型和中置的选装结构实现了产品在各种天气条件环境下正常工作的诉求，同时巧妙地通过结构设计，实现多种模式的转换功能，满足人们需求。而且模块化构件、简单的结构易于装卸与更换部件，保证了工业化易于实现与人性化的设计。

所采用的的材料有：薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高可以达13%。

PVDF压电薄膜即聚偏氟乙烯压电薄膜是本世纪70年代在日本问世的一种新型高分子压电材料。PVDF压电薄膜是一种柔软、质轻、高韧度塑料薄膜，可以根据需要制成各种形状，厚度的元件。与微电子技术结合，能制成多功能传感元件。

本设计最终完成为“太阳雨”发电雨篷设计，创新点在于区别于其它雨篷的美观和实用，是新能源技术与传统家居组件的结合，达到了最理想的效果。针对使用人群的使用心理，对雨篷全新的诠释，在设计中合理安排不同情况下的工作模式及空间的应用。基于中国乃至东南亚的实际气候与建筑情况和新技术新材料新结构设计，采用现代防尘、耐雨淋、耐暴晒且低廉的新型材料结合使用。是一款符合现代家居场所大众需求的设备。

鞍钢能源管理系统及应用 篇7

能源管理系统(EMS)是在信息技术的基础上采用先进能源管理思想和控制技术,并以采集的实际能源数据为依据的能源生产、消耗评价体系,是能源管理领域的最基本理念之一。把分散的各自独立的传统能源生产管理方式转变为集中一贯制的管理方式是现代化钢铁企业先进的、被证明行之有效的重大管理措施[1]。

鞍钢股份有限公司从2000年开始不断完善基础自动化,对基础PLC、采集仪表和网络进行了改造、建立和完善,建立了采集子站。2002年建立了计量信息系统,实现了数据的实时采集和网上结算。 2006年经过充分调研和多方论证,建立了一个集能源、生产、环保和运输为一体的信息化管理平台。这一平台建立以来,通过优化能源管理,提高了能源管理水平,实现了对能源消耗的实时监控,取得了显著的节能减排效果。

1 建设的必要性、基础条件和建设目标

1.1 建设的必要性

目前鞍钢的整体布局呈一线型阶梯布置,属典型紧凑型短流程,能够充分发挥工艺节能和流程节能的优势,并且大量采用当今先进节能技术和设备,因此具备了基础设备节能和工艺节能的条件,与此同时对节能管理提出了更高的要求。紧凑型短流程也对各生产工序的运行与能源动力供应的紧密结合以及系统经济调整的整体性提出了更高要求,生产工艺链条或供辅系统的任一环节发生变化,都会联锁反应并逐级递延,系统的稳定性随之改变。因此,保证能源系统稳定,推动铁素流的稳定流动,并在系统改变状态时,能源管控机构能够及时反应、快速决策和安全经济调整,在短流程钢铁企业的能源生产组织过程中显得尤为重要。

节能减排中吨钢综合能耗、吨钢耗新水、可燃气体回收利用率、污染物排放等标准是钢铁企业的重要评价指标。钢铁企业能源消耗占产品总成本的20%~30%,与总成本中原料消耗、人工、财务、管理等费用相比,能源是制造成本中的主要可控部分,节能的潜力大[2]。

在这种形势下,建立EMS势在必行。

1.2 基础条件

为了建立EMS,鞍钢对原有系统结构进行了重组,包括实行了扁平一体化管理,动力生产厂全部整合为一,取消了发电厂、供电厂、燃气厂、氧气厂和给水厂的传统建制,同时建立了集中的能源调度监控系统,便于不同系统间的统筹与协调;融合了公司级能源管理和动力厂级生产管理,减少了管理层次,提高了信息流转速度;强调节能与环保的协调性,将环保管理纳入统一管理架构,在此基础上组建形成环境与能源部,为能源管控一体化提供了体制保证。

遵循“设备大型化、操作自动化、管理信息化”的理念,鞍钢的各炉机设备基本实现了自动控制,现场基础信息都实时采集到现场PLC或DCS设备,针对部分不具备联网条件的设备,通过网络改造,使其具备建设能源信息化管理的基础技术条件。

鞍钢能源管理人员拥有先进的能源管理理念和经验,借助先进的计算机技术,将能源管理技术与信息化技术有效结合,为鞍钢EMS的建立、开发和应用提供了技术与人力基础。

1.3 建设目标

以先进的节能设备、工艺流程为依托,以科学的管理流程和体制为支持,以综合的能源、生产、环保信息为平台,以智能化的信息分析和决策模块为手段,实施能源生产、输送、调配的集中管控与快速响应,从而实现能流的稳定、高效流动,提升系统管理节能的水平,实现绿色钢铁制造。

按照扁平化和集中一贯的理念,将数据采集、处理和分析、控制和调度、平衡预测及能源管理等功能进行有机的一体化设计,并进行能源管理系统与应用功能的开发和完善,根据系统运行实际,后期再逐步固化各类生产组织控制模型。同时有机融合ERP系统的生产信息,实现能流与物流深层次的结合;融合环保系统的环保信息,实现节能与环保的统一。

2 组成及特点

2.1 系统组成

能源管理系统是集自动化技术、计算机信息技术、网络技术和能源管理技术为一体的系统[3]。系统架构如图1所示。

EMS采用C/S,B/S相结合的系统架构,整个系统框架以及应用均采用C/S模式,其后台数据流采用B/S架构。系统的关键设备包括历史数据库服务器、实时数据库服务器、应用服务器(含Web服务)、I/O服务器、环保服务器、各操作站HMI、PLC、网络交换机等,其中,历史数据库服务器、实时数据库服务器和应用服务器全部为冗余配置,为集群系统。

EMS网络架构按标准的三层结构设置,即核心层、汇聚层和接入层,其中核心层为冗余配置,核心层交换机为异地设置。同时,EMS设置现场工业以太环网,用于连接区域前置PLC、环保采集子站等设备。

EMS配置有大屏幕显示装置,为生产、动力、电力、环保调度系统共用。大屏幕系统由拼块式大屏幕等离子(MPDP)显示控制系统、图像传输系统及其他辅助显示设备等组成。大屏幕显示系统拼接形式为等离子拼接,共6行12列,计72块屏,总体拼接面积约为36m2。72块等离子拼接墙可作为一个显示单元或若干个显示单元。例如: 调度系统40台调度主机及鞍钢厂区内12路视频监控信号中的任意1路都可全屏显示到等离子拼接墙。

EMS软件体系结构分为三层,用于创建多层应用程序,分别是客户端、业务逻辑层和数据层。EMS还配备实时数据库和关系数据库。EMS软件架构如图2所示。

2.2 系统特点

(1)便于维护及扩展。

本着一次规划设计、分步实施的设计原则,主机系统及主干网络配置满足一期、二期工程总体能源管理的需要。根据EMS条件和实际要求,系统采用分布式、前置机隔离,具有良好的可靠性、开发性、可扩展性以及合理的性能价格比;采用先进的、具有良好运行实绩的、可靠的软硬件系统;人机界面友好,全中文系统。整个系统易于开发和维护,并提供符合国际标准的接口和开发界面。同时采用灵活的C/S,B/S相结合的架构方式,既提高了系统的稳定性和安全性,又减轻了系统服务器的负荷,同时也满足了用户群不断变化的需求。

(2)覆盖全厂区。

厂区配备有完备的从原料、冶炼到成品轧制的生产工艺装备及公辅设施,因此,为满足全厂一次能源、二次能源的消耗、回收,优化供需平衡,减少能源逸散的需要,系统管理范围覆盖了全部主要公辅设施及生产工艺装备。

(3)权限设置合理。

针对能源管理信息量大、种类多、变化频繁等特点,为保证EMS有效、方便、正确地使用和运行,EMS具有系统维护及用户权限管理功能,能根据操作人员职责、监控信息性质以及报警信息,动态地进行信息维护和权限管理。

(4)安全性高。

设置能源系统前端站(PLC),进行各自区域的数据处理(包括少数散点的数据采集),避免因能源系统与生产系统及公辅系统数据交换引起的相互干扰。

(5)信息实时共享。

能源信息系统除供能源调度人员使用外,还供各事业部能源管理人员同步使用。为保证系统安全,分级授权浏览班、日、月能源报表,以求缩短能源管理周期,实现能源计划与实绩的短周期比对,并对出现的问题进行及时跟踪与纠偏。

(6)监控范围广。

大屏幕系统由拼块式大屏幕等离子显示控制系统、图像传输系统及其他辅助显示设备等组成,信号在MPDP大屏幕显示系统上进行动态综合显示,从而实现对整个厂区工作状态的直观实时监控,以便及时地做出判断和处理,实现集中控制和辅助指挥调度的目的。该系统支持单屏、跨单屏以及整屏方式显示,可实现图像窗口的缩放、移动、漫游等功能。能同时显示多路网络信号图像,整个系统能同时接入至少60路计算机图像,且可以随意调整任意一路的显示位置及大小。

3 主要功能和信息流设计

EMS功能要满足以下要求:能源数据采集满足在线实时性的要求;按工序进行能耗分析,满足工序成本核算要求;与公司ERP系统建立无缝连接;实现能源负荷、消耗分析预测;逐步完善能源动态平衡及优化调度策略;具备较强的故障分析能力,形成快速反应的应急预案;满足动力、电力两个系统的有机融合,保持风格、人机界面的一致性;电力系统实现变电站遥测、遥信、遥控、遥调和遥视功能,并实现电能量的自动统计报表管理;适应生产、动力、电力、环保调度和大屏幕集中设置管理的需要;实现能源管理过程无纸化。

厂区EMS涵盖了能源动力管理系统、能源电力管理系统、大屏幕系统、能源安全生产视频监控系统、固定污染源在线监测系统、废水连续在线监测系统、大气环境监测系统以及噪声监测系统等环保在线监测系统。在EMS的功能设置方面坚持“先进、适用、完备”的原则。

EMS功能总体上分为两大部分,一是监视与远程控制功能;二是管理功能。监视与远程控制功能主要包括:能源介质过程数据监视、能源设备及主要工序运转状态监视、能源设备远程控制、大屏幕显示;管理功能主要是能源管理,包括:能源计划编制、能源实绩管理及质量管理、能源运行支持与调度、能源设备管理等。能源信息处理、能源故障处理是辅助功能,文中不做介绍。系统功能架构如图3所示。

3.1 主要功能

3.1.1 监视与远程控制功能

(1)能源介质过程数据监视。

通过实时数据库的接口功能,接收来自厂区内各PLC和DCS(AB,Honeywell,Schneider,Siemens,GE,Mitsubishi,Foxboro)的各类信息,完成数据采集、定时存储等功能,所有数据的刷新速度应达到秒级。系统采集各种介质的发生量、各贮柜的贮量、贮量变化情况和各用户的消耗量、管网系统的压力、温度、各设备的操作状态等参数。系统对实时数据库的任一模拟量均可根据用户需求自行配置,并以曲线显示其实时状态和历史趋势。

(2)能源设备及主要工序运转状态监视。

通过实时数据库的接口功能,实时采集能源设备重要参数,判断出设备运行状态及主要工序的生产状况,故障时及时报警。系统重要参数报警具有按级别设置和多级提示功能。

(3)能源设备远程控制。

管理中心能源调度人员通过专用操作站向厂区内能源PLC系统下达控制(设定)指令,控制能源设备运行。

3.1.2 管理功能

(1)能源计划编制。

使用I/O接口服务器读取ERP的生产计划、检修计划和生产实绩,制定能源计划,并向ERP系统发送能源管理实绩。实现的功能包括能源预计划制定、能源计划形成、能源计划查询、能源计划修改、生产计划查询、设备检修计划查询及计划报表生成。

(2)能源实绩及质量管理。

能源实绩管理包括根据需要查询、显示并打印按工序或按介质的班、日、月生产实绩(实物)报表,显示方式有表格或曲线图;根据ERP生产数据,形成初级能源平衡报表(单耗、折标量),并可与计划进行比对功能。

质量管理包括全厂水、煤气、氧、氮、氩等能源介质的质量管理和检测管理,数据来源包括在线仪表与手工录入。系统设置统计(实绩、偏差、不合格率)、查询、报表打印(表格、曲线)功能。

(3)能源运行支持与调度。

根据ERP的日生产计划和检修计划,采用类比回归法和单耗计算法建立预调整模型,测算能源生产与消耗平衡,指导调度员对模型进行预调整,可调整的模型包括煤气柜位预测调整模型、氧气系统调整模型、蒸汽系统调整模型、电力系统经济调整模型等。另外,还建立了动力系统事故应急预案逐级提示处理流程。

(4)能源设备管理。

建立重点设备设计参数和实际运行重要参数档案以及重点设备故障信息管理档案,内容包括事故编号、事故名称、事故时间、事故类别、事故经过、事故原因及处理经过。

3.2 信息流设计

根据能源管理需求以及所确定的主要功能,从自动化系统层次结构角度分析,EMS既综合了基础自动化(L1)、过程自动化(L2)和生产管理控制系统(L3)三个层次的功能,又具有管理信息涉足鞍钢整个厂区的特点,因此,EMS信息流分析显得尤为重要。

信息流设计时主要考虑以下几个方面:(1)通过充分利用鞍钢各自动化系统现有的信息资源,实现信息共享,节省工程投资,例如,能源介质实时数据、设备运行状态利用的是各生产线L1系统数据;电力信息通过与电力自动化调度系统通信获得;生产计划信息来自ERP系统等。(2)使用VLAN技术合理分配数据通信负荷,减少网络负担,避免出现信息流瓶颈。(3)保证远程控制指令信息的响应时间和可靠性。(4)形成合理顺畅的能源管理信息流。信息流处理过程如图4所示。

4 系统亮点

(1)扩充数据采集,增加系统分析信息

一方面采集完备的动力计量信息、动力设备状态信息,增加分工序或主要单体设备的用能参数采集,另一方面增加影响能源系统的各生产工序的工艺技术参数采集,以此分析能源消耗或发生变化的原因。如通过采集高炉顶压、比肖夫洗涤塔前后煤气温度、洗涤水温度和流量、TRT入口导叶开度、旁通阀开度、TRT发电负荷变化等信息,综合分析影响TRT发电的原因;采集加热炉烟气、空气、煤气预热前后的温度、流量以及钢坯出炉温度等分析加热炉的效率。

(2)基础能源综合分析及预测

通常情况下,能源中心调度运行支持系统、后台显示画面均以单一介质流量或潮流展示该系统实时平衡情况,虽然清晰明确,但是不能同时方便地反映其他因素对该系统产生的影响,不利于及时综合分析。而鞍钢不但建立了完善的能源介质监视系统,而且具有了综合分析及预测能力,如通过将转炉系统与回收系统信息(包括转炉吹氧、氮封、蒸汽回收、煤气回收一次风机流量、转炉煤气柜位、CO及O2变化曲线)集中同步显示于同一时间区间实时曲线分析画面,可方便地研究各种因素的变化与相互影响,进行煤气回收、蒸汽回收的组合分析,并且依据ERP的日生产计划、检修计划,采用类比回归法、单耗计算法建立预调整模型,测算出能源生产与消耗数据,建立动力系统事故应急预案,指导调度员预先调整。通过收集、整理和分析各种事故基础数据,形成各种事故的能源调配方案,在实际使用过程中取得了良好效果。

(3)集中各类信息,深层次综合管控

管理中心生产调度和能源环保调度组织关系虽分别隶属于制造管控中心与环境能源部,但在调度大厅集中配置和共享ERP、EMS、环保以及生产能源现场视频等各类信息,调度能在第一时间做出预判反应,进行统筹分析、调整决策,缩短了事故事件的决策时间。同时,ERP系统与EMS数据相互交换,可形成短周期能源消耗综合报表,从而实现能耗预测分析。

(4)具备能源站所无人值守功能

具有在能源管理中心远程控制功能的电力设施包括全厂全部8座66kV总降压变电站(1座220kV总降压变电站为有人值守)。为防止误操作,各总降压变电站设置“五防”系统,在能源管理中心与集控操作站可远程“解锁”,实现遥控。

具有能源管理中心远程控制功能的动力设施主要包括: 30万m3高炉煤气柜、15万m3焦炉煤气柜、8万m3转炉煤气柜、煤气混合站、高炉煤气放散塔、焦炉煤气放散塔。

在动力系统远程控制系统中,各现场控制系统设置三种操作方式,即机旁操作、本地操作和远程操作,其中远程操作方式为能源管理中心操作,三种方式的选择由现场控制系统确定,机旁操作和本地操作优先远程操作。能源管理中心的能源调度大厅配有专用操作站,该操作站配置专用监控软件,经主干网、工业以太网与能源PLC直接通信,能源PLC仅向各公辅控制系统下达控制(设定)指令,而控制(设定)指令所涉及的公辅设施联锁控制由现场控制系统完成。

5 实施效果

EMS投入后产生了积极的效果,主要表现为:(1)提高劳动生产率。由于部分站、所、室实现无人值守以及取消分动力品种调度中心并成立集中调度中心,因此减少了动力系统定员。(2)节能效益。建立在能源信息化基础上的能源管理和控制模式,通过煤气、蒸汽、氧气系统在线及时调整,降低了煤气、蒸汽、氧气放散率,提高了煤气、蒸汽发电利用效率,降低了制氧电耗;通过电力潮流的监控调整,合理平衡用电负荷,减少了自发电上网。系统在投入运行前后的数据比较表明,吨钢综合能耗降低78kg/t,实现节约标准煤125万t/a。因该系统的投入运行,各项余能余热利用率得到大幅度提高,其中转炉煤气回收增加4.02亿m3/a,余热蒸汽回收量增加744万GJ/a,高炉煤气放散率由2006年的5.87%降低到1.16%,TRT发电量增加2.85亿kW·h/a。(3)产品能耗降低。CO2排放减少,为节能减排、创建绿色工厂做出了贡献。(4)提高了能源管理水平。公司及各生产厂领导能根据网上的实时数据进行生产决策,为领导决策提供了实时性和科学性参考。能源管理中心的建立使公司各生产厂能及时向公司汇报实际情况,避免了错报、漏报、瞒报等情况的发生,各

单位也加快了生产节奏,在生产中提高了警惕,对生产的顺行起到积极作用。

能源管理中心的建立在公司层面对生产、能源、运输、环保系统的分散控制和集中管理,优化调度,减少管理环节,优化管理流程,节能减排,能源平衡,生产过程控制,设备运行管理,事故应急预案的制定与执行,事故的及时判断与处理具有重要的意义和作用。它的应用必将极大地提高企业的经济效益和社会效益。

6 结束语

EMS是一个需要不断完善、持续改进的系统,为了进一步挖掘系统潜力,避免信息孤岛,下一步将主要对系统进行二次开发。第一,进一步对采集测量点进行完善,增加未联网的测量点;第二,对能控因子进行全面排查分类,进一步完善系统的监控、分析、预测能力;第三,逐步扩大鞍钢站、所、室无人值守和远程控制的范围。

摘要：为了科学合理地管理鞍钢各种能源介质(水、电、煤气、氧、氮、氩等),达到合理分配、平衡利用、节能减排的目的,依托鞍钢股份有限公司先进的能源管理经验,并借助先进的计算机信息化技术,鞍钢自主设计、开发了能源管理系统(EMS)。该系统具备能源设备监视与远程控制、能耗综合分析及预测、能源站所无人值守等功能,能够对鞍钢的生产过程控制、设备运行管理、事故预案的制定与执行、事故的及时判断与处理提供基础数据及技术支持,具有设计先进、可扩展性强、便于维护等特点。该系统投入运行以来,能源管理中心能够对生产、能源、运输、环保系统集中管理和优化调度,实现了能源的合理利用,极大地提高了鞍钢核心竞争力。

关键词：钢铁企业,能源管理系统,信息化,无人值守

参考文献

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新能源汽车应用与展望 篇8

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源, 实现废气排放量极低或几乎为零的汽车, 该类型汽车具备技术新、结构新、原理先进的特点。当前, 在世界范围内已经被应用的新能源汽车类型主要包括以下几类。

1. 1混合动力汽车

混合动力汽车的动力源以电动机和内燃机为主, 利用两套系统的混合运行来开动汽车。该类型汽车根据驱动系统的差别可细分为以下四类: 串联式、并联式、混联式、外接式混合动力汽车, 具体可根据车况的不同选择发电机、发动机与蓄电池的组合方式。混合动力汽车属于节能环保型汽车, 是当前唯一能够实现量产应用的新能源汽车。相比较传统汽车而言, 混合动力汽车的CO、Hc + NOx排放量较小, 可达到超低排放汽车的标准。但是, 混合动力汽车仍需要依赖石油供能, 未能从根本上解决废气排放问题, 只能将其作为节能减排时期的过渡车型。由于混合动力汽车需要配置昂贵的配件, 如较大电池组、电子控制模板等, 所以其价格相对较高。

1. 2纯电动汽车

纯电动汽车由充电电池提供动力源, 驱动电动机运转, 进而开动汽车。这类型汽车将传统汽车的发动机替换为电动机, 在汽车运行中不会产生废气, 可实现零排放、零污染。在城市道路运行中, 相比较汽油机汽车而言, 纯电动汽车更加适合走走停停的运行环境, 在停止时不会消耗电量, 提高能量利用率。同时, 纯电动汽车不依赖石油, 可在夜间对蓄电池进行充电, 错开用电高峰期, 减少费用支出。但是, 纯电动汽车也存在一些不足之处, 如电源寿命短、充电时间长、蓄电池尺寸大、使用成本高、续驶里程短、电池报废环节污染严重等问题, 影响着纯电动汽车的推广应用。

1. 3燃料电池汽车

燃料电池汽车通过氢气和氧气的化学作用而获取电池的能量, 在能量转化过程中不会产生有害气体, 能够达到无污染、零排放的要求。与内燃机相比, 燃料电池的能量转换效率是其2 ~ 3 倍, 所以该类汽车也被视为环保节能领域的理想车辆。燃料电池汽车不仅能够降低温室气体排放, 消除机油泄露隐患, 而且还能够减少运行噪音, 提高发动机燃烧效率。但是, 价格和技术是制约燃料电池汽车推广应用的重要因素, 其中燃料电池的质子交换隔膜、铂触媒共占总成本的75% 左右, 致使电池造价居高不下。此外, 大多碳氢燃料无法直接利用, 需要使用经过压缩的氢气, 每次仅能充填2. 5 ~ 3. 5 kg, 难以保证良好的续航力, 并且氢气站建设少之又少, 严重阻碍了燃料电池汽车的大众化应用。

1. 4天然气汽车

天然气汽车将传统汽车使用的汽油、柴油燃料替换为天然气, 可大幅度降低污染物排放量, 被视为清洁燃料汽车。在天然气汽车的尾气排放物质中, 不含有铅、硫化物, 并且可降低70% 的氮氧化合物、60% 的碳氢化合物以及80% 的一氧化碳, 达到减少大气污染的目的。同时, 天然气汽车的燃料费仅为普通汽车燃料费的五成左右, 并且使用天然气作为发动机燃料, 还能够延长发动机使用寿命, 保证发动机运行平稳, 减少维修费用。所以, 天然气汽车已经在我国各大城市中得到了推广应用, 使其成为了消费者日益青睐的新能源汽车类型。

2 新能源汽车的前景展望

2. 1混合动力汽车的前景展望

混合动力汽车符合我国对汽车节能减排的要求, 随着电子信息技术的发展与应用, 势必会不断改进现有的混合动力汽车技术。待混合动力汽车可批量生产并加大宣传力度之后, 可大幅度降低混合动力汽车的价格, 使其与普通汽车售价相接近, 以满足消费者的购买需求。同时, 混合动力汽车还要进一步解决结构复杂、高速行驶动力不足等技术问题, 使其既能够达到普通汽车的行驶性能, 又能够实现零排放的目标, 迎来更广阔的发展前景。

2. 2纯电动汽车的前景展望

目前, 我国纯电动轿车已经步入小批量生产阶段, 而电动货车、电动小客车较为少见, 在一些经济发达城市的重要公交线路上纯电动大客车已经投入使用, 并取得了良好的应用效果。由于电动汽车需要依靠发电机和电池方面的核心技术支撑, 这些先进技术的研发成本较高, 所以造成电动汽车的价格过高, 个体消费者的购买力不足, 在短期内实现市场化运作是不可行的。但是, 随着城市公共交通对节能环保重视程度的不断提升, 电动汽车迎来了在公共交通领域应用的广阔前景, 公共交通车辆的运行模式更加符合电动汽车补充能量的特点, 利用停靠时间和站台即可完成充电任务。

2. 3燃料电池汽车的前景展望

燃料电池汽车具备能源利用效率高、废气零排放、燃料来源多元化等优势, 是解决能源问题和环境污染问题的有效路径, 对促进汽车工业可持续发挥有着重要意义。国外发达国家正大力研发燃料电池汽车的关键技术, 并在燃料电池产品的环境适应性、运行可靠性等方面取得了突破性的进展, 为燃料电池汽车进入市场化运作模式奠定了基础。同时, 我国正着重于培育新能源汽车产业, 这为燃料电池汽车技术创新、产业化发展创建了良好环境, 势必会促进燃料电池汽车的推广与应用, 逐步消除价格与技术对燃料电池汽车的制约。

2. 4天然气汽车的前景展望

随着我国对天然气汽车产业的重视不断提高, 政府正逐步加大对天然气能源加气站建设的扶持力度, 使其相关配套设施趋于完善, 以满足天然气汽车对气源供给的需求。我国政府要结合天然气能源的区域性分布特点, 在能源相对集中的地区建设加气站, 引导天然气汽车生产制造企业在该区域的生产销售, 促进区域内天然气汽车产业的快速发展, 使其获取更加广阔的行业进步空间。

3新能源汽车的发展路径

3. 1加大政府引导与支持力度

我国政府要明确新能源汽车产业的发展方向, 加大关键技术的研发投入, 建立国家级的工程技术中心。政府应完善新能源汽车产业的相关政策, 制定规范化的市场准入制度, 优先扶持电池生产企业、纯电动汽车企业等关键性企业的发展, 培育具备核心竞争力的汽车企业, 从而形成完善的新能源汽车产业链。同时, 国家应营造良好的环保氛围, 重视新能源汽车的宣传推广, 提高公众对新能源汽车的认识, 激发消费者的购买欲望, 进而扩大新能源汽车的下游需求。各地方政府要定期举办新能源汽车产品展览会、交易会、学术研讨会等, 扩大新能源汽车的影响力。

3. 2实现内部资源整合

新能源汽车产业要加强与国外先进汽车企业的技术交流与合作, 提高自身技术水平, 与此同时还要促进内部资源整合, 发挥出资源的最大效用。一是实施技术联盟。政府要引导汽车制造企业开展联合攻关研究, 以新能源汽车产业发展的大局为重, 建立技术同盟, 着重于研发车身设计、电子应用、关键材料、汽车燃料、电池等领域的技术, 逐步形成技术自主创新体系。二是整合具有创新意识和创新能力的高素质人才, 建设一支专业化的技能人才队伍, 对关键技术和产品研发人才给予一定的物质与精神激励。

3. 3强化新能源汽车的市场营销

为促使新能源汽车得以广泛应用, 充分发挥新能源汽车在节能减排和环境保护中的作用, 应进一步强化市场营销推广力度, 对市场进行细分, 以消费者需求为导向确定新能源汽车产品研发设计方向, 明确新能源汽车的市场定位。同时, 新能源汽车企业要重视自主品牌培育, 进一步拓宽新能源汽车的销售渠道, 塑造品牌的影响力, 增强消费者的购买欲望, 从而促进新能源汽车企业持续发展。

4 结语

随着我国对节能减排和环境保护的重视程度不断提高, 新能源汽车迎来了前所未有的发展机遇。为此, 新能源汽车企业要加大技术创新力度, 增强核心竞争力, 形成完善的新能源汽车产业链, 通过宣传教育和市场营销手段, 加大新能源汽车的社会认知度, 提高消费者购买欲望, 从而促进新能源汽车产业持续发展, 有效缓解传统汽车对能源和环境带来的压力。

参考文献

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[4]董建伟.北京新能源汽车产业发展的制约因素与对策[J].财经问题研究, 2014 (11) :124-126.

可再生能源的系统开发与应用 篇9

投资就是为了回报, 这是投资者理性所在, 理性的电力项目投资要求该项目的投资收益率大于或等于该行业的平均收益率。光电投资和火电厂的投资内在关系是一样的, 即电力项目的投资收益率与卖电收益是成正比关系, 当电价一定的情况下, 收益率与卖电量成正比, 为什么我要强调卖电量呢?发电量在扣除线损之后, 上网的卖电量才有收益, 所以卖电量才与收益成正比。屋顶光电项目发展遇到很多问题, 专门从事屋顶光伏的投资业还没有形成, 表面上看是投资收益无法保证, 而深层上还是技术问题。技术上最主要原因是再生能源发电的间歇性致使其不能达到稳定发电, 纵然在光线充足的地区也因为间歇性的原因限制了光伏上网的装机容量。因为发电量一旦超过当地变压器总容量的15%, 就会整个引起系统的不稳定, 而大部分地区光照不强, 屋顶面积有限, 靠光伏间歇性发电, 发电量很少, 使得投资收益率得不到保证, 造成了屋顶光电行业发展受挫。

二、光电建筑将成为下一个投资热点

我认为光伏技术领域的不断进步, 使得屋顶发电的春天即将来临, 并且将是下一个投资的热点。光电等再生能源无处不在, 只是光强的峰值不同而已。只要有人的地方就必然有建筑物, 必然需要能源, 如果把两者结合起来, 使建筑物自身就带有可供使用的能源, 这应该就是地球生物圈应有之义。同时一定高度的楼房又给可再生能源提供了条件, 楼体表面积大, 提高了光电的装机容量, 同时楼高可以安装更大功率的风电, 还可以利用污水管道里的势能发电, 业主日常的厨余垃圾也可以通过处理来发电, 被动式利用太阳能装置以及地源热泵, 可以减少电能的消耗, 光热又能解决业主的热水需要, 如果以上技术全部实现, 就可以极大提高发电量, 在相当程度上满足住户的用电需求, 因此, 可以说光电建筑的发展方向是没有问题的。科学家指出, 太阳光线照射一个小时所产生的能量, 足以支撑全球经济运行一整年。在欧盟, 约40%的屋顶以及30%建筑表面都适合安装光伏发电设备, 如果全部安装光电设备, 可以满足欧盟所需用电的40%。我国情况也大致如此, 如果能解决可再生能源的间歇性问题, 辅以国家政策补助, 光电建筑不仅能为节能减排做贡献, 而且自身的经济效益十分可观。

理想的光电建筑是一个集合的概念, 必须把建筑与可再生能源系统有机的融合, 让建筑既是可以居住的家又是能源转换站, 业主既可以使用大楼又可以利用大楼生产电力, 除了自用外, 多余的电力用来交易, 换句话说大楼成为能源转换站的载体以后, 使得业主有了生产资料, 成为了电力生产经营者, 当施行组合能源系统, 直接或间接提高发电量时, 会进一步刺激业主对此的需要。

三、可再生能源系统的运用

将以上所述的光照、风力、地热、势能等可再生能源有机的融合, 需要建立一套有效的运行系统, 我想象的可再生能源系统包括四个子系统:

1. 能源转换系统。

系统两个部分, 一个是电力单元, 一个是其它单元。电力部分是所有发电的集合, 包括光电、城市风电、污水发电, 厨余垃圾发电及其它发电, 其它单元主要是地热、光热及在设计时就考虑的被动式太阳能装置。

2. 储能系统。

清洁式储能装置, 储能量大的电池, 超级电容, 分容装置的组合。

3. 微网系统。

屋顶发电会形成一个小范围的电网, 被称之为微电网。目前不论是国家电网还是中科院, 对于含有能源转换系统和储能系统联合的微型电网的研究都有了很大的突破。

4. 能源管理系统。

主要是建筑的容效管理系统, 当前欧美国家可再生能源产业的发展, 一些关键技术有了突破, 使得光电建筑的实现成为可能。

前一阶段, 国家倡导的光伏企业建立起了许多光伏发电园区, 积累了经验, 大批量生产降低了设备价格, 有的技术日趋成熟, 这些为现在阶段的光电建筑发展打下了坚实的基础。现阶段我国光电建筑可以采用光电与城市风电的发电形式与其它单元的组合, 储能系统可以采用能量密度大的电池与功率密度大的电容和分容装置。微网已经进入到了应用状态, 能源管理系统处于正在集合的状态, 实现了当前阶段的组合, 峰平和光强都不是问题, 可再生能源间歇性的不足得到克服, 光热加地热热泵控调系统将直接和间接的提高了发电量, 使业主的需求进一步得到满足, 可以说投资光电建筑的理性时代到来了。

四、新兴投资联合体——能源建筑集团公司

当前社会正处于化石能源与可再生能源交替时期, 可再生能源技术已经进入不断创新的轨道, 生产关系必须与其适应, 技术才能得到应用与推广。

光电建筑是以建筑为载体的能源转换站, 技术衔接上的要求以及成本收益的最佳构成决定可再生能源公司应与建筑业、房地产业联合组成联合体公司或其它公司, 对于光电市场进行投资。

能源建筑公司负责新建或者改建光电建筑大楼的设计、工程施工组织设计和施工队伍, 包括再建能源和建筑施工队伍的确定、施工监理、房屋销售、物业管理。能源建筑集团公司作为投资公司有着较强的生命力, 除了以上优点外, 更重要的是顺应了可再生能源特点的要求, 也就是一幢建筑物即一幢发电厂, 它促进了能源分散生产方式的推广, 使业主能够一屋两用, 同时业主支撑起来的市场, 将带来可再生能源设备制造业以及其它市场的乘数效应, 这又进一步增强了它的投资机会。又因为能源建筑集团公司是系统方案解决商, 注定会成为一个平台公司, 平台公司使它更有机会和能力使业主以及它自己获得收益, 真正做到双赢。

五、商业模式的分析

不论谁来投资, 业主的利益得不到满足都将会使投资成为一句空话。所以, 光伏发电的投资需要考虑其商业运作模式:

一是业主资金自筹, 或者是通过买房再委托能源建筑公司新建或是改建、运行管理, 业主自用或交易。利润是收益减支出, 收入项即节省的电费支出, 自用电政府补助和卖电收益, 支出项即自筹资金分摊, 再加上管理以及其它费用。

二是能源建筑集团公司投资。本质上是建立一个屋顶光电的建设、管理和运营的平台, 获得平台收益和其它收益, 其它收益各补其贴。一是改建模式EPC加运行, 利润来源是总承包和运行管理。二是房地产模式加运行, 房屋销售收入加运行维护管理收入, 减去资金成本、建筑成本、运行维护管理成本。

三是合同能源管理模式加回购模式, 也就是BT加EMC。自筹资金, 自己建设、自己进行运营管理, 最后业主回收。

技术的进步和投资集团的形成, 将使得光电建筑可以进入实施阶段, 但真正使得大楼一屋两用, 变为现实, 必须进行技术创新和管理创新。开创光电建筑新局面的第一件事是必须在政府的推动下确立建立光电建筑示范区, 同时要加大新技术、新设备的引进力度, 特别是加快污水发电设备、重轴风力式发电设备、厨余垃圾发电设备、清洁式储能设备和技术的引进工作。

我军能源应用与发展的对策初探 篇10

一、深化军队能源理论研究

当前应重点对以下几个方面的理论进行研究与创新:一体化综合应用研究, 主要研究各类军事能源的一体化综合运用问题, 包括军事能源一体化理论研究, 军事能源一体化管理体制与组织机构研究, 军事能源一体化综合管理与效益评估研究, 战时军事能源一体化保障研究, 军事能源一体化监督管理制度体系研究, 军事能源相互替代和转化研究等。军事能源供应保障研究:主要研究的问题有:一是军事能源的综合运用及筹措。包括军事能源保障的种类及其运用可行性、经济性, 通过综合运用研究确定军事能源的构成比例及其应用范围, 在此基础上做好各种军事能源的筹措管理和调拨运输管理。二是军事能源供应与管理。包括军事能源的供应办法和供应标准、军事能源使用与技术管理、军事能源的安全管理、军事能源的节约管理、军事能源统计核算管理、军事能源装备供应与管理、军事能源储备管理、军事能源经费管理等相关内容。三是战时军事能源保障。研究战时不同作战形态、作战样式、作战规模下的军事能源保障, 例如集团军进攻 (防御) 作战军事能源保障、联合作战军事能源保障、应急作战军事能源保障、信息战军事能源保障、高技术条件下军兵种作战军事能源保障等, 主要包括能源保障模式、保障机制、保障方法的研究, 保障力量的建设与发展等。军事能源发展研究:主要跟踪分析国内外军事能源理论与实践的最新发展动态, 跟踪分析新兴能源技术创新进展, 大胆预测未来军事能源发展趋势, 把握和理解国家能源发展战略和能源安全战略, 研究我军军事能源管理机构编制体制的改革, 创新军事能源发展思路, 探索我国军事能源发展战略等。

二、制定既符合我国国情又符合我军军情的能源发展战略

从我国国情看, 我国是一个有13亿人口的发展中国家, 由于自然禀赋、人口等诸多因素的影响, 工业化、城市化的进程得延续到2050年才能摆脱“农耕社会”的生产形态。同时, 随着科技的进步和产业结构的重构, 也完全没有必要再走西方发达国家的老路。必须在系统地把握全国及各区域经济未来50年发展远景和趋势的基础上, 根据我国能源现实和布局进行慎重考量。从科技发展趋势来看, 2020年到2050年将是从传统化石能源向新能源转换的关键时期和节点, 我国要在能源发展战略中明确一个转型期, 增加科技投入, 加快结构调整, 扩大太阳能、风能、生物质能等新能源在能源消费中的比重, 确立逐步摆脱对火电和进口石油的依赖的战略措施。同时, 还应该把节约能源作为能源发展战略的一个重中之重, 在全社会树立能源忧患意识, 通过节约和提高能效来缓解能源压力。

从我军军情来看, 在我军新能源技术应用方面, 用于实践的主要是燃料电池。在“九五”期间, 我国燃料电池技术的发展已接近国际水平, “主要在质子交换膜燃料电池技术”, “熔融碳酸盐燃料电池技术”及“固体氧化物燃料电池技术”三大方面, 取得了很大进展, 其中小功率混合动力技术日臻成熟。但总体上看, 我国燃料电池研究水平相对较低, 同时, 在应用上相对较薄弱, 在军事方面的应用就更欠缺。我国对燃料电池的研究经历多年, 取得了一定的成就, 并为我国军事装备的现代化作出了一定的贡献。从国家利益出发, 从能源战略安全出发, 军队一方面要加大战略石油储备, 另一方面要努力减少对石油的依赖, 推行我军新能源战略步伐不断前进, 不仅仅局限于燃料电池技术的发展, 以减弱油料来源受阻的制约。

三、加强我军能源应用科研能力

技术水平的高低决定着能源应用与发展的成败。为了提高能源运用的效率和效益, 加强科研机制改革和创新非常必要。首先, 要强化科技研发的顶层设计。可引进PPBS (规划、计划、预算系统的简称) 方法, 实现新技术新装备研发的发展规划、计划、预算一体化。将新技术新装备发展纳入到后勤技术和后勤装备体系及作战装备体系配套之中, 有计划、有步骤地组织新技术新装备系统发展论证、新能源装备系统与其他后勤装备系统及作战装备系统和指挥系统协调发展论证, 确保每一项新技术和新装备的研制均在统一规划下进行, 真正做到顶层牵引、顶层设计、顶层决策。

其次, 要加强全军一体化研究。打破现在存在的新技术新装备科研分散格局, 集中三军科研力量, 建立统一的技术研究机构, 确保新技术新装备从立项到技术实现的连贯性、统一性、通用性;集中三军研究资源, 打造强大的技术研究平台, 凝聚一批具备一体化知识结构, 能够熟练进行技术综合运用与集成的技术尖子, 在新装备的自动控制、智能化、先进材料、先进设计等一系列关键技术形成较强的研究和设计能力, 为新技术新装备研究的综合集成提供坚实的技术支持。

第三, 加大新技术新装备社会化科研力度。依托国家和社会力量进行军事科研是发达国家军队建设的普遍做法, 如美军, 其军事装备研制基本上都是军队提出需求, 然后采取招标, 与地方有关企业或部门签订合同来完成。新能源装备具有较大的军民通用性, 改革开放以来, 我国社会科研能力不断提高, 为能源装备实行开放式、联合型科研奠定了良好的基础。借鉴外军的成功经验, 结合我国国情和军情, 新能源装备科研应加大社会化力度, 一是要在装备研制、关键技术攻关、装备定点生产等方面, 实行委托研制、联合研制和招标研制等行之有效的科研协作方式, 以提高科研效率、降低科研成本。二是要根据新技术新装备建设的整体规划, 按照市场运行规律和要求, 尽快完善和制定包括招标、定点、研制、检验、采购和维修相应的法规制度和标准规范, 使新装备的社会化科研有法可依, 有章可循。

第四, 建立新装备技术研究与勤务研究相融合的机制。采用系统化建设思想, 在注重装备个体技术先进性研究的同时, 加强新装备的战场应用定位、使用、管理、训练、维修等配套法规制度研究论证, 达到系统优化、系统匹配、系统保障能力增强的目标。

四、提高我军武器装备的能源应用科技水平

纵观近年来国外军事装备和武器的发展趋势, 新一代军事装备是以提高其综合作战效能, 即提高装备生存力和作战力为主要发展方向。提高作战能力的主要措施之一是提高武器系统的攻击效能。当前, 要从整体性能提高我军装备的水平, 加快新能源在军事装备中的实际应用是一个重要方面。我军应该加大投入对新能源转化为军事效益的研究, 尽快赶上世界先进水平。

五、加强军队油料后勤保障能力建设

运输油料保障向来被喻为军队的生命线, 现代战争更是离不开油料。席卷全球的世界新军事革命对我军以信息化为核心的全面建设带来深刻影响的同时, 也对军队后勤保障体制、保障内容和保障方式, 以及后勤指挥手段产生了巨大的影响。走有中国特色的军事变革之路, 加速实现我军建设从数量规模型到质量效能型的转变, 确保完成“打得赢、不变质”的历史使命, 迫切要求加快实现后勤保障的改革, 进一步优化结构, 收缩摊子, 精简员额, 打破小而全、大而全的保障体制, 建立起与开放式、多元化、效益型为主要特点的市场经济体制相适应, 平战结合、军民兼容、精干高效的后勤保障体系。在这一历史趋势面前, 我军必须加强军队油料后勤保障能力建设。这对于适应我军现代化建设、增强后勤保障能力、提高军队现代化水平具有重大的现实意义。

六、强化我军能源运用人才队伍建设

在未来信息化战争中, 知识将成为战斗力、保障力构成和转变的重要因素。谁抢占了人才先机, 拥有更多具有知识创新和应用能力的高素质军事人才, 谁就能掌握战争胜利的主动权。胡锦涛主席指出, 过去有一种错误的观点, 认为部队作战系统要有一批优秀人才。其实后勤系统也同样需要有一批优秀的人才, 后勤保障到位了, 取胜就有绝对的把握。江泽民同志曾指出:“迎接新的军事发展的挑战关键在于人才, 没有一大批高素质的人才, 就无法掌握新的武器装备, 无法创造和使用新的战法, 也就不能赢得未来战争的胜利。”优化能源保障人员的知识结构。随着科学技术的发展, 一些边缘学科、新兴学科相互联系、相互渗透, 并已在新能源保障领域得到广泛应用。新兴能源和替代能源的广泛应用, 要求技术保障人员除了精通本职专业和技能外, 还必须扩展和延伸相关的理论知识, 具备比较宽广的知识结构, 达到既专又博, 才能胜任能源综合运用保障需要。