新能源与可再生能源（精选十篇）
新能源与可再生能源 篇1
技术咨询单位:北京强进科技有限公司
使用情况和节能效果:该系统应用于北京服装学院食堂、浴室热水节能改造项目, 作为食堂及浴室供热系统的一部分 (改造前由燃气锅炉供热) , 使用1m×2m平板集热器90块, 采光面积总计180m2, 项目设计日供应45℃热水20t, 可直接满足5000人洗碗 (3.5L/人/日) 、50人 (50L/人/日) 洗浴用水, 也可将太阳能产生的热水循环至主供燃气锅炉内进行二次加热再进行供水。项目运行以来, 年产生的热水相当于替代天然气2.6万m3, 折合标准煤34.6t, 减少CO2排放56.3 t, 年节约能源费用7万余元。
技术内容:该项目的核心技术真空磁控溅射蓝膜是在真空条件下, 利用铝板为基板, 上面采用阳极氧化着色;利用磁控溅射仪, 使用电子束气相沉积技术, 在真空环境中钛在电子射线枪的作用下被汽化, 汽化物在加入氮和氧后发生化学反应成为氮氧化钛, 并在已经着色的铝基板上沉积冷凝, 形成氮氧化钛薄膜 (吸收层) ;利用气化的石英覆盖沉积在铝基板上的氮氧化钛薄膜层 (反射层) 。
技术特点:金属平板集热器核心部件蓝膜集热板芯, 该集热板芯与传统平板太阳能集热器所采用的黑铬或黑镍板芯相比, 具有超过95%的太阳辐射吸收率, 涂层在红外区的热辐射率低于5% (黑铬、黑镍涂层红外区热辐射率都超过20%) 。此外, 蓝膜集热板芯的生产采用真空磁控溅射镀膜技术不会产生固体废弃物, 也不会污染空气和水源。
适用范围:大中型城市高层建筑、居民住宅、宾馆饭店、工业厂房、农村家庭和别墅等。
2 复合致密成型生物质燃料
技术咨询单位:北京奥科瑞丰机电技术有限公司
使用情况及节能效果:采用致密成型设备对周边秸秆资源进行加工, 为企业锅炉、民用小型家用炉解决燃煤替代问题。年产1万t的生物质成型燃料, 可满足附近1000多户农民用能需求。据用户反映, 该生物质燃料热效率高、燃烧充分、操作方便、封火时间长, 可达10h以上。生产该生物质燃料的成型设备连续加工能力可达到600h以上, 通过简单的更换易损模块, 恢复其生产加工能力。
该生物质成型燃料基地年生产生物质成型燃料1万t, 可替代标准煤0.5万t, 投资回收期为2年, 与传统的燃料相比具有燃烧后污染物排放量少、燃料清洁, 性价比高等优点。
技术原理:生物质致密成型技术是在一定温度与压力作用下, 将分散的、形状各异的生物质秸秆原料压制成密度较大、具有各种规格成型燃料的技术。
生物质成型燃料的加工流程为:原材料→粉碎→混合搅拌→压缩成型→冷却固化。农作物秸秆、花生壳、玉米芯等生物质废弃物都可以作为生物质成型燃料的原材料, 原材料经过晾晒风干后, 利用切割机和揉丝机将其粉碎, 通过上料机输送到压缩室经压轮挤压, 将原材料压入已加热的成型模固化成型, 之后冷却。
主要技术指标: (1) 模块寿命:连续生产500t以上; (2) 单位产能:1.2～1.5t/h; (3) 单位电耗:≤50kWh。
适用范围:农村燃煤、小型燃煤锅炉和燃油锅炉等燃料代替。
3 光伏并网发电
技术咨询单位:中海阳新能源电力股份有限公司
使用情况及节能效果:本项目采用太阳能与建筑结合的光伏发电模式, 运用大型太阳能发电智能DCS系统进行数据采集与监控, 可实时显示整个电站运行状态。项目自投入运营以来运行状况良好, 年发电量约73万kWh。年可替代243余t标准煤, 减排粉尘约1.95t, 减排灰渣约51t、CO2640余t、SO2约2.075t、NOx1.79t。
技术原理:光伏电站远程智能管理技术产品 (DCS) 借鉴工业控制领域DCS技术, 将太阳能电站控制系统应用于光伏建筑一体化项目中, 其设计为三级两层网络结构, 在太阳能电站运行中主要完成对电站的检测、监视、保护、控制、调度、统计;是基于现代计算机技术、现代控制技术、现代网络技术的系统集成产品。
关键技术: (1) 采用三级两层网络架构、CAN工业现场总线、无触点微断负荷开关技术。 (2) 有效及时避免电站器件事故扩散、屏蔽热斑发生概率、提高逆变器出力、减少电厂人工维护成本, 达到电站出力整体最优化目标, 提高发电效率。
适用范围:可广泛应用于与建筑结合的太阳能光伏发电一体化项目, 可分为光伏与墙面结合、光伏与屋顶结合、光伏与遮阳结合、光伏与围栏结合4种形式。
4 钒电池储能技术
技术咨询单位:北京普能世纪科技有限公司
使用情况和节能效果:该项目采用电网级规模循环储电的600kW钒电池配合2台300kW燃料电池。由洋葱加工废料发酵产生的沼气经过加工处理, 作为燃料电池的燃料, 使其持续稳定地运转。采用钒电池在用电低谷充电吸收电能, 在白天生产时与燃料电池共同出力, 发电供给用电设备运行。
该项目采用钒电池储能, 不仅可以减少项目单位在白天用电高峰期从电网购电, 减少单价高时的电费, 也可以有效利用夜间燃料电池所产生的电能。每年为使用者减少约25万美元电费。
技术内容:全钒氧化还原液流电池, 简称钒电池, 是利用不同价态的金属钒离子相互转化实现电能的储存与释放的化学电池。它将包含钒离子正/负极电解液分别储存在两个储罐中, 在循环泵的推动下流过电堆时发生氧化/还原反应, 完成电能与化学能相互转化。
兆瓦级钒液流储能系统, 标准模块输出功率250kW, 包括由多个电堆串并联组成功率模块, 以及能量管理和电力控制模块, 数据采集监控传输模块和电解液循环系统等部分组成。钒液流电池的关键技术在于电堆装配和能量管理系统。
适用范围:可用于智能电网中与可再生能源联合发电、建筑与光伏一体化, 与大规模可再生能源混合发电、并网。
5 层叠式蓄电池技术
技术咨询单位:远望创新科技有限公司
使用情况和节能效果:层叠铅酸电池主要用作无轨电车的电能储备电源和混合动力新能源车的常备电源。与同类电池相比, 平均使用寿命要长50%, 电池使用成本降低约23.6%。电池的故障率低, 安全可靠且无需维护。该电池生产过程中, 制造每单位容量 (Ah) 的铅酸蓄电池, 制造极板用铅量可减少30%, 而且能耗同比降低30%, 排放降低约70%。
技术内容:层叠铅酸蓄电池是基于铅酸蓄电池的电化学原理, 通过对电池结构和生产工艺的创新性改进, 从而达到提高电池的电化学性能, 降低生产成本和生产中污染物排放的目的。
技术特点及指标: (1) 高比能量:重量比能量可达44Wh/kg, 容量大、重量轻。 (2) 高输出功率:3C电流可持续放电10min以上。 (3) 抗震动能力强:电池极板层叠水平放置在内部压力框架中并加以固定, 电池可以承受10G的加速度冲击, 比较适合车辆和在野外环境使用。 (4) 长寿命:循环使用寿命大于500次。 (5) 低温性能好:-18℃时容量为常温容量的65%。 (6) 安全免维护:密闭阀控贫液型免维护铅酸动力电池, 无任何液体泄露, 无需补充电解液。
新能源与可再生能源 篇2
---CTI气候变化技术产业系列研讨会
国际合作局
2008年2月21-22日，北京友谊宾馆
主办单位
中国科学院国际合作局
承办单位
中国科学院工程热物理研究所
中国科学院国际学术交流中心
邀请函
节能减排是我国社会经济、尤其是能源和环境产业实现可持续发展所面临的主要问题之一。我国是一个发展中国家，社会经济高速发展，能源开发和利用强度巨大，日益恶化的生态环境越来越受到社会和大众的关注,提高能源利用效率、实现大规模节能、大幅度减少污染物排放刻不容缓。面对二氧化碳排放对全球气候变化的影响，通过开发和使用可再生能源技术，减少二氧化碳排放，也是摆在政府、科研机构和产业界面前的巨大挑战。
本次研讨会旨在为亚洲发展中国家普及节能减排及可再生能源技术的利用提供相互交流、学习的机会。涉及的部门和行业有政府部门、科研部门、大学、产业部门，尤其是钢铁、煤炭、化工、电力、以及太阳能、风能、生物质能等可再生能源行业。
诚邀您的参加!
会议内容
1.可能的技术选择；
2.实践经验案例；
3.技术和政策障碍与对策；
4.金融政策与支持等。
会议时间和地点
报到时间：2008年2月21日上午8点
地点：中国.北京友谊宾馆4号楼一层大堂
正式会议时间：2008年2月21日-22日共两天
能源再生产业循环 篇3
食用菌产业是庙耳岗村的主导产业。2001年，由该村实施的“食用菌加工生产及产业化”项目被列入市级星火计划。该项目是通过村食用菌产销协会的建立和自主经营，实现从良种引进、繁育、栽培技术指导及产后加工，销售等服务一体化，带动全村及所在乡镇食用菌的发展，形成规模效益。2005年，北京市、房山区科委针对庙耳岗及其周边村食用菌生产技术需求，为推动“一区一品”优势产业开发，推动该村科技服务体系建设，组织了”首都星火富民科技下乡工程”活动，邀请中国食用菌协会食用菌专家林彩民授课，并向种植专业户赠送科技图书，食用菌栽培技术光盘。到目前，该村已有食用茵标准化基地150亩，日光温室150栋，建有占地6亩的菌种厂和年产8800万棒的华北地区最大的食用菌菌棒生产示范基地。先后开发出白灵菇、杏孢菇、茶树菇、双孢菇、草菇，猴头菇等16个品种。初步形成了集“引种一制种一试验”、“示范推广一培训一菌棒生产配送一种植一产品回收销售”于一体的产业链。
为进一步促进房山区食用菌产业化，北京市科委支持房山区实施“食用菌生产关键技术及产业化开发”重大科技项目，其中包括实施“房山区食用菌科技服务体系”课题，该课题包括建立和完善产品配送体系，信息与培训体系以及建立食用茵协会等内容，将庙耳岗食用菌协会发展以及食用菌菌袋生产基地建设作为其中的重要环节。实现专业制种，菌袋生产与配送，产品配送销售一体化的目标，逐渐形成集引种，制种，生产，加工于一体的食用菌产业链条。
开发利用新能源
产业做大了，堆积起来的几千吨废弃菌棒成了问题，不解决就是新的污染源，庙耳岗村面临着新的课题。在房山区科委的大力支持下，太阳能、秸秆气等新能源的利用，填补了能源的不足，给农民的生活带来了巨大的变化。
庙耳岗村把食用菌产业与能源建设结合起来，以食用菌废弃菌棒、玉米秸等为主原料生产秸秆气。投资544万元，建成日产气能力2万立方米的秸秆气站，铺设输气管线8000米，让全村215户村民都用上了秸秆气，取代了煤炭、液化气等传统化石能源。庙耳岗村现有菌棒生产基地1处，年产8800万棒(袋)食用菌菌袋。食用菌大棚220栋，每年产生菌棒废料300万公斤。秸秆气化站的建成，实现菌棒、玉米秸等废弃物的循环利用，也让农民每年节约了生活支出600元以上，减轻了农民生活负担。
废菌棒还是城市屋顶绿化新材料——佛甲草的生长肥料。庙耳岗村为充分利用废菌棒，引进了佛甲草种植场，年消耗废菌棒100余吨。
为了让农村的夜晚也亮起来，庙耳岗村实现了村主要道路的亮化。2007年已完成安装125盏，其中太阳能路灯64盏，太阳能庭院灯61盏。
庙耳岗村采取村民投资，村集体补助的方式，让215户村民家家安装使用上了太阳能热水器。在不增加村民负担的前提下改变了农民的生活内涵，使村民一年四季都能在家洗上热水澡。
实现水资源循环利用
水，是庙耳岗村发展循环经济的又一亮点。原来村里基础设施差，到处污水横流。现在路面全部硬化，在上级相关部门支持下，铺设了安全饮水的管网，做到一户一表。村里实施节水灌溉、雨洪利用、污水治理和再生水利用工程，不仅收集雨水，还建起日处理能力达25吨的污水处理站和中水回用泵站。全部建成后，将实现水资源的循环利用，即村民的生活污水经地下排水管线排放到污水处理站，在经过污水设备处理后、成为中水，中水存储起来，用于绿化和农业灌溉，实现了水的循环利用。
新能源与可再生能源 篇4
关键词：双语教学,能源问题,新能源与可再生能源
随着我国社会经济的发展,对外开放的扩大,国际交往日趋频繁,英语交流技能的培养在我国各级教育培训中得到前所未有地重视和强调［1］。正是在这个背景下,教育部2001［4］文《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中就已提出,为更好地适应我国加入WTO后经济、科技和教育发展需要,本科教育要创造条件,引进原版外语教材,使用英语等外语进行公共课和专业课教学。2007 年教育部、财政部联合颁布 《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》,要求 “推动双语教学课程建设,探索有效的教学方法和模式,切实提高大学生的专业英语水平和直接使用英语从事科研的能力”。
“新能源与可再生能源”是为适应能源工业的新发展而开设的面向能源、化工类专业的课程,主要讲授新能源和可再生能源的理论知识,以及相关的技术应用实践,是一门融多学科知识于一体的综合性课程。结合世界各国的新能源研究现状和进展,以双语模式开展教学,不仅可以提高学生的专业英语水平,还能使学生掌握相关专业知识,了解新能源和可再生能源的国内外最新研究进展和先进技术,这对于培养复合型高级专业人才有着重要意义［2－3］。
1“新能源与可再生能源” 双语课程设置背景
新能源也称为非常规能源,指除煤炭、石油、天然气等传统能源以外,刚开发利用或正在积极研究、有待推广的各种可再生能源和核能,如太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等。与常规能源相比,它们具有资源储量丰富、可以循环使用、无污染或低污染的特点。重视和研究开发新能源,既可作为常规能源的补充,突破当前经济发展的资源瓶颈,又可改善环境,减少大气污染,为未来社会提供更优越的能源。发达国家工科类专业早在20 世纪70 年代就已开设能源和环境相关课程,如Renewable Energy,Sustainable Energy或单独的Solar Energy,Wind Energy等课程。近年来,国内许多大学也都开设了相关课程［4－5］。面对当前世界范围内的能源和环境问题,理工科大学生迫切需要具备新能源和可再生能源技术等相关知识。
“新能源与可再生能源”课程的教学内容主要包括新能源和可再生能源的基本概念、基本原理、主要设备、发展现状,国内外最新研究进展等,有大量的英文资料可供参考,因此本课程开展双语教学是必要且切实可行的。通过双语教学的开展,使学生提高专业英语水平的同时,掌握新能源和可再生能源的基础知识和主要技术,了解相关领域的国际趋势和研究进展; 拓展学生的视野,培养学生的资料收集、分析研究和综合应用的能力; 鼓励学生参与科研项目,培养学生从事相关领域科学研究的兴趣和能力,为进一步深造和从事相关工作打下基础。
2“新能源与可再生能源” 双语课程实践
2. 1 教材的选取
合适的教材是保证双语教学质量的关键。教材内容需要符合课程教学大纲要求,难度适宜,英文表达规范,简明易读。经过多方考察,选取Richard Dunlap编写的Sustainable Energy作为双语课程教材。该教材内容丰富,知识面宽,注重理论联系实际,且文字阐述清晰易懂,专业难度适宜,具有一定基础知识的理工科学生容易理解接受。但对于能源化学工程专业的学生来说,该书作为教材存在着专业性不突出的缺点。因此,选取Nancy Carpenter编著的Chemistry of Sustainable Energy作为辅助教材,实际授课过程中增加能源化工相关内容,强调课程能源化工专业特点。
2. 2 教学内容
“新能源与和可再生能源”是一门涉及多个学科知识领域的综合性课程,课程内容复杂多样。考虑到课程的专业需要和学生的实际情况,对教材内容进行适当地删减和补充。教学内容分为九章,分别为: 绪论、太阳能、风能、水力能、海洋能、地热能、核能、生物质能、氢能。其中,太阳能、生物质能和氢能为教学的重点章节,主要包括太阳能光伏电池,生物质的化学转化,以及燃料电池等内容。在教学过程中,介绍不同能源的基本原理、主要应用和设备、对环境的影响,并结合实际工业过程,激发学生的学习兴趣,加深对教学内容的理解。
同时,新能源和可再生能源是一门不断发展的新兴学科,教学内容也应随技术发展而更新调整,除了教材和参考书之外,将查阅的文献资料,包括研究进展、发展趋势和最新研究成果等,作为补充教学内容。通过教学内容的拓展学习,学生可及时了解和掌握新能源和可再生能源前沿技术和发展动态,从而激发和培养学生的兴趣和创新意识。引导和鼓励学生自己查阅相关文献、资料,作为课后拓展阅读材料,培养学生独立查阅文献和自学能力。
2. 3 教学方法
“新能源与可再生能源”双语课程知识面广、内容概念多,其知识内容更新速度很快。根据教学内容的不同,采取教师课堂教授,学生分组自学和课堂讨论等形式。
在课堂教学过程中,通过多媒体课件的展示,对专业英语术语和理论知识内容等进行双语教学讲解,在讲授过程中不断提出问题,增加与学生的互动,锻炼学生英语口语、思考和解决问题的能力。注重课程的逻辑性和条理性,便于学生理解。
学生分组自学和课堂讨论培养了学生的自学能力,分工协作学习能力和表达能力,主要通过课前准备和课堂讲授两个阶段来完成。将学生分组,每组五至六人,并分配组长; 课前教师布置学习任务,课后组长进一步组织分配,学生查阅资料并自学,再由组长组织讨论学习,并协作制作课件。课堂讲授阶段,学生按规定时间轮流讲授课件内容,结束后其他同学和老师共同参与讨论。通过分组自学和课堂讨论,学生更积极主动地参与到学习过程中,锻炼了英语表达能力,思考和分析解决问题的能力,加深了对理论知识的理解。
教学过程中,学生可参加教师相关科研项目,不仅可以进一步加深对理论知识的理解,还能够初步培养学生的科研能力,为有意向进一步深造和从事科研的学生打下基础。
2. 4 课程考核
考核环节作为教学活动的重要组成部分,是整个教学过程的重要环节之一。在教学实践中,采取了平时与期末考核相结合的方式,可提高学生参与课堂的积极性,更客观地反映学生应用英语的能力。平时成绩包含课堂发言、作业完成情况和出勤率; 期末考试采用开卷考试形式,全英文出题,注重考查学生综合应用知识的能力、专业英语应用能力。
3 结语
新能源与可再生能源 篇5
—我国未来新能源和可再生能源发展前景
新能源技术论文
我国未来新能源和可再生能源发展前景
摘要：本文就我国当前的能源形势、开发新能源和可再生能源的必要性、新能源和可再生能源的前景及其优越性以及存在的问题等四方面做出了论述，最后提出几点看法和建议。
关键词：新能源 可再生能源 必要性 前景
一、我国目前的能源形势
我国是世界上能源结构以煤为主的国家之一，也是世界上最大的煤炭消费国。我国能源资源“高增长、高消耗、高污染”，使我们正面临严峻的能源形势。近10年来，我国石油消费增长率达到7%，而同期石油产量年增长速度仅为1.8%，石油供应形势十分严峻。2008年我国原油产量为1.76亿吨，原油进口量达到1.227亿吨。2009年原油产量为1.815亿吨，原油进口量突破1.27亿吨，面对接近50%的对外依存度，我国的石油安全形势令人担忧。
尽管我国煤炭资源总储量位居世界第一，但形势不容乐观。一是煤炭资源勘探程度低。二是经济可采储量少。三是煤炭资源利用率低，资源浪费严重。四是我国煤炭超过60%的产量用于发电，即世界每使用3t煤，就有1t是在中国烧掉的。五是煤炭生产安全隐患多，事故频繁发生。
因此，从我国目前能源生产和能源消费的实际状况出发，积极调整我国能源结构，在合理开发、综合利用和注重节约能源资源的同时，大力开发新能源和可再生资源，是保障我国经济可持续发展的必由之路，也是我国未来能源发展战略的要求。
二、发展新能源和可再生能源的必要性
世界各国越来越认识到，一个能够持续发展的社会，应该是既能满足社会的需要，又不危及后人前途的社会。因此，节约能源、提高能源利用效率、尽可能多地使用洁净能源替代含碳量高的矿物燃料，坚持走社会、经济、资源、环境协调发展道路，应是我国能源建设所必须遵循的原则。
作为发展中国家，目前我国西部一些边远地区电网难以到达，但却有着丰富的风能、太阳能、生物质能等可再生能源。因此，开发新能源和可再生能源将成为西部大开发能源建设的重点，同时也有利于促进广大农村和偏远地区脱贫致富，对促进农村经济和生态环境协调发展、全面建设小康社会和构建和谐社会具有重大意义。
三、新能源和可再生能源的前景及其优越性
新能源技术论文
⑴对开发利用新能源和可再生能源的意义、重要性和优越性认识不足。
⑵没有建立一套完整的鼓励发展新能源和可再生能源的激励政策，尤其是还没有建立完善的市场竞争机制和有助于技术商业化发展的经济激励政策。
⑶目前我国除小水电、太阳能热利用发展较快外，其他新能源和可再生能源的利用水平参差不齐，可商业利用的技术不多，生产规模小，过于分散，管理水平和生产工艺落后，产品质量不稳定，经济效益不高，生产成本和产品价格尚无法与传统能源竞争。
⑷缺乏足够的系统技术与设备的开发与研究。
⑸缺乏专门的技术人才。
五、看法和建议
发展新能源和可再生能源，是我国经济持续发展的需要，也是资源、环境和安全的需要。因此，为促进我国新能源和可再生能源的开发与发展，特提出以下几点看法和建议。
⑴各级政府应大力推进新能源和可再生能源的开发利用，落实好“十一五规划”中制定的能源发展战略和规划，调整和优化能源结构。
⑵按照资源节约和开发并重的方针，加强对我国储量丰富的煤矸石、油页岩、石煤、煤层气和可燃冰等其他化石能源的资源综合开发利用，以及对新能源和可再生能源的开发利用。
⑶在注意节约和合理开发或有限制开发的原则基础上，把新能源和可再生能源作为我国能源资源发展的重点，特别是西部、经济较落后的边远地区和广大农村应成为重点发展地区，以加快这些地区社会、经济、资源与环境的协调发展。
⑷建立和完善促进新能源和可再生能源开发利用的政策法规。
⑸研究制定促进新能源和可再生能源发展的管理机制和激励政策，将其积极引入市场竞争机制。
⑹大力广泛开展资源保护与节约、新能源和可再生能源开发利用意义和重要性的宣传教育，加快我国节约型社会建设。
参考文献：
[1] 王长贵.新能源和可再生能源的分类，太阳能，2005，（01）[2] 杜祥琬.新能源离我们还有多远，三峡建设。2007，（05）[3] 乔繁盛.大力开发新能源和可再生能源，国土资源情报，2009，（12）
再生能源的摩尔定律 篇6
“石油公司应该更像科技公司那样思考。”世界上最大的石油公司之一，雪佛龙公司在2011年的一次公众宣传活动中如此道来。其实，这不仅仅是石油公司该学习的事情，全球各个行业亦值得认真去思索。自二战以来，全球经济乃至人们的生活方式都开始因计算机行业而发生巨大的变迁，而这种改变放在以前根本是难以想象的。那么，我们的能源公司，尤其是太阳能和风力发电等可再生能源技术的公司，是否能够达到与数字时代类似的转变呢？
在20世纪60年代初，一个晶体管要10美元左右，但随着晶体管越来越小，直小到一根头发丝上可以放1000个晶体管时，每个晶体管的价格只有千分之一美分。摩尔定律，描述的正是计算机技术的规模急剧扩张而成本持续下降的现象。1965年，这种动态的描述首次由戈登·摩尔发表在《Electronics》杂志的观察评论报道中。众所周知，戈登·摩尔是半导体产业的先驱和英特尔公司的创始人之一，在他的预测中，有这样一段表述，当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每年会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每年翻两倍以上，而这个尺度效应将持续至少10年。摩尔在业内的地位和专业素养使得他的这段话具有极强的权威性和可信度。这一预测，在1972年被称为“摩尔定律”，并在近50年的光阴里指导着一个蓬勃发展和日益强大的行业。
许多人认为，摩尔定律是由计算机电路内在品质的自动驱动，摩尔本人也同样认为是技术创新的先天步伐。1975年，他在国际电信联盟（IEEE）的演讲中重新校准他的预测，把“每年翻一番”改为“每两年翻一番”。不过，即便是是戈登·摩尔，亦无法看到未来的剧变。因为，当今计算机的发展更多地取决于纳米技术和半导体材料的突破，而这些突破在20世纪70年代对人类而言是完全陌生且无法预计的，它们与摩尔之前核心的尺度效应并没有直接关系。
不过，由于摩尔定律的行业影响，它依然适用且作为一个明确可信并广为接受的指标。它创造了一个计算机电源每两年增加一倍，会产生巨大的金融机会的期望。于是，工程师和企业家开始抱团，以实现这些收益，从而吸引大量的稳定的资本投资，而实际上，这一切反过来又将激发产品的创新。技术成本和价格的下降，无疑会导致更多更高的要求，去推动更多的创新投资，并带来了更多的成本降低。
戈登·摩尔2005年在电视主持人查理·露丝对他的采访中承认了这种力量，他说他的定律其实是“一种成为自我实现的预言”。而当露丝问及摩尔定律是否将永远成为历史时，摩尔回答说，“浅谈英特尔的技术，技术专家认为他们仍然可以合理清楚地看到未来4代，这比我过去能够看到的更远。人们的创造性的思考是惊人的！他们可以思考清楚那些由于科技进步而限制速度的明显障碍。
此后，就摩尔定律如何普及的问题，摩尔谈到了国际半导体技术蓝图（ITRS）。ITRS的目的在于确保集成电路(IC)和使用IC的产品在成本效益基础上的性能改进，从而持续半导体产业的健康和成功。 在这个竞争激烈的行业，国际半导体技术蓝图（ITRS）能够通过全球芯片制造商、设备供应商、研究团体和consortia的协作努力，一起解决共性技术问题。“联盟组织认为，我们必须不停地去解决问题”，他补充说，“或者做到稍许的超前。”
电力、石油和天然气，这些都是老行业，用的都是传统基础设施。许多能源技术，包括光电，可以追溯到19世纪或更早。创新涉及的是液压机械，地质监测，传感，和风能设计等不同领域。但由于相关企业的分散性，他们的利益经常发生冲突。
同时，推动今天多数能源投资最艰巨的地方，不在于依靠科技进步，而是价格波动、石油储量接替率和政府规章等外部因素——如碳税或邻避（“不是在我家后院”）的限制。高新技术企业会清楚地看到摩尔定律存在的重要性，如果他们不能创新，就失去了机会。但是在能源产业却并不存在没有创新的处罚。因此，一些投资者虽然在推广清洁能源，但他们的紧迫感却很容易消散。事实上，在过去，能源公司往往只支持一种创新，以改善其目前的业务模式的边缘。因此，在2009年，当美国可能通过一项气候法案的时候，煤炭和石油的公司大力支持一种被称为CCS（碳捕获和封存）的技术，其实主要是因为它能投资在石油和燃煤电厂。
然而，在经济，环境和人口发展趋势变化的大背景下，摩尔定律的权威可信度，使得人们产生了摩尔定律亦适用于能源的想法。第一大趋势是全球性的需求。未来40年内，全世界每年生产的经济增长速度将增至三倍。由于数十亿人进入消费经济，全球每年的能源使用将急剧飙升——根据数据可以估计出，石油需求将从2009年的约3立方英里（CMO）上升到6～9CMO（CMO是由SRI国际公司的起重机工程师休伊特发明的计量单位，衡量各种能源的使用）。与此同时，化石燃料的使用将越来越多。而可再生能源目前只能提供全球能源的一小部分——2009年，风能和太阳能，合计还未占到全球能源生产的1％。所有形式的能源供应放在一起未必能满足需求，没有一个模型，能如摩尔定律驱动的创新去不断地循环。
另一个趋势则是，能源产业将越来越依赖技术创新。传统的石油储备，估计要低于35CMO，在本世纪中叶就很可能会被耗尽，而非常规泥岩及焦油砂储量估计高达300CMO。因此，将会有持续且巨大的投资用于煤炭，天然气和非常规石油生产技术。一些观察家注意到，太阳能和风力发电技术尚未对投资者造成风险，但他们已经变得足够多样化和复杂化，以创造新的市场，这本身便能引发新的投资兴趣。
甚至有摩尔定律式的成本在几个能源部门减少的迹象，虽然目前的步伐远不及其在高科技方面那么快。举例而言，用于电厂产生电力的天然气涡轮机，在1955年和1980年间，以10倍每年的能力递增，每次成本减少20％和10％之间。在那些年里，通货膨胀调整后的以天然气为基础的千瓦成本，下降至其原有成本价格的约1/5。
研究人员还考察了日本光伏电池的数据。他们发现，1973年至1995年，每千瓦的成本竟下降了90％之多。而另一个例子则是发现了安装太阳能的商业模式的经济学。多年来，很多商业楼宇业主和管理者推迟安装太阳能系统，因为其预期成本——巨大的前期资本支出和日常操作和维护费用。然而，在2003年，美国光伏企业SunEdison去除了这些障碍，由太阳能提供服务。保障客户在屋顶以外没有资金投入的长期电力合约。这些成功的经济从资本市场带来新的投资，允许了SunEdison在未来能提供更多类型的专利装置。
业界仍然在等待它的戈登·摩尔，一个能建立采购能源和使用可行的期望，带动投资和促进创新的可信性和洞察力的人。可以想象，例如，2010和2050年间，每４年太阳能技术所提供的全球能源的份额将增加一倍，每7年风能技术提供的份额将增加一倍，这将与历史记录相一致。根据清洁技术博客作家约翰·艾迪的研究，从1979年至2009年的30年期间，全球太阳能发电能力年增长率为33％，到2020年预计将超过40％。根据风力能源研究小组BTM Consult的研究，2000年和2010年之间，风力发电能力每年增长25％到40％之间。使用这两种技术，成本能始终下降20％，每种发电的能力提高一倍。如果等成本曲线可以被证明是可靠的，那么人们按预期的2050年下降约1/10的现行税率计算，太阳能发电成本将降低到约1/10，风力发电成本将降低到约1/5，不依赖政府补贴。
不过，这种增长并非易事。太阳能和风能均为国土非常密集型技术，它们受控于自身的环境影响。它们的增长是不可持续的，除非开发基础设施来补给，如：无缝并入电网或改善能源储存技术。如果能源部门开展变革，它不会在真空中发生。对于能源和碳的一致和周到的公共政策可以促进以化石燃料为基础的经济转型，可再生能源也有潜力实现快速增长和创新。
论建筑节能与可再生能源应用 篇7
1 可再生能源在建筑节能中存在的问题
1.1 成本过高
在可再生能源与建筑节能工作中, 成本过高是存在的首要问题。目前在建筑中使用的太阳能光伏发电系统, 其过高的造价, 给社会及建筑企业带来过重的经济负担, 且其技术要求高, 很容易导致无法产生规模效应的问题, 很难进行投资回收。此外, 太阳能光伏电池制造成本较高, 用于太阳能的发电成本与常规能源的使用成本差距较大, 同时, 设备多、系统复杂, 也是建筑节能工作中不可回避的问题[1]。
1.2 技术难度
以太阳能为例, 由于太阳能的辐射能量密度较低, 因此在采光面积问题上需要建筑师们在建筑允许的基础上进行扩大。且太阳能随着气候、昼夜等自然因素的变化而变化, 使太阳能具备的不稳定性弊端加大, 这使得与建筑物所需的持续能源产生矛盾。在地热能利用中, 地下的岩土层热容量较大, 但是受其较小的导热系数和较差的热扩散能力影响, 在开采地热能时, 就要做大量的埋管工作, 导致土地被大面积的利用, 造成较大投资金额的情况发生。
2 可再生能源在建筑节能中的应用
2.1 太阳能
把阳光、太阳热量转换为电能的一种能源是太阳能, 太阳能是可再生能源之一, 也是一种人们熟知的绿色能源。在我国建筑节能工作中, 建筑师们通常对太阳能合理广泛的应用, 以达到减少能源的目的[2]。
2.1.1 太阳能热水系统
利用温室原理, 将太阳能通过科学技术手段转化为热能, 并把热量传递给水, 从而获得热水, 即是太阳能热水系统。太阳能热水系统利用了太阳能光热技术, 是目前太阳能技术中, 应用最广泛的、发展最快的、最经济化的、科学技术最成熟的系统。蓄热容量、太阳能集热器、管道和控制系统等是太阳能热水系统的主要组成部分。目前, 我国家用的提供生活热水的小型太阳能就是利用了太阳能热水系统。随着我国建筑节能政策的实行, 我国将对太阳能热水系统进行优化, 大力发展集中式太阳能热水系统。集中式太阳能热水系统就是将供热基本单元以单栋住宅的形式, 优化了之前家用小型太阳能单独家用的形式, 给社会、经济及环境带来了显著的效益。未来, 人均屋面面积将随着城市高层建筑的增多而越来越少, 导致建筑集热器的采光、采暖面积受到限制, 这就要求建筑必须使用集中式太阳能热水系统。对传统热水系统加以改进, 调整太阳能集热器的形式, 安排太阳能热水系统的输水管道、电缆等设备, 是将集中式太阳能热水器应用于建筑节能中的基础。
2.1.2 太阳能采暖技术
主动式采暖及被动式采暖是太阳能采暖技术的两种形式。通过建筑物的周围环境及朝向, 对建筑物建筑材料和结构进行选择, 使存储热能可以合理的被建筑物汲取, 从而达到采暖目的, 即是被动式采暖技术。利用被动式采暖技术的应用有太阳能温室、太阳房等。通过控制阳光和空气进入建筑物的质量, 对建筑内部合理的分配并储存热量是其特点。被动式采暖技术投资低, 使用的设备简单, 对中小型建筑的设计比较适宜。但太阳能利用率低, 且其具有不稳定性, 夜晚及阴雨天无法对室内进行供暖是其缺点。主动式供暖主要是通过借助设备, 如太阳能集热器、管道、换热器等, 对太阳能采暖工作进行实现。主动式采暖技术一般是利用水作热媒的技术, 其采取的采暖方式以太阳能地板辐射居多。由于我国的太阳能主动式采暖技术发展缓慢, 目前仅建成采暖试点工程, 并没有应用到实际的建筑工作中。对建筑物采暖问题的解决, 是减少能耗, 实现建筑节能的方法之一[3]。
2.1.3 太阳能制冷技术
太阳能吸收式制冷技术、太阳能固体吸附式制冷技术、太阳能干燥冷却制冷技术等都是太阳能制冷技术。其中, 太阳能溴化锂吸收制冷技术因其实用性广、可靠性高及经济实惠等优点, 使用范围较大, 发展较成熟。在太阳能溴化锂吸收制冷技术中, 单效溴化锂吸收制冷技术能最大发挥太阳能集热器的功效, 降低成本, 在建筑节能应用中被广泛应用。
2.2 地热能
贮存在地球内部的热能是地热能。地热能产生的热能有两种, 一种是地球本身放射性元素在地球深层发生衰变, 从而产生热能。此种方式产生的热能通常表现在水蒸气和地下热水中, 尤其其温度较高, 且技术交成熟, 所以在我国建筑节能的设计工作中, 通常用在发电、供暖方面。此外, 由地球浅层对太阳能热量的接收, 从而产生热量, 是地热能产生热量的另一种形式。此种方式产生的热能, 温度较低, 开采技术较简单、开采成本较低, 且地理环境对其影响小, 对于建筑物的供暖与制冷技术有很大帮助[4]。
浅层地热能的能量主要来源于太阳辐射, 它蕴藏在地球浅表层的土壤砂石和水中, 是太阳能和地热能结合的产物。由于浅层地能的土壤温度受四季变化影响小, 夏季温度低, 冬季温度高, 再生长速度快, 取之不尽用之不竭, 所以浅层地能被广泛应用在我国建筑节能设计工作中。
2.3 风能
风能主要是利用风力发电机组相关设备, 利用科技手段将风能转换为电能的一种形式。目前, 我国有关风能技术较成熟, 发展较快, 且风能具备经济效益及社会效益, 因此风能这种可再生能源被广泛应用。在我国风力资源丰富的沿海地区, 西北地区的建筑设计中, 都将风能应用到建筑节能工作中, 没有明显的温室效应、可靠性高、没有有害气体的排放、使用寿命长等优点, 成为我国建筑师们常用的清洁能源之一。
2.4 海洋能
同地热能不同, 海洋能是指蕴藏在海水中的能源, 海洋能也是被广泛利用的可再生能源之一。海洋能包括范围广, 潮汐能、海水温差能、海流能、波浪能、海水盐差能等能量都属于海洋能。其中, 海流能及潮汐能两种能源主要由月球对太阳的引力变化产生的, 而其他能源均来源于太阳能。目前, 我国对于海洋能的利用只是发电, 如潮汐发电、波浪发电、海流发电等。海洋中的能量种类丰富、数量繁多, 且海洋地理面积广阔、分布广泛。在我国建筑节能中利用海洋能, 能很好的解决建筑物发电问题, 有利于缓解我国电力工作紧张的局面, 从而减少能源消耗[5]。
3 结语
本文从可再生能源在建筑节能中存在的问题、可再生能源在建筑节能中的应用两方面进行分析, 对当代建筑师来说, 如何优化可再生资源的弊端, 最大化利用可再生资源的优点, 将可再生资源与建筑节能工作完美融合, 从而达到缓解能源消耗的目的, 是目前建筑师们工作的重点。建筑师们在原有的小区规划、能源管理及节能措施中, 综合利用太阳能、地热能、风能、海洋能等可再生能源, 在做好建筑工作的基础上, 大力开展建筑节能设计工作, 将建筑节能与可再生能源在建筑应用中相融合, 从而降低建筑能源消耗。
摘要：分析了可再生能源在建筑节能中存在的问题, 从太阳能、地热能、风能、海洋能等方面, 阐述了可再生能源在建筑节能中的应用, 指出将建筑节能与可再生能源相融合, 能够最大限度地降低建筑能耗。
关键词：建筑节能,可再生能源,太阳能,地热能
参考文献
[1]张英魁, 张正梅.可再生能源建筑应用技术及其发展前景[J].现代城市研究, 2010 (2) :35-39.
[2]康艳兵, 马志永.建筑节能领域可再生能源的利用方式[J].中国能源, 2002 (6) :37-40.
[3]刘金铭.可再生能源在建筑节能中的应用[J].技术与市场, 2013 (10) :26-27.
[4]孙建梅, 刘云昭.可再生能源在建筑节能中的应用[J].绿色科技, 2014 (1) :239-241.
新能源与可再生能源 篇8
2009年11月26日, 由科技部、东盟秘书处、云南省科技厅共同主办的“中国-东盟新能源与可再生能源开发利用国际科技合作论坛”在昆明举行, 来自东盟10国及科技部、江苏、浙江、山东、上海、云南、四川、广东、广西的代表近百余人与会。江苏省科技厅和南京市科技局组织3家企业与会, 江苏省农科院代表有关“生物柴油类植物工厂化育苗及相关提炼技术”的发言受到与会代表的热烈响应, 许多东盟代表积极表示将加强在该领域与江苏省农科院的合作, 并希望有机会参加于12月在南京由省农科院举办的“中国-东盟生物柴油类植物工厂化育苗及相关提炼技术研讨班”。研讨班得到了中国-东盟合作基金资助。
论坛旨在为我国有关省市区和东盟各国提供信息交流平台, 推动科技资源与成果共享, 促进我与东盟国家在新能源与可再生能源的合作向多层次、高水平发展, 提高我与东盟国家在新能源与可再生能源合作开发利用的技术水平和产业化能力。
信息来源:ht t p://www.j st d.gov.cn
新能源与可再生能源 篇9
电动汽车(本文所涉及的电动汽车主要指可入网混合动力电动汽车)的发展近年来受到很多国家的高度重视。就电力工业而言,在电动汽车发展的早期,仅把其视为电力系统的负荷[1]。随着电动汽车入网(vehicle-to-grid,V2G)技术的发展,电动汽车既可作为负荷也可充当电源。研究表明,汽车在一天中有超过90%的时间是被闲置的[2],这意味着闲置的电动汽车有时可以作为电力系统的负荷充电,而在另外一些时间则可作为储能设备向电力网络反向放电。
到目前为止,就电动汽车放电对电力系统的影响方面,国内外的研究都还比较初步[3,4]。文献[5]的研究表明电动汽车充电会导致配电系统网损增加,系统运行的经济性恶化,同时可能增大节点电压偏移;文献[6]计算了部分发达国家的V2G出力潜力;文献[7]建立了可以容纳有V2G功能电动汽车的优化调度模型,但没有计及潮流约束。
在未来的配电系统中,会同时存在风电机组、光伏发电系统和处于V2G状态的电动汽车等多种分布式电源,而风电机组和光伏发电系统的出力一般具有明显的间歇性和波动性[8,9,10],这就对系统调度的协调性提出了更高要求。在风电和光伏发电协同调度的研究方面,文献[11]综述了应用于集成了风电和光伏发电的电力系统的多种分析方法和相关计算机软件;文献[12]提出了在含有光伏发电和风电的智能电网中采用“风险约束调度”方法改善系统运行的经济性。随着电动汽车的快速发展,优化确定电动汽车充电站位置和优化调度电动汽车充放电行为已经逐步成为研究热点。现有的文献在求解这些优化问题时,多采用了现代启发式优化方法[13]。文献[14]发展了计及可入网电动汽车时分布式电源的最优选址和定容问题的数学模型,并应用遗传算法求解;文献[15]导出了风电机组和处于V2G状态的电动汽车出力的数学期望的解析表达式,并在此基础上发展了以最小化系统总发电成本期望值为目标的电力系统随机经济调度模型,但研究工作局限于单时段优化调度且没有考虑网络约束;文献[16]发展了计及可入网电动汽车的电力系统机组最优组合问题,但没有考虑输电系统安全约束;文献[17]构造了计及可入网电动汽车和网络安全约束的机组组合问题的数学模型,但没有考虑与风电和光伏发电的协同问题。文献[18]建立了多时间尺度的电动汽车—风电协同调度模型以平滑系统负荷波动,但没有考虑电动汽车的V2G功能和网络安全约束。
在上述背景下,本文构造了一个能同时计及具有V2G功能的电动汽车、风电和光伏发电系统出力不确定性的电力系统协同调度模型,以平抑可再生能源在一天中的出力波动。首先,导出V2G、风电和光伏发电系统出力水平的概率分布,并得到了以平抑可再生能源出力波动为目标函数的解析表达式;在此基础上建立了考虑电动汽车充放电约束和网络安全约束的随机优化调度模型。之后,采用交叉熵算法来求解所发展的优化模型。最后,用仿真结果表明所发展的模型能够有效降低可再生能源出力波动对电力网络的冲击,并改善电力系统运行的经济性。
1 V2G、风电和光伏发电系统出力的概率分布
1.1 电动汽车充放电模型
1.1.1 电动汽车行驶能耗
可入网混合动力电动汽车可以在内燃机模式、混合动力模式(即内燃机和电动机同时提供牵引力)或纯电动模式等不同状态下行驶。为了能处理不同的情形,参考文献[19]的思路,设电动汽车的电机每公里能耗he占机车总能耗htr的比例系数为ξe,且ξe为服从如下分布的随机变量:
式中:λ1和λ2为介于0~1之间的比例系数,二者之和不大于1;δ(·)为单位脉冲函数,其定义在实数域上且满足下列条件,
式(1)的含义是:在某一时段内,以内燃机模式行驶的电动汽车所占比例为λ1,以纯电动模式行驶的电动汽车所占比例为λ2,以混合动力模式行驶的电动汽车所占比例为1-λ1-λ2。这样,电动汽车每公里所消耗电能的期望值可描述为:
式中:htr(t)为电动汽车总牵引功率,即内燃机和电动机的功率之和,其期望值取平均值。
电动汽车每小时消耗电能的期望值为:
式中:Δt为时间间隔(在本文后面的算例中设定为1h);ηdch为电动机能量转换效率;pdch(t)为电动汽车耗电功率;ve(t)为电动汽车的行驶速度,其期望值取平均值。
1.1.2 电动汽车行驶行为统计模型
前已述及,一天中超过90%的时间汽车处于停驶状态[2]。图1显示了汽车在一天中处于停驶状态的概率Gpark(t)随时间的变化情况。
考虑到电动汽车与普通汽车的用途并无明显差别,这里假定其与传统汽车具有相同的停驶概率分布。由于每一时段都会有很高比例的电动汽车处于停驶状态,这就使得调度电动汽车来平抑可再生能源发电的出力波动成为可能。假设在所研究的电力系统覆盖的区域中有N辆电动汽车,则在时段t可以调度的电动汽车数量Navi(t)为:
1.2 光伏发电系统出力的概率分布
研究表明在某一时刻t的太阳能光照强度r(t)满足Beta分布[20]:
式中:rmax(t)为时刻t的最大光照强度;Γ(·)为Gamma函数;α和β为Beta分布形状参数。
光伏发电系统出力可表示为:
式中:A为太阳能方阵总面积;η为光电转换效率。
光伏出力概率密度函数为:
在式(7)中,光伏发电机组在时刻t的最大出力Psmax(t)为:
结合式(5)可得到光伏发电系统出力的期望值E(Ps(t))、方差D(Ps(t))和二阶原点矩E(Ps2(t))为:
1.3 风电机组出力的概率分布
研究表明,可认为在某一时刻t的风速满足Rayleigh分布[21]:
式中:v为风速;σw为分布参数。
风电机组出力的表达式为[22,23]:
式中:vin,vr,vout,Pwr分别为切入风速、额定风速、切出风速和额定功率。
风电机组出力的期望值E(Pw)和二阶原点矩E(Pw2)可表示为(具体推导过程见附录A):
式中:Φ(·)为标准正态分布函数。
风电机组输出功率的方差为:
2 优化调度模型
本节构造随机优化调度模型,以适当计及诸如电动汽车的充放电功率、光伏发电系统和风电机组出力等的不确定性;并通过合理调度电动汽车充放电,以利用电动汽车的储能作用,使可再生能源提供给本地负荷或馈送至系统的总功率波动最小。
2.1 目标函数
在时段t系统中光伏发电系统出力、风电机组出力和电动汽车出力的总和为:
当电动汽车处于充电状态时,Pe(t)取负值。
假定每天有T个调度时段。在这T个时段,光伏发电系统出力、风电机组出力和电动汽车出力的平均值为:
波动情况。给定调度目标为使T个时段内的可再生能源发电有功出力的总体方差的期望值最小,这在数学上可表示为:
考虑到不同时段的光伏发电系统和风电机组出力可视为相互独立的变量,有
将式(9)—式(11)、式(17)—式(19)和式(23)—式(26)代入式(22)中,即可得到最终的优化目标函数表达式。
2.2 约束条件
2.2.1 电动汽车充放电约束
由式(4)可知,在时段t处于停驶状态的电动汽车数量为Navi(t),那么正在行驶的电动汽车数量为:
这样,在每个调度时段Δt内电动汽车消耗的电能总量为:
设在时段t开始时电池剩余电量为S(t),则在时段t+1开始时电动汽车的储存电量需满足如下约束:
式中:ηch为电力系统向电动汽车充电的效率。
电动汽车储存电量的上、下限约束为:
式中:Smax和Smin分别为电池可储存容量的上、下限。
为保证电动汽车的日常行驶需要,电动汽车至少应保有ε(百分数)的电量,则
式中:spmax为每辆电动汽车的平均最大可储存电量。
电动汽车最大存储电量约束:
电动汽车的充放电功率不应超过电动汽车的最大充放电能力:
式中:pmax为每辆电动汽车的平均最大充放电功率。
电动汽车需满足在一天内T个调度时段的总充电量和总消耗电量相等:
本文以一天为研究周期,这样电动汽车电池的荷电状态就以天为周期不断循环,因此这里给出了式(34)这个约束。文献[8]和[18]中也有类似约束。
2.2.2 网络安全约束
支路潮流约束、节点电压约束、节点功率平衡方程依次为:
式中:i∈SB,SB为系统所有节点集合;Sl为系统所有支路集合;PGi和QGi分别为节点i上的发电机的有功和无功出力;PDi和QDi分别为节点i的有功和无功负荷;Vi,Vj和θi,θj分别为节点i和j的电压幅值与相角,θij=θi-θj;Gij和Bij分别为节点导纳矩阵第i行第j列元素的实部与虚部;Pl为支路l的有功潮流,且支路l两端节点分别为i和j。
3 交叉熵算法
前面构建了一个典型的有约束非线性规划问题,这里采用近年来发展起来的交叉熵算法[24]求解。交叉熵算法具有易于实现、收敛性好、寻优能力强等特点。
令{f(x;v),v∈V}为定义在有限状态空间χ上的以v为参数的一个概率分布密度函数簇,设定义在χ上的目标函数为J(x),其最大值γmax为:
交叉熵算法[24]的主要思想是把“从可行域中找到最优解”看成一个小概率事件,从而将优化问题转化为一个相关随机问题(ASP):
式中:X为变量x对应的随机状态向量;I{J(X)≥γ}为对于不同γ定义的一组指示函数;Pu为概率密度函数f(x;u)的随机状态向量X的概率量度,u∈V;Eu为求这一事件的期望;m(γ)为对这一小概率事件的估计值。
采用自适应更新算法中的参数,使产生最优解的概率不断增大,最终使一系列随机产生的解γ逐渐收敛于问题的全局最优解γmax。对于式(39)所描述的小概率估计问题,传统的基于随机抽样来对m(γ)进行估计的方法为:
式中:Xi为X中的元素。
式(40)需要产生大量样本才能得到满意的精度,计算效率不高。有鉴于此,本文采用重要性抽样技术,即在式(39)中引入函数g(x),如式(41)所示,g(x)的意义在于增大产生随机样本的概率,以减少抽样次数。
式中:Eg为以g(x)为概率密度函数的概率事件的期望。
对m的估计变为:
估计m的最好方式是对式(43)所示的密度函数进行尺度变换:
此时,只需采用一次抽样即可得到m的无偏估计。上述过程的难点在于gbest(x)依赖于未知的m。通常会在{f(x;v)}簇内选择一个合适的g。下面选择合适的参数v使得gbest(x)和f(x;vbest)的距离最小。采用交叉熵来衡量2个概率分布密度函数之间的距离。交叉熵的定义为:
由上式可知当交叉熵最小时,有
等价于:
期望值可近似用平均值来估计。将式(46)中的期望值近似用平均值来估计可得:
当γ接近γbest时,f(x;vbest)有相当大的概率使得生成的样本非常接近最优解xbest,从而得到式(39)的值。
在交叉熵算法中一般采用多级更新方法,即同时构造一个目标函数最大值序列和一个参数序列的不断更新使相应的概率密度函数有更大的机会产生较优的目标函数值,从而使γt逐渐接近最优γbest。交叉熵算法的计算步骤可以描述如下。
步骤1:定义,并另置t=1。
步骤2:对于固定的,先根据概率密度函数进行随机抽样得到X1,X2,…,XN,之后计算每个样本对应的目标函数值J(1),J(2),…,J(N),找到J的1-ρ分位数。
步骤3:对于固定的,基于步骤2中得到的X1,X2,…,XN,根据式(47)得到。
步骤4:判断是否满足终止条件,如满足则终止迭代并输出结果,否则令t=t+1,返回步骤2。
考虑电动汽车充放电约束和网络安全约束的交叉熵算法的流程图如图2所示。
4 算例与仿真结果
以图3所示的33节点配电系统为例来测试所提出的模型与方法。
假设:(1)系统中共有100辆电动汽车可供调度;(2)有2台光伏发电系统分别连接于节点14和21;(3)有2台风电机组分别连接于节点24和32;(4)3辆电动汽车分别连接于节点4,7,14。在附录B的表B1至表B3中分别给出了电动汽车、风电机组、光伏发电系统的技术参数;在附录B表B4和图B1至图B3中给出了一天中光照、风速和系统负荷的相关信息。利用第2节介绍的仿真方法,可以得出风电机组和光伏发电系统出力的期望、二阶期望与方差。
采用第3节描述的交叉熵算法进行优化计算。如图4所示,在迭代10次之后结果已趋于稳定,目标函数最终收敛于0.232。
为研究电动汽车对可再生能源发电出力波动的影响,图5显示了电动汽车自由(随机)充电、最优调度充放电和不含电动汽车3种情况下的可再生能源发电出力波动情况。可以看出,在06:00至18:00期间可再生能源发电出力有明显增加,且在午后达到最大值。这是风电机组出力叠加了随日照强度变化的光伏发电系统出力之后的结果。在随机充电情况下,由于超过90%的电动汽车是停驶的,所以充电时间的选择非常随意,对抑制可再生能源发电出力波动的作用不大。
由图6可以看出,当电动汽车参与优化调度时,在光伏发电系统和风电机组同时能够发电的可再生能源发电出力高峰期(09:00至16:00),大量电动汽车充电来消纳可再生能源发出的电能,而在夜晚只有风电机组发电的可再生能源发电出力低谷期,电动汽车反向给系统放电。一天中常规电源出力的峰谷差率由63.00%下降到42.53%。另一方面,当随机充电时,电动汽车的充电量远远小于其容量,而在最优充放电时,电动汽车的充放电能力得到了更为充分的利用。
电动汽车参与优化调度可以同时提高电力系统运行的安全性与经济性。图7给出了最优充放电和随机充电以及未接入电动汽车时系统一天的网损变化情况。
仿真结果表明,相对于不含充电汽车时8.978 MW·h的累积网损,随机充电时系统网损会增加2.99%达到9.246 MW·h,而通过最优充放电调度,网损会降低0.97%达到8.699 MW·h,在满足电动汽车行驶需要的同时降低了系统网损。
此外,如图8和图9所示,电动汽车参与优化调度可以改善系统电压水平,均衡潮流分布。
以t=4这个时段为例,电动汽车参与优化调度后,配电系统末端节点17和32的电压标幺值分别由0.964 7和0.977 5提高到0.969 8和0.980 8,分别提高了0.53%和0.34%;同时,负载较重线路的潮流也有所下降,如接近平衡节点的线路1和2的潮流标幺值分别由0.978 6和0.588 5下降到0.501 5和0.291 7,下降幅度分别为48.8%和51.4%。
5 结语
风电机组、光伏发电系统及电动汽车在电力系统中的逐步渗透和容量的不断增加给电力系统的安全和经济运行带来了新的挑战。具有V2G功能的电动汽车既可以是电力系统的负荷,又可以在必要时作为电源。在此背景下,本文建立了新的随机协同调度模型以计及风电机组、光伏发电系统及具有V2G功能的电动汽车出力的不确定性,并应用交叉熵算法求取最优调度结果。算例结果表明,所提出的优化调度模型和算法可以有效平抑可再生能源发电出力波动,同时降低系统网损。
附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx)。
摘要：电动汽车和可再生能源发电的快速发展为电力系统的安全和经济运行带来了新的挑战。在此背景下,构建了能够计及可入网混合动力电动汽车(PHEV)和风电、光伏发电系统出力不确定性的随机协同优化调度模型。首先,分析了PHEV的行驶耗电和随机充放电行为。之后,在假设风速服从Rayleigh分布、光照服从Beta分布的前提下,导出了风电机组和光伏发电系统出力的期望、方差及二阶原点矩的表达式。在此基础上,发展了以平抑可再生能源出力波动为目标的电力系统随机协同优化调度模型,并应用交叉熵算法进行求解。最后,以33节点配电系统为例说明了所提出的随机协同优化调度模型的基本特征。
新能源与可再生能源 篇10
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
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