关键词：风能发电；电压波动；系统影响；风电规划；风电问题
引言
纵观世界范围，能源形势不容乐观，煤炭资源日渐匮乏，以目前的消耗速度来看支撑不到2050年；石油资源价格不断飙升，世界范围内的是有争夺愈来愈烈；环境污染问题又不容忽视成为了全球各国普遍关注的问题。电能作为一种清洁可再生的二次能源受到了普遍的青睐，但是电能的产生对一次能源的消耗量相当巨大，因此寻找一种清洁的一次能源来发电就逐渐受到了普遍的关注。风能发电也就应运而生。但是风能发电也存在这一些难以解决的问题，如风电并网对系统的影响以及风力发电的规划是摆在眼前的现实问题。
1973年的石油危机之前，风力发电技术仍处于科学研究阶段，主要在高校和科研单位开发研究，政府从技术储备的角度提供少量科研费。1973年以后，风力发电作为能源多样化措施之一，列入能源规划，一些国家对风力发电以工业化试点应用给予政策扶持，以减税、抵税和价格补贴等经济手段给予激励，推进了风力发电工业化的发展。
近年，世界风力发电如雨后春笋，逐年以二位数速度迅猛增长，截至1998年，全球装机9689MW。装机容量前10名的国家是：德国2874MW、美国1890MW、丹麦1400MW、印度968MW、西班牙834MW、荷兰364MW、英国331MW、中国223MW、意大利180MW和瑞典174MW。
我国风力发电起步于八十年代末，集中在沿海和新疆、内蒙风能带。1986～1994年试点，1994年新疆达坂城二号风场首次突破装机10MW（当年全国装机25MW），四年后，全国装机223MW，增长9倍，占全球风力发电装机的23%。
1.风能发电优势突出
1.1 风能发电对于环保贡献巨大
风能资源量大质优，风力发电优势突出，世界性范围内风电发展迅速。到达地球2%的太阳能可转化成风能，以此来计，风能总量比水能更大，有人算过，只需地面风力的1%，就能满足全球发电能量需要。对于由发电而引起的温室气体排放问题来说，燃煤火电最严重，燃油火电次之，核电较少，风电最少。核电虽然和风电的温室气体排风量差不多，相比火电小了两个数量级，但是核电的污染问题目前还没办法解决，因此风力发电有着得天独厚的优势。
1.2 风力发电在世界范围发展迅速
由于意识到风力发电的巨大优势，世界各国都开始竞相发展风力发电。世界性的风电发展以前所未有的速度进行着，全世界的风电在1999年已经达到了10000MW，而更值得惊奇的是这个数字在2000年的时候就已经翻了一番达到了20000MW以上，2005年的时候又超过了30000MW。风电发展主要以欧洲为主，占到了风电总量的2/3，北美占到了1/5，亚洲是1/8。我国的风电事业发展也较为迅速，已从1997年排列在世界第十位而跃居到现在的第八位，预计今后还将有更大的进步。我国的风力资源相当丰富，居世界首位，因此发展潜力十分巨大。目前开发还很不足，主要在内蒙、新疆和沿海一些地区，但是还没有形成真正的规模，有待于进一步的开发和探索。
1.3 中国风力发电的资源配置
2004年5月15日，一份由中国资源综合利用协会可再生能源专门委员会、绿色和平组织和欧洲风能协会联合的 研究 报告《风力12》的中文版在北京。报告认为，到2020年，全球风力发电装机容量将达到12亿千瓦，年发电量3万亿千瓦时，能够满足世界电力需求总量的12%。按照规划，届时中国的风力发电装机容量将达到2000万千瓦，占全球风电总量的17%。
中国气象科学研究院生态与农业气象研究所的朱瑞兆教授告诉《了望东方周刊》，中国的风能资源主要集中在两个带状地区，一条是“三北（东北、华北、西北）地区丰富带”，其风能功率密度在200瓦/平方米～300瓦/平方米以上，有的可达500瓦/平方米以上，如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等，这些地区每年可利用风能的小时数在5000小时以上，有的可达7000小时以上。“从新疆到东北，面积大、交通 方便、地势平，风速随高度增加很快， 三北地区风能在上百万千瓦的场地有四五个，这是欧洲没法比的。”朱瑞兆教授说：“而这个地带的缺点是建网少，发出的电上不了网。”
另一条是“沿海及其岛屿地丰富带”，其风能功率密度线平行于海岸线。沿海岛屿风能功率密度在500瓦/平方米以上，如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等岛屿，这些地区每年可利用风能的小时数约在7000-8000小时，年有效风能功率密度在200瓦/平方米以上。“沿海岛屿的风能是全国最好的，这个地带的优点是建网好，电价高，缺点是地形复杂，且容易受台风 影响。”朱瑞兆教授以10米高处的风能， 计算 出 中国 陆地风能资源 理论 储量为3226亿千瓦，经过风力机间的湍流和叶片面积修正，得出中国陆地实际可开发的风能约为253亿千瓦，而据估计，中国近海风能资源约为陆地的3倍，所以，中国可开发风能资源总量约为10亿千瓦
2.1 风力发电并网
风力发电并网后会对系统产生不小的影响，会影响到系统的电压波动和电能质量，还会造成谐波污染。其中由风电并网所引起的电压波动和闪变是风电并网的主要负面影响。电压波动为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化，闪变是人对灯光照度波动的主观视感。虽然现在风力发电机组大都采用软并网方式，但是启动时仍会产生较大的冲击电流，使得风电机组输出的功率不稳定，进而会导致电压的波动和闪变。电压的波动和闪变会使电灯闪烁，电视机画面不稳定，电动机转速变化严重影响到工业产品的质量，在某些特殊行业电压不稳会使一些精密的仪器出现测量错误，严重时还会引发重大事故。
2.2 风电对电网功率和暂态稳定性的影响
风力发电由于风速变化莫测，使得风电上网功率也随之不断振荡，当风电的扰动频率接近系统固有的振荡频率时，就会引起大幅度的功率振荡，并且振荡的幅度会随着扰动的幅度而变化。扰动幅度不仅与风电扰动有关，也与系统本身的参数有关，因此可考虑从两方面着手减少扰动对电网的强迫功率振荡。总之如果并网的风电份额较高而系统较脆弱时，并网产生的负面影响是十分巨大的。
3.电池储能的应用
风能作为清洁能源大力发展以来，风电的问题也越来越受到电力工作人员的关注。但是风能作为一种间歇性能源，加之风能资源的预测准确度并不能完全符合电力系统对电能质量的要求，寻求新途径新思路解决风电对系统的影响也自然成了许多电力行业工作人员的目标。采用电池储能系统可以较好的解决这一问题，及可以保证上网电压的稳定，又可以补偿有功功率，不会对系统产生不利的影响。可以选择由蓄电池组、整流装置和逆变装置组成的柔流输电系统作为储能系统。
4.结束语
风能作为一种清洁的能源，在二十一世纪资源匮乏，环境问题突出的今天有着相当大的吸引力，世界大范围内发展风力发电技术来取代传统的燃煤和燃油火电。在风电发展方面比较先进的是德国和丹麦等国家，我国的风电虽然较之前有了较大的发展，但是和世界先进水平还有较大的差距。在风电发展方面，除了看到其优点以外，缺点也不容忽视，对于电力系统电压和功率的影响都值得去深入的探索和研究。目前可以通过电池储能技术解决较少风电对系统的影响，要使风电大面积发展所要做的工作还有很多。（作者单位：西南交通大学希望学院）
参考文献：
[1] 周春平，孙瑶廷，白旭.当今世界风力发电最新动向[J].发电设备，2001，（3）.
一、 背景：当下能源形势
1、汽车旧能源导致的问题
旧能源以煤炭、石油为主，汽车上使用的是汽油或柴油，旧能源结构造成了全球性的环境问题：酸雨，臭氧层破坏，温室气体的大量排放等等。
城市大气污染已日趋严重，不仅发展中国家，在欧洲和北美也出现了超越国界的大气污染。
就我国而言，地大物博，人口众多，汽车占有量居世界前列，二氧化硫和二氧化碳的排放量首屈一指，而我国又正处于工业化进程中，社会经济发展对能源的依赖要比其他国家大得多，巨大的能源消耗无疑对我国环境造成了巨大的威胁。因此，一种新型无污染的新能源汽车成为迫切需要。
2、危机：汽车旧能源供应日趋不足
旧能源不仅污染严重，而且“濒临灭绝”。众所周知，石油经过开采和提炼才得到汽车用的汽油和柴油。石油是1000万至6亿年前的有机物变来的。然而，石油的储量毕竟有限，开采技术也有待提高，但人们对于它的需求却日益增长，因此石油资源越来越少，这也是近年来油价上涨的一个重要原因。
此外，由于人类无计划、不合理的大规模开采，资源和能源短缺问题已经在世界大多数国家甚至全球范围内出现。半个世纪以来，全球消耗量大增，2004年消耗量为146.10吨标准煤。据美国能源信息暑的国际能源展望，世界能源市场消耗量在2005到2030年间预计增加50.7%，世界能源供应日趋紧张。石油是目前汽车的主要能源，而汽车工业作为各国的支柱产业被大力发展，显然汽车工业的发展将进一步加剧能源短缺问题的严重性。
二、新方向：新能源汽车的无限潜力
1、什么是新能源汽车
新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。
具体来说，新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料但采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括五大类型：混合动力电动汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、其他新能源（如超级电容器、飞轮等高效储能器）汽车等。
2、预计未来发展方向
毫无疑问，纯电动车是未来汽车技术发展终极趋势，但是目前来看，短期投资回报不明显，面对能源和环保压力，很多国家都把发展节能与新能源汽车提升至国家战略高度。以丰田、本田、通用为代表的多种混合动力汽车的成功量产，标志着新兴汽车产业已经初步形成以混合动力汽车为主导的格局。可以预见，随着油耗标准越来越严，油价越来越高，今后的大多数车型都将走上混合动力这条路，这是传统汽车发展的自然选择。
三、新能源汽车优势及技术
1、 电动汽车的优势
（1）电动汽车可以部分或者全部地利用电能。电能除了可以通过火力发电、核能发电之外，还可以通过其他形式的转换获得，如水能（水力发电）、风能（风力发电）、化学能（电池）及光能（光电池及太阳电池等）等，可以减少石油资源的使用量。
（2）电动汽车的有害排放物很少甚至可以实现零排放，大大减小对环境的污染。在全球范围内，由电动汽车产生的有害排放物比燃油车的少得多。另外，为了减少全球污染物的排放，电动汽车的使用为通过集中处理进一步减少空气污染物的排放提供了一种可能。即在发电过程中会产生相应的排放物，通过集中处理的方法，这些污染物很容易被收集起来，但这种集中处理的方法不适用于燃油车。
（3）此外，电动汽车还有一个明显的优势，就是基本不会产生噪声污染。燃油车的发动机和复杂的机械传动装置会对环境产生严重的噪声污染，而电动汽车用电机驱动，电机工作时噪声很小，通过有效的控制手段，甚至可以使电动汽车运行时“无声无息”，从而大大改善对环境的噪声污染。
2、 电动汽车的技术
电动汽车技术包括较广，主要有车身设计技术、电机驱动技术、能源系统及能源管理技术、系统优化技术，其中最重要的就是能源系统，简而言之就是动力电池，下面就此进行说明。
长期以来，电池的寿命和成本问题一直是制约电动汽车发展的技术瓶颈。通过不断的技术创新与技术改进，电池技术得到了飞速的发展。动力电池已经从传统的铅酸电池发展到镍氢动力电池、钴酸锂、聚合物、三原材料、磷酸铁锂等先进的绿色动力电池，动力电池在比能量、比功率、安全性、可靠性、循环寿命、成本等方面，都取得很大的进步。
3、 混合动力汽车
（一）混合动力汽车是指由两种或者两种以上不同类型的动力源（其中至少有一种能提供电能）联合驱动的车辆，车辆的行驶动力依据车辆行驶状态由单个动力源或多个动力源共同提供。混合动力汽车提高燃油经济性和降低排放的原因：
（1）混合动力汽车只需采用能够满足汽车巡航需要的较小发动机，由电能提供汽车加速、爬坡时所需的附加动力，因此提高了发动机的负荷率。
（2）可以控制发动机在高效率、低污染的区域内运行，发动机的功率不能满足车辆驱动需求时，由电池来补充；发动机的功率过剩时，剩余功率给电池充电。
（3）因为有了电机、电源系统，可以方便的回收汽车制动、下坡时的能量。
（4）在车辆频繁起停的繁华市区，可以关闭发动机，由电池单独驱动，从而消除发动机的怠速能耗，并实现零排放。
四、总结
本文主要分析了新旧能源优劣与走向以及新能源汽车技术的发展状况。当然，去旧革新是历史的必然，随着新能源汽车技术的日渐成熟与完善，新能源汽车无疑将登上历史的舞台，焕发迷人的魅力，集环保、节能、高效于一体，成为未来的“陆上之舟”。本文只是提供了一个思考方向，希望能引起志同道合的朋友的共鸣，集思广益，让新能源汽车能更好地发展，引起人们更多的关注。
参考文献
[1]石川宪二（日），康龙云，余开江. 新能源汽车技术及未来 北京 科学出版社 2012.5.
[2]王志福，张承宁. 电动汽车电驱动理论与设计 北京 机械工业出版社2012.7.
（一）DEA模型方法
DEA方法即数据包络分析法，它是一种非参数方法，可以用来解决涉及多个投入及多个产出的相对有效性的问题。能源工业技术创新效率评价是复杂的相对效率问题，难以用单一的指标衡量，因此，采用DEA方法更具有实际应用价值。CCR模型是DEA模型中的一种形式，假定规模报酬不变，然后运用线性规划及其对偶模型求出决策单元的效率前沿面，得到决策单元的相对效率，再对松弛变量求解，判断决策单元的有效性，并在此基础上对决策单元进行改进。
（二）效率评价指标体系
1.投入指标能源工业技术创新的投入指标主要包括人力和资金，而资金投入分为R&D经费投入与非R&D经费投入。霍慧智选择R&D总投入，政府R&D总投入等作为投入指标[4]。张晓波主要选取了R&D投入，技术人员作为投入指标[9]。创新活动中R&D起到基础作用以及支撑作用，因此选取R&D人员，R&D经费支出作为投入指标。同时，对于非R&D经费投入，由于中国能源工业的自主创新能力不足，引进技术成为提高技术创新能力的重要途径，选取技术获取及技术改造费用作为投入指标项。2.产出指标在技术创新产出指标的选取上，一般包含出版科技专著数，专利数以及学术数。张曦将申请专利数和新产品产值作为煤炭企业技术创新效率研究的产出指标，这两个指标分别表示了企业创新水平和成果转化的经济效率[10]。代碧波，姚凤阁将专利申请数，新产品开发项目数和新产品销售收入作为产出指标。刘芳也选择了专利申请数和新产品销售收入为产出指标[11]。申请专利数代表了技术创新过程的中间成果，是技术上质的提升，而新产品销售收入则是新产品销售后获得的收入，代表了市场对能源工业的技术创新为市场接受[12]。据此，能源工业技术创新产出指标选择专利申请数和新产品销售收入。能源工业技术创新投入指标为：R&D人员，R&D经费支出，技术获取及技术改造费用；产出指标为专利申请数，新产品销售收入。
二、DEA模型在技术创新效率评价中的运用
（一）数据来源
选用能源工业5个子行业作为样本：煤炭开采与洗选业（A1），石油和天然气开采业(A2)，石油加工、炼焦及核燃料加工业(A3)，电力、热力的生产和供应业(A4)，燃气生产和供应业(A5)。运用DEA方法对能源工业各子行业2003年至2011年的技术创新效率进行评价，并采用Matlab6.5进行数据处理，投入产出数据均来源于2004年至2012年的《中国科技统计年鉴》。
（二）能源工业技术创新效率评价
对能源工业的5个子行业的技术创新效率进行分析，使用Matlab6.5软件对数据进行处理，结果见表1所示：由表1可知，煤炭开采与洗选业的技术创新效率总体呈上升趋势，但技术创新效率平均值仅为0.4446，在各子行业中处于最低水平。石油和天然气开采业的技术创新效率平均值为0.9647，其技术创新效果最好。石油加工、炼焦及核燃料加工业技术创新效率较高，均值为0.9154，但波动较大。电力、热力生产和供应业的技术创新效率处于5个子行业的中等水平，2003年效率值较为异常，只有0.0355。燃气生产和供应业的技术创新效率值一直在有效和无效之间变化.根据能源工业5个子行业的技术创新效率值，得到能源工业整体的技术创新效率如下表所示：从能源工业技术创新总的投出和产出来看，2011年R&D人员比2003年增长了3.25倍，研发费用增长了7.33倍，中国对研发费用的投入大于R&D人员的投入。比较R&D经费和技术获取及技术改造费用可以发现，能源工业非常重视技术的升级和改造。能源工业技术创新的产出，专利申请数逐年快速上升，而新产品的销售收入增长缓慢，波动较大，可以看出能源工业技术创新成果转变为经济效益方面仍存在不足。2003年能源工业技术创新效率处于最低水平0.3665，2011年达到最大值0.8269，上升趋势良好，整体效率不高，但仍有很大的上升空间。
（三）松弛变量分析
松弛变量值计算出能源工业各子行业技术创新指标的改进幅度如下表所示：由表3可知，在不改变产出的前提下，2003年，2005年和2007年需要减少R&D人员的投入，2011年需要减少R&D经费支出。在投入不变的前提下，要想效率达到最好，需要增加新产品的销售收入。年和2004年R&D人员投入的增加带来的销售收入增副较小。2010年技术创新效率值为1，技术有效，但从改进幅度表可知，其R&D人员，R&D经费支出和新产品销售收入都可以改进，因而其有效为弱有效。表5表明，在产出一定的情况下，主要是R&D经费支出和技术获取及技术改造费用的改进。在投入不变的前提下，以新产品销售收入改进为主。2007年和2011年的松弛变量不为0，技术创新效率为弱有效。由表6可知，要保持新产品销售收入不变，2010年需减少R&D人员的投入，2008年和2009年需减少R&D经费支出。在不改变投入的情况下，新产品销售收入上升空间较大。由此可知，对电力、热力的生产和供应业来说，新产品销售收入对技术创新效率的影响较大。在2011年电力、热力的生产和供应业的技术创新效率值为1，但其松弛变量不为0，因而其技术创新效率为弱有效。由表6可知，燃气生产和供应业在在收入不变的前提下，适当的加大R&D人员以及技术获取和改造费用，新产品的销售收入会有一个巨大的提升空间。
三、结果分析及对策建议
生态园区已成为继经济技术开发区、技术产业园后的第三代园区建设模式。其中，能源规划是实现生态园区能源系统建设目标的基础，也是实现园区其他各项建设指标的保证。立足能源与环境的可持续发展，一些中国企业正在“重新定义能源”，并以生态园区为实验基地，依托能源科技创新，建立一个全新的能源体系和能源状态，从而通过技术创新“制造”能源。
“泛能网”构建生态园区
近年来，关于生态园区、能源生态城的说法不绝于耳，但很多人并不清楚真正意义上的生态园区。这种新型的能源生态城概念不仅强调环境的生态，更关注能源的生态。也就是说，更多考虑的是能源的循环，对能量实现梯级利用、余能最大回收，对能源全生命周期进行智能化管理，实现“能源的综合利用”，并最终将能源全部“榨干吃净”。
举个例子，用煤发电的有效温度在1000～1300℃之间，如果继续沿用传统的利用方式，1000℃之下和1300℃以上的煤炭能量就被白白浪费了。这导致能源利用效率低下，同时还会产生极大的环境污染。
“过去，能源是单一的生产，造成效率低下的本质是能源、资源和职能的过度浪费，未被开发的资源错位。对此，我们提出了一个概念，就是泛能网技术。它是实现能量流、信息流和非能源物质流相互耦合的智能协同网络化技术，关注能源生产、应用、储运和再生的全过程。”新奥集团首席技术官甘中学博士表示，新奥志在建立真正的新能源体系，打造“能源新常态”。
根据甘中学的描述，基于泛能网技术，我们可以看到生态园区的内能源将呈现一种“智慧”状态：在园区内天然气、太阳能、气电联产、煤气化生产、微藻生物能源、地热等多种能源生产方式并存，以最佳方式保障整个城市的能源稳定供应。城市中的泛能站，则将天然气、电能转化为汽、电、热等能量，并根据不同消费载体的能源用量、时间段、使用形式等，实现能源的优化补给和调度。而这些调度、优化、传输、使用、流转等环节，都能在泛能服务平台上一览无余。
这样的画面，未来将会在中德生态园中真实上演。中德生态园控制性能源详细规划由新奥集团编制，它是利用泛能网技术将能源、资源和信息耦合在一起，实现区域内的节能减排和可持续发展。在中德生态园的泛能网规划中，我们将建设一个大型的能源供应站，在各个小区再建一些小型的泛能站，实现1拖N的整体能源供应系统，保证整个能源系统的稳定。
新奥泛能技术中心技术人员以办公和居民用电系统举例说明：居民用电系统晚上负荷高，白天负荷则接近于零；而办公用电恰与之相反。原有的居民区与办公区需要分别建设1个100万千瓦时的配电设施才能满足用电需要，而利用泛能网技术，完全可以各建一个50万千瓦时的配电设施，根据白天居民区用电少而办公区用电多的特点，可以把居民区盈余能量传送到办公区，夜晚则做反向传送，将办公区盈余能量传回到居民区，如此可以在降低能源设施建设成本的前提下，满足两个不同区域的用能需求，从而在总体上减少能源浪费。
技术创新“制造”能源
在化石能源面临枯竭的警钟下，如何利用技术创新“制造”能源，成为所有政府和能源企业必须思考的问题。
事实上，能显著达到节能减排效果的“能效改进”本身即是一种新的能源。来自国际能源署的报告显示，工业部门消耗了世界1/3的能源，而工业部门中高达1/4的能耗可以通过应用节能技术和行为优化来加以避免。以新奥泛能网技术为代表的能效改进工程，在应用端解决了能源的高效利用问题，在一定意义上等于“增加了”能源。这些被称为没有“剪彩”的能效改进工程，虽然不是一种直接性的可再生能源，但是它的意义却丝毫不亚于新能源的开发。
当然，能效改进并不能彻底解决能源枯竭的问题，如何在能源生产端找更好的新型能源和替代能源？新奥通过不断创新和探索，形成了清洁能源循环生产技术。这是一系列以煤为基础的清洁转化技术总称，主要包括地下气化、煤催化气化及微藻生物吸碳技术等。煤炭通过催化气化和地下气化两种方式，被转化为合成气，这种合成气可以直接用于发电，或转化为甲烷（天然气的主要成分）等产品，转化过程中产生的二氧化碳、废水等物质，通过微藻生物吸碳技术吸收利用，又可以转化为生物柴油、化工原料及其他高附加值产品。
中国煤炭资源最为丰富，然而也面临品质不高的现实。新奥的这些技术不仅实现了煤的全价开发和清洁利用，促进了化石能源和可再生能源的融合、转化，而且在提高可再生能源使用比例的同时，也降低了煤生产与利用过程中二氧化碳等温室气体的排放。
改革开放以来中国国内生产总值基本上平均每十年翻一番，人民的生活水平得到前所未有的提升。但是辉煌的经济奇迹背后却是能源的大量消耗，相关研究表明中国单位GDP能耗（吨标准煤/万元）高于世界主要能源消费国家的平均水平，成为目前世界第二大CO2排放国，中国主要以能源拉动的经济增长呈现高耗能、高污染、高排放等特征[1]。当前中国提倡科学发展观是被实践证明的确实可行的可持续发展理念，纵观当今时代经济增长的主题是提倡生态经济，生态经济从某种意义上等同于低碳经济，是基于一国或地区的技术创新达到提高能源利用效率从而优化能源利用的结构，最终达到减少温室气体（CO2等）排放的经济增长模式。生态经济（低碳经济）的主要特点是低能耗、低排放、低污染，这是科学的经济增长观，使人们认识到经济增长可持续性的重要性。目前人类生存的空间状态主要表现之一是全球气候变暖的事实，这种变暖趋势的危害后果相当严重，直接关系到人类未来生存的环境空间，这在相当多的经济实验和经验研究中已经得到检验。经济哲学强调逻辑的一致性与理论应用的合理性，科学发展观实质就是这样一种科学的经济增长哲学，表明生态经济符合人类生态系统循环规律。科学发展观是生态伦理学的基本要求，也是生态哲学方法论在实践中的应用[2]。经济研究和经济增长的终极目标是让人类的生活变得更加美好，实质是经济长期的稳定和理性的增长，这种理性通过精神产品和物质产品的增长得到体现。
从经济增长的未来道路来说必然要从以人类自我欲望为中心的古典经济增长理论向以整体生态系统为中心的新经济增长理论转变。只有这样的增长才是科学的增长理念，因为科学的增长从经济哲学意义上说也是建立在生态科学技术创新、生态伦理学进步与经济低碳增长模式的和谐与统一之上。
2能源利用循环系统与经济可持续增长战略能源作为经济增长最重要的物质基础，被喻为经济增长的“血液”，其重要性不言而喻。从人类目前利用的能源分类来看，当前世界对能源的依赖主要还是石油和煤炭等不可再生能源。如果没有新技术开发新能源和提高能源的利用技术，那么这对世界经济可持续增长将是极大的挑战。目前中国能源利用效率低下与经济增长快速所表现的矛盾已经相当严峻。结构问题，还是结构所造成的后果更重要？为了分析这种后果，有学者以罗默的“增长阻力”作为分析框架利用中国的经验数据分析能源对中国东部、中部、西部三个经济区域的经济增长阻力效应，结果发现能源禀赋对三个不同经济区域的经济增长阻力各不相同[4]，这种不同造成的后果主要有两个：一是区域经济增长的不平衡，而且这种差距将越来越大；二是由于这种阻力的存在影响能源的利用效率，不利于能源技术的创新与扩散，造成的后果将是能源资源的大量消耗和对生态系统的破坏。资源禀赋不同必然对宏观经济增长产生一种非行为性阻力，在考虑生态平衡与供需平衡的问题，从战略的高度引导能源技术创新与经济可持续增长的协同机制相当重要，这种协同机制可用相关的变量来衡量并得出相应的协同系数，作为能源战略实施的绩效评价，具体原理可参考图1的区域能源战略的协同机制作用路径[5]。3能源技术创新与经济理性增长的框架变量理论和实证的研究都是为了更好地应用到具体的社会实践中。本研究从可持续发展的经济理性增长视角提出能源消费、能源效率与经济增长的系统框架，创新能源经济增长的理念。构建的研究框架就是可持续发展概念模型，应用到能源技术创新中去就是能源经济理性增长的方向。
本文的研究意义在于理清能源经济增长系统框架内核心变量的作用机理，从而找寻相对应的制度设计与治理措施以利于能源经济增长的理性化。所以说构建的框架对促进能源产业的更好升级、能源技术的创新、实现能源产业发展与经济增长的良性循环、提高能源的利用效率、推动中国能源产业升级以至宏观经济的理性运行具有很好的现实意义。84研究表明当前中国能源结构矛盾根本在于资源禀赋、生产方式和消费模式之间的矛盾，具体表现在资源禀赋约束下能耗在能源生产中的比重不断上升和经济增长对油、气的需求不断上升。这种矛盾所造成的结果已在近年来煤炭过剩开采所激化安全事故、油价的不断上升和全球气候加剧变暖的趋势中得到显示。尽管这种趋势造成的结果有待进一步的深化检验，但是科学界普遍认为这是一种非理性的增长方式。中国能源发展战略唯一出路是调整供给结构，通过减小煤炭比重，加大油、气比重，积极利用国际市场资源以达到实现能源供求平衡、最大限度地获取国际比较利益、保证国家经济安全的目标。但是能源替代效应实质并没有减少温室气体的排放，还可能造成更大的生态系统破坏，因此这种能源的替代所形成的能源结构调整对经济增长可能是有利的，但并不符合科学的经济增长理念。这是否是最优的实现的经济增长路径也值得讨论。
中国能源生产利用结构长期以煤炭为主，能源产业固定资产投资指向受政府调控明显，煤炭产业为主的生产结构没有得到根本性改变[3]，如果能源结构得不到根本改变，那么路径依赖一旦锁定，产生的马太效应将是加倍的后果。于是，我们要问，能源经济可持续增长问题是否仅仅是能源产业能源经济增长的理性化。所以说构建的框架对促进能源产业的更好升级、能源技术的创新、实现能源产业发展与经济增长的良性循环、提高能源的利用效率、推动中国能源产业升级以至宏观经济的理性运行具有很好的现实意义。图2研究框架与变量之间相互作用机理具体的概念框架与变量如图2所示，框架内的核心变量地区生产总值、单位GDP能耗和单位GDP电耗构成一个循环的系统，电力消费量作为基础变量影响地区生产总值和单位GDP电耗。为了使能源可持续增长系统能够良好运行，这些核心的内生变量必须存在协整的关系，如果这个循环的系统之间重要变量偏离了协整，必须加以修正，使之良好运行。同时，也要研究变量间的具体机制，找到它们之间的微观作用机理以利于系统的优化。84研究表明当前中国能源结构矛盾根本在于资源禀赋、生产方式和消费模式之间的矛盾，具体表现在资源禀赋约束下能耗在能源生产中的比重不断上升和经济增长对油、气的需求不断上升。这种矛盾所造成的结果已在近年来煤炭过剩开采所激化安全事故、油价的不断上升和全球气候加剧变暖的趋势中得到显示。尽管这种趋势造成的结果有待进一步的深化检验，但是科学界普遍认为这是一种非理性的增长方式。中国能源发展战略唯一出路是调整供给结构，通过减小煤炭比重，加大油、气比重，积极利用国际市场资源以达到实现能源供求平衡、最大限度地获取国际比较利益、保证国家经济安全的目标。但是能源替代效应实质并没有减少温室气体的排放，还可能造成更大的生态系统破坏，因此这种能源的替代所形成的能源结构调整对经济增长可能是有利的，但并不符合科学的经济增长理念。
这是否是最优的实现的经济增长路径也值得讨论。中国能源生产利用结构长期以煤炭为主，能源产业固定资产投资指向受政府调控明显，煤炭产业为主的生产结构没有得到根本性改变[3]，如果能源结构得不到根本改变，那么路径依赖一旦锁定，产生的马太效应将是加倍的后果。于是，我们要问，能源经济可持续增长问题是否仅仅是能源产业能源经济增长的理性化。所以说构建的框架对促进能源产业的更好升级、能源技术的创新、实现能源产业发展与经济增长的良性循环、提高能源的利用效率、推动中国能源产业升级以至宏观经济的理性运行具有很好的现实意义。图2研究框架与变量之间相互作用机理具体的概念框架与变量如图2所示，框架内的核心变量地区生产总值、单位GDP能耗和单位GDP电耗构成一个循环的系统，电力消费量作为基础变量影响地区生产总值和单位GDP电耗。为了使能源可持续增长系统能够良好运行，这些核心的内生变量必须存在协整的关系，如果这个循环的系统之间重要变量偏离了协整，必须加以修正，使之良好运行。同时，也要研究变量间的具体机制，找到它们之间的微观作用机理以利于系统的优化。研究框架的主要目的有以下方面：一是找到能源消费、能源效率与经济增长的微观机理；二是检验它们在一定时期内相互之间是否存稳定的均衡或协整关系；三是能源经济增长的过程是不是符合能源产业可持续发展的一般规律，变量之间是否形成优化的能源经济系统；四是通过理清这些变量之间的作用机理，从而实施符合能源产业可持续增长的制度设计与治理政策。
4能源技术创新的协同机制中国目前正处在重要经济与政治体制转型时期，一个重要的表现是不同区域经济发展极不平衡，资源禀赋、制度条件、能源利用技术水平也是极大不同。总体来看，中国能源利用总效率并不高，也就是能源技术的水平有待进一步创新，如表1所示（数据来源于中国国家统计局，经整理得出）。鉴于中国的具体国情，从理论意义上来说借鉴某些能源资源禀赋较好同时经济增长比较快的区域的经验做法尤为重要，东部经济增长较快和资源禀赋较好的区域是可以优先作为经验研究的对象，利用区域能源技术创新的扩散和涓滴效应，完善相应的技术信息流渠道，以利于借鉴和模仿，拓展能源技术创新与新经济增长的研究领域，创新新经济增长的理念，丰富能源经济可持续增长理论，服务人类的整体财富的增长。生态经济是时展的主流，技术创新是核心力量。同时必须立足具体国情，加强信息和技术交流，改善与其他国家政府和组织的合作关系，只有这样才能更好地借鉴最新的科学技术，应用到能源利用的经济可持续增长。研究表明生态经济是必然趋势[6～7]。生态经济发展一方面受资源禀赋条件、经济发展阶段、产业结构、政治制度、民主观念和科学技术水平等多因素制约和影响，另一方面生态经济发展需参与全球范围的国际合作和借鉴创新。中国能源消费水平高和能源效率水平低是两个主要制约经济理性增长的最大挑战。如图3所示[8]，能源经济系统表现在能源经过非能源产业部门的转化成为家庭消费，产生的污染治理和废物回收和废弃物回收部门都产生5结语综合前面分析，理性经济增长系统需要兼顾能源技术创新与能源消费结构及相互之间的协同效应。能源技术创新实质利于可持续增长系统，目的是提高能源利用效率，减少污染和温室气体的排放问题；能源消费是经济增长的动力系统，表现为能源消费结构问题及其产生的经济行为后果。
它们之间的良好协同机制是经济增长和生态平衡的重要保证，必须综合研究。由于前面的分析表明中国区域经济发展的不平衡，区域能源利用对经济增长的阻力差别较大，从另一个角度看有必要对经济增长和政治体制改革比较好的区域进行研究，然后通过技术和经验的扩散效应带动其他区域的能源技术创新与筑物和构筑物的空间定位数据、属性数据、分布特征数据等，用于分析和处理城市空间范围内的各种自然资源和人文资源的配置和过程，解决复杂的城市资源规划、配置、利用与保护，以及城市政府的资源决策和管理问题。从技术特征来看，城市资源管理信息系统的物理外壳是计算机化的技术系统。它由若干个相互关联的子系统构成，其操作对象是城市资源的空间数据和属性数据，既包括城市物质资源、文化资源、人力资源的空间分布特征，也包括这些资源属性特征。从功能上看，城市资源管理信息系统的优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现城市资源空间分布及其演化过程的模拟和预测。
改革开放30年来，我国经济持续高速增长，成就举世瞩目，能源消费也随之增长。能源行业的一系列改革，使能源供应能力大幅提高。进入21世纪以来，能源供应紧跟需求拉动，出现超高速增长，我国很快成为全球第一大能源消费国。
如果我国的能源需求保持近几年平均8.9%的增速，则2020年我国能源消耗将达79亿吨标煤，占目前世界能源消耗总量的一半；即使能持续实现每五年GDP单耗下降20%，但继续保持9%的年经济增长，2020年我国能耗也将占目前世界能耗的三成。显然，未来我国经济增长将受到能源资源的严重制约。因此，应当从现在以粗放的供给满足增长过快需求的模式，逐步转变为以科学的供给满足合理需求的模式，并在此新模式下，实现可持续的供需平衡，以支撑科学发展。
十提出，2020年我国GDP和人均收入要比2010年翻一番。从人均GDP 5000美元到1万美元的阶段， 各个发达国家都走过，研究各个国家在这个历史阶段的能源消耗，人均能耗的增长率，增长最多的美国也仅为12%，日本基本上没增长，而我国即使完成了“十二五”能源总量控制目标，到2015年能源消耗量也将达到41亿吨标准煤，增长率高达26%。我国当前的这个发展阶段，能源消耗还要增长，我们也可以接受适当的增长，但是不能增长过快。
发展替代能源
2050年前是我国能源体系的转型期，从粗放、低效、污染、欠安全的能源体系逐步转变成为节约、高效、洁净、多元、安全的现代化能源体系，能源的结构、“颜色”、质量都将发生革命性的变化。
2050年后，我们将拥有中国特色的能源新体系，进入绿色、低碳能源发展阶段。在能源结构中，洁净能源将占一半以上，并呈继续增加势头，为下半个世纪的发展打下坚实基础。
今后的20年，是我国能源体系转型过程中最困难的时期，其间，要花大力气形成节能提效机制、实现新型能源的突破、化石能源的洁净生产和利用、实现污染排放和温室气体排放的控制。今后几年，特别是“十二五”期间，是我国能源转型攻坚任务能否完成的关键期，也是全面转向科学发展轨道的机遇期。“十二五”期间，经济转型应实现重大调整，能源消费增长结构将有显著变化，节能、提效、减排取得新的明显成效，逐步实现能源供需模式的转变。为支撑经济社会的科学发展，必须对化石能源消费提出必要的总量控制目标，统筹发展的速度、产业结构和消费模式。
未来几十年，煤炭依然是我国的主要能源。
在煤炭方面，学界提出了一个科学产能的概念。煤炭的科学产能是指在持续发展的储量条件下，在环境和生态能够承受的条件下，生产人员安全的情况下，资源的最大限度高效采出的能力，也就是指在安全、高效、洁净、环境友好的条件下生产煤炭的能力。现在我国煤炭每年产能达30亿吨，只有不到一半符合科学产能的标准，因此我们不得不容忍一定的非科学产能。转型就是要提高科学产能的比例，降低非科学产能的比例，一部分通过技改和投入使其达到科学产能的标准，对于地质条件、技术等限制根本无法实现科学产能标准的，应逐步予以淘汰。
我国的第二大能源是石油。目前我国石油年产量是2亿吨，而消耗达到4.5亿吨，对外依存度达到56%。一定程度的对外进口是必须的，但是进口来的石油被浪费，那就太可惜了。如何减少浪费，非常关键。我们国内汽油浪费是非常严重的，仅仅交通拥堵这一问题导致每年我国浪费的汽油量就相当惊人。减少石油的浪费，应该研究如何改进提高车辆的效率，降低公里数的油耗，包括提倡轻型车，减少摩擦损失，提高运行效率。
我们国内企业还缺乏提高车辆使用效率这个概念，汽车企业还在推概念、看产量，甚至攀比豪华车阶段，美国和日本比我们富有，他们人均GDP是我们的10倍多，但是他们都在发展小排量车、轻型动力车。在车辆的材料、结构上进行深入研究。石油行业的转型升级，应该研究如何减少浪费，提高利用率。
天然气是洁净的化石能源，天然气现在在我国能源消耗的占比只有3%。天然气及现在炒得很热的页岩气、非常规天然气，这些都是未来的发展方向，在能源消耗中所占比例要不断提高。
未来我国能源使用主要依靠天然气、核能、可再生能源，通过这三类替代能源，可以逐渐实现对传统能源的替代。但是要看到，这三类替代能源不是有一个另外两个就不要了，而是三个共同协作来替代高碳能源。天然气大力发展，可再生能源也要全力突破，风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋也要一并发展。
技术突破是重点
传统能源主要涉及一个转型升级问题，而新能源则主要面对的是技术突破。
一种新能源要能够得到广泛的应用需要满足两个条件，即技术可行性和经济可行性。不仅要突破技术，还要进行经济性的突破，要做到在技术上可行、经济上划算，有竞争力。在新能源技术方面，世界各国基本处于同一起跑线，谁都没有取得大的突破。理论和实验研究在世界主要国家走向成熟，而经济瓶颈则是普遍面临的问题。谁能率先突破，就能引领这个产业的未来，就能占领新能源这个战略制高点。
新能源过去一年面临一些问题，比如光伏的“双反”，这是逼着我们转型，必须面向国内市场。很多企业不能满产，因为产业两头在外，原材料成本太高，解决这些问题，必须依靠技术进步，通过技术升级，降低成本实现新能源平价上网。新能源发展开始依靠补贴，但是必须走向市场化才有竞争力，这是一个技术进步的过程。现在风能发展快一些，但也存在并网困难等问题，这有赖于技术进步和管理进步来解决。
在发展新能源方面，国家应该重视对新材料、新技术、新工艺、新概念的基础研究，要给予企业支持， 鼓励政、产、学、研结合，立足于自主创新，重视国际合作。
除了可再生能源外，核能在中国也是不能放弃的。
核能的发展首先要保证安全。目前核电在我国电力供应总量中的比例大约是1%多一点，由于核能运行效率比太阳能和风能更高，预计它还有很大的发展空间。我国核能发展的技术路线很明确，但是需要重视全产业链的发展，比如金属铀原料、核燃料的循环，核电站的建立、核废料的处理等上下游行业。如果把超过10%叫做能源多元结构的开始，往后非化石能源的比例会越来越大，可再生能源、核能、天然气在能源中的占比逐步增加，温室气体、污染物的排放等环境问题才能够从根源上逐步解决。
中国能源转型升级的方向就是科学、绿色、低碳。科学就是在科学发展观的统领下，在技术进步的基础上，要把供需模式改变为科学供给满足合理需求；绿色指的是环保洁净，降低有毒有害气体的排放；低碳指的是降低二氧化碳等温室气体的排放。
关键词：新能源；风能；燃料电池；发电技术
中图分类号： F206 文献标识码： A
能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈，如何开发先进安全的新能源使用技术、如何提高能源利用率也随之成为世界各国关心的课题。欧盟就首先提出了20-20-20计划：到2020 年，可再生能源占欧盟总能源消耗的20%。2007年12月，美国前总统布什也签署了《能源独立和安全法案》（EISA），从而大力推动新能源的使用和节能计划。另外，从环境的角度来看，为了保护人们赖以生存的地球，开发新能源也是必由之路。
一、我国能源和发电技术的现状
2011年，我国新能源发电继续保持快速发展态势，并网装机容量持续增长，发电量不断增加。截至2011年底，我国新能源安装容量达到7000万kW，居世界首位，并网新能源装机容量达到5409万kW，同比增长47.4%，约占全部发电装机容量的5.1%。其中，风电并网容量约占并网新能源装机总量的85.5%；并网太阳能光伏装机容量约占并网新能源装机总量的4.4%；生物质及其他新能源发电装机容量约占并网新能源装机总量的10.1%。
2011年，我国新能源发电量约为1016亿kW•h，同比增长29.9%，约占全部发电量的2.2%。其中，风电发电量约占新能源发电总量的72.0%；太阳能光伏发电约占0.9%；生物质及其他新能源发电约占27.1%。2011年我国新能源发电量按发电煤耗320g/（kW•h）计算，相当于节约3241万tce，减排二氧化碳9030万t。
电能是国民生活和生产的根基，无论是从能源角度，还是电力系统自身方面来看，研究新能源发电技术对于我国的现代化建设和人民生活都具有相当大的现实意义和战略意义。
二、风力发电技术
风能资源主要包括陆地资源与近海离岸资源两部分。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是目前新能源发展的重点方向。
1.发展现状
近年来，我国风力发电产业取得了长足发展，这与我国的风能资源丰富密不可分。据有关资料显示，陆地上离地面10米高度处，我国风能资源理论储量约为43亿千瓦，技术可开发量约为3亿千瓦，离地面50米，估计可能增大一倍；近海资源10米高经济可开发量约7.5亿千瓦，50米高约15亿千瓦。从我国联网风电场总装机量来说，到2006 年底，我国已建成约91个风电场，装机总容量达到约260万千瓦，比2005年新增装机134万千瓦，增长率为105%。根据国家中长期规划，2015年风能发电要达到1500万千瓦，2020年要达到3000万千瓦。但是，与风电发达国家相比，我国的发展规模还很小，发展速度也较缓慢。制约我国风电发展的重要因素包括技术和制度两个方面。技术方面，风电机组的制造水平较低，风电机组性能测试设备和技术也相对落后，并缺少相应的认证机构；制度方面，风电场的运行维护水平和制度与国外风电场及国内火电生产相比有明显差距，缺乏对运行过程中出现的问题和故障的详细记录、分析。
2.对电力系统的影响
风力发电机是以风作为原动力，风的随机波动性和间歇性决定了风力发电机的电能输出也是波动和间歇的。所以，风电场的大规模接入将会带来波动功率，从而加重电网负担，影响电网供电质量和电网稳定性等。
（1）对电能质量的影响。空气气流运动导致的风速波动周期一般为几秒到几分钟，这种短周期的风速波动以及风电机组本身的运行特性可能影响电网的电能质量。首先会对频率产生影响：风力发电有功功率波动引起电磁功率的波动，由于发电机组转子惯性，调节系统很难跟上电磁功率的瞬时变化，造成功率不平衡，使发电机转速变化，系统频率也将改变。此外，风电还会对电压产生影响：并网风电机组输出功率的波动导致电压的波动，而其输出功率的频率范围正处于电压闪变的范围之内（25Hz），因此又会造成电压闪变，最后会产生谐波电压和谐波电流。
（2）对电网稳定性的影响。对较为薄弱的电网，风电功率波动将导致瞬间电压跌落以及风力发电机的频繁掉线。在故障清除之后，发电机的磁化和转差率的增加会消耗大量无功，导致电网电压恢复困难。
（3）对调频调峰能力的影响。气流长时间、季节性运动导致的风速波动周期一般为数小时，甚至数天、数月，这种长周期的风速波动会增加现有电网调频调峰的负担。负荷曲线的低谷期常常对应了风电出力的高峰期，风电场的并网发电使电网的等效负荷峰谷差增大，大大增加了电网调频调峰负担。
三、太阳能光伏电池发电技术
1． 1 太阳能光伏电池
太阳能光伏电池发电也简称为太阳能光伏发电，被认为是未来世界上发展最快和最有前途的一种可再生新能源技术。太阳能光伏电池的基本原理是利用半导体的“光生伏打效应”( 光伏效应) 将太阳的光能直接转换成电能。能利用光伏效应产生电能的物质，称为光伏材料。利用光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件叫太阳能光伏电池或光伏电池。光伏电池是太阳能光伏发电的核心组件。
1839 年，法国物理学家贝克勒尔 ( Edmond Bec-qurel) 发现: 将两片金属浸入电解液中所构成的伏打电池，当接收到太阳光照射时电压升高，他在所发表的论文中把这种现象称为“光生伏打效应( PhotovohaicEffect) ”。“光生伏打效应”是不均匀半导体或半导体与金属混合材料在光照作用下，其内部可以传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，因而在不同部位之间产生电位差的现象。1941 年，奥尔在硅材料上发现了光伏效应，从而奠定了半导体硅在太阳能光伏发电中广泛应用的基础。1954 年，美国贝尔实验室的科学家恰宾( Darryl Chapin) 和皮尔松( Gerald Pearson) 研制成功世界上第一个实用的单晶硅光伏电池。同年，韦克尔发现砷化镓具有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成世界上第一块薄膜光伏电池。我国2010 年 12 月投入运行的大丰 20 MW 光伏电站，是目前全国最大的薄膜光伏电站，年发电量2 300 万 kW·h。
太阳能光伏电池的工作原理如图 1 所示。
在半导体中掺加杂质制成 PN 结，以形成在平衡状态时具有的内建电场，在该内建电场的作用下分离由外界激发而生成的过剩载流子，从而形成外部电压。在光照条件下，半导体中的电子吸收光子能量从价带跃入导带，形成电子———空穴对，成为载流子。生成载流子所需要的最低能量是半导体的禁带宽度 Eg，使用禁带宽度较小的材料制作的太阳能电池可以形成较大的电流。
基于单晶硅的第一代光伏电池是目前太阳能光伏电池市场的主流，其光电转换率已达 24． 7%; 基于薄膜技术的第二代光伏电池的光电转换效率已达到16． 5% ～ 18． 8% 。由于薄膜光伏电池大大减少了半导体材料的消耗，因此具有很好的发展前景。应该指出，光伏电池在光电转换过程中，光伏材料既不发生任何化学变化，也不产生任何机械磨损，因此太阳能光伏电池是一种无噪音、无气味、无污染的理想清洁能源。2006 年，我国太阳能电池生产总量首次达到400 MW，从而超过美国成为全球第三大生产国，也是世界上发展最快的国家。
1． 2 太阳能光伏电站
太阳能光伏电站是将若干个光伏转换器件即光伏电池封装成光伏电池组件，再根据需要将若干个组件组合成一定功率的光伏阵列，并与储能、测量、控制装置相配套，构成太阳能光伏电站。
太阳能光伏电池具有很大的灵活性，不仅可以用其建设零星规格的电站，而且可以组成应用于小型、分散电力用户的太阳能光伏发电系统。这种独立运行的太阳能光伏发电系统称之为离网型太阳能光伏发电系统。
由于受昼夜日照变化及天气的影响，离网型光伏发电系统通常需要和其他电源形式联合使用，比如柴油发电机组以及蓄电池组，从而增大了电站的投资和维护费用。离网型光伏发电系统往往建在距离电网较远的偏远山区及荒漠地带，向独立的区域用户供电。措勒 20 kW 光伏电站是我国建设较早的离网型光伏电站，总投资 290 万元，1994 年 12 月正式投产发电。
离网型太阳能光伏电站系统如图 2 所示。
电站的发电系统由太阳能光伏电池方阵、蓄电池组、直流控制器、直流 － 交流逆变器、交流配电柜和备用电源系统( 包括柴油发电机组和整流充电柜) 等组成。其工作原理为太阳能光伏电池方阵经过直流控制柜向蓄电池组供电，并根据需要整定蓄电池组的上限和下限电压，由直流控制柜自动控制充电。蓄电池组通过直流控制柜向直流 － 交流逆变器供电，经逆变器将直流电变换成三相交流电，再通过交流配电柜以三相四线制向用户供电。当蓄电池组的电压下降到下限电压时，为不造成蓄电池组的过渡放电，直流控制柜将自动切除其输出电路，使直流 － 交流逆变器停止工作。柴油发电机组为电站的备用电源，必要时由备用电源通过整流充电柜向蓄电池组充电，或在光伏发电系统出现故障及停运时直接通过交流配电柜向用户供电。直流 － 交流逆变器和柴油发电机组不能同时向用户供电，为此必须在交流配电柜中设置互锁装置以保证供电电源的唯一性。
当太阳能光伏电站的容量达到一定规模时，还可与电网相联，即所谓的并网型光伏电站。这时，如果本地负荷不足，则可将多余的电能输送给电网。当本地太阳能发电量不足时，则由电网向用户提供电能。因此，并网型光伏电站可以不需要使用蓄能装置，减少系统投资和维护费用。同时由于与电网的互济，提高了发电设备的利用率和供电用电的安全可靠性，是大规模开发太阳能发电技术的必然趋势。我国第一座并网型光伏电站是 2006 年建成投运的羊八井可再生能源基地 100 kW 高压并网光伏电站。2010 年底全国首个光伏并网发电项目敦煌 2 ×10 MW 光伏发电项目建成投产。
四、结论与展望
本文从全球和我国的能源现状出发，分析说明了新能源发电技术是当前迫切而有实际价值的研究课题，进而具体介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统的特点以及我国在这两个方面的发展现状。新能源不仅仅指风能和燃料电池，还包括生物质能、海洋能、地热能和光伏电池等。我国乃至全世界的新能源发电技术发展的潜力都是巨大的。在人类明天的舞台上，新能源将取代化石燃料，扮演重要的角色。
参考文献：
[1] 徐德鸿 . 新能源电力电子导论 [D]. 杭州 : 浙江大学 ,2009.
