導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇新能源發電技術論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

一些新能源技術（如生物質能、地熱能和常規水電）在接入電力系統方面和常規電力技術一樣容易，除了一次能源的形式不同，轉換成電能環節基本相同，都采用同步發電機進行發電，對電網的安全和穩定不會造成影響。因此，這部分新能源知識重點講解各種新能源發電技術的基本原理，最新的發電技術的現狀和動向，及在利用過程中對改善環境帶來的好處，培養學生新的能源觀念和意識。同時結合電網發展的最近進展，這些發電技術作為分布式電源接入電網時，如何規劃電網，接入電網對電網的影響等方面進行適當的講解，加強與電力系統知識的聯系，提高學生學習的積極性，由于受到季節、氣象和地域等條件的影響，另一些新能源技術具有隨機性、波動性和間歇性的特點，如風能和太陽能發電等新能源發電技術，在接入電力系統方面需要克服更多的挑戰，其電力大規模并入常規電網會對電網調峰和系統安全運行帶來顯著影響。這部分內容重點講解與電力系統相關的技術，涉及到電機學、電力電子技術和電力系統相關的知識點。在間歇性能源并網過程中，電力儲能技術可以補償負荷波動，解決風能和太陽能等間歇式新能源發電直接并網對電網的沖擊，調節電能質量，使大規模風力發電和太陽能發電能夠方便可靠地并入常規電網。隨著可再生新能源發電技術的快速發展，電力儲能技術也是電力系統及其自動化專業學生必須掌握的知識，所以儲能技術也是該課程知識體系的重要部分。

本文提出的課程知識體系目前還沒有相關教材，為此，筆者較為系統地構建并編寫適合電力系統及其自動化專業的“新能源發電技術”課程講義，使之更符合電力系統及其自動化專業的教學。從兩學期的試用情況來看，學生認同感增強，明確該課程是本專業不可或缺的重要選修課，重視程度顯著提升，在教學過程中取得了良好的效果。

二、教學模式改革

選擇合適的教學方法，能夠提高課堂效率。教學內容的不同，授課的教學方法也需要相應的改進，為此筆者對教學方法也進行了改革，使之與課程知識體系相適應。

1.采用學術專題講座的教學方式“新能源發電技術”課程知識體系要求運用新的教學方法。每種新能源發電技術各自成章，自成系統，各部分內容均有很多前沿的技術，僅靠書本知識已經不能適應科技的進步。因此需要任課教師補充相關發展的新動向和新技術，以學術講座的形式進行講授與課程相關知識點。講解過程中，以具體的行業問題為背景，采取啟發式的講解方式，層層剖析問題，可以讓學生在有限的學時內，掌握發電技術的發展現狀、發電原理、利用方式、開發存在的問題和研究現狀及動向。如地熱發電、海洋能發電、生物質能發電、太陽能熱發電技術，都可以采用講座的方式進行講解。同時在講座過程中，增加學生提問環節，讓學生可以積極參與，引導學生自主思考。為了強化實踐，在每一個專題授課結束后，教師通過布置與該專題相關的設計題目，讓學生學以致用。比如讓學生設計太陽能熱電站，利用波浪能發電原理設計相應的波浪能電站，設計新農村綜合利用生物質能的方案，設計垃圾發電站工藝流程等，作為分布式電源接入電網時，結合不同能源開發利用的特點對該地區新能源開發和電網結構做出合理規劃，并給出理由。通過這些綜合性設計作業，可以增強大家的創新意識和實踐能力，激發了學生的學習興趣和主動性，訓練了學生分析問題、解決問題的綜合能力，起到了非常好的效果。

2.基于問題的探究式教學方式傳統的講授方式，可以系統地講解，課堂容量大。風力發電和光伏發電技術涉及知識點多，知識點零散，因此需要教師合理組織教學內容，使其與所學專業知識相結合。為此筆者精心設計每一個教學環節，精講多練。但傳統的授課方式，學生被動接受，學習積極性不高。為此，筆者采用基于問題的探究式教學方式，在教學的過程中，教師起引導作用，對課程中的知識點進行分析，提出基于問題的討論題目；并分析學生需要掌握的知識要點，為學生提供必要的參考文獻，讓學生課后自己查閱資料，引導他們學會自己總結知識點，利用所學知識分析實際問題。而學生在課后根據自己的興趣自愿選題，并分小組進行研討，研討后，該小組總結討論結果。在課堂討論中，每個小組推薦一名學生做交流發言，將自己的研究內容做簡要匯報。學生互相提問展開討論，老師進行有針對性的點評，肯定了學生們取得的成績，對錯誤的地方進行了補充和糾正。為了達到分組討論學習預期效果，要求每個小組在上交的文獻報告中，明確每個學生所做的工作和參加小組討論的發言內容，督促每個學生都參與討論學習。通過這種教學方式，充分調動了學生的積極性和主動性，也很好地完成了教學目標，促進了教學質量的提高，達到“授人以漁”的目的。

3.改進多媒體教學方式由于該課程設計的專業知識具有跨學科的特點，有些知識點學生難以掌握，有些原理較為抽象。如風機的偏航過程、變槳過程、風機的失速原理、斯特林發動機的發電過程等都比較抽象，在沒有實物演示的前提下，學生經常不容易理解。因此在講這些課程內容時，采用多媒體動畫演示的方法，幫助學生理解基本概念和知識，讓學生更快更易地理解和掌握這些內容。

三、考試方法的改革

雖然在教學內容和方法上進行了改革，提高了學生的學習興趣，激發學生的學習熱情，但仍有不少學生選課和學習動機不端正。他們不是為了完善自己的知識結構，提高自己的綜合素質，只是為了湊滿學分，對選修課缺乏足夠的重視。傳統的閉卷考核方式不能全面地反映真實的教學情況。撰寫課程論文，成績只與論文寫得好不好有關，有的同學東拼西湊，也能獲得一個理想的成績。這些方式都難以督促學生平常的學習，因此仍需完善課程的考核方式。根據“新能源發電技術”課程的特點，筆者對該課程的考試方式做了合理的改革，促進學生學習，公正地反映了學生的成績。主要采取了以下一些措施：

1.注重對學生平時的考查增加課堂隨機考查的次數。通過提問、課堂測驗等方式，讓學生在上課時能集中精力聽講，防止學生上課“開小差”。回答問題和課堂測驗計入平時成績。

2.增加撰寫文獻報告和大作業基于問題的探究式教學方式中，撰寫文獻報告和小組討論環節能夠有效培養了學生查閱文獻、撰寫論文、發現問題、解決問題、獨立思考的能力，因此能夠較為科學評價學生平時的努力程度。因此，課堂討論和小組討論中，根據學生在該環節中的貢獻不同給學生不同成績，這樣能起到督促學生學習和檢驗學生學習效果的作用。作業是課堂教學的有效補充和延伸，是教學中必不可少的環節。大作業一般具有綜合性的特點，能夠有效鍛煉學生的綜合能力，鞏固平時所學的知識，是反饋教學效果的有效手段。因此增加大作業和撰寫文獻報告在平時成績中的比重也是考查學生平時學習的有效手段。

3.增加平時成績的權重平時考核成績權重由原來的30%提高到目前的50%，有效地避免了學生平時不學習，考試時突擊學習也能取得不錯成績的弊端，提高學生學習的積極性和自覺性。通過上述措施的實施，經調查表明多數學生都認可這種成績考核方法較合理、公正，能夠真實反映學生的成績，受到了多數學生的歡迎。

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“電力生產概論”是高校非電氣專業開設的一門全校性選修課。它是為了讓工商管理、市場營銷及會計學等專業的學生了解一定的電力生產方面的知識，為以后在電力系統從事相關工作做準備。但是經濟與管理學院的學生大多是文科類學生，數學、物理基礎不扎實，而且大學期間又沒有開設電氣專業基礎課（如“電路”、“電機”、“發電廠電氣部分”等），所以學習起來有難度，而且很多學生認為這門課與他們的專業不相關，學習的積極性也不高。針對課程的特點和學生的學習心理，筆者在經過兩三年的“電力生產概論”教學后，在重點講述常規發電、電力生產原理等的基礎上，把學生自主教學法成功應用到教學過程中。通過課堂教學效果的驗證，本方法是行之有效的。

一、教材內容及教學方法介紹

長沙理工大學選定的“電力生產概論”教材是普通高等教育“十一五”規劃教材，李光輝主編。該教材內容全面、難度適中，是一本非常適合非電氣類學生學習電力生產方面知識的通用教材。全書共九章，教材前四章先介紹了電力系統與電力生產方面的知識，然后重點講述了三大常規能源發電：火力發電、水力發電和核能發電。第五章為未來能源發電技術，依次介紹了風力發電、地熱發電、太陽能發電、海洋能發電、生物質發電、氫能發電等相關知識。后面四章分別介紹了變電站、電力線路、直流輸電以及計算機在電力行業中的應用等與電力生產密切相關的一些專業知識。教材內容安排合理，難度適中。只要學生跟著老師系統地把教材學完，對電力系統及電力生產應該有一個比較全面、系統的了解，收獲是很大的。

針對學生數學、物理及電氣方面基礎不扎實的特點，要在開始就使學生對這門課程的學習感興趣，并做好心理準備。第一節課在介紹了教材內容后，講述該課程要采用的教學方法，即采用教師課堂講述為主、學生自主講述為輔的創新教學法。前四章常規能源發電等電力生產方面的知識由教師重點在課堂上講述，讓學生切實掌握電力生產過程的特點以及每一種常規能源發電的原理。后面第五章的未來能源發電技術的發電原理與常規能源發電基本是一樣的，只是所使用的一次能源不同而已，而且新能源發電技術是現在研究的熱點。所以針對教材上所提供的五種新能源發電，可讓每個班商量討論選定一類大家感興趣的新能源發電技術作為自主講述的內容。這門課一般是兩個或三個行政班級組成，如果是兩個行政班級則每班可分兩組各選一種新能源發電技術講述；如果是三個行政班級，則以班為單位各選一種新能源發電技術自主講述。學生自主講述的出力情況及講課效果直接影響學生課程期末考核成績。

在讓每個學生詳細了解教學方法之后，又提醒學生，如果前四章的基礎內容沒學好，要想在自主講述的內容上面取得好成績是很困難的。所以第一堂課下來，學生對這門課的學習興趣就被激發起來了。課間休息時班干部就召集全班同學討論選擇自主講述的新能源發電方式，最后把選定的結果向全體同學公布，并告訴他們，只有發揮全班同學的合力，共同參與、合理分配任務才能在自主講述環節取得良好的效果。在時間安排上，為了使學生有充分的時間準備課件，在學生授課前2～3周提前通知他們。 轉貼于

二、常規能源發電原理講述

通過第一節課教學內容、方法的介紹，學生都心中有數，對這門課程的學習也做好了充分的思想準備。因此，在講述電力系統及電力生產方面基礎知識以及三大常規能源發電原理時，首先講述什么是一次能源、什么是二次能源。怎樣把一次能源轉換為電能就是學習的重點。電能已成為工業、農業、國防、交通等國民經濟各部門不可缺少的動力，所以作為當代大學生，了解電力生產方面的知識以及電力系統的發展方向和動態是完全有必要的。

了解了這門課程的重要性和學習了該課程的必要性之后，學生對后續的授課內容興趣明顯提高了。電磁感應定律是發電的基本原理，這在初中物理課程里面已經學過。1831年法拉第發現了電磁感應定律之后，很快出現了原始的交流發電機、直流發電機和交、直流電動機，為了給用戶輸送電能，慢慢發展了高壓直流和交流輸電。以至于到現在的特高壓交流、直流輸電技術。另外，重點講述我國的電力發展現狀以及在特高壓輸電領域的一些世界領先技術。學生對該課程的學習興趣明顯提高了。

電力生產就是要把自然界的一次能源轉換為電能。火力發電的原理就是把煤、石油、天然氣等一次能源中的化學能經過燃燒轉化為高溫高壓水蒸氣的內能，然后通過水蒸氣膨脹做功推動汽輪機旋轉，汽輪機帶動發電機轉子磁極旋轉，在固定不動的定子繞組周圍形成變化的磁場，從而在繞組內感應出電動勢。若定子中的繞組按一定的繞線規律，與外電路形成回路，則繞組中就會產生相應的電流。在一定的電壓下，電流沿輸電線路將電能送往用戶。水力發電是在水電站中水輪機將水的勢能和動能轉換為推動水輪機旋轉的機械能，水輪機轉輪旋轉帶動發電機發電。而核能發電的原理與火力發電很相似，也就是說核電廠只是以核反應堆及蒸汽發生器來代替火力發電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學能，其能量轉換過程是：核能水和水蒸氣的內能發電機轉子的機械能電能。

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二、課程教學現狀

1.理論教學

由于本課程集電路、模擬電子技術、數字電子技術、電力電子技術、計算機控制技術等基礎知識為一體，理論性和實踐性都非常強，再加上電機學本身的理解難度，使得目前課堂教學更注重講授知識的基礎性和系統性。一方面，重點講授電動機的基本原理、運行特性和控制方法，發電機的基礎知識和技術難點課堂教學課時分配較少，針對新能源技術領域的知識講授更是一帶而過；另一方面，當涉及到實際工程應用時，均以系統框圖為背景，例如直流雙閉環調速系統、三相同步發電機的運行與并網，課堂講解與工程實際的應用偏差較大，學生普遍感覺比較抽象。總體而言，新能源相關的新知識、新技術在教學中的更新較慢。

2.實驗教學

我院的實驗教學基本以驗證性實驗為主，并且由于現有的實驗設備高度集成，學生在做實驗時往往看不到其內部結構，只要對外部端子進行簡單接線，然后手工記錄數據即可，整個實驗過程無法將理論與實際的元器件聯系起來。考慮實驗設備的限制，在系統仿真環節，課程多利用MATLAB的SIMULINK工具箱，大多是以控制系統的傳遞函數為基礎進行計算機數字仿真，與工程實際也存在較大的差距。

三、課程教學改革與探索

1.課程教學內容改革

“電機學”與“運動控制系統”是電氣工程及其自動化專業的傳統經典課程，我院在保留課程主干內容的基礎上，適度縮減與工程實際差距較大的理論知識講授課時，著重加大關于發電機運行原理與控制技術的分析和論述，借此進一步夯實學生關于新能源發電技術的理論基礎，并逐步增加“新能源發電技術”、“風力發電與控制技術”、“車用電機原理及控制”、“光伏發電與微網技術”等專業選修課程，通過調整使新的課程體系能滿足新能源人才培養需要。

2.課堂教學方式改革

在理論教學過程中，學生始終是教學活動的主體，而教師發揮著重要的主導作用，需要充分調動學生的積極性，激發學生的學習興趣。例如更多采用多媒體動畫演示、MATLAB/SIMULINK軟件搭建仿真模型、新能源技術視頻展示和項目小組討論等多種形式，對工程實際系統進行深入的研究性學習。同時注意增加學生新技術實驗與實踐成績占課程總成績的比重，鼓勵學生更注重探索新知識、掌握新技能，適度降低課程期末考試成績的比重，以避免學生疲于應付考試。在實驗教學過程中，充分利用我院大學生實踐創新訓練計劃，采用CDIO工程教育培養模式，在授課班級中開展項目小組討論的形式，圍繞新能源相關課題進行項目構想、設計、實施、改進以及答辯討論。每個項目小組中的學生都需要至少一次作為項目負責人，提升學生的個人技能和團隊寫作能力。針對眾多新能源相關課題，學生自由組合、自主選題，在課題開始階段，學生充分利用圖書館文獻數據庫及網絡資源，查閱相關文獻并進行整理和提煉，形成項目的整體推進思路；在課題推進過程中，課題負責人對課題進行子課題分解，對課題中的具體工程實現進行設計、實施和改進；在課題答辯討論階段，項目負責人將課題進展結果在課堂上以PPT的形式加以闡述，班級同學均可就其結論和觀點展開討論，最后以指定的論文格式要求上交紙質論文或樣機實物，教師對課題成果進行綜合評定，并計入課程總成績中。

3.實踐教學分層次能力提升

在實踐教學過程中，按照項目設計—系統實現—實施改進三個層次的漸進過程。在項目設計階段，學院組織教師結合企業新能源方面的需求和教師的科研課題進行命題，學生分小組選題，并根據課題進行協作設計。設計完成后，學院組織專門的評審委員會進行設計的評講活動，學院對于設計成果有創新的進行獎勵。在系統實現階段，充分利用我院大學生創新訓練計劃專項經費，解決學生理論與實際脫節的問題，利用MATLAB的電力系統工具箱（SimPowerSystem）和Pspice軟件，開展了系統仿真，工具箱在元件庫中提供的電氣元器件能夠反映相應實際元器件的電氣特性，激發了學生獨立動手實踐的積極性。在實施改進階段，學院組織評審委員對系統的實現進行再評講活動，提出實施改進意見，讓學生對自己的設計、實現成果進行完善性改進，從而進一步提高成果的層次和質量水平。2009年我院購置“電機學”與“運動控制系統”兩門課程的成套實驗教學設備，2010級電氣國際課程實驗班的實驗內容就進行了相應的調整，減少數字仿真的內容，增加工程實踐訓練內容。新的實驗指導書要求學生認真預習，根據實驗內容、原理圖和實驗裝置設計實驗控制系統的具體接線圖，列出實驗步驟；能夠運用理論知識對實驗現象、結果進行分析和處理，解決實驗中遇到的問題，能夠綜合實驗數據，解釋實驗現象，編寫實驗報告，實施了從構思、設計、實施到運行的一個全CDIO過程，達到培養學生全面的專業、個人、職業、團隊、交流及社會意識與能力。

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光伏并網發電是當今世界光伏發電的主要發展方向，是光伏技術步入大規模發電階段，成為電力工業組成部分之一的重大技術步驟。許多統計資料表明，近幾年來世界光伏并網發電市場發展迅速，光伏并網發電的裝機容量從1 996年的7MWp上升到2000年的140MWp，光伏并網發電在光伏行業中的市場比例也從1 996年的10％上升到2000年的50％，2007年光伏并網發電的市場比例已達到80％。而在中國，光伏發電也將在未來的電力供應中扮演重要的角色，其累計裝機容量預計至201 0年將達600MWp，2020年將達到30GWp，2050年將達到100GWp。根據電力科學院預測，到2050年，中國可再生能源發電將占到全國總電力裝機的25％，其中光伏發電則占到5％。顯而易見，光伏并網發電已經是大規模光伏發電的主要趨勢。

早在上世紀80年代，合肥工業大學已經開展起太陽能光伏與風力發電技術的研究，張興就是在那個時候走入合肥工業大學校門的。在這所留下他半生印記的學校里，不僅走過了從學士到博士的求學之路，而且也撇下了攻關，探索的辛勤汗水。他對太陽能光伏發電技術的研究，源于1 997年新疆新能源研究所原所長王國華研究員在合肥工業大學的一次講學。在那次講學中，張興對歐美日等發達國家正在興起的光伏并網技術產生了濃厚的興趣，當時，我國的光伏發電技術與產業還是針對技術相對落后的光伏離網系統，很少有人關注技術新穎且有一定難度的光伏并網技術。盡管深知其中的挑戰，張興卻從未想過低頭，他抓住光伏并網系統中的并網逆變器這一核心技術，開始了潛心的研究。經過一年多的努力，他終于成功研制了500W光伏并網樣機。在1 998年的全國光伏年會上，該樣機一經展出即引起了同行的高度關注。在此基礎上，1999年，張興教授又與新疆新能源研究所開展了技術合作，共同承擔起自治區的科技攻關項目。當時，逆變電源專家曹仁賢創辦的合肥陽光電源有限公司起步不久，雖然主打產品主要是離網型光伏逆變器，但他還是給予了這一項目充分的肯定和支持。在共同的努力下，該項目組于2000年成功開發出3kW工程化樣機，并在新疆鄯善縣成功地進行了應用測試，取得了預期性能。隨之，在經過一年多的試運行之后，2001年，該項目順利通過了新疆維吾爾自治區組織的專家鑒定，得到了一致的好評。

而正是這個項目的成功，拉開了張興教授與合肥陽光電源有限公司產學研合作的帷幕。此后，國家“十五”科技攻關項目“并網光伏發電用系列逆變器的產業化開發”、科技部新能源行動計劃項目等諸多科技攻關項目在他們的攜手并進下，得以產業化實踐，同時建造了多個并網光伏示范電站，其中，科技部新能源行動計劃項目“60kW光伏并網系統的應用與研究”項目獲得新疆維吾爾自治區科技進步二等獎。

與“陽光”同行

“陽光”，一個聽起來倍感明媚的詞語。而在電源領域，這一個詞語則讓人聯想起我國知名的新能源發電電源專業制造商――合肥陽光電源有限公司(以下簡稱“陽光電源”)。

自1 997年成立以來，陽光電源專注于可再生能源發電產品的研發與生產，囊括了光伏發電電源、風力發電電源、回饋式節能負載、電力系統電源等系列產品，曾成功參與北京奧運鳥巢、上海世博會、三峽工程，全球環境基金可再生能源項目、西班牙MaIaga 5MW大型光伏電站，英國和法國小型風力并網發電項目、青藏鐵路等重大工程，獲得了國內外業界的一致好評。多年來，陽光電源先后獲得“安徽省優秀民營科技企業”、“安徽名牌產品”、“優秀創新企業”，“安徽省‘115’產業創新團隊”、國家發改委REDP項目“技術進步優秀項目獎”，“太陽能光伏產品金太陽認證”等榮譽，是安徽省可再生資源電源工程技術研究中心依托單位、安徽省研究生產學研示范基地。

同樣，經過二十余年的努力，合肥工業大學在太陽能光伏與風力發電技術等可再生能源發電技術方面也取得了長足的進展，如今，不僅擁有電力電子與電力傳動國家級重點學科、教育部光伏工程研究中心，還進入了國家培育優勢重點學科的“111計劃”，成為“可再生能源并網發電國家級創新引智基地”。而在可再生能源并網發電技術的科學研究中，張興教授與陽光電源的產學研合作尤其值得稱道。

從1 999年共同開展新疆維吾爾自治區的科技攻關項目開始，他們的產學研合作已經整整十年。十年間，他們聯手創造了不少成績，近年來更是成果選出。

“上海電力局奉賢10kW光伏屋頂示范工程項目”屬于上海電力局新能源發展計劃項目，工程于2003年3月建成并投入運行，2004年7月通過專家鑒定，是上海首個全部采用國產化技術的光伏屋頂并網示范系統，該系統所用的1臺10kW三相并網逆變器即由張興課題組與陽光電源聯合研制。

他們合作的“并網光伏發電用系列逆變器的產業化”項目是國家科技部“十五”科技攻關項目，該項目于2005年2月通過科技部的專家鑒定。其成功研發解決了并網光伏系統的關鍵部件逆變器的產業化難點，推進了我國并網光伏發電產業的發展，如今，該項目系列產品已在陽光電源實現了產業化，并定型了多種規格的并網逆變器產品。

隨即，在國家科技部新能源行動計劃項目“新疆烏魯木齊大型光伏并網工程”研發中，張興課題組承擔起72臺60kW并網逆變器的系統及控制設計任務，而陽光電源則對逆變系統的制造，現場安裝與調試工作進行了全權負責。2004年12月，該工程完滿建成并投入運行，2006年3月，通過科技部驗收及專家鑒定。經鑒定，該項目采用可調度型并網發電結構，并具有并網發電、蓄電池充放電和獨立逆變三重運行功能，省略了常規的充電控制器，簡化了系統結構，大大提高了光伏并網發電系統的性價比，是當時新疆地區最大且功能最為先進的光伏并網示范工程，其成果被授予新疆維吾爾自治區科技進步二等獎。

此外，在“上海生態示范園光伏屋頂工程”、安徽省科技攻關項目“合肥陽光電源30kW光伏屋頂示范工程項目”以及

科技部科技攻關推廣項目“上海崇明30kW光伏屋頂示范工程”研發中，他們的表現也不負眾望。

“非常”追求

電力電子與新能源應用技術的多年研發、與陽光電源十年的產學研合作，點點滴滴的付出，張興教授用自己的智慧和汗水寫出了一個不一般的科研生涯。

在風力發電研究方面，其MW級變流器作為核心技術一直被外國壟斷，其國產化的路途極其艱辛和富有挑戰性，2004年，張興教授與陽光電源再度聯手進行科技攻關，他們首先完成了安徽省“十五”科技攻關項目“風力發電用交直交并網變流器”，并獲得安徽省2006年度科技進步二等獎。接著，作為課題負責人之一，張興教授與陽光電源聯合申報并獲得了“十一五”國家科技支撐計劃“大功率風電機組研制與示范”的兩個重大項目的資助――“1 5MW以上直驅式風電機組控制系統及變流器的研制與產業化”與“1，5MW以上雙饋式風電機組控制系統及變流器的研制與產業化”。經過大家不懈的努力，目前，MW級雙饋型與直驅型風機變流器基本實現了產業化，部分機型已經批量向整機廠商供貨。

在柔性直流輸電變流與控制研究方面，張興教授著眼于柔性直流輸電技術與風力發電相結合，對安徽省自然基金項目“電網異常條件下風場柔性直流輸電網側變流器控制策略研究”進行了攻關研究。與此同時，在合肥工業大學本科評建項目的支持下，他自主研發成功了一套1 5kW柔性直流輸電變流及控制系統研究平臺。

在PWM整流器技術研究方面，張興教授完成了包括HT--7u超導托卡馬克等離子移快控電源、蓄電池雙向饋電電源、背靠背雙向變流器等多項研究成果，并在其博士學位論文基礎上，由“電氣自動化新技術叢書”編委會資助并由機械工業出版社出版了《PWM整流器及控制》學術專著，該學術專著在新能源并網發電的逆變器研究與應用領域得到了學術界專家學者的肯定并被廣泛引用。

在積極進行科研攻關的同時，張興教授還將大量精力投入到特色實驗室建設中。2006年，他主持完成了“合肥工業大學風力發電變流器及其控制實驗室”的建設，其主要包括“250kW中低壓雙饋、交流異步全功率風力發電驅動平臺”、“永磁同步直驅風力發電驅動平臺”，以及分布式發電系統中的“風力發電模擬平臺”，“柔性直流輸電變流及控制系統研究平臺”等。而他與陽光電源合作，還為該公司建成了“2MW雙饋型風力發電變流器試驗平臺”、“2MW同步直驅風力發電變流器試驗平臺”。這些實驗研究平臺基本上涵蓋了張興教授及其團隊近年來的大部分成果，在這些成果的基礎上，經過深入地自主研制，這些平臺已經開始發揮各自的功用，不僅大大促進了合肥工業大學新能源應用及其電力電子研究技術的發展，使其成為全國高校風力發電變流器研究條件一流的單位，也為國家支撐項目的取得與完成提供了良好的研究條件與基礎。

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面對日益嚴峻的化石能源枯竭和環境惡化問題，人們已經清楚的意識到太陽能將是人類最重要的能源。目前，太陽能光伏發電技術與應用得到快速發展。到2008年年底，全球光伏累計安裝容量大約18.5GWp，但其主要市場在歐美和日本。歐美和日本已經形成了光伏應用的設計、安裝、運行維護的新興產業隊伍和人才培養教育體系。而我國雖然是光伏組件的生產大國，但光伏的安裝總量包括光伏電站的安裝占世界光伏安裝總量的比重很小，設計、安裝、運行維護產業隊伍尚未形成，人才培養體系還沒有建立。

根據我國新能源中長期發展規劃，2009年-2010年均新增55MW，到2010年我國光伏發電累計裝機容量將達到250MW；而到2020年年需新增1350MW，累計裝機將達到1600MW。因此我國光伏發電應用的潛在市場非常巨大。面對國家推動國內光伏發展的政策到位，國內光伏市場即將規模化發展，人才制約瓶頸將很快顯現。因此，必須加大力度，迅速建立和完善我國光伏應用人才培養體系。

南昌理工學院就是在這一背景下于2008年成立了太陽能光電工程學院，在應用型太陽能光伏專業人才培養模式的教育理念、培養方案、課程設置、教學內容等方面進行了有益的改革與探索，學校把新能源科學與工程專業教育廳重點學科優勢和應用型光伏創新人才培養結合起來，并率先摸索出光伏專業應用型、創業型人才培養模式，具有一定的創新性。以此為案例，本文力求總結與闡述工學結合教學模式在光伏應用專業教育中的成效性。

一、工學結合，依托行業、企業確定人才培養方案

人才培養模式是是教育教學思想、理論轉化為創新教學實踐， 實現培養目標的物質力量的中介[1] ，它包含教育思想與教學觀念、專業培養目標與規格、專業設置、教學內容與課程體系等幾個基本要素[2]。為適應世界光伏產業發展和工科院校教育改革的趨勢，南昌理工學院聯系我國光伏產業現狀，緊密結合學校的學科優勢與辦學特色，根據江西區域經濟發展的要求，建立適應“光伏產業應用性人才教育基本要求”為目標的教育教學體系。力爭在省屬工科本科院校中培養具有國際光伏產業發展思維，能夠勝任光伏電池組件生產、研發以及光伏系統的設計、安裝維護等工作，促進本地區經濟社會發展的具有創新能力與創業思維的新一代光伏產業復合型人才。學院與國內大型光伏企業如賽維、晶科能源等高科技企業強強聯合，建立起訂單式培養。根據企業的需要確定人才培養方案，開設有光伏電池片制造工藝、光伏材料與檢測、單晶硅/多晶硅制造工藝、光伏組件加工與工藝、太陽能發電技術、光伏發電設計與施工等核心專業課程，并到企業實訓，強化技能素質培養，掌握光伏電池片及組件加工技術，使學生在就業初期就能夠在技術崗位上脫穎而出，從而獲取更多的升職機會；同時，要求學生掌握光伏電池片、光伏組件生產過程的原理與工藝要求，掌握光伏發電及相關供用電技術，有利于學生的可持續發展。

二、開展實驗教學改革，不斷完善實驗室硬件設施，為學院的發展提供硬件支撐條件。實踐教學是職業教育的核心環節，主要培養學生的職業能力，即專業能力、方法能力、社會能力[3]。新能源產業人才教育教學改革的關鍵是新能源產業相關實踐技能的培養，加強新能源專業本科生生產實踐課程的教學，以創業型、應用性人才培養為主，科研教學型人才培養為輔。

1. 修訂各專業實驗教學大綱，加大實踐教學的比例。

打破專業和學科的界限，合并內容相同或相近的課程，優化專業基礎課理論與實驗教學內容，刪除陳舊過時和過深過難的內容，吸收前沿科技成果，增加實踐教學內容，盡可能應用新的實驗技術，在教學之中使學生的綜合能力得到培養。

2. 增開綜合性實驗和設計性實驗，實施學生開放實驗室建設

學校建有實驗實訓中心1個，其中包含6個實驗室（機房、操作平臺），教學機房、電子電工實驗室、光伏基礎實驗室、光伏發電實驗室、光伏材料實驗室，多晶硅鑄錠實驗操作平臺。實驗實訓中心平時對學生開放，66.67%的實驗室為開放性實驗室。制訂實施了《實驗室開放管理暫行辦法》，對實驗室開放做出明確規定和具體要求，并提供專項經費保障，有效改變目前本科生實驗教學中存在的動手能力不足的問題，學生綜合實驗能力得到很好地培養。同時，在開放實驗室中學生可以自行設計實驗，科研興趣小組還能設計專題實驗。

三、 改變既往單一的實習模式，加強實習實訓基地建設，探討加強新能源專業本科生假期專業技能社會實踐的有效模式

學校還建成由實踐教學設備配套的校內實踐教學基地（含專業實訓室）[4]，能對行動體系課程[5]的教學提供具體的學習情境[6]，因此， 建設校內實踐教學基地是工學結合教學情境實現的關鍵。學校還先后與江西上饒光電、江西上饒晶科、上海正泰、泉州百來等公司簽訂了長期合作協議，共建實習實訓基地，企業技術人員來校任教或參與實訓指導、畢業設計（論文）指導等方式參與人才培養。改變新能源專業學生實習模式，利用假期組織學生進入實習實訓基地進行社會實踐工作，提高學生學習專業課的主動性，充分認識用人單位對畢業生的需求。并且還可以提高學生的組織能力、社會活動能力，倡導個性發揮的教學。

短短四年來，學院立足新建地方本科院校實際，積極探索具有自身特點的發展之路，努力提升符合時代要求的辦學理念。在光伏學科專業建設、人才培養等方面，突出地方性，發展應用性，著力實踐性，強化專業性，不斷提高人才培養質量，通過主課堂教學與課外創新相結合，學生的應用能力和創新能力有了明顯的提高，這是工學結合教學的成果，值得推廣和實踐。

參考文獻：

[1]楊峻， 劉亞軍. 面向21世紀我國高等教育培養模式轉變芻議[ J] . 蘭州大學學報（社科版） ， 1998， （ 2）： 5-12.

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與此同時,與太陽能有關的、相關的、無關的產業都冠以“太陽能”的桂冠遍地開花,導致國家在進行宏觀調控時給這個產業整體“降了溫”。叫停了部分具有一定污染的電石產業,但真正環保并可持續發展的光電產業仍可享受國家補貼。

在國家將節約能源確定為基本國策,大力提倡節能減排、發展可再生能源的今天,如何推動我國太陽能聚光式熱能發電產業更好更快地健康發展是我們面臨的亟待解決的重要問題。熱能發電只需要太陽的光和水,是唯一可與化石燃料抗衡的技術,美國eSolra公司的技術做到了實質性的商業運行。

山東蓬萊電力設備制造有限公司于1987年成立,是為火力發電廠做輔機配套的民營企業,有自營進出口權。公司為高新技術企業,擁有多項專利,同時也美國硫化床鍋爐配套的進口設備。公司國際部經過一年多的努力,將這項全球能源領域的先鋒已商業化運行的熱能技術成功地引進中國,此作為中國的總并在本廠制造,實現真正的國產化。

太陽能聚光熱力發電技術的引進者王韜博士,身兼山東蓬萊電力設備制造有限公司國際部副總裁,曾擔任美國斯坦佛大學的客座講師,其論文曾在美國人類遺產學雜志、科學、美國科學院院報及多家專業周刊發表。

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中圖分類號：TK511 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2014）33-0363-01

1 概述

2013年年初，京津冀地區遭遇嚴重霧霾天氣； 10月份以后，大范圍霧霾污染又蔓延至哈爾濱、蘇州、上海、甚至三亞等地，全國范圍從北到南無一幸免。

據相關部門統計， 2013年的霧霾天數是中國近52年來的最多，創下歷史紀錄。

環保專家指出，導致空氣質量下降的污染物有二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入顆粒物、臭氧等。在一些地區，尤其是大城市，工業生產、機動車尾氣、建筑施工、冬季取暖燒煤等排放的有害物質難以擴散，導致空氣質量顯著下降。面對越來越嚴峻空氣污染形勢，尋找新能源成為當前面臨的迫切課題。照射在地球上的太陽能非常巨大，而且太陽能發電絕對干凈，不產生污染。所以太陽能被譽為是理想的能源。隨著太陽能光伏發電技術的發展，光伏發電已經不再只是作為偏遠無電地區的能源供應，而是向逐漸取代常規能源的方向發展。

本文主要討論太陽能光伏發電系統中電力電子技術的應用；介紹并網系統的組成特點；根據不同的電路拓撲，討論太陽能最大功率點跟蹤技術的實現方法。

2 太陽能光伏系統的組成

太陽能光伏發電系統是利用太陽能電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發電系統，有獨立運行和并網運行兩種方式。

與獨立供電的光伏系統相比，并網系統一般都沒有儲能環節，直接由并網逆變器接太陽能電池和電網。并網逆變器的基本功能是相同的。那就是，在太陽能電池輸出較大范圍內變化時，能始終以盡可能高的效率將太陽能電池輸出的低壓直流電轉化成與電網匹配的交流電流送入電網。

3 太陽能光伏系統的最大功率點跟蹤技術

實現太陽能光伏陣列的最大功率點跟蹤，實質上是一個自尋優過程。通過對光伏陣列當前時刻輸出電壓與電流的檢測，得到當前時刻光伏陣列輸出功率，再與已存儲的前一時刻光伏陣列功率值比較，舍小存大，再檢測，再相比較，如此不停地周而復始，便可使光伏陣列動態地工作在最大功率點上。

在一定溫度時，不同光照強度下太陽能電池的輸出特性曲線不同。每條曲線都存在著一個最大功率輸出點，并且這個點在當前的光照條件下是唯一的。在太陽能光伏系統中采用較多的一階MPPT正是利用了最大功率點的dp/dv為零的特性。先對太陽能電池的輸出電壓和電流進行連續的采樣，并將每次采樣的一組電壓電流數據相乘折合成功率值，然后減掉上一次采樣得到的功率值，即為功率差分值。當功率達到最大值時滿足式（1），同時還可以推得式（2）。

dP/dU=dUI/dU=UdI/dU+IdU/dI=0 （1）

UdI+IdU=0 （2）

令

ΔI=UdI （3）

ΔU=-IdU （4）

則當ΔU=ΔI時，即可近似認為達到最大功率點，這樣就構成了最經典的一階差分算法。

4 并網供電的太陽能光伏系統中的逆變器

光伏陣列所發的電能為直流電能，然而許多負載需要交流電能，如變壓器和電機等。直流供電系統有很大的局限性，不便于變換電壓，負載應用范圍也有限。除特殊用電負荷外，均需要使用逆變器將直流電變換為交流電。現在常用的逆變器有以下幾種。

1）方波逆變器

此逆變器輸出的電壓波形為方波，逆變器線路簡單，價格便宜，實現較為容易。缺點是方波電壓中含有大量的高次諧波成分，在負載中會產生附加的損耗，并對通信等設備產生較大的干擾，需要外加額外的濾波器。此類逆變器多見于早期，設計功率不超過幾百瓦的小容量逆交器。

2）階梯波逆變器

階梯波逆變器輸出的電壓波形為階梯波形，階梯波逆變器的優點是輸出波形接近正弦波，比方波有明顯的改善，高次諧波含量減少。但此逆變器往往需要多組直流電源供電，需要的功率開關管也較多，給光伏陣列分組和蓄電池分組帶來不便。

3）正弦波PWM逆變器

正弦波逆變器的優點是輸出波形基本為正弦波，在負載中只有很少的諧波損耗，對通信設備干擾小，整機效率高。缺點是設備復雜、價格高。

5 雙模式逆變器

為了方便應用，可以設計一種既可獨立運行，又可并網運行的光伏發電系統。該系統中的逆變器可以自由切換并網運行和獨立運行，并且保證在切換過程中對負載和逆變器無沖擊，實現平滑切換。可以采用了快速檢測并網開關和抑制電流突變的過渡算法，以實現三相系統并網/獨立的平滑切換。這種系統稱為三相雙模式逆變器發電系統。此系統中太陽能電池板組成光伏陣列，輸出不穩定的直流電。DC/DC 充電控制器連接電池板和蓄電池組，實現最大功率向蓄電池充電。 蓄電池可以在太陽輻照度變化和無太陽光時持續向逆變器供給直流電。三相逆變器的輸入級連接到蓄電池的直流母線上， 輸出接在帶有中心抽頭的變壓器上。這樣可以帶三相或單相負載運行。并網開關可以實現電網與負載、 逆變器的連接和斷開。當電網無電時，并網開關斷開，逆變器給負載供電。當電網有電時，并網開關閉合，負載由電網和逆變器共同供電，逆變器還可以將太陽能電池板發出的多余電能輸入到電網中，也可以利用電網給蓄電池充電。

6 結論

本文對太陽能光伏系統中的最大功率點跟蹤和逆變技術進行了討論。通過對并網光伏系統進行系統組成分析，比較其構成特點和電路拓撲，討論得出了各自適用的控制方法。文章最后介紹了一種可實現獨立運行與并網運行實時切換的雙模逆變器。從上述分析可以看到：太陽能光伏發電作為新能源的應用技術正在得到迅速發展，而電力電子技術作為其中的關鍵技術，對太陽能光伏發電應用的發展起著決定性作用。

參考文獻

[1] 趙爭鳴，劉建政，孫曉瑛等.太陽能光伏發電及其應用.北京：科學出版社，2005.

[2] 郭廷瑋.太陽能的利用和前景.北京：科學普及出版社，1984.

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【分類號】：F426.61

我國在微電網方面的研究，目前主要區分了微電網與分布式電源間的關系，明確了微電網現階段研究中的關鍵問題，并對微電網的控制策略、優化與穩定運行等展開了初步研究與仿真試驗，另外，根據微電網的典型特征和運行特性給出了建立國內微電網標準體系的建議等。

一、微電網提出的背景

近年來，為適應快速發展的經濟需要，電力部門以及發電企業逐年加大發電側的投入，建設內容主要集中在火電、水電等大型發電廠上。因此，能源供需與環境的矛盾日益突顯。同時國家電網也啟動了智能電網和特高壓的建設，電網規模不斷擴大，現已逐步發展成集中發電、遠距離輸電的超大互聯網絡系統。但隨著遠距離輸電的不斷增大、使得受端電網對外來電力的依賴程度不斷提高，電網運行的穩定性和安全性趨于下降，而且難于滿足多樣化供電需求。

分布式發電技術具有低污染、高能源利用率等優點，但其控制困難、單機接入成本高，大量接入可能會對電網造成沖擊，影響電能質量和系統的安全穩定等特點也極大地影響了分布式電源的應用。大電網往往采取限制、隔離的方式來調度分布式電源，以期減小其對大電網的沖擊，并對分布式電源的入網標準做了規定，當電力系統發生故障時，往往都在第一時間將分布式電源退出運行，大大限制了分布式發電技術的充分發揮。

為協調大電網與分布式電源（DG）的矛盾，充分挖掘DG的價值和效益，在本世紀初，學者們提出了一個解決方法，即將DG及負荷一起作為公共配網的一個單一可控的子系統――微電網，以充分挖掘分布式發電的價值和效益。

二、微電網的主要特點和優勢

微電網是相對傳統大電網的一個概念。從微觀看，微電網可以看成是小型的電力系統，它具備完整的發輸配電功能，可以實現局部的功率平衡與能量優化，它與帶有負荷的分布式發電系統的本質區別在于同時具有并網和獨立運行能力。從宏觀看，微電網又可以認為是配電網中的一個“虛擬”的電源或負荷，相對于外部大電網表現為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全等的要求。

通過微電網的結構和定義可知，微電網技術是新型電力電子技術和分布式發電、可再生能源發電技術和儲能技術的有機結合。具有以下主要特點：

（1）微網提供了一個有效集成應用DG的方式，繼承擁有了所有單獨DG系統所具有的優點。

（2）微網作為一個獨立的整體模塊，不會對大電網產生不利影響，不需要對大電網的運行策略進行修改。

（3）微網可以以靈活的方式將DG接人或斷開，即DG具有“即插即用”的能力。

（4）多個DG聯網的微網增加了系統容量，并有相應的儲能系統，使系統慣性增大，減弱電壓波動和電壓閃變現象，改善電能質量。

（5）微網在上級網絡發生故障時可以孤立運行繼續保障供電，提高供電可靠性。

三、微電網的核心技術

從微電網整體來看，目前微電網的關鍵技術主要包括：新能源的接入、電力設施、控制技術、儲能技術、并離網與運行控制等技術。

1. 并網技術方面。微電網有孤島運行與并網運行兩種方式。相對于孤島模式，并網運行時微電源可以始終運行在最大功率點處，電源逆變器輸出電能必須滿足電網電壓幅值、頻率和相位一致。微電源并網發電既能最大限度合理地利用新能源，又能解決用戶不斷增長的用電需求。微電網與大電網并網之后，二者之間相互影響。微電網技術能夠解決傳統分布式電源的分散接入、單獨并網所帶來的整體不受控問題，有利于提升電網可控性。有利于在孤島運行與并網運行之間平滑切換。并網逆變器在并網運行時起到了關鍵作用，保證了電力系統的穩定運行。并網穩定運行與控制成為微電網的核心甚至影響著了微電網的發展，將更加利于中國未來電力系統發展和超高壓電網的建設需求。

2. 儲能技術方面。儲能是實現微電網可靠運行的重要手段。儲能技術到目前為止國內的研究已經取得了重大突破。目前，從技術成熟度來看，鉛酸蓄電池是目前最佳選擇。

3. 優化調度方面。微電網是一個多對象、多目標的聯合體。從需求側方面，基于實際風光資源和微電網運行成本數據，采用模糊評價函數并以河北承德風力發展基地全年發電量數據為算例得出結論：在滿足負荷需求和分布式電源出力限制的前提下，可提高了全網經濟性和安全性。

四、微電網目前面臨的主要問題

1. 技術相對不成熟

目前微電網項目尚處于試驗示范階段，僅在極個別示范區、海島有所應用，從規劃設計、設備選型到投產運行等各方面均面臨著諸多問題。很多微電網設備是新研制產品，不能滿足實際需求，缺乏現場經驗。微電網監控與能量管理系統目前尚處于研發階段，功能不完善，無法滿足運行管理要求。

2. 國家政策不完善

微電網的建設離不開國家政策的支持，雖然政策環境支持微電網并網，但對電網企業的合理補償存在較大欠缺，電網企業利益無法得到保證。關于微電網建設、運營模式，政府相關政策尚不清晰。

3. 標準規范不完善

目前，分布式電源已有相應的國際標準，國內標準正在制定及完善中，但對于微電網接入、規劃設計、建設運行和設備制造等環節缺乏相應的國家層面的技術標準、管理規范。

4. 投資及運維成本高

為滿足微電網孤網運行要求，實現自身電力電量平衡，要求配置的儲能裝置容量占總容量的80%以上，但目前儲能系統建設投資成本較高。微電網監控平臺及能量管理系統目前尚處于開發試運行階段，投資成本高。微電網運行維護需培訓專門的微網運行維護人員，承擔微網所有設備的運行維護責任，尤其對于偏遠地區或孤立海島的微電網，相較一般電網運維成本高。

五、微電網發展前景

1. 保證微電網的經濟運行

經濟性問題是當前發展微電網需要解決的首要問題。微電網的建設勢必將會引起人們對微電網的成本及收益的思考。有研究表明，微電網后期發電成本會以每年6%至10%的趨勢下降。所以前期應主要通過財政補助來實現微電網成本回收。

2. 新型電動汽車與微電網結合

電動汽車在接入微電網時具有兩方面作用：首先，充電時可作為是負載；其次，也可作為電源對微電網進行供電。

電動汽車不僅減少了微電網投資費用，而且提高了供電的可靠性。

3. 積極加大新能源微電網的建設

新能源微電網代表了未來能源發展趨勢，是能源生產和消費革命的重要措施，是推進能源發展及經營管理方式變革的重要載體，是“互聯網+”在能源領域的創新性應用，對推進節能減排和實現能源可持續發展具有重要意義。同時，新能源微電網是電網配售側向社會主體放開的一種具體方式，符合電力體制改革的方向，可為新能源創造巨大發展空間。風、光、天然氣等各類分布式能源多能互補，具備較高新能源電力接入比例，可通過能量存儲和優化配置實現本地能源生產與用能負荷基本平衡，可根據需要與公共電網靈活互動且相對獨立運行的智慧型能源綜合利用局域網。

六、結語

微電網作為一項新技術，在目前處于探索階段，但是在經濟方面存在著巨大的發展潛力。雖然微電網的建設存在著前期投資較大、居民接受情況等一系列問題，但微電網發展的趨勢是不變的，尤其是微電網在節能減排、提高用電效率等方面存在著的巨大優勢。

參考文獻：

[1]周曉燕，劉天琪，李興源，等.含多種分布式電源的微電網經濟調度研究[J].電工電能新技術，2013.

[2]白峪豪.含分布式電源的微電網經濟調度模型研究.浙江大學碩士學位論文，2012.

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2011年11月24日至12月2日，由國網技術學院組織率領的電網運行專業考察學習小組赴德國GridLab GmbH（歐洲電力系統安全研究與培訓中心）進行學習，目的是掌握電力企業崗位培訓的理念和方式方法，促進國網公司培訓基地向國際化、現代化方向邁進。筆者有幸作為其中的一員，隨團參加了此次學習考察活動。在德國培訓期間，我們重點利用仿真系統對電網運行的監控、操作以及調度等崗位職責進行了培訓體驗；對德國電網的建設、改革概況，市場運營模式，新能源發展態勢等進行了深入的了解。德方共安排了9位專家及技術人員為我們進行了詳細地講解和介紹。同時我們還到德國50Hertz 輸電公司（德國四大輸電公司之一，負責德國東北部電網輸電業務）的控制中心（TCC）和所屬的一座220kV/110kV變電站進行了參觀考察。

此次赴德考察學習感觸深刻，收獲極大，對其管理模式和運行方式印象深刻，對強力推進新能源的發展政策和技術領域的創新能力，更是嘆服不已。在廣泛地考察、學習和了解中，領會和理解了德國供電企業的培訓模式和培訓理念，拓寬了視野，開拓了思路，對今后開展崗位培訓與練兵具有積極的借鑒意義，為創新培訓奠定了基礎。

一、德國電力企業發展概況

1.德國新能源發展概況

在學習期間，9位培訓師的講課內容中有5位涉及到了新能源的發展。主要原因：一是新能源在德國以立法形式促進其發展，發展力度大；二是新能源的開發得到了廣大民眾的支持，環保意識強；三是新能源的發展也開放了發電企業的競爭市場，投資積極性高；四是新能源的發展對電網運行的穩定性提出了更高的要求，因為沒有堅強而穩定的電網作支撐，新能源的發展就只能停留在設想上。

為促進新能源的發展，德國于2000年出臺了新能源法（《可再生能源法》），2004年又做了修改，極大提升了新能源的開發力度。大體上主要包含以下幾個方面：

一是明確新能源要安全投入電網。新能源法同樣對可再生能源入網的安全進行了明確規定，這一方面促進了新能源的發電企業在電力設備技術上創新的速度，另一方面也對電網的安全穩定運行提供了保證。

二是明確了新能源必須優先入網。新能源法明確規定了必須首先保證可再生能源優先入網，并且給出了相應補貼措施，這從真正意義上開放了發電企業的競爭市場，促進了新能源的快速發展，同時也促進了德國電網改造和歐洲聯網的進程。

三是對新能源的入網制定了相關鼓勵政策。對新能源入網的補貼方法做出了相關規定，如制定高于常規能源的入網價格，以鼓勵更多的投資者參與到新能源發電市場的競爭中。

四是規劃了未來新能源發電量的比重。受日本福島核電站泄漏的影響以及民眾的意愿，德國政府要求在2022年之前，關閉境內的所有核電站，同時對新能源所占能源消耗的比例做出了初步規劃，即2020年新能源要達到總能源消耗的35%以上，2030年要達到50%以上，至2040年達到65%，而至2050年則要求達到80%以上。可見德國政府在發展新能源方面的決心和信心。

五是不斷降低新能源的發電成本。新能源入網初期（2004年之前），德國政府對新能源入網給出了幾乎10倍于常規能源的入網價格，但經修改后，對新能源入網規定和加大了入網電價逐年遞減的幅度。從而強力促進了新能源發電企業不斷進行科技創新、降低發電成本，以保證未來方便、快捷、靈活以及廉價地應用新能源。

新能源法的出臺和實施，激活了許多投資者的熱情，使德國許多可再生能源發電企業特別是風力發電企業如雨后春筍，發展勢頭“旺盛”。目前，德國的陸上風力發電能力基本已趨飽和，已轉向海上風力發電。盡管海上風力發電技術最復雜、建設難度最大，但因其發電能力遠遠大于陸上風力發電，所以德國很早就已經致力于海上風電的開發。目前已有位于德國北海離岸45公里處海域的12臺風機60MW的海上風電場已經并網發電，并建造了世界上第一條±400kV的海底電纜工程。德國的海上風電未來將占整個風力發電的25%。

2.德國電網企業的改革概況

受歷史及地緣政治等因素的影響，以及電網新能源的發展需求，德國的電網建設以及電力企業的運營也經歷了一次大的改革，主要表現在：

一是發電企業市場化運營的改革。在1998年之前，德國的電力市場也是由幾家發電企業所壟斷，形成這種壟斷局面的主要原因是，發電企業只在某個固定區域供電，用戶沒有更多選擇的可能。1998年至2005年，經過幾年改革的起伏變化，最終實現了發電與電網的真正分離，形成了電力企業有序競爭的局面。

二是電網發展模式的改革。提出了歐洲聯網的規劃格局，實現大區域、跨地區（國家）聯網是為了實現清潔能源的遠距離輸送。需要說明的是，德國作為發達國家，經濟發展基本達到穩定階段，所以用電負荷基本處于平穩狀態，幾乎沒有增容擴銷的電網擴張工程，所以網架結構相對簡單、變化較小。對德國來講，電網工程改造的重點主要是更新設備和實現跨區域聯網。

三是電網運行設備的改造。至2005年，德國境內電網中的大小變電站，全部完成了自動化改造。過去分散控制的變電站，全部實現了集中控制。以德國50Hertz輸電公司為例，全公司只有1個控制中心（TCC，相當于調度中心）和6個區域集控中心，共監控69個變電站，變電站全部實現了無人值班。 　二、德國輸電系統企業員工崗位培訓概況

德國電力企業員工培訓隨著新能源的發展所引起電網結構變化及設備的更新改造而不斷改變培訓的形式和內容，運用仿真系統對員工進行培訓雖然從2005年之后才開始，但是在培訓理念上，卻有許多可借鑒之處，主要表現在：

一是把對員工的安全培訓作為第一重點來抓。在德國，對員工的安全培訓被作為一項法律條件來要求企業。比如，某員工一旦出現人身傷害事故，有關調查人員要檢查該員工是否有接受企業組織進行的安全培訓的記錄，否則將追究企業的責任。不僅是電力企業，政府或工會組織也對安全培訓極其重視。多項監督的合力作用，使得安全培訓成為自覺自愿、必不可少的常規性培訓。其培訓形式（以過去變電運行人員的培訓為例），既有個人操作的模擬演練和講解示范，也有實際操作的視頻錄像，還有非正常操作引起的事故仿真畫面，通過增強視覺上的沖擊感，以此來增加印象。

二是培訓的方式更加注重角色的扮演。以我們所體會的調度人員培訓為例，學員接受培訓的主要內容通常是模擬出一項工作任務，每個學員扮演不同的角色。按照工作流程，行使各自角色的崗位職責。在角色扮演中明確自己的工作任務，掌握每項工作的技術要點和可能存在的危險點。

三是培訓內容更加注重能力的培養。在德國人的培訓理念中，培訓更加注重的是一種有針對性的行為能力的培養。仍以電網調度人員或變電運行人員為例。按照他們的培訓思路，一定或盡量要讓培訓學員能面對自己崗位所熟悉的系統網絡或對應的設備，培訓中注重每個細節的訓練，包括每句話的規范性以及每個動作的標準性等等。

四是培訓的師資更加注重聘請具有實踐經驗的培訓師。對于某些專業性很強，需要綜合能力的技術崗位，德國的培訓機構，更傾向于聘請具有豐富實踐經驗的兼職培訓師或來自學員所在公司的技術專家，承擔重要技術崗位的培訓任務。這對于學員來說，更能夠有針對性的掌握本企業的綜合情況，按照本企業的特點，進行專項技術技能的訓練，達到學以致用的目的。

三、學習考察后的思考與啟示

1.掌握企業發展動態，創新開發培訓項目

從德國乃至歐洲對新能源發展規劃的目標，可以看出未來世界新能源發展的方向。我國目前能源結構雖然仍以煤炭資源為主，但是隨著“十二五”能源發展規劃的逐步落實和新能源政策的出臺，逐年增加可再生能源的比例，已勢在必行。而對供電網絡來講，則要應對各種新能源發電中不穩定因素對電網沖擊所帶來的挑戰；要應對大區域大范圍聯網對系統穩定性、設備自動化、智能化和快速反應能力的挑戰；要應對事故緊急情況下系統協調調度、安全運行的考驗。所以，在目前國網公司建設智能電網的強勁勢頭下，創新開發適應新形勢下的培訓項目，是提升人員素質，做好能力儲備的必要條件。可探索和開發：（1）電網運行調控一體化的培訓項目；（2）新能源入網的協調聯合調度、監控電網穩定運行的培訓項目；（3）電網事故狀態下應急處理培訓項目；（4）智能電網綜合性培訓項目；（5）智能用電側的需求管理培訓項目；（6）可再生能源發電入網仿真系統監控運行、緊急狀況預案處理等等。

2.跟進企業發展腳步，強化崗位技能練兵

電力企業的職業特點是：技術工作的標準性和規范性要求高，需要時刻保持高度的安全意識。結合德國考察的體會，主要啟示是：一是應加強安全行為的專項訓練。特別是生產類的運行、調度、檢修與試驗等崗位，對人員的安全意識、規范動作、標準要求的強化訓練是至關重要的。二是應加強崗位工作標準化流程和標準化作業的練兵。按照標準化流程進行作業訓練，有利于學員養成良好的安全行為習慣，同時提升完成任務的工藝水平、綜合質量和工作速度等。三是應加強崗位工作角色扮演的模擬訓練。按照實際工作的角色分別進行模擬強化練兵，有利于提高培訓的針對性和實效性。

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關鍵詞：轉動課堂；師生互動；翻轉課堂；實踐能力；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）49-0165-03

“轉動課堂”[1]是渤海大學楊延東教授提出的一種新型課堂教學模式。既包含教育理念的轉變，更體現教學方法的更新。“轉動課堂”把學生從傳統的灌輸式課堂中解放出來，使教學活動有益于學生綜合素質的提高，以學生為中心，讓學生不僅收獲知識，更要學會獲取知識，應用知識，提高實踐動手能力，提高應用知識的能力，真正成為適應經濟社會發展，m應“大眾創業，萬眾創新”的新環境的適用型人才[2，3]。

一、轉動課堂的內涵

1.“轉動課堂”中的“轉”。“轉動課堂”中的“轉”主要是指：

（1）轉型。即人才培養模式由傳統模式轉到新的改革模式上來。

（2）轉法，由課上傳統的灌輸式、填鴨式的教學方法轉為啟發式、探究式、討論式、案例式等教學方法上來。

（3）轉體，課堂教學從傳統的以教師為主體轉變為以學生為主體。

2.“轉動課堂”中的“動”。“轉動課堂”中的“動”主要是指：

（1）互動。主要包括師生互動、生生互動、師師互動。通過互動，讓知識獲取和消化變得鮮活。

（2）動手動腦。教師引導學生動腦，動手練習，學會知識是什么和怎么用知識。

在轉動課堂上，主要包括三個教學環節，即教師精講，師生互動，學生動腦動手練習。教師精講是指教師需要在課堂上將最重要、學生最需要掌握的內容進行精心的組織與講解。精心地選取授課內容，科學地組織精講內容，高效地講授精講內容。精講的主要特點是授課內容精、講授精、用時精，三者缺一不可。根據授課內容和學生的實際認知特點，轉動課堂的精講時間不要多于課堂教學時長的60%。這三個教學環節的時間順序、時間長短可以微調整，形式可以多樣，真正調動學生自主學習的積極性，高效吸收理解所學知識，提高動手實踐和創新能力。

二、師生互動的內涵與特點

師生互動包括教師與學生的互動，學生與學生互動、個人與小組之間的互動、小組與小組之間的互動、小組與教師之間的互動，教師與教師之間的互動等。教師根據學生的學習成效實時動態地調整教學方法，使學生在學習過程中建立適合自己的學習模式，真正學會如何學習、思考、合作和表達。課堂互動需要圍繞如何引導學生思考問題、分析問題、發現問題、解決問題、主動學習等能力培養進行開展，應該具有如下特點：

1.是基于問題的課堂互動教學。問題是調動學生學習動機和思維主動性的最好刺激物[4]。問題可以來自日常生活，也可以來自某個工程領域，可以來自教師正在從事的研究課題。問題可以在課前提出、可以在上課過程中提出。問題可以由教師提出，也可以由學生提出。

2.是教師主導和學生主體的實現過程。在轉動課堂中，教師的主導性表現在：激發學生的學習動機和學習意向，導引學生思考，解釋學生疑惑的內容，及時正確評價反饋學生的學習結果。學生的主體性表現在：主動地把教師的教學意圖變成自己的學習意圖和行動要求，不斷深度內化知識。教學過程中的師生互動是教師主導和學生主體活動的動態交替交融過程。

3.是共同學習的教學。生生互動，會碰撞出新的問題與有意義的知識成果。師生互動，教師收獲了學生的新思維、新視覺、新問題，學生收獲了老師的一種思維路徑，解決問題的方法和手段。

4.是不拘一格形式的教學。針對不同形式的教學內容，采用不同的互動教學方法，如討論式、學導式、發現式、案例式、學導式、啟發式、問題式、任務驅動式、探究式及其多種方法融合等。

三、師生課堂互動的教學實施方案

根據教學流程劃分，“轉動課堂”的師生互動包括課堂互動和課外互動。下面以《風力發電技術》課程為例，說明師生課堂互動的具體實施方案。

1.精選和創新課堂互動內容。師生互動的內容是學生需要進一步內化的知識點，也可以是啟發和培養學生創新的內容。在互動內容的選擇上要下功夫，要有創意，要以應用為背景，要形成一個好問題，要做到讓學生感興趣，激發學生的思考。以《風力發電技術》課程為例，在講授能源分類知識點時，以問題“我們是新能源學院，什么是新能源？”，在講授風力發電技術的優缺點時，以問題“風力發電是導致霧霾的推手嗎？”的方式實現師生互動，生生互動。

2.優化課堂互動教學方法。為了更好地實現課堂互動，可以采用多種教學方法，使得互動方式不拘一格。下面針對導學-學導式教學法、討論式、案例教學法來說明轉動課堂中的課堂互動教學方法。

（1）導學-學導式教學法。導學-學導式教學法綜合運用了導學式和學導式這兩種教學方法，取長補短，是教師主導，學生主體的具體體現。具體實現方式一：由教師概講（教師提供教案及相關資料）-學生自學（包括課前預習、課上自學）-學生釋疑（學生自行查閱參考資料、學生討論、教師個別輔導等）-小組討論-小組表述答案-教師和其他小組進行評價和質疑-教師精講（教師講透學生難以弄懂的要點）-學生演練等環節形成教學的基本過程。具體實現方式二：由教師概講（教師提供教案及相關資料）-學生自學（包括課前預習、課上自學）-學生釋疑（學生自行查閱參考資料、學生討論、教師個別輔導等）-教師精講（教師講透學生難以弄懂的要點）-學生演練等五個環節形成教學的基本過程。在《風力發電技術》課程中，在完成討論問題“風力發電對電網造成什么影響？”過程中，采用導學-學導教學法。先啟發式教學，引導學生暢談風力發電對電網造成的具體影響，發現學生不能用術語描述電能質量。因此，教師概講了是風力發電的什么特點對電網造成影響，具體影響電網什么？并指定為下一次的具體討論內容。學生課外自學，經過學生討論，向老師咨詢等方式，理解風力發電對電能質量造成的影響。然后，下一次課堂討論此內容。歷經小組表述、教師和其他小組進行評價與質疑、教師精講、學生回顧練習等方式完成這個內容。

（2）討論式。在轉動課堂中，討論式是一種最好的師生互動方式。討論中，學生可以用手機上網搜集資料，教師要巡視，可以適當參加某個小組，一定要少說多聽多看。學生在討論課上的表現應成為成績記載的重要組成部分。學生課前預習-教師精講-創設情境-學生討論-小組表述-教師和其他小組質疑-教師總結與評價-師精講（教師講透討論中衍生出的知識點或學生遺漏的要點等）-學生小結作業等環節形成教學的基本過程。在《風力發電技術》課程中，多次組織學生進行討論，以問題方式引出的討論內容：風電場如何選址？風能資源評估的步驟？測風塔安裝位置和測量時應注意哪些事項？風電場如何選址？風電場如何建設？為什么常用三葉片風輪發電機組？風力發電是導致霧霾的推手嗎？風力發電對電網具有什么影響？風力發電的優缺點是什么？

（3）案例教學法。在轉動課堂中，采用案例教學法，可以提高學生的實踐能力。在《L力發電技術》課程中，風能資源評估由學生自學，并完成實踐作品題目“針對某個風電場進行風能資源評估，給出評估過程和評估結果”。

3.課堂互動的教學組織和程序。教師一定要科學地設計師生互動的教學過程，要進行精心準備與組織實施，使得互動內容與互動方式協調匹配，實現激發學生積極參與的教學目標。

以討論式教學方法為例，老師根據教學內容，精心凝練出問題，提前發給學生，讓學生自學，查閱資料，學生間交流，小組間交流，或向教師反饋獲得解釋。在課堂師生互動環節上，教師創造情境，合適時機組織學生討論，教師巡回點拔，觀察學生們的表現，適時參與某個小組了解情況，對難以解決無法進行的討論給予適當引導。討論時，學生可以通過查閱資料，特別是借助手機等移動終端獲得網上相關信息。小組討論完畢，討論結果由組長指定組員進行答辯，其他組員可以補充。教師和同學可以質疑和繼續提問，屬于小組答辯過程。答辯結束，老師對學生的表現和知識的內化程度進行評價，并進一步通過精講方式給出正確答案。

4.課堂互動必須實行優化分組和正確考核評價。開學初，對學生進行優化分組。小組分配要根據學生的性別、成就、智力、性格、理論理解能力和實踐動手能力等進行靈活搭配。組內成員的分工要清楚，可以設組長、記錄員、發言人等；職責要明確，要確保每位成員都有事情做；每次小組活動后教師進行點評和成績評定。其次，教師對小組活動要實施動態管理。例如小組完成一項任務后要重新組合，成員的職責輪流變更等。如《風力發電技術》課程開課之初，小組采用學生自愿和老師指派的方式組成。班級人數60人，每個小組5-6人，其中基礎好的2-3人，中等及其基礎薄弱一些的3-4人。每次小組討論可由組員選組長、記錄員和發言人。

為了使學生具有更好的主動性，完成課外學習，需要有一套合理的考核評價機制。以《風力發電技術》課程為例，課堂互動有一套非常細化的得分標準。師生互動學生表現占課堂總成績成績70%，對于主動回答問題，質疑提問等給予獎勵加分。

四、課外互動的教學實施方案

如果轉動課堂中的課內教學占課程總學時60%，那么課外教學占課程總學時40%，仍屬于授課范疇。在課外教學中，主要以師生互動為主。課外互動可以在教室里、可以在網上，可以是全部學生，可以是少數學生。根據課程目標要求，可以采用答疑、實踐作品展示、發明等實現師生課外互動。

針對《風力發電技術》課程，課外互動主要以學生的實踐作品設計與展示為主，如以如何提高風力發電場的發電效率為任務，三周時間準備，并啟發了同學們思路，如從提高風能捕獲角度，設計多層風力葉片、利用樹葉原理設計風力發電樹等；從風光互補發電、減小棄風現象、設計小型風力發電機組和移動電源等角度給予同學啟發。并同時教授學生如何查找資料，如在渤海大學主頁圖書館中查找論文、專利等。提出創新設計作品答辯內容按照背景、基本思路、關鍵技術、推廣價值等準備。在創新作品答辯過程中，教師與其他學生均是評委，可以提問或質疑。提問有道理的可以加分，提問者可以與答辯者同臺進行辯論。另外，教師積極引導學生參與團隊的科研項目。引導學生按照自己興趣選題，由教師親自指導參與挑戰杯、全國大創項目等，近兩年已獲批五項國家級大創項目。同時，指導學生如何查找資料，書寫發明專利等。具體交流方式可以采用微信、QQ、郵箱、面對面等，真正做到與學生實時互動交流。

五、采用全程動態精細化考核評價機制

為了課內、課外師生互動取得良好效果，真正啟發學生學習的主動性，學會如何發現問題、分析問題和解決問題，感受團隊合作的重要性，需要采取全程動態精細化考核評價機制。如，某個學生缺勤，可以用一個創新作品來彌補，使學生始終有機會多學多做。課堂上主動向老師提出問題，獎勵3分，主動回答問題獎勵3分等。

參考文獻：

[1]林琳，冉清文.培養適用型人才：一個大學校長對高等教育的思考與踐行[J].渤海大學學報（哲學社會科學版），2016，（3）：104-107.