導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇生物能源的優(yōu)缺點(diǎn)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；新能源發(fā)電技術(shù)；創(chuàng)新人才培養(yǎng)

作者簡(jiǎn)介：韓楊（1982-），男，四川成都人，電子科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院電力電子系，講師。

基金項(xiàng)目：本文系電子科技大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助（項(xiàng)目編號(hào)：2672011ZYGX2011J093）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）14-0046-02

“新能源發(fā)電技術(shù)”是電子科技大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、工業(yè)工程三個(gè)專業(yè)課程體系中的一門(mén)重要課程。該課程屬于高年級(jí)本科生的專業(yè)選修課，共32課時(shí)、內(nèi)容多、知識(shí)面廣、綜合性強(qiáng)。[1， 2]由于三個(gè)專業(yè)的學(xué)生知識(shí)體系存在一定差異，在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面，需要做出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。筆者在教學(xué)過(guò)程中，充分吸收國(guó)外高校模塊化教學(xué)模式、凝練教學(xué)內(nèi)容，充分利用交互式教學(xué)方法，采用課堂講授、提問(wèn)與解答、課程項(xiàng)目、研究報(bào)告等手段，把互動(dòng)式教學(xué)方法成功應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中。課程以電能變換與控制為主線，鼓勵(lì)不同專業(yè)背景的學(xué)生組成研究小組對(duì)課程項(xiàng)目進(jìn)行協(xié)作研究，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。[3， 4]

一、國(guó)外“新能源發(fā)電技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容與模式回顧

1.麻省理工學(xué)院（MIT）的模塊化教學(xué)模式

課程簡(jiǎn)介：課程評(píng)估當(dāng)前和未來(lái)潛在的能源系統(tǒng)，包括資源提取、轉(zhuǎn)換和最終使用技術(shù)，重點(diǎn)區(qū)域和全球能源需求。研究各種可再生能源和傳統(tǒng)能源的生產(chǎn)技術(shù)，能源最終用途和替代品，在不同國(guó)家的消費(fèi)習(xí)慣。

第一部分：能源的背景。欠發(fā)達(dá)國(guó)家日益增長(zhǎng)的能源需求、發(fā)達(dá)國(guó)家可持續(xù)的未來(lái)能源。能源概述、能源供給和需求的問(wèn)題；能源轉(zhuǎn)換和經(jīng)濟(jì)性分析，氣候變化和應(yīng)對(duì)措施。模塊1：能量傳遞和轉(zhuǎn)換方法。模塊2：資源評(píng)估和消耗分析。模塊3：能量轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲(chǔ)。模塊4：系統(tǒng)的分析方法。模塊5：能源供應(yīng)，需求和存儲(chǔ)規(guī)劃。模塊6：電氣系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。模塊7：熱力學(xué)與效率的計(jì)算。

第二部分：具體的能源技術(shù)。模塊1：核能的基礎(chǔ)和現(xiàn)狀；核廢料處理；擴(kuò)建民用核能和核擴(kuò)散。模塊2：化石能源的燃料轉(zhuǎn)換，電源循環(huán)，聯(lián)合循環(huán)。模塊3：地?zé)崮茉吹念愋?；技術(shù)、環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。模塊4：生物質(zhì)能資源和用途，資源的類型和要求。

第三部分：能源最終用途，方案評(píng)估和權(quán)衡分析。模塊1：汽車技術(shù)和燃料經(jīng)濟(jì)政策。模塊2：生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的生命周期分析；土地使用問(wèn)題、凈能量平衡和能量整合。模塊3：電化學(xué)方法電能儲(chǔ)存、能量轉(zhuǎn)換，燃料電池。模塊4：可持續(xù)能源，非洲撒哈拉以南地區(qū)的電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)和選擇。

2.瑞典皇家理工學(xué)院（KTH）課程內(nèi)容與要求

課程內(nèi)容：替代能源和可再生能源的全方位的介紹和分析，包括整合這些解決方案以滿足能源服務(wù)的要求。包括現(xiàn)有和未來(lái)的替代能源，如水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、光伏、光熱，燃料處理；可再生能源系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)；動(dòng)態(tài)整合各種可再生能源。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的讀、寫(xiě)和研討主題是“先進(jìn)的可再生能源系統(tǒng)技術(shù)”，特別是通過(guò)項(xiàng)目工作和多個(gè)為期半天的研討會(huì)對(duì)相關(guān)專題進(jìn)行研討，每個(gè)人都參與演講和討論，并邀請(qǐng)有行業(yè)工程背景的專家和政策制定者來(lái)課堂參與探討，豐富課堂內(nèi)容、提升教學(xué)質(zhì)量。

課程要求：在課程結(jié)束時(shí)，學(xué)生應(yīng)能夠分析和設(shè)計(jì)能源系統(tǒng)，利用風(fēng)能、生物能源、太陽(yáng)能產(chǎn)生電力或用于加熱與冷卻。完成課程后，學(xué)生能詳細(xì)說(shuō)明風(fēng)能、生物能、太陽(yáng)能基本原理和主要特點(diǎn)，以及它們之間的區(qū)別。能掌握這3種可再生能源系統(tǒng)的主要組件，了解基于化石燃料的能源系統(tǒng)對(duì)環(huán)境和社會(huì)的影響。

3.威斯康星大學(xué)（UWM）課程內(nèi)容與要求

課程內(nèi)容：學(xué)習(xí)有關(guān)國(guó)家最先進(jìn)的可再生能源系統(tǒng)，包括生物質(zhì)、電力和液體燃料，以及風(fēng)力、太陽(yáng)能、水電。學(xué)生們將對(duì)可再生能源電力和能源供應(yīng)做工程計(jì)算，并要了解可再生能源的生產(chǎn)、分配和最終使用系統(tǒng)。能源存儲(chǔ)、可再生能源政策；經(jīng)濟(jì)分析，購(gòu)買和銷售能源；風(fēng)能理論與實(shí)踐；太陽(yáng)能可用性，光熱和光伏發(fā)電系統(tǒng)；水電；地?zé)?，潮汐能和波浪發(fā)電；生物能源、生物質(zhì)燃燒熱力和電力；生物質(zhì)氣化，生物油熱解；生物燃料的生命周期評(píng)估。

課程要求：掌握基本的可再生能源系統(tǒng)的工程計(jì)算，了解可再生資源評(píng)估和能源基礎(chǔ)設(shè)施一體化。確定可再生能源系統(tǒng)的環(huán)境影響。設(shè)計(jì)和評(píng)估可再生能源系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行性。了解能源在社會(huì)中的關(guān)鍵作用。了解可再生能源發(fā)展的公共政策、市場(chǎng)結(jié)構(gòu)。卓越學(xué)生的學(xué)習(xí)成果：能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、科學(xué)和工程原則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并能分析和解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。有能力設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)、部件或過(guò)程，以滿足預(yù)期要求，具備解決工程問(wèn)題和有效溝通的能力。

二、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下“新能源發(fā)電技術(shù)”教學(xué)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解中國(guó)的能源現(xiàn)狀，掌握電源變換與控制技術(shù)的基本原理，掌握光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的基本原理及系統(tǒng)的構(gòu)成，加深對(duì)中國(guó)風(fēng)力資源和風(fēng)力發(fā)電基本原理的認(rèn)識(shí)，理解生物質(zhì)資源的利用現(xiàn)狀、轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)的基本原理，了解天然氣、燃?xì)獍l(fā)電與控制技術(shù)的基本原理和應(yīng)用情況。吸收國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)教學(xué)模塊。

1.電源變換和控制技術(shù)

內(nèi)容要點(diǎn)：電力電子器件的概念、特征和分類，不可控器件——電力二極管，半控型器件——晶閘管，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管——電力MOSFET，絕緣柵雙極型晶體管——IGBT；AC—DC變換電路：二極管整流器——不控整流，晶閘管整流器——相控整流，PWM整流器——斬波整流；DC—DC變換電路：?jiǎn)喂懿桓綦x式DC—DC變換器，隔離式DC—DC變換器；DC—AC變換電路原理、分類、參數(shù)計(jì)算；AC—AC變換電路。

課堂提問(wèn)：晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷條件是什么？相控整流與PWM整流電路區(qū)別是什么？交流調(diào)壓電路的基本原理是什么？什么是逆變？如何防止逆變失??？

課程項(xiàng)目1：讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)50kW的相控整流和PWM整流電路，進(jìn)行MATLAB仿真分析，比較兩種整流電路的區(qū)別，要求分組討論、制作PPT演講，撰寫(xiě)研究報(bào)告。

2.風(fēng)能、風(fēng)力發(fā)電與控制技術(shù)

內(nèi)容要點(diǎn)：風(fēng)的產(chǎn)生、特性與應(yīng)用；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)、分類與工作原理；風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)、控制要求和功率調(diào)節(jié)控制；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行和功率補(bǔ)償：同步發(fā)電機(jī)組、異步發(fā)電機(jī)組和雙饋異步發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行和功率補(bǔ)償。

課堂提問(wèn)：簡(jiǎn)述風(fēng)能轉(zhuǎn)換的基本原理。風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)有哪些？具體怎么求解？風(fēng)力機(jī)有哪幾種分類方法？

課程項(xiàng)目2：讓學(xué)生設(shè)計(jì)基于全功率變換器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在課程項(xiàng)目1的PWM整流電路的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)整流和逆變電路及其控制算法，進(jìn)行MATLAB仿真，驗(yàn)證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫(xiě)研究報(bào)告。

3.太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)

內(nèi)容要點(diǎn)：太陽(yáng)能利用方式、分類及原理，中國(guó)光伏發(fā)電的歷史和研究現(xiàn)狀；太陽(yáng)能電池的工作原理，太陽(yáng)能電池材料的光學(xué)性質(zhì)、等效電路、輸出功率和填充因數(shù)，太陽(yáng)能電池的效率、影響效率的因素及提高的途徑；太陽(yáng)能電池制造工藝，多、單晶硅制造技術(shù)；太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成，正弦波PWM技術(shù)，逆變器基本特性及評(píng)價(jià)；獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成；并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、供電形式和設(shè)備構(gòu)成。

課堂提問(wèn)：多晶硅和單晶硅的制造工藝有什么不同？根據(jù)制作工藝的不同它們各有什么特點(diǎn)？什么是正弦波PWM逆變技術(shù)？并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)由哪幾部分構(gòu)成？

課程項(xiàng)目3：讓學(xué)生設(shè)計(jì)小功率并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，在課程項(xiàng)目2逆變電路的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)單相及三相逆變電路及其控制算法，進(jìn)行MATLAB仿真，驗(yàn)證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫(xiě)研究報(bào)告。

4.生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)

內(nèi)容要點(diǎn)：生物質(zhì)能的定義、生物質(zhì)資源特點(diǎn)及類別；生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換和發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換的能源模形式，城市垃圾、生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)；生物質(zhì)熱裂解發(fā)電技術(shù)的分類、生物質(zhì)熱裂解機(jī)理，生物質(zhì)熱裂解技術(shù)及裝置簡(jiǎn)介；我國(guó)生物質(zhì)能的利用現(xiàn)狀及開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能的必要性，生物質(zhì)能發(fā)電前景。

課堂提問(wèn)：生物質(zhì)能的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)如何揚(yáng)長(zhǎng)避短充分利用生物質(zhì)資源？生物質(zhì)熱裂解的機(jī)理是什么？請(qǐng)?jiān)敿?xì)分析說(shuō)明。影響生物質(zhì)熱裂解的因素有哪些？具體是如何影響的？

5.天然氣、燃?xì)獍l(fā)電與控制技術(shù)

內(nèi)容要點(diǎn)：天然氣水合物的概念，形成機(jī)理及化學(xué)性質(zhì)；天然氣的綜合利用、環(huán)境價(jià)值與發(fā)展前景；小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的原理及用途、主要形式及應(yīng)用前景；燃?xì)廨啓C(jī)組的電能變換與控制系統(tǒng)、電網(wǎng)供電及控制；燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行與控制策略，DC-AC低頻并網(wǎng)逆變技術(shù)，DC-AC/ AC-DC-AC三級(jí)變換高頻環(huán)節(jié)并網(wǎng)逆變技術(shù)；燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組高頻并網(wǎng)逆變的控制策略。

課堂提問(wèn)：小型燃?xì)廨啓C(jī)組并網(wǎng)發(fā)電的原理是什么？簡(jiǎn)述燃?xì)廨啓C(jī)組電能變換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組高頻并網(wǎng)逆變是如何實(shí)現(xiàn)的？

三、結(jié)束語(yǔ)

在充分吸收國(guó)外高校“新能源發(fā)電技術(shù)”模塊化教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，以人才培養(yǎng)為中心，凝練教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法，提高了學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣，課堂互動(dòng)得到明顯改善，不同專業(yè)背景的學(xué)生能夠?qū)φn程項(xiàng)目進(jìn)行協(xié)作研究，發(fā)揮各自的特長(zhǎng)收集和吸收國(guó)外前沿技術(shù)，在PPT演講、研究報(bào)告撰寫(xiě)方面鍛煉了學(xué)生的綜合能力，取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]何瑞文，謝云，陳璟華.電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)建設(shè)與實(shí)踐模式探討[J].中國(guó)電力教育，2012，（3）：72-73.

[2]王三義.淺談新能源發(fā)電技術(shù)[J].中國(guó)電力教育，2011，（15）：92-93.

篇2

關(guān)鍵詞：分布式；雙向計(jì)量；監(jiān)控；一體化

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.230

0 引言

化石能源等傳統(tǒng)能源，具有不可再生性，它們的日漸枯竭使得人們尋找新能源替代。在這種背景下，大量可再生新能源的開(kāi)發(fā)利用提上日程，甚至已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用。與傳統(tǒng)能源不同，太陽(yáng)能生物能、風(fēng)能、小水電資源等可再生資源都是分布式存在的。國(guó)家大力推行新能源，倡導(dǎo)新能源發(fā)電。一方面，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)，電力客戶的用電需求也在增加；另一方面，城鎮(zhèn)化的建設(shè)實(shí)施同時(shí)也為分布式能源的大量、成規(guī)模地加入提供了有利的大環(huán)境。

1 分布式電源發(fā)展概況

1.1 分布式電源技術(shù)定義及分類

分布式發(fā)電（ Distributed Generation，DG） 技g一般主要包括發(fā)電容量為幾十到幾百 kW 的燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)等。這些技術(shù)依靠可再生新能源為主的小型發(fā)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)，這些小型設(shè)備都就近分布在負(fù)荷附近。

1.2 分布式電源優(yōu)缺點(diǎn)

分布式電源具有投資小、占地少及節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)。但跟傳統(tǒng)的集中能源相比，還是有弊端存在。人們將現(xiàn)代電能質(zhì)量通常理解為 “ 導(dǎo)致用戶電力設(shè)備不能正常工作的電壓 、電流或頻率偏差，造成用電設(shè)備故障或錯(cuò)誤動(dòng)作的任何電力問(wèn)題都是電能質(zhì)量問(wèn)題 ”。穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題包括諧波、頻率偏差、電壓波動(dòng)與閃變等；暫態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題主要包括電壓凹陷、電壓凸起、暫態(tài)震蕩等，是電力系統(tǒng)發(fā)生故障機(jī)投切操作等伴隨的暫時(shí)性現(xiàn)象。分布式電源接入電網(wǎng)，其輸出功率具有隨機(jī)性和波動(dòng)性特征，并網(wǎng)后容易引起變壓波形畸變、電壓波動(dòng)與閃變、三項(xiàng)不平衡、諧波等一系列問(wèn)題，會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

2 雙向計(jì)量與監(jiān)控一體化設(shè)備的需求

2.1 家庭微電網(wǎng)應(yīng)用分析

對(duì)家庭微電網(wǎng)進(jìn)行應(yīng)用分析，本文是基于高級(jí)計(jì)量架構(gòu)（AMI）的。高級(jí)計(jì)量架構(gòu)包含以下幾個(gè)部分：測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（ MDMS） 、雙向通信網(wǎng)絡(luò)、智能電表和用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。

高級(jí)計(jì)量架構(gòu)中的計(jì)量和智能監(jiān)控功能由雙向計(jì)量與監(jiān)控一體化設(shè)備承擔(dān)。設(shè)備包括：主站、智能設(shè)備、分布式電源、智能負(fù)載。一方面，從上級(jí)主站或微電網(wǎng)獲得電價(jià)、調(diào)度信息等；另一方面通過(guò)RS-485、信息網(wǎng)絡(luò)等方式對(duì)分布式電源及用電設(shè)備來(lái)進(jìn)行監(jiān)控。

2.2 家庭用戶功能需求

家庭微電網(wǎng)的潮流方式與普通電網(wǎng)潮流方式不同，它是存在雙向流動(dòng)的。分布式電源發(fā)電補(bǔ)貼、余電上網(wǎng)、用電電價(jià)不同、家庭用電方式不同。傳統(tǒng)的電能計(jì)量裝置顯然已經(jīng)不能滿足如此多樣化的需求了。這就要求有一種可以雙向計(jì)量且具有監(jiān)控功能的設(shè)備來(lái)替代。

3 硬件方案

雙向計(jì)量與監(jiān)控一體化設(shè)備同時(shí)具備對(duì)電網(wǎng)的質(zhì)量監(jiān)測(cè)、可雙向計(jì)量電能費(fèi)用、可計(jì)量分布式電源的發(fā)電補(bǔ)貼、可體現(xiàn)用電能效等功能。設(shè)備采用MCU+計(jì)量芯片方案，主要組成部分為：雙向計(jì)量、CAN總線、信息網(wǎng)絡(luò)及RS-485模塊。

3.1 雙向計(jì)量模塊

依照《 國(guó)家電網(wǎng)智能電表技術(shù)規(guī)范 》要求，雙向計(jì)量應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)的功能有：“組合/正向/反向有功總電能、組合/正向/反向各費(fèi)率有功電能、正向/反向分相有功電能、正向/反向有功最大需量、 瞬時(shí)凍結(jié)功能、整點(diǎn)凍結(jié)功能、電壓過(guò)壓欠壓事件記錄、電流失流過(guò)流事件記錄、瞬時(shí)電壓電流功率的檢測(cè)等功能?！苯?jīng)過(guò)綜合考慮，采用ADE7878/7593 計(jì)量芯片為宜。

3.2 通信功能模塊

為滿足實(shí)際應(yīng)用中不同的通信接口需求，設(shè)備集成信息網(wǎng)絡(luò)、電力線載波、RS-485、CAN、紅外借口等通信模塊。例如：后期與其他能效管理設(shè)備通訊可使用CAN；遠(yuǎn)程抄表功能的實(shí)現(xiàn)可依靠紅外通訊；信息網(wǎng)絡(luò)可用于與其他分布式單元通訊，獲得更多訊息。

4 軟件設(shè)計(jì)及任務(wù)組成

設(shè)備要實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、雙向獨(dú)立計(jì)量電能電費(fèi)、計(jì)量補(bǔ)貼、雙向通信等功能。整個(gè)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求非常高，任務(wù)繁重，操作系統(tǒng)選取輕量級(jí)的，比如FreeRTOS。基于操作系統(tǒng)支持，可將設(shè)備的軟件流程在不影響功能的情況下分解成幾塊主要任務(wù)。

4.1 總體任務(wù)設(shè)計(jì)

雙向計(jì)量與監(jiān)控一體化設(shè)備的任務(wù)涉及電網(wǎng)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、雙向電能計(jì)量、人機(jī)交互等方面。為保證電網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，電網(wǎng)參數(shù)采集處理任務(wù)設(shè)置成最高優(yōu)先級(jí)；雙向計(jì)量任務(wù)也較為重要，設(shè)置為次優(yōu)先級(jí)；通信任務(wù)在不同時(shí)段不同場(chǎng)合需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)設(shè)置級(jí)別；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間要求很短，設(shè)置為較低的優(yōu)先級(jí)；能效管理任務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，可設(shè)置級(jí)別為0。

4.2 電能雙向計(jì)量任務(wù)

電能雙向計(jì)量任務(wù)由線周期電能累計(jì)模式實(shí)現(xiàn)。在電能計(jì)量模式下，對(duì)計(jì)量芯片進(jìn)行配置。設(shè)置為：LINECYC 寄存器中所設(shè)整數(shù)個(gè)半波周期的積分每次處理完畢，就會(huì)向主控芯片發(fā)出中斷請(qǐng)求。主控芯片收到請(qǐng)求即讀取電能寄存器的值及獲取寄存器狀態(tài)，及時(shí)判斷有功的正反向；利用獲取的信息進(jìn)一步進(jìn)行處理，為用戶能效管理任務(wù)及微電網(wǎng)中央控制器提供有效數(shù)據(jù)。

4.3 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)任務(wù)

分布式電源不同于傳統(tǒng)的集中能源，它所產(chǎn)生的電能質(zhì)量不佳。分布式能源產(chǎn)生的電能穩(wěn)定性差、會(huì)產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變、還會(huì)出現(xiàn)諧波、電壓偏差、頻率波動(dòng)等問(wèn)題。雙向計(jì)量與監(jiān)控一體化設(shè)備雖然不能把上述問(wèn)題全部解決，但對(duì)于諧波還是有一定作用的。對(duì)諧波進(jìn)行計(jì)量，則需采集定時(shí)電壓、瞬時(shí)電流值。利用操作系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)周

（下轉(zhuǎn)第262頁(yè)）（上接第263頁(yè)）

期采集100或200個(gè)樣本，設(shè)置每隔0.1或0.2ms進(jìn)行一次采樣工作。此采樣程序設(shè)置為最優(yōu)先級(jí)，以使電網(wǎng)得到最快響應(yīng)，來(lái)保護(hù)大電網(wǎng)的運(yùn)行。

4.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)

雙向計(jì)量與監(jiān)控一體化設(shè)備還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及讀取操作。其中包括基本參數(shù)、電能質(zhì)量信息以及用戶用電信息等。同時(shí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)還可對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。通過(guò)記錄設(shè)備設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，能效管理狀態(tài)信息，停送電事件發(fā)生時(shí)處理申請(qǐng)；信息網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，管理設(shè)備連接狀態(tài)，將不用的鏈接關(guān)閉以釋放資源來(lái)使設(shè)備更加順暢地運(yùn)行等。另外，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)還可以對(duì)分布式電源進(jìn)行監(jiān)控，并反饋給上級(jí)電網(wǎng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著分布式電源大量接入電網(wǎng)，家庭微電網(wǎng)潮流存在雙向性，分布式電源電費(fèi)補(bǔ)貼，分布式電源接入電網(wǎng)后電能質(zhì)量不穩(wěn)定等因素導(dǎo)致傳統(tǒng)的電能計(jì)量裝置不再適用。雙向計(jì)量與監(jiān)控一體化設(shè)備可以較好地解決上述問(wèn)題。進(jìn)一步配合FreeRTOS 嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)電能表的缺憾，實(shí)現(xiàn)雙向電能獨(dú)立計(jì)量、補(bǔ)貼電費(fèi)計(jì)算、微電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)及信息通訊等功能。為分布式電源的推廣應(yīng)用做了一個(gè)良好的助推，也為大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有效保障。

參考文獻(xiàn)：

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篇3

關(guān)鍵詞：低濃度；污水處理；好氧工藝；厭氧工藝

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）10-0048-03

低濃度污水一般是指COD濃度低于1000mg?L-1或BOD濃度低于500mg?L-1的有機(jī)污水，主要由城市生活污水和各種稀釋的工業(yè)廢水等組成。低濃度污水由于碳源不足，無(wú)法為微生物提供足夠的養(yǎng)分，對(duì)生物處理中的脫氮除磷過(guò)程有著制約作用。生物除磷脫氮的原理是微生物在厭氧、缺氧、好氧的交替環(huán)境中，依靠硝化菌和反硝化菌的硝化―反硝化作用實(shí)現(xiàn)生物脫氮，依靠聚磷菌的厭氧釋磷―好氧攝磷作用實(shí)現(xiàn)生物除磷。脫氮除磷過(guò)程中的反硝化菌與聚磷菌間的矛盾主要由碳源競(jìng)爭(zhēng)引起，因?yàn)閰捬踽屃住⑷毖醴聪趸?、好氧異養(yǎng)菌代謝都需要消耗碳源。其中反硝化和釋磷對(duì)于揮發(fā)性脂肪酸的競(jìng)爭(zhēng)尤為突出，為了充分釋磷，往往先滿足厭氧釋磷對(duì)碳源的要求，從而導(dǎo)致反硝化碳源的不足，影響處理系統(tǒng)脫氮的效果。因此，處理好低碳源條件下脫氮除磷的矛盾，進(jìn)而達(dá)到同時(shí)高效脫氮除磷的目的，成為了今后城市污水處理亟待解決的問(wèn)題。

1 用于低濃度污水處理的主要工藝

一般來(lái)說(shuō)，城市低濃度污水的處理多采用生物膜法、活性污泥法、厭氧處理工藝等，在環(huán)境允許的地方還可以考慮人工濕地處理方法。目前，活性污泥法等好氧工藝技術(shù)已經(jīng)研究發(fā)展得比較成熟，并應(yīng)用到了許多實(shí)際工程中，取得了比較好的成果。然而隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市污水排放量正逐年增長(zhǎng)，而好氧工藝由于使用了充氧設(shè)備，其能耗大，維護(hù)管理及運(yùn)行的費(fèi)用較高，已經(jīng)對(duì)財(cái)政造成了很大的困擾。相對(duì)于好氧工藝，厭氧生物處理法能耗少，運(yùn)行費(fèi)用低，且營(yíng)養(yǎng)鹽需要少，這對(duì)C/N小的生活污水來(lái)說(shuō)尤為重要。因此在繼續(xù)挖掘好氧工藝潛力的同時(shí)，越來(lái)越多的研究者開(kāi)始進(jìn)行低濃度污水的厭氧處理研究，并已取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

1.1 序批式活性污泥工藝（SBR）

SBR法在我國(guó)城市污水處理中研究比較深入，技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。SBR工藝流程簡(jiǎn)單，污水在一個(gè)反應(yīng)池內(nèi)就可以完成生化反應(yīng)、沉淀、排水、排泥，在運(yùn)行費(fèi)用低的前提下可以取得比較高的脫氮除磷效果，耐沖擊負(fù)荷也比較強(qiáng)。然而傳統(tǒng)的SBR法存在水力時(shí)間停留過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，若管理不精準(zhǔn)，還會(huì)造成除磷效果不夠好，污泥膨脹等。將生化和物化兩方法協(xié)同起來(lái)，強(qiáng)化污水處理能力，成了研究人員關(guān)注的方向。往SBR反應(yīng)器內(nèi)分別投加各種無(wú)機(jī)混凝劑以組成SBR/混凝協(xié)同工藝來(lái)對(duì)城市污水處理進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將新型復(fù)合混凝劑PISC以40mg?L-1的量在曝氣2h后投入SBR反應(yīng)器內(nèi)時(shí)對(duì)CODcr、SS和TP的去除效果最佳，分別達(dá)到了76.8%、87.8%和93.1%。此外PISC的投入可以使水力停留時(shí)間縮短1/3，有抑制污泥膨脹的效果，并能降低出水的SS。將粉末活性炭（PAC）以400mg?L-1的量投入SBR反應(yīng)器來(lái)進(jìn)行低濃度污水處理的試驗(yàn)研究。微生物能在活性炭的表面能形成一層生物膜，提高除磷效率，促使污泥沉降；不同種類的微生物形成的膜能形成好氧、缺氧和厭氧的區(qū)域，提高了反硝化效率。結(jié)果表明，投加了PAC的SBR反應(yīng)器對(duì)污水中COD、TN和TP的去除率分別為94.9%、67.7%和96.6%。

1.2 生物膜法

生物膜法可用來(lái)處理低濃度污水，對(duì)水質(zhì)水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，其污泥沉降性能好，宜于固液分離。但生物膜法不若活性污泥法的人工強(qiáng)化，而是趨于自然凈化原理，其生物量不夠大，導(dǎo)致處理效果不夠好，更由于成本問(wèn)題，生物膜法一般應(yīng)用在小型污水廠或廢水廠。為順應(yīng)當(dāng)今時(shí)代的要求，低成本的生物膜法技術(shù)吸引了研究者的眼光。他們利用透水混凝土生物膜來(lái)處理城市污水，這種生物膜是由混凝土原材料和活性材料ATV-C按一定比例組成的固體膜片，上面有預(yù)留的透水孔，其構(gòu)造成本很低。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，在進(jìn)水流量為1.1～1.25L?min-1，回流量為4.5～6L/min，停留時(shí)間為1.5h，BOD5負(fù)荷為850g/（d?m3）的條件下，對(duì)CODcr、NH3-N、BOD5的去除率分別達(dá)到了76.0%、54.1%和94.9%，但這種生物膜對(duì)TP的去除效果不明顯，需要再進(jìn)行深入研究。

1.3 A2/O工藝處理低濃度污水

A2/O生物脫氮工藝是將傳統(tǒng)的活性污泥、生物硝化工藝結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，更有效的去除水中的有機(jī)物。A2/O工藝的內(nèi)在固有缺欠就是硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有機(jī)負(fù)荷、泥齡以及碳源需求上存在著矛盾和競(jìng)爭(zhēng)，很難在同一系統(tǒng)中同時(shí)獲得氮、磷的高效去除，阻礙著生物除磷脫氮技術(shù)的應(yīng)用。西朗污水處理廠對(duì)傳統(tǒng)A2/O工藝和UCT工藝進(jìn)行改進(jìn)，綜合了它們的優(yōu)點(diǎn)，使得這個(gè)改良的工藝具有脫氮除磷效果更好的優(yōu)勢(shì)。改良A2/O工藝是在厭氧池、缺氧池和好氧池前增設(shè)了一個(gè)預(yù)缺氧池，這樣就保證了聚磷菌在厭氧段內(nèi)的釋放磷的能力及好氧段內(nèi)的吸磷能力，加強(qiáng)了除磷的效果。由預(yù)缺氧池接收沉淀池回流的污泥，從好氧池回流的混合液進(jìn)入缺氧池，這種分開(kāi)回流的模式減少了進(jìn)入?yún)捬醭貎?nèi)的硝酸鹽，提高了脫氮的效率。經(jīng)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)西朗污水廠對(duì)BOD5、COD、氨氮、TN、TP的去除率分別達(dá)到了93.5%、84.7%、96.9%、61.5%、78.9%。在A2/O工藝中，污泥齡對(duì)COD、TN、氨氮等的去除不產(chǎn)生大的影響，但它是影響除磷的一個(gè)重要因素。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)污泥齡為12d時(shí)，A2/O工藝的綜合處理效果最好。而將AOA工藝與生物接觸氧化法組合起來(lái)形成一套一級(jí)強(qiáng)化生物絮凝吸附的高效、低耗新型系統(tǒng)后經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩者之間最大程度地利用了生物絮凝階段的高負(fù)荷及接觸生物膜過(guò)濾的低負(fù)荷，將各自優(yōu)勢(shì)更好地發(fā)揮出來(lái)，并增加抗沖擊負(fù)荷的能力。研究表明，在進(jìn)水體積流量為1.0m-3?d-1、吸附池F/M為2.8kgCOD?kg-1MLSS?d-1、水力停留時(shí)間為1.5h時(shí)，這個(gè)組合系統(tǒng)的效率最高，對(duì)SS、COD、NH4+-N、TN、TP的去除率分別達(dá)到了84.12%、86.37%、74.18%、75.23%、42.68%。

1.4 膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB）與SBR的組合工藝

EGSB反應(yīng)器是對(duì)常規(guī)的高效厭氧反應(yīng)器UASB進(jìn)行改善后制造出來(lái)的污水處理反應(yīng)器，它以增大流速和加快出水循環(huán)來(lái)更有效地利用反應(yīng)器空間，具有更高的運(yùn)行效率。和純粹EGSB和SBR工藝相比，EGSB-SBR組合工藝對(duì)COD，TP，TN等的去除更為徹底，其出水指標(biāo)可以達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。污水先通過(guò)調(diào)節(jié)池之后再通過(guò)EGSB反應(yīng)器，最后通過(guò)SBR反應(yīng)器，這樣能有效彌補(bǔ)這兩種工藝的缺陷，對(duì)有機(jī)物的去除，硝化和反硝化進(jìn)行合理安排。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，當(dāng)HRT為3h，COD容積負(fù)荷為3.5kg?m-3?d-1，EGSB反應(yīng)器的上升流速為6.5～7m?h-1時(shí)，COD的去除率最高，達(dá)到95%。接著用SBR反應(yīng)器對(duì)EGSB反應(yīng)器的出水作進(jìn)一步處理，以除去污水中尚未達(dá)標(biāo)的氮和磷。當(dāng)選用污泥齡為20～30d的污泥時(shí)，SBR反應(yīng)器的除磷效果最好，能達(dá)到90%以上；當(dāng)厭氧階段的DO質(zhì)量濃度控制在0.2mg?L-1以下時(shí)，SBR反應(yīng)器就能取得很好的脫氮效果，脫氮率達(dá)到了90%以上。

在厭氧條件下，污水中氨與硝酸鹽的消失是同時(shí)發(fā)生的，表現(xiàn)為5NH4++3NO3-4N2+9H2+2H+ ΔG=-297kJ/MOL（NH4+）

即該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，這使得這個(gè)組合工藝的脫氮效率非常理想。而在6℃～15℃的范圍內(nèi)，EGSB-SBR組合工藝對(duì)TP的去除率能達(dá)到88.6%。

1.5 厭氧折流板反應(yīng)器（ABR工藝）

厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）是一種新型高效的處理工藝，不僅在處理高濃度有機(jī)廢水的研究和應(yīng)用方面取得了較大的進(jìn)展，而且在處理低濃度污水方面也越來(lái)越引起重視。ABR反應(yīng)器可看成是由多個(gè)上流式厭氧污泥床（UASB）的連接而成，對(duì)低濃度污水有良好的處理效率。它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、生物截留能力強(qiáng)、水力停留時(shí)間短、耐水力以及有機(jī)物沖擊、對(duì)有毒物質(zhì)沖擊抵抗力和恢復(fù)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。ABR的工藝設(shè)計(jì)中分格數(shù)對(duì)處理效果具有較大的影響，在處理較低濃度污水時(shí)，ABR分格數(shù)控制在3～4格較好。將進(jìn)水COD濃度控制在400mg?L-1以內(nèi)，用BOD5∶N∶P（質(zhì)量比）=（150～300）∶5∶1的葡萄糖配水模擬生活污水進(jìn)行試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)水力停留時(shí)間、污泥濃度、有機(jī)負(fù)荷、溫度等不同程度地影響ABR反應(yīng)器運(yùn)行效率。當(dāng)平均溫度為29.6℃，水力負(fù)荷為2.93m3?m-3?d-1，HRT為0.041d時(shí)，ABR對(duì)CODcr的去除效率最高，達(dá)到了92%以上。李清雪等采用ABR-好氧組合工藝來(lái)處理COD濃度為688mg?L-1的生活污水，試驗(yàn)證明，這個(gè)組合工藝對(duì)COD的去除率能穩(wěn)定在84.2%附近，但對(duì)氨氮的去除效果

不佳。

1.6 人工濕地處理工藝

由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建造成本低，操作及管理維護(hù)容易，運(yùn)行起來(lái)費(fèi)用低廉，有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，能夠處理低負(fù)荷污水并能達(dá)到一定效果，人工濕地在許多地方及各種性質(zhì)的污水處理方面均有應(yīng)用。用粉煤灰和細(xì)煤渣配合使用作為基質(zhì)，再按適當(dāng)?shù)谋壤涑商盍咸幚碇鶃?lái)處理低濃度生活污水，去除COD的效果非常好，約70%；而用粉煤灰和空心磚磚塊配合使用作為基質(zhì)的處理柱在處理污水時(shí)，去除NH3-N和TP的綜合效率分別達(dá)到了89%和81%。深圳白泥坑人工濕地采用了蘆葦/大米草濕地、茫荼/蘆葦濕地和蘆葦/茫荼濕地串聯(lián)運(yùn)行的方式，使得BOD和NH4-N去除效果很好，分別達(dá)到了90%和50%以上。近年來(lái)，將人工濕地與其他工藝聯(lián)合起來(lái)處理城市污水也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，這樣可以有效彌補(bǔ)人工濕地處理工藝在某些方面的不足。利用 “接觸氧化+生物滴濾池+潛流人工濕地+氧化塘”的組合工藝來(lái)處理進(jìn)水COD濃度為62.36mg?L-1，TP為1.04mg?L-1，TN為18.29mg?L-1的低濃度污水，在溫度為6.0℃～11.4℃在低溫條件下取得了比較好的凈化效果。經(jīng)測(cè)試，這個(gè)組合工藝對(duì)對(duì)COD、TP和TN的去除率分別為83.6%、66.8%和55.2%。

2 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)的城市污水處理廠進(jìn)水濃度普遍偏低，碳源不足，脫氮效率難以保證。而怎樣解決好這個(gè)問(wèn)題，有學(xué)者已為我們指明了方向：清華大學(xué)的一些學(xué)者提出了以垃圾滲濾液作為碳源投加到低碳源城市污水中，該技術(shù)以廢治廢，能節(jié)約垃圾滲濾液處理費(fèi)和污水廠投加甲醇等碳源成本；另一方面，合理地選擇排水系統(tǒng)的體制，加強(qiáng)雨污聯(lián)合調(diào)控的要求，從而達(dá)到提高城市污水中的碳源濃度的目的。

在城市低濃度污水處理工藝方面，各類好氧工藝與厭氧工藝都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。以好氧活性污泥法為主的城市污水處理技術(shù)雖然對(duì)污染物的去除率高且穩(wěn)定，但占地面積大，管理運(yùn)行費(fèi)用高。而厭氧處理工藝正不斷發(fā)展和完善，其低能耗、占地少、管理簡(jiǎn)便等優(yōu)越性已逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。厭氧生物處理具有節(jié)約能源并產(chǎn)生能源的的優(yōu)點(diǎn)，其剩余污泥量低，容積負(fù)荷大，開(kāi)發(fā)和利用厭氧生物技術(shù)進(jìn)行污水處理必然能夠同時(shí)起到減輕污染和緩解能源短缺的功效。但厭氧工藝對(duì)氮、磷等的去除不夠穩(wěn)定，對(duì)病菌等的去除能力也不夠，所以厭氧處理工藝的發(fā)展應(yīng)跟好氧處理工藝相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

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