生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质统称为生物质。生物质能发电技术是以生物质及其加工转化成的固体、液体、气体为燃料的热力发电技术。
生物质的种类及特点
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。而生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料。
可利用生物质的种类很多,可以从各种各样的农作物、森林的原材料直接获得,也可以从森林工业的副产品,回收利用家庭垃圾、回收利用毁坏的木材和纸张中获得。
我国生物质发电与西方国家相比起步较晚,但发展迅速
我国与西方部分发达国家相比,在生物质能源的开发和利用虽然与欧盟、美国相比时间起步晚,差距大。但近几年在国家和各级政府相关政策扶持下,我国生物质能源开发利用实现快速发展。
与此同时,国际能源署表示2023年中国或将超越欧盟成为全球最大的消费国,而支撑中国生物质能源快速发展的强大动力就是我国政府对于生物质发电行业发展的政策支持。
2020年,我国生物质年发电量广东省以166亿千瓦时排名第一
2020年,我国生物质年发电量排名前五位的省份是广东、山东、江苏、浙江和安徽,分别为亿千瓦时、亿千瓦时、亿千瓦时和亿千瓦时。
国家大力发展生物质发电 生物质发电项目投产数量持续增长
为推进生物质能分布式开发利用,扩大市场规模,完善产业体系,加快生物质能专业化多元化产业化发展步伐。生物质能发电是生物质能的主要利用形式,近年来,为推动生物质能发电,国家式发布了一系列生物质能利用政策,包括《生物质能发展“十三五”规划》、《全国林业生物质能发展规划(2011-2020年)》等,并通过财政直接补贴的形式加快其发展。
在国家政策和财政补贴的大力推动下,我国生物质能发电投资持续增长。数据显示,2020年我国生物质发电投资规模突破1600亿元,全国已投产生物质能发电项目1353个,较2019年增长259个,较2018年增长了451个。
“十四五”期间,生物质能年发电量将突破3500亿千瓦时
2020年9月22日,国家领导人在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中,首次向全世界郑重宣布,“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”
在此背景下,结合当前经济发展环境及政策趋势,能源安全、清洁化转型将是“十四五”我国重要的能源战略,可再生能源也将在“十四五”迎来更大发展。
目前,我国生物质发电的占比相对较小,“十四五”期间将得到进一步发展。预计2021年生物质发电量将1583亿千瓦时,到2026年将超过3834亿千瓦时。
,上面有很详尽的论述。
秸秆生物质通过液化或固化等方式制造成燃料可直接供热,或是制造成秸秆清洁煤炭等等。秸秆煤炭是一种新型的生物质再生能源,环保清洁,远远低于原煤的成本和市场价格,应用范围极为广泛,可以代替木柴、原煤、液化气,广泛用于生活炉灶、取暖炉、热水锅炉、工业锅炉等。但是如何将生物质燃料像煤、煤气和天然气一样在老百姓的生活中普及,还需大力宣传和推广。交通能源秸秆的主要成分是碳、氢、氧等元素,有机成分以纤维素、半纤维素为主,其次为木质素、蛋白质、脂肪、灰分等,用秸秆转化的生物燃料如生物乙醇和生物柴油作为交通能源,同石油、天然气和煤等化石燃料相比,最大特点是可再生性和对环境更友好。国际上生物交通能源技术相对成熟,主要路线是:谷物、秸秆、其它植物等发酵生产乙醇-车用油、乙烯、无毒溶剂及上百种化工、原材料产品等;我国秸秆交通能源技术研究虽然起步较晚,但日趋成熟,有些正形成小型规模和商品化。3秸秆生物质能源化应用技术秸秆生物质能源化应用技术主要包括秸秆沼气(生物气化)、秸秆固化成型燃料、秸秆热解气化、直燃发电和秸秆干馏等方式。
我国生物质能资源非常丰富,发展生物质发电产业前景广阔。一方面,我国农作物播种面积有亿公顷,年产生物质约7亿吨;另一方面,我国现有森林面积近2亿公顷,森林覆盖率,每年可获得生物质资源量约8亿至10亿吨。此外,我国还有5400多万公顷宜林地,可以结合生态建设种植农植物,这些都是我国发展生物质发电产业的优势。发展生物质发电产业是构筑稳定、经济、清洁、安全能源供应体系,突破经济社会发展资源环境制约的重要途径。
前瞻产业研究院发布的《中国生物质能发电行业深度调研与投资战略规划分析报告》研究显示,2006-2012年,我国生物质发电装机容量逐年增加,由2006年的140万千瓦增加至2012年的800万千瓦,年均复合增长率达,表明我国生物质发电行业发展较快。但是,我国的生物质发电主要停留在示范项目阶段,并未形成大规模合理利用。生物质发电在我国电力生产结构中占比极小,在我国新能源发电结构中占比仅为1/10左右。
前瞻产业研究院生物质能发电行业研究小组分析认为,在这一系列目标的引导下,“十二五”期间我国将迎来生物质发电厂建设的高潮,为涉及生物质发电的企业将带来积极影响。同时,随着国家对生物质能发电产业的政策扶持力度的不断加大,生物质能产业将步入快速发展的高峰期。
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学术堂整理了十五个植物景观设计方向的论文选题,供大家参考:1.郑州紫荆山公园植物群落美景度评价2.多肉植物在景观园林绿化中的应用3.南宁市彩叶植物研究概况4.合肥滨湖国家森林公园植物配置研究5.浅析园林植物病虫害现状及综合防治6.佳木斯市园林木本植物多样性与应用调查研究7.基于层次分析法的宁夏职业技术学院校园植物景观美学评价8.塔里木盆地园林工程提高植物成活率的途径9.地锦育苗及园林绿化栽培技术10.陕西关中主要城市观花树种花的观赏性状分析11.城市园林植物病虫害的特点及生态控制策略12.广西地区15种典型园林观赏植物的耐阴性及光合特性13.上海常绿树种固碳释氧和降温增湿效益研究14.南京市不同园林植物根际土壤养分和重金属富集特征15.园林道路绿化种植的配置方法探索
城市湿地植物群落构建与景观设计研究~~~~各种语言论文代写、发表、翻译、现存论文提供~~~~一、立项的背景和意义湿地(Wetland),是地球上独特的生态系统,是陆地生态系统与水生生态系统之间的过渡性生态系统,是一种特有的土地资源和生境,是重要的物种基因宝库。国际《拉姆萨尔湿地公约》(Ramsar Converntion,伊朗1971)给地球表层湿地下的定义是:湿地(Wetland)系指不论其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原地、泥炭地或水域地带,带有或静止、或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者,包括低潮时水深不超过6m的水域,并以水成土和土壤水分饱和为其主要特征。1992年1月,中国加入联合国《拉姆萨尔湿地保护公约》(LWWPC)。同时在同年6月制订的《中国21世纪议程》中,将湿地保护和合理利用列入议程并为优先项目。2000年3月,国家林业局编制并公布了《中国湿地保护行动计划》。湿地保护与利用的概念,已经从“湿地作为水禽及其栖息地”上升到新的高度,即“保护湿地,更是为了保护其独特的生态、社会和经济功能,特别是保护湿地在提供淡水资源、蓄洪防旱、控制环境污染等方面的功能和效益。”湿地由于其特殊的水文条件,支持了独特的适应此条件的生物系统,具有丰富的生物多样性和很高的自然生产力。植被(Vegetation)是湿地的显著标志,沼泽(Marshland)是湿地的主要类型。湿地与森林、海洋并称为地球的三大生态系统,是自然界最重要的生态系统之一,由湿生、沼生和水生植物、动物、微生物及其与上述生命形成有关的非生命的水、光、热、无机盐等组成,这些要素互相联系、互相制约,形成了一个动态平衡的生态系统,它具有涵养水源、调节气候、均化洪水、促淤造陆、降解污染物的功能,被称为地球之“肾”;同时由于湿地生态系统特殊的水、光、热等条件,其初级生产力高,能量积累快,成为许多重要野生水生动植物的生长栖息之地,尤其是鱼类和珍稀水禽的栖息与繁衍区域,它对保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。城市与水、城市与湿地有着不解之缘,大凡世界上的绝大多数城市都有湿地(水系),如北京的海(北海、中海和南海),上海的江(黄浦江),济南的湖(大明湖),而杭州兼具江(钱塘江)、湖(西湖)、河(运河)和溪(西溪),世界上的著名城市如纽约、东京、日内瓦、巴黎和堪培拉也是如此。但是,正由于湿地具有多种生态功能和社会经济价值以及诱人的吸引力,湿地正越来越受到人们的关注和影响。随着我国人口的增长、城市化加速和经济的快速发展,为了追求短期效益,许多地区的湿地,特别是城市湿地(Urban Wetland)正受到严重地影响,主要表现在对城市湿地盲目地开垦和侵占、工业和生活污水随意排放、湿地面积急剧减少、湿地动植物逃离和死亡、湿地生态系统严重干扰、湿地景观的破坏。城市(Urban)和城市边缘(Suburban)湿地,受城市化、工业化影响最深,破坏程度最大。如何在搞好城市建设、实现城市经济的可持续发展同时,保护、恢复和改善城市湿地的生态系统,还湿地之本来面貌,已成为城市湿地生态恢复的当务之急,也是城市规划中的当务之急,而在城市湿地生态恢复中,植被的恢复和湿地植物群落构建是最基础的,也是最被关注的,从一定意义来讲,植物群落能否得到科学地营造,直接关系到城市湿地建设和城市湿地景观构建的原动力。浙江省是我国东南沿海经济发达的省份,经济发展和人民生活水平在全国都处于前列,浙江省委、省政府提出,要提前基本实现现代化,实施“蓝天、碧水、绿地、清净”工程,建设“绿色浙江”,全面进行生态省建设,建立全面小康社会,这给园林绿化建设提出了更高的要求,生态省建设首先是绿化建设,城市湿地的绿化建设是生态省建设的客观要求和重要组成部分,本课题立足浙江,面向全国,通过对我省重要城市湿地植物群落构建的研究,提出城市湿地植物景观营造的方法和途经,保护、恢复和改善城市湿地的生态系统,改善城市湿地的景观,为中国城市边缘湿地的可持续利用做出了有益的尝试,为生态省建设和“绿色浙江”建设服务,为城市化推进服务,为全面建设小康社会服务。二、国内外研究现状和发展趋势湿地是目前国际众多学者关注的前沿研究领域,还没有形成完整的科学体系,但近年来发展得非常迅速,国内外对湿地的研究主要集中在湿地水文、湿地植物资源调查、湿地水污染、湿地分类、湿地鱼类、湿地鸟类等方面的研究。在湿地水文学研究方面:1869年,湖泊学创始人福艾专著《湖泊学专长概论》,奠定了湿地研究的开始;1923年,瑞士全国水文局领导人、日内瓦大学理学院院长兼地质学教授高莱写就的权威性《湖泊学》专著,主要对湿地水文学进行研究,专著中记载了距今100年前后的湿地水文研究深度。在湿地土壤研究方面:1979年,Cowardin等专家开始将“水成土”(hydric soil)术语引入到湿地土壤研究,20多年间,专家们对水成土的理化性质特别是其生物地球化学过程进行了深入研究。著名的有Mausbach and Richardson(1994);Richardson et al.(1994);Vepraskas(19994);Hurt et al.(1998);and Vepraskas and Sprecher(1997);杨青、吕先国(1998)研究了湿地基底呼吸活动;白军红、余国营等(2001)利用统计学定量研究湿地土壤养分的空间异质性等。在湿地植物研究方面:1999年,朗惠卿主编《中国湿地植被》,比较全面地介绍了我国湿地植被的专著,首次全面、系统地记述了我国湿地植被的植物区系、植物生态、植物群落,并对植被分类、分布、区划以及形成、结构、演替过程、生产力与营养物循环深入探讨;2001年美国学者朱莉K.克朗克和M.修伯翰芬尼斯(Julie 和 Fennessy)合作出版了《湿地植物――生物学和生态学》(Wetland plants: biology and ecology),对湿地植物群落生态学、湿地生物化学和植物作为湿地生态完整性的进行研究;陈吉泉研究了河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用(1996);汤庚国、李湘萍、谢继步等对江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用进行研究(1997);李湘萍、汤庚国、王定胜等研究了江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律91998);顾长明等对安徽湿地与生物多样性保护开展研究(2003)。在城市湿地研究方面:还刚刚开始,1999,陈运生对浙东湿地的古地理环境研究作了研究;杨学军、唐东芹提出了城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策(2001);2002,陈久和以杭州西溪湿地为例对城市边缘湿地的可持续利用进行研究。人类对城市湿地研究较迟,作为现代城市湿地生态设计的研究却是上个世纪才开始,1925年荷兰生物学家蒂济(Jaques P. Thijsse)和园艺师西普克斯()在布罗门代尔(Bloemendaal)2公倾土地上创造了一座乡土植物的的园林,种植了一些湿地植物。随着经济快速发展和城市化的加剧,环境的迅速恶化,迫使人们在考虑对于自然湿地索取同时,开始重视如何保护湿地,增加城市生物多样性,于是在上个世纪90年代初,上海率先开展了生态园林的研究,其中有一部分专门研究城市湿地。上个世纪90年代末,北京市园林科研所的陈自新和北京林业大学苏雪痕等园林专家开始进行北京城市园林绿化生态效益的研究,课题科学地分析了植物景观的生态效益,测定了近百种植物的环保效应和环境适应性,并提出了不同环境下的多种植物种植结构方式,达到了世界先进的水平,为园林环境生态设计的科学化作出了新的贡献。在理论研究突破同时,实践上也进行了大胆地尝试,广东中山岐江公园、北京土城遗址公园、杭州西湖西进等城市湿地公园建设正如火如荼地开展。但从国内外城市湿地研究来看,对城市湿地植物群落构建和定量化设计还未见报道,而这却是丰富城市生物多样性,特别是城市水生植物和城市水生动物最直接也是最基础的,我们希望通过对城市湿植物群落构建进行研究,进一步丰富城市生物多样性,改善城市湿地景观,让“地球之肾”发挥健康机能,为人类服务。参考文献1、中国花经,陈俊愉,程绪珂主编,上海文化出版社,1990╱82、中国高等植物,傅立国等主编,青岛出版社, 2000╱103、陈久和:《试论城市边缘湿地的可持续利用———以杭州西溪湿地为例》,浙江社会科学2002年第6期,第181-183页。4、余国营:《论湿地研究的若干基本科学问题》,《地理学报》2002年第2期,第25~26页。5、陈运生:《浙东湿地的古地理环境研究》,《地理科学》1999年第3期,第35~36页。6、陈桥驿.浙江地理[M].杭州:浙江教育出版社,2001.116.7、顾长明等,安徽湿地与生物多样性保护研究,安徽农业大学学报,2003,30(3):323-3288、汤庚国,李湘萍,谢继步,等,江苏湿地植物的区系特征及其保护与利用,南京林业大学学报,(4):47-529、江苏植物研究所.江苏植物志.南京:江苏人民出版社,197710、刘昉勋,等.江苏海岸沙生植被的研究.植物生态学与地植物学学报、1986。10(2):115-12311、刘昉勋,等.江苏海滩植被演替的研究.植物资源与环境,1992,1(1):13-1712、林文棣.中国海岸带林业.北京:海洋出版社、199313、陈宜瑜.中国湿地研究.长春:吉林科学出版社,199514、刘厚田.湿地生态环境.生态学杂志,1996,15(1):75—7815、殷康前,倪晋仁.湿地研究综述.生态学报,1998,18(5):439~、国家林业局等编制.中国湿地保护行动计划.北京:中国林业出版社,、陈吉泉.河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用.应用生态学报,1996,7(4).18、许木启,黄玉瑶.受损水域生态系统恢复与重建研究.生态学报,1998,18(5).19、李湘萍,汤庚国,王定胜等.江苏湿地植物群落学特征及其分布和演替规律.南京林业大学学报,1998,22(1).20、杨学军,唐东芹,城市地区湿地生境类型的生态绿化与对策,林业科技通讯,2001•721、Kenneth , Douglas T. Shaw, Kurt W. Weiler. Hydrologic design of a wetland:advantages of continuous modeling. Ecological Engineering 4(1995)99-11622、Richardson,J. L. 2001. Wetland soils:genesis,hydrology,landscapes and classification23、Cronk,J. K. and M. Siobhan Fennessy. plants:biology and ecology24、Gopal, Brij. \iodiversity in wetlands:assessment,function and conservation.三、研究开发内容和技术关键1、研究内容①、城市湿地类型和湿地植物调研现状进行分析,对国内(以长江三角地区为主)主要城市湿进行较为系统的调查研究,通过目前城市湿地的景观现状、生态特色和植物应用,分析城市湿地类型的多样性和可应用湿地植物的丰富性。②、城市湿地植物群落构建研究构建城市湿地植物群落模型,研究湿地群落的安全性、稳定性、景观丰富性和美感可变性。总结出不同类型城市湿地的植物群落特色。③、城市湿地生态效益评价选择不同类型的城市湿地,测定湿地植物的生长量、光饱和点、光补偿点,建立光响应曲线,建立绿量回归方程,对城市湿地进行生态效益进行评估。④、城市湿地植物景观设计选育适合长江三角洲地区的特色湿地植物30-50种,根据测定的生长指数、光响应曲线和绿量回归方程,初步定量地开展湿地植物景观设计,克服城市湿地植物应用的随意性和设计的模糊性。⑤、城市湿地植物快繁技术研究结合长江三角洲地区,选育城市湿地特色植物8-10种,利用现代先进植物繁育技术和设施,进行快繁技术研究和产业化开发。2、技术关键①城市湿地植物群落构建。自然界的植被群落是植物经过长期自然选择和演替的结果,而人工湿地植物群落不仅受湿地植物“装配式”地模仿自然构建,还受到水位、城市负载的影响,使得群落构建可变性和复杂性。②城市湿地植物景观设计。通过生长、生态因子测定,利用生态位的原理进行城市湿地植物定量设计,因受环境影响,测定数据会有偏差,导致设计的非唯一性和不确定性,富有挑战性。目前,我们已经制定了初步研究计划和方案,吸取森林植被群落和城市陆地植物定量设计的经验,从我省城市湿地的实际出发,吸收国内外各种先进经验,通过认真测定、科学分析,结合不同类型湿地实际,解决好我们的城市湿地群落的不稳定性和景观丰富性,攻克技术难关。四、预期目标(主要技术经济指标、应用或产业化前景)1、主要技术经济指标①发表湿地相关学术论文3-5篇,城市湿地专著1本②选育城市湿地特色植物30-50种,并进行扩繁;③测定20-25种湿地植物光响应曲线和绿量回归方程;④城市湿地植物设计样板工程(示范湿地)1-2处。2、应用或产业化前景① 可以整体改善城市湿地景观的单调性和生态脆弱性;② 提高城市湿地生物多样性和功能可持续性;③ 增加城市湿地经济效益、生态效益和社会效益;④ 改善城市环境,减缓城市矛盾,提高城市的品位。本研究的产业化主要是利用湿地植物素材、造景技术、设计品牌、模型指标等进行城市湿地的植物景观设计,推广湿地植物素材、群落模型、数据指标,引导城市湿地开发和生态建设。五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解1、研究方案本课题根据群落理论和生态原理开展城市湿地植物群落构建,其研究方案主要包括以下三方面:①、城市湿地植物调查和指标测定②、城市湿地植物群落构建和景观设计③、城市湿地植物快繁技术研究生态效益评价2、技术路线3、组织形式(1)、项目研究体系结构和组成本项目的主要研究人员由浙江林学院园林、植物、生态等专业科研人员组成,为了使学科完整性和利于工作开展,适当邀请校外协作单位人员参加研究和样板湿地建设,共同团结、高效、严谨的课题研究组,其构成简单示意如下:城市湿地植物群落构建研究项目组织方式示意图(2)、项目实施的组织、管理、方法及步骤成立课题组,由浙江林学院蔡建国博士主持,北京林业大学博士生导师苏雪痕教授担任顾问。课题组在项目下达以后,首先召开课题组会议,明确分工、落实任务、各司其职、分头执行。在项目执行中,做到月月互通情况,半年一次汇报,一年一次汇总检查。项目研究中期全面检查,找出问题,及时寻求解决办法,保证项目研究顺利进行。项目结题,通过技术验收鉴定,达到预定的技术目标。4、课题分解子课题一:城市湿地类型和湿地植物子课题二:城市湿地植物生态效益评价子课题三:城市湿地植物群落构建和设计子课题四:城市湿地植物快繁技术研究计六、计划进度安排在项目实施年限为2005年1月-2008年12月,共3年。分步实施:1、2005年1-10月:城市湿地调研分析;湿地植物选育和引种栽培。2、2005年11月-2006年10月,城市湿地植物选择和指标测定;城市湿地植物群落模型研究。3、2006年11月-2008年5月,城市湿地植物群落构建和试点;城市湿地植物景观设计;城市植物快繁技术研究。4、2008年6月-12月,材料总结和论文撰写;课题结题和验收。七、现有工作基础和条件课题组具有较强的技术力量和基础条件。◆浙江林学院具有较强的科研力量,课题组成人员从事科研工作多年,曾主持和参与研究的项目有省科委重点课题,国家自然科学基金、省自然科学基金、省教委、省林业厅种苗站等研究项目10多项,并有多项成果获奖。浙江林学院现已有试验湿地和苗木基地,并有组织培养设备和设施齐备的温室。园林植物与观赏园艺学科是重点学科,设备先进,基础好。◆主持人蔡建国博士:师从我国园林植物开发和园林植物造景权威苏雪痕教授,从事园林植物研究10余年,曾先后主持和参与省科委、浙江省自然科学基金、省教委、省林业厅种苗站项目多项,并如期完成研究任务,主持和参加研究的成果多次获奖,先后发表论文多篇,并主持和参与安排及参与了多个良种基地、花木基地的建设工作,并使这些场均能成功建成并取得良好效果。近几年开展城市植物配置、植物优化、城镇绿化技术集成与示范等方面的科研项目,并主持完成多项城市绿化规划设计任务。◆课题组主要成员都是从事湿地植物、园林植物育种、景观生态、园林效益评估、园林设计和试验分析等教学、科研多年,对城市湿地和湿地植物较为了解。◆已完成的相关课题和成果已发表相关论文多篇,已完成和在研相关课题5个(“浙江省城市林业结构调整及优化技术研究”、“杭州市道路行道树及公共绿地树种规划”、“城市绿化观赏花木新优品种引繁与开发研究”、“滨海特色园林植物引繁与开发研究”和“农村小城镇绿化工程集成技术应用与示范研究”),完成有关规划设计项目多项。◆仪器设备城市湿地植物群落构建研究项目仪器一览表仪器名称 型 号 数 量 价格(元) 备 注照度计 ST-85 2 1860 租用负氧离子测定仪 1 16000 租用叶面积测定系统 AM-100 1 52705 租用温、湿、光照记录仪 HOBO H8系列 3 6000 租用数码相机 CANON 1 7000 已有笔记本电脑 NEC 1 15000 已有手持GPS定位仪 2 4000 已有八、经费预算预计所需的研究经费为15万元,具体见下表。城市湿地植物群落构建研究项目经费预算经费开支预 算(万元) 设备费 能源材料费 试验外协费 资料印刷费 会议及调研费2.4 1 租赁费 鉴定验收费 人员经费 管理费 其他费用1 1 0 1 1
专科相对好写。。。不知你是做设计还是要只写论文可以写你们地区某个公园的植物景观设计分析、某小区的植物景观设计、老城区或商业区的植物设计 也可以写一些特殊区域的,比如 工厂、矿区或者医院,这些地方在做植物设计的时候都有额外的要求。
完全可以找找个领域的(植物学研究)等书籍啊,
随着现代信息技术的发展,计算机在我们的日常生活中扮演了越来越重要的作用,未来人们对计算机的依赖会越来越强。下面是我为大家整理的关于计算机发展及未来的论文,希望能对大家有所帮助!
摘要:随着经济的发展,科技的进步,计算机作为一门新兴的科学技术在人类文明前进的过程发挥越来越重要的作用,计算机专业培养和造就适应社会主义现代化建设需要,德智体全面发展、基础扎实、知识面宽、能力强、素质高具有创新精神,系统掌握计算机硬件、软件的基本理论与应用基本技能,具有较强的实践能力,能在企事业单位、政府机关、行政管理部门从事计算机技术研究和应用,硬件、软件和 网络技术 的开发,计算机管理和维护的应用型专门技术人才。本专业学生主要学习计算机科学与技术方面的基本理论和基本知识,接受从事研究与应用计算机的基本训练,具有研究和开发计算机系统的基本能力。本科 毕业 生应获得以下几方面的知识和能力:1.掌握计算机科学技术的基本理论、基本知识;2.掌握计算机系统的分析和设计的基本 方法 ;3.具有研究开发计算机软、硬件的基本能力;4.了解与计算机有关的法规;5.了解计算机科学与技术的发展动态。
关键词:创新;技术人才;计算机系统;发展动态
一、计算机技术的现状
计算机技术专业在诸多方面就业前景都比较好,例如:(1)网络工程方向就业前景良好,学生毕业后可以到国内外大型电信服务商、大型通信设备制造企业进行技术开发工作,也可以到其他企事业单位从事网络工程领域的设计、维护、 教育 培训等工作。(2)软件工程方向 就业前景十分广阔,学生毕业后可以到国内外众多软件企业、国家机关以及各个大、中型企、事业单位的信息技术部门、教育部门等单位从事软件工程领域的技术开发、教学、科研及管理等工作。也可以继续攻读计算机科学与技术类专业研究生和软件工程硕士。(3)通信方向学生毕业后可到信息产业、财政、金融、邮电、交通、国防、大专院校和科研机构从事通信技术和电子技术的科研、教学和工程技术工作。(4)网络与信息安全方向宽口径专业,主干学科为信息安全和网络工程。学生毕业后可为政府、国防、军队、电信、电力、金融、铁路等部门的计算机网络系统和信息安全领域进行管理和服务的高级专业工程技术人才。并可继续攻读信息安全、通信、信息处理、计算机软件和其他相关学科的硕士学位。
二、计算机技术的需求分析
全国计算机应用专业人才的需求每年将增加100万人左右 按照人事部的有关统计,中国今后几年内急需人才主要有以下 8大类:以电子技术、生物工程、航天技术、海洋利用、新能源新材料为代表的高新技术人才;信息技术人才;机电一体化专业技术人才;农业科技人才;环境保护技术人才;生物工程研究与开发人才;国际贸易人才;律师人才。教育部、信息产业部、国防科工委、交通部、卫生部曾联合调查的专业领域人才需求状况表明,随着中国软件业规模不断扩大,软件人才结构性矛盾日益显得突出,人才结构呈两头小、中间大的橄榄型,不仅缺乏高层次的系统分析员、项目总设计师,也缺少大量从事基础性开发的人员。按照合理的人才结构比例进行测算,到2005年,中国需要软件高级人才6万人、中级人才28万人、初级人才46万人,再加上企业、社区、机关、学校等领域,初步测算,全国计算机应用专业人才的需求每年将增加100万人左右。而且数控人才需求也在逐年增加 蓝领层数控技术人才是指承担数控机床具 体操 作的技术工人,在企业数控技术岗位中占,是目前需求量最大的数控技术工人;而承担数控编程的工艺人员和数控机床维护、维修人员在企业数控技术岗位中占25%,其中数控编程技术工艺人员占,数控机床维护维修人员占,随着企业进口大量的设备,数控人才需求将明显增加。不仅如此,近年来电信业人才需求也在持续增长 电信企业对于通信技术人才的需求,尤其是对通信工程、计算机科学与技术、信息工程、电子信息工程等专业毕业生的需求持续增长。随着电信市场的竞争由国内竞争向国际竞争发展并日趋激烈,对人才层次的要求也不断升级,即由本科、专科生向硕士生和博士生发展。 市场营销 人才也是电信业的需求亮点。随着电信市场由过去的卖方市场转变为买方市场,电信企业开始大举充实营销队伍,既懂技术又懂市场营销的人才将会十分抢手。由于经济的快速发展软件人才的作用也越来越大,教育部门的统计资料和各地的人才招聘会都传出这样的信息计算机、微电子、通讯等电子信息专业人才需求巨大,毕业生供不应求。从总体上看,电子信息类毕业生的就业行情十分看好,10年内将持续走俏。网络人才逐渐吃香,其中最走俏的是下列3类人才:软件工程师、游戏设计师、网络安全师。
三、计算机技术的发展趋势
近年来,计算机技术飞速发展,短期内社会需求仍然很大,计算机专业毕业生的就业市场前景广阔。从全球IT行业的发展看,经过几年的低迷发展,IT行业已经走出低谷、大有东山再起之势,IT行业在国民经济发展中日益显现出蓬勃生机。从中国情况看,从事计算机软件开发的人才远远低于发达国家。美国从事计算机软件开发的人才达到 180多万,印度达到90万,而中国从事计算机软件开发的人才不足40万。这就说明,中国计算机软件人才短缺,这将严重束缚中国IT行业的发展,特别是直接影响到中国经济的发展和社会的进步。与此同时,由于中国经济社会发展的不平衡,导致中国东部与西部之间,城乡之间出现很大的差距,特别是中国经济发展比较落后的地区,急需计算机方面的专业人才。因此,随着中国经济的不断发展,社会在一定时间内对计算机专业人才的需求仍将很大。另一方面,随着计算机专业毕业生的增多,就业竞争将更为激烈。有关资料显示,截止2003年,中国普通高校总数为1683所,本科学校679所,其中505所开设有“计算机科学与技术”专业,是全国专业点数之首;2003年,计算机专业在校学生人数27万,占理工科在校生总数的,加上信息技术相关专业的在校生达到63万人。也就是说,信息技术和计算机专业的学生数量占全国所有理工科学生总数的1/3。这样势必导致计算机学科专业毕业生的就业竞争将更加激烈。截至2005年底,全国电子信息产品制造业平均就业人数 万人,其中工人约占6 0%,工程技术人员和管理人员比例较低,远不能满足电子信息产业发展的需要。软件业人才供需矛盾尤为突出。2002年,全国软件产业从业人员万人,其中软件研发人员为万人,占。而当前电子信息产业发达国家技术人员的平均比例都在30%以上。中国电子信息产业技术人员总量稍显不足, 因此中国电子信息产业可以作为计算机技术专业人才发展一个方向。
参考文献:
[1]:June jamrich Parsons,Dan Oja.计算机 文化 .北京:机械工业出版社,2001
[2]:山东省教育厅组编.计算机文化基础.东营:中国石油大学出版社,2006
[摘 要]计算机应用技术不仅是自身的飞速发展,而且已贯穿到许多其他学科,现在的各个科学领域的发展都得益于计算机技术的应用。随着微型计算机的发展和迅速普及,计算机的应用已渗透到国民经济各个部门及社会生活的各个方面。现代计算机除了传统的应用外,还应用于办公自动化、人工智能、电子商务、现代化教学等各领域。
[关键词]计算机应用技术;信息化发展;发展规划
一、计算机应用技术的现状
计算机教育从小学阶段就已经开始了,不论是城市还是乡村,计算机让人们在最短时间内了解到了资讯信息,与整个世界接轨,让世界发展成为一个大通讯集体。电子产品愈发普遍,销售压力也随之而来,打折促销不可避免,计算机更是其中的代表。更新换代频繁,种类品牌繁多,是热门的电子消费品,由于国家家电下乡政策的实施,也很大程度上促进了电子产品的消费。其中最重要的原因,是因为社会在进步,人们的生活水品也有所提高,基于计算机的设施也越来越健全,种种原因累积致使计算机目前在每个家庭中成为了重要的电子产品。
目前,计算机应用技术在各个领域都得到了广泛的应用。比如电子产品的普遍创新,计算机教育走进了从城市到乡村的各个群体生活中,商业企业用户能够在最短的时间内通过互联网与世界接轨获得资讯信息,我们用计算机进行各种各样的娱乐活动。比如上网聊天,打游戏,查资料,听音乐看电影等等。我们还用计算机进行数据的储存,监视监控,开发软件与实验室创新处理等。计算机应用技术使我们的生活真正开始与数字化接轨,与信息化接轨,让我们体验到了人工智能带给我们的便捷与方便。从教育角度来看,目前,各大城市的孩子从小学开始就从事计算机教育的学习。孩子们从小就通过学习计算机提高自身的思维活动与判断能力。所以说,计算机技术已将我们领进到一个自动化的年代。计算机技术的发展还需要我们不断的探索与研究。
二、计算机应用在社会中的作用
1、增加了社会的交往。在我国计算机技术应用不广泛的时代,书信是人们联系和沟通的最主要方式,这种信息传递的方式是要受到时间和空间限制的,时间过长就会导致信息失效,而空间的不断变化也会导致信息的遗失,种种因素都给人们的生活带来了不便。而有了计算机应用技术后,这样的问题就得到了极大的改善,人们只需要用几秒钟的时间就可以将自己想表达的信息通过网络传达出去,大大增加了社会的交往。随着计算机应用技术的快速发展,也大大的促进人们工作和生活的便利性,人们在工作时利用计算机应用技术,可以召开网络会议,既节省了时间也节省了资源。而人们在学习时利用计算机应用技术,可以通过电脑进行远程教学,通过网络学习到更多对自己有帮助的知识,也不用受到时间和空间等因素的限制了。
2、促进社会的信息化发展。我国的计算机应用技术与西方发达国家相比,发展得还不够完善,所以在促进社会的发展上所起的作用还不那么明显。但是随着计算机应用越来越广泛的被应用,繁复的数据和信息可以储存到电脑中了,数据信息可以资源共享使用了,这也为社会的信息化发展提供了基本条件。
3、计算机应用技术不仅是自身在飞速发展,而且已贯穿到许多其他学科,现在的各个科学领域的发展都得益于计算机技术的应用。随着微型计算机的发展和迅速普及,计算机的应用已渗透到国民经济各个部门及社会生活的各个方面。现代计算机除了传统的应用外,还应用于办公自动化、人工智能、电子商务、现代化教学等各领域。
三、计算机应用的发展趋势
1、微型化。现阶段,微型化的计算机已经进入到家用电器以及仪表仪器等小型设备中了,另外由于它还是工业控制过程中的最核心部件,它也使这些小型设备真正的实现智能化了。随着微电子技术的更快速发展,掌上型和 笔记本 型等微型计算机具有更高的性价比,因此将受到更大的欢迎。
2、智能化。智能化的计算机应用系统是计算机发展的又一个重要的趋势,它是建立在现代的基础科学之上的,新一代的智能化的计算机不但能够很好的模拟人的思维逻辑过程和人的感官行为,同时它还能进行人们常做的“听”、“说”、“读”、“写”、“想”等行为过程,具有学习能力、推理能力以及逻辑判断的能力。
3、巨型化。这里的巨型化的计算机与微型化计算机并不矛盾,巨型化主要是指计算机的运算速度更快、运算精度更准,同时它具备功能性更强以及储备容量更大的特点。现阶段,我国正在研究巨型化的计算机应用系统,它的运算速度能够达到每秒几百亿次。
通过以上论述,我们对计算机应用技术的概述、计算机应用的发展现状以及计算机应用的发展趋势三个方面的内容进行了详细的分析和探讨。计算机应用系统在人们的工作和生活中所发挥的作用已经越来越明显了,它不但促进人们的生活学习和加快了很多企业的发展速度,也大大的加快了我国社会的信息化发展进程,在现代社会的发展中计算机的应用程度必将越来越普及。随着我国科学技术水平的不断发展,计算机应用系统也将会有更加广阔的发展空间,加快我国各个行业和领域的发展速度,对我国的经济建设也会有更大的促进作用。
四、计算机应用发展预测及展望
进入21世纪,对着经济、社会的不断发展,信息化技术取得不断进步,而计算机应用也呈跨跃式发展,我国的信息化技术远落后于发达国家和一些发展中国家,因此,电子商务要分阶段赶上发达国家,逐步稳定的促进电子商务。预计到2030年,中国的经济和社会信息化达到中等发达国家水平,而我国沿海地区也与发达国家同步。当前是我国信息化建设高速发展的时期,而我国的计算机应用也将进入更高水平,进入新阶段,经济与社会信息化也会实现跨跃式发展。
1、互联网及其应用继续快速发展,计算机应用网络化水平有显著提高。我国计算机装机台数从90年的50万台到2010的亿台,互联网技术不断推广,用户量达2亿,因此,我国的计算机网络设施将逐步完善,带宽与速度也将呈显著提高趋势。
2、政府信息化、电子政务显著提高。随着金字系列重点应用工程的基本完成,我国的政府信息化与电子政务有很大改善,实现政府网上办公,资源共享,全民监督,为我国广大人民群众提供信息服务。
3、各类电子商务逐步发展,各类电子商务,包括B2B(BusinessToBusiness),B2G(BootToGecko),B2C(Business-to-Customer)等,在国民经济、工业、农业、交通运输业、证券业等全面展开,还包括电子商务在网络营销方面的应用和网上支付方面都将逐步发展和完善。
结束语:计算机技术在人们的工作和生活中所发挥的作用已经越来越明显,它大大加快了我国社会信息化的发展,其应用频率也会越来越普遍。由此可见,计算机的发展趋势具有很广远的前景,计算机应用系统也将会得到更大的发展空间。计算机与网络遍布世界的各个角落将不再是梦想,社会信息化智能化也不再是梦想。因此,不断地进行计算机技术的探究与发展是我国在未来科技经济建设中必须注重的。
参考文献
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[2] 期刊论文 当代计算机应用发展探讨-科技创新与应用-2013(26).
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[4] 刘清;;浅谈我国计算机的应用现状及发展趋势[J];计算机光盘软件与应用;2012年09期.
[5] 侯晓璐;;浅析计算机应用的发展现状和趋势[J];科技创新与应用;2012年27期.
近年来,云计算、大数据、移动通讯和人工智能等创新技术的发展,不断推动着能源行电力行业的转型升级,带来电网形态功能的改变,也带来电力新业态不断涌现,为电网的创新发展带来新的机遇和挑战,推动能源电网转型发展和能源电力管理变革的重要力量。
分布式电源发展、传统用户向产消者转型趋势下,电力系统亟需提高信息的采集、感知、处理能力。打造电网数字化平台,加快信息采集、感知、处理、应用等环节建设,构建连接用户、各环节设备的智慧物联体系,实现电网、设备、客户状态的动态采集、实时感知和在线监测,打造数字孪生电网。
将电网数据的中控平台接入可视化系统,实现新能源开发、运送、消耗数据的实时驱动,便于运维掌握一手资料。将能源政策分析解读、区域能源资源综合分析评估、发展规划编制、年度计划编制在可视化系统中展示,以规划后续新能源电力设施的建设。
为传统的“源随荷动”调度模式向“源荷互动”新模式转变,提供智慧电力可视化解决方案。应用轻量化方式与强大的可视化引擎技术,围绕电厂负荷监测、调节策略、执行考核与效果分析三个层级,部署一套具备自主调控、快速响应、科学研判的综合性、多功能、集约化智慧电力综合管控平台。
可视化大屏将碎片化、小规模、多类型的分布式电源(Distributed Generator, DG)、储能系统、柔性负荷等众多可调节资源进行聚合协调。从负荷预测、运行效果、调度优化、电网互动、策略配置、市场交易等维度出发,贯穿了发、输、变、配、用各个环节。深化电力需求侧管理,实现对分布式资源的实时采集与科学配置。同时为并网运行后,对大电网的调频、调峰、调压等做辅助支撑,缓解电网运行压力。
智慧“双碳”微电网场景进行数字孪生,有效实现源网荷储一体化管控。整体场景采用了轻量化建模的方式,重点围绕智慧园区电网联通中的源、网、荷、储四方面的设备和建筑进行建模还原。采用轻量化重新建模的方式,展现更多美学创意。支持 360 度观察虚拟园区内源网荷储每个环节的动态数据。
完整复现的园区能量系统,实现分布式光伏发电系统、储能系统、太阳能+空气源热泵热水系统的综合管控。通过智慧能源管理系统,实现建筑能效管理、综合节能管理和“源网荷储”协同运行。
同样也支持采用 3D 轻量化建模形式,将多种复杂的电力管理信息聚集在虚拟仿真环境下,结合专业分析预测模型,对运维设备、运行状态、控制系统进行实时动态采集与多角度并行分析,辅助决策者管理工作的颗粒度更精细、响应更敏捷、行为更智能
能源电力新业态、新模式是全球新一轮科技革命和产业变革中,互联网理念、先进信息技术与能源电力产业深度融合的产物,是构建绿色低碳、安全高效的现代能源体系的必然要求。
以现代信息通讯、大数据、人工智能、储能等新技术为依托,运用“互联网+”新模式,调动负荷侧调节响应能力。Hightopo智慧电力可视化,以数字化为载体,依托数据共享优势,将专业横向融合,打破系统间的信息壁垒,把不同类型的分布式资源“聚沙成塔“,构建源网荷储一体化互动体系。
实现从能源生产侧到应用侧的数据监测、数据融合、数据显示、设备维护联动管控,让“源网荷储”各要素真正做到友好协同。
行业主要上市公司:目前国内新能源行业的上市公司主要有隆基绿能(601012)、晶澳科技(002459)、金风科技(002202)、三峡能源(600905)、晶科科技(601778)、长江电力(600900)和中国中车(601766)等。
本文核心内容:新能源行业市场规模、新能源行业发展现状、新能源行业竞争格局、新能源行业发展前景及趋势。
行业概况
1、定义
新能源又称非常规能源,一般指在新技术基础上,可系统地开发利用的可再生能源,包含了传统能源之外的各种能源形式。一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源则通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。新能源主要包括水能、太阳能、风能、生物质能、地热能等。
根据国家统计局制定的《国民经济行业分类(GB/T 4754-2017)》,新能源行业被归入电力、热力生产和供应业(国统局代码D44)中的电力生产(D441),包含的统计4级代码有D4413(水力发电)、D4415(风力发电)、D4416(太阳能发电)、D4417(生物质能发电)、D4418(其他电力生产)。
2、产业链剖析
新能源行业上游产业主要包括太阳能、光伏、水能和风能等新能源及可再生能源发电设备制造商,以及太阳能、光伏、水能和风能等新能源及可再生能源的组件及零部件制造商。其中:新能源发电设备制造主要包括太阳能发电设备和风力发电机组、可再生能源发电设备等,目前这一领域领先的上市企业有特变电工(600089)、迈为股份(300751)和中国中车(601766)等;组件及零部件制造主要包括电力和光伏组件、太阳电池芯片、太阳电池组件、太阳能供电电源、光伏设备及元器件制造等。目前这一领域领先的上市企业有晶澳科技(002459)、天合光能(688599)和通威股份(600438)等。
新能源行业中游作为整条产业链的重要环节,主要包含氢能、光伏发电、风电和水电等能源供应商;该领域目前的代表上市企业有隆基绿能(601012)、金风科技(002202)、三峡能源(600905)和长江电力(600900)等;
新能源行业的下游产业主要包括新能源汽车、加氢站、充电桩和输变电等公共及个人应用领域。目前在新能源汽车行业,主要上市公司有比亚迪(002594)、上汽集团(600104)、广汽集团(601238)、东风汽车(600006)和北汽蓝谷(600773)等;加氢站行业上市公司主要有蓝科高新(601798)、上海电气(601727)和美锦能源(000723)等;电动汽车充电桩行业主要上市公司有特锐德(300001)、国电南瑞(600406)和万马股份(002276)等;输变电行业上市公司主要有长缆科技(002897)、金杯电工(002553)和平高电气(600312)等。
我国新能源行业具体产业链布局如下图:
行业发展历程:行业处在突飞猛进阶段
新能源行业在促进社会经济可持续发展方面发挥了重要作用,根据我国“十五”规划至“十四五”规划期间,国家对新能源行业的支持政策经历了从“加快技术进步和机制创新”到“因地制宜,多元发展”再到“加快壮大新能源产业成为新的发展方向”的变化。
“十五”计划(2001-2005年)时期,国家层面提出加快技术进步和机制创新,推动新能源和可再生能源产业迅速发展;从“十一五”规划(2006-2010年)开始,规划提出按照“因地制宜,多元发展”的原则,在继续加快小型水电和农网建设的同时,大力发展适宜村镇、农户使用的风电、生物质能、太阳能等可再生能源;“十二五”(2011-2015年)时期,国家层面提出以风能、太阳能、生物质能利用为重点,大力发展可再生能源;至“十三五”期间(2016-2020年),合理把握新能源发展节奏,着力消化存量,优化发展增量,新建大型基地或项目应提前落实市场空间;到“十四五”时期,根据《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》,国家在新能源的开发利用模式、加快构建适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统、完善新能源项目建设管理、保障新能源发展用地用海需求和财政金融手段支持新能源发展等方面,对我国新能源行业的发展做出了全面指引。
行业政策背景:政策加持,行业发展迅速
近年来,国务院、国家发改委、国家能源局等多部门都陆续印发了支持、规范新能源行业的发展政策,内容涉及新能源行业的发展技术路线、产地建设规范、安全运行规范、能源发展机制和标杆上网电价等内容,2014-2022年6月,我国新能源行业重点政策及政策解读汇总如下:
注:查询时间截至2022年6月20日,下同。
行业发展现状
1、新能源发电装机容量逐年上升
2017-2021年新能源发电装机容量呈逐年上升趋势。2021年,我国新能源发电装机容量达到亿千瓦,占总发电装机容量的。其中,水电装机亿千瓦(其中抽水蓄能亿千瓦)、风电装机亿千瓦、光伏发电装机亿千瓦、核能发电装机亿千瓦、生物质发电装机亿千瓦。
2、新能源发电量稳步增长
2017-2021年新能源发电量稳步增长,2021年,全国新能源发电量达万亿千瓦时,较2020年增长,其中,水电13401亿千瓦时,同比下降;风电6526亿千瓦时,同比增长;光伏发电3259亿千瓦时,同比增长;生物质发电1637亿千瓦时,同比增长。
3、新能源消费量分析
根据《bp世界能源统计年鉴》(2021)数据显示,2016-2020年,中国新能源消费量呈逐年上升的趋势,从2016年的艾焦增长到2020年的艾焦,复合年增长率达到。前瞻根据中国新能源行业发展态势初步核算得到,2021年中国新能源行业消费量约为25艾焦。
4、新能源行业消纳情况分析
2022年1月,全国新能源消纳监测预警中心发布2021年12月全国新能源并网消纳情况,其中风电利用率达到100%的省市有北京、天津、上海、江苏、浙江、安徽、福建、湖北、重庆、四川、西藏、广东、广西和海南;光伏利用率达到100%的省市有北京、上海、江苏、浙江、安徽、福建、湖北、重庆、四川、广东、广西、海南、江西和湖南。
5、新能源发电占总发电比重逐年递增
根据中国电力企业联合会公布的数据显示,2017-2020年中国新能源发电占总发电比重呈逐年上升的趋势。2020年,中国新能源发电占总发电比重为,比2017年增长了个百分点;2021年,中国新能源发电占总发电比重达到,同比提高个百分点。
行业竞争格局
因目前新能源行业可量化指标较多,故行业竞争格局中的区域竞争部分仅以:各省份可再生能源电力消纳占全社会用电量的比重进行比较;企业竞争格局以:2021年各光伏企业光伏组件出货量;2021年各风力发电企业新增装机容量和累计装机容量进行对比;2020年各水力发电企业水电装机总量及水电发电量进行对比。
1、区域竞争:青海、四川和云南位列新能源行业第一竞争梯队
根据2021年6月国家能源局发布的《2020年度全国可再生能源电力发展监测评价报告》,30个省(区、市)中,可再生能源电力消纳占全社会用电量的比重超过80%以上的3个,分别为青海、四川和云南;40-80%的6个,分别为甘肃、重庆、湖南、广西、湖北和贵州;20-40%的10个,分别为上海、广东、吉林、宁夏、江西、陕西、黑龙江、新疆、河南和内蒙古;小于20%的11个,分别为浙江、福建、山西、安徽、辽宁、江苏、北京、海南、天津、河北和山东。
注:截至2022年6月22日,国家能源局尚未发布2021年全国可再生能源电力发展监测评价报告。
2、企业竞争格局分析
(1)光伏行业竞争格局
根据PV-Tech发布的《2021年全球组件供应商top10》,以光伏组件出货量来看,2021年光伏组件出货量前十名厂商中,中国企业包揽八席,隆基绿能、天合光能、晶澳科技依次位居2021年组件出货量全球排名前三,光伏组件出货量分别为、和。据PV-Tech介绍,2021年全球光伏行业实现跨越式发展,光伏行业整体产能和出货量均超过190GW;前十大组件供应商出货量超过160吉瓦,市场份额超过90%。
(2)风力发电行业竞争格局
中国可再生能源学会风能专业委员会发布的《2021年中国风电吊装容量统计简报》数据显示,新增装机容量方面,2021年中国风电市场有新增装机的整机制造企业共17家,新增装机容量5592万千瓦,排名前5家市场份额合计为,排名前10家市场份额合计为;累计装机容量方面,2021年前5家整机制造企业累计装机市场份额合计达为,前10家整机制造企业累计装机市场份额合计达到;其中,金风科技累计装机容量超过8000万千瓦,占国内市场的;远景能源和明阳智能累计装机容量均超过3000万千瓦,占比分别为和。
(3)水力发电行业竞争格局
因存在严格的行政准入门槛、资金门槛和技术门槛等,目前,我国水电行业运营企业的数量不多,主要大型集团包括:长江电力、华能集团、华电集团、大唐集团、国家电投和国家能源等。根据企业的公开数据以及国家统计局数据计算,2020年按在水电装机总容量分析,长江电力的市场份额达,其余五大集团的市占率均在之间。按照水电发电量分析,长江电力的市场份额达,其余五大集团的市占率均在之间。
注:截至2022年6月22日,除大唐集团外的其他五大能源集团均为公布2021年社会责任报告,故此处仅以2020年数据为例,对我国水电行业市场竞争格局进行分析。
行业发展前景及趋势预测
1、“十四五”时期保障新能源发展用地用海需求,财政金融手段支持新能源发展
近年来,我国以风电、光伏发电为代表的新能源发展成效显著,装机规模稳居全球首位,发电量占比稳步提升,成本快速下降,已基本进入平价无补贴发展的新阶段。同时,新能源开发利用仍存在电力系统对大规模高比例新能源接网和消纳的适应性不足、土地资源约束明显等制约因素。2022年5月14日,国家发展改革委、国家能源局发布《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》(以下简称“《实施方案》”)《实施方案》在新能源的开发利用模式、加快构建适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统、完善新能源项目建设管理、保障新能源发展用地用海需求和财政金融手段支持新能源发展等方面做出了全面指引:
《实施方案》坚持统筹新能源开发和利用,坚持分布式和集中式并举,突出模式和制度创新,在四个方面提出了新能源开发利用的举措,推动全民参与和共享发展:
传统电力系统是以化石能源为主来打造规划设计理念和调度运行规则等。实现碳达峰碳中和,必须加快构建新型电力系统,适应新能源比例持续提高的要求,在规划理念革新、硬件设施配置、运行方式变革、体制机制创新上做系统性安排:
鉴于新能源项目点多面广、单体规模小、建设周期短等,《实施方案》立足新能源项目建设的规模化、市场化发展需求,继续深化“放管服”改革,重点在简化管理程序、提升服务水平上:
经过多年发展,我国已经形成了较为完善并具有一定优势的新能源产业链体系。新形势下,我国新能源产业必须强化创新驱动,统筹发展与安全,促进形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。为此,《实施方案》从提升技术创新能力、保障产业链供应链安全、提高国际化水平等方面支持引导新能源产业健康有序发展:
与传统能源相比,新能源能量密度较低,占地面积大。随着新能源规模快速扩大,土地资源已经成为影响新能源发展的重要因素。《实施方案》进一步强化新能源发展用地用海保障,通过明确用地管理政策、规范税费征收、提高空间资源利用率、推广生态修复类新能源项目等措施,推动解决制约新能源行业发展的用地困境:
“十四五”风光等主要新能源已实现平价无补贴上网,财政政策支持的方向和模式需要与时俱进,金融支持政策力度需要加大,进一步发挥财政、金融政策的作用。《实施方案》提出三方面政策举措:
2、“十四五”新能源行业发展趋势:基础设施建设能力显著提高,向国际一流水平迈进
作为绿色低碳能源,新能源是我国多轮驱动能源供应体系的重要组成部分,对于改善能源结构、保护生态环境、应对气候变化、实现经济社会可持续发展具有重要意义。
国家能源局新能源和可再生能源司司长李创军表示,在“十三五”的基础上,“十四五”期间可再生能源年均装机规模还将有大幅度的提升,到“十四五”末可再生能源的发电装机占我国电力总装机的比例将超过50%,据此,前瞻初步预测至2025年末,我国新能源装机容量可达到17亿千瓦,至2027年末,我国新能源装机容量或将达到21亿千瓦。
随着新能源装机量的稳步增长,预计至2027年我国光伏、风能、水能、火电等新能源发电量也将随之进一步高增,前瞻根据近年来我国新能源发电量以及新能源行业发展趋势初步预测至2025年末,我国新能源发电量可达到万亿千瓦时,至2027年末,新能源发电量或将突破万亿千瓦时。
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国新能源行业发展前景与投资战略规划分析报告》。
新能源就是突出一个新字,它是相对于传统能源来说的比如煤炭、石油、天然气等等。由于我国的基本国情是贫油贫气严重,75%的原油依赖进口,65%的天然气依赖进口,煤炭丰富可是污染严重。所有因素叠加在一起,发展新能源遍成为能否摆脱对外国石油天然气的依赖,快速发展经济的主要指标。在未来一段时间里发展风电、核电、可燃冰、地热能、电动汽车等多点开花。新能源即使发展起来了,对石油、天然气的进口还是必要的,只是份额会降低,与国外供应商谈判的时候,筹码也会更多一些,更加有利的掌握话语权。综上所述,发展新能源是国家战略所需,是必由之路,是关系到我国能源安全的头等大事
新能源汽车具有低能耗、轻污染等传统燃油汽车不可比拟的优点,可以改善能源紧缺与环境污染等问题,所以中国政府高度重视新能源汽车行业的研发,并作为中国战略新兴产业和“中国制造2025”的重点领域。近年来新能源汽车在政府大力持续的扶持引领下取得了突出的成绩。中国从“十五规划”开始发展新能源汽车,组织实施了“十五期间国家电动汽车重大科技专项”,重点开发汽车整车技术和关键零部件技术,期间推出了26项国家标准,累计796项国内外专利,经过多年努力,中国在电动汽车研发方面取得了巨大进展。公共平台技术方面,建立了新能源汽车标准体系和整车、电池、电机测试平台。整车技术方面,实现了纯电动汽车续航、可靠性、安全性等方面的提高。燃料电池轿车采用“电—电混合”动力系统平台技术方案,实现了燃料电池城市客车在燃料电池和蓄电池混合动力、电动化底盘、整车控制等三大系统的应用和在燃料电池耐久性、氢气安全性、整车燃料经济性等三大技术领域均取得重要突破。新能源汽车生产技术水平低、市场空间小、投资风险大、技术研发期长、投资回报慢,在产业发展初期,离不开政府的大力扶持。在整车生产、推广、充电设施建设和动力电池研发和运营方面持续获得政府帮助。2010年国务院发布《关于加快培育发展战略性新兴产业的决定》,将新能源汽车作为战略性新兴产业之一重点培育发展,2014年接连出台一系列配套补贴优惠政策,这些政策以车辆购置补贴为主,包括车辆购置税减免、政府和公共机构采购、扶持性电价、充电基础设施建设支持等,对新能源汽车行业进行全方位扶持。2016年中国政府颁布相关政策共277项。2017年政府又颁发多项政策支持新能源汽车发展,如关于《调整汽车贷款有关政策的通知》。虽然我国新能源汽车起步晚,但在政府的大力扶持下,经过几年的发展,已经取得了突出的成果,相关政策更加健全,技术研发制度更加成熟,市场发展稳定有序。基于环境保护、能源安全、建设工业强国的考虑,新能源汽车未来仍是我国的战略性新兴产业,是政府重点扶持的对象。而技术发展落后和充电设施欠缺仍是新能源汽车发展的障碍,未来几年,新能源汽车发展仍离不开政府扶持。在建设低碳、节能经济的宏观背景下,发展新能源汽车是大势所趋,在未来必将拉动中国汽车产业技术革新和经济增长。
如果满意再追加100分。 2009-03-22 19:31可以再充分点吗?谢谢了
浅谈传感器的现状以及发展趋势2007-1-25 16:39:00 转:中国工控展览网 供稿1 微型化(Micro)为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致,对于传感器性能指标(包括精确性、可靠性、灵敏性等)的要求越来越严格;与此同时,传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程,因此还要求传感器必须配有标准的输出模式;而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求,所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代;后者主要由硅材料构成,具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。 由计算机辅助设计(CAD)技术和微机电系统(MEMS)技术引发的传感器微型化目前,几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD)的模拟式工程化设计转变,从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统,这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。对于微机电系统(MEMS)的研究工作始于20世纪60年代,其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科,是一个极具前景的新兴研究领域。MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合,期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展,尤其最近十多年的研究与发展,MEMS技术已经显示出了巨大的生命力,此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。在当前技术水平下,微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构,从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件,象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件[1],[2]。目前,这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。 微型传感器应用现状就当前技术发展现状来看,微型传感器已经对大量不同应用领域,如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响;目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量,如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等2 智能化(Smart)智能化传感器(Smart Sensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视,尤其在探测器应用领域,如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎,产生的影响较大。 智能化传感器的特点智能化传感器是指那些装有微处理器的,不但能够执行信息处理和信息存储,而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一样,其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。如智能化压力传感器,主传感器为压力传感器,用来探测压力参数,辅助传感器通常为温度传感器和环境压力传感器。采用这种技术时可以方便地调节和校正由于温度的变化而导致的测量误差,而环境压力传感器测量工作环境的压力变化并对测定结果进行校正;而硬件系统除了能够对传感器的弱输出信号进行放大、处理和存储外,还执行与计算机之间的通信联络。通常情况下,一个通用的检测仪器只能用来探测一种物理量,其信号调节是由那些与主探测部件相连接着的模拟电路来完成的;但智能化传感器却能够实现所有的功能,而且其精度更高、价格更便宜、处理质量也更好。与传统的传感器相比,智能化传感器具有以下优点:1.智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节,能够对所测的数值及其误差进行补偿,而且还能够进行逻辑思考和结论判断,能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理,借助于软件滤波器滤波数字信号。此外,还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿,以改进测量精度。2.智能化传感器具有自诊断和自校准功能,可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时,它将发出告警信号,并根据其分析器的输入信号给出相关的诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时,它能够借助其内部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。3.智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量,从而进一步拓宽了其探测与应用领域,而微处理器的介入使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行实时处理。此外,其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现最佳的工作性能,也能够使它们适合于各不相同的工作环境。4.智能化传感器既能够很方便地实时处理所探测到的大量数据,也可以根据需要将它们存储起来。存储大量信息的目的主要是以备事后查询,这一类信息包括设备的历史信息以及有关探测分析结果的索引等;5.智能化传感器备有一个数字式通信接口,通过此接口可以直接与其所属计算机进行通信联络和交换信息。此外,智能化传感器的信息管理程序也非常简单方便,譬如,可以对探测系统进行远距离控制或者在锁定方式下工作,也可以将所测的数据发送给远程用户等。 智能化传感器的发展与应用现状目前,智能化传感器技术正处于蓬勃发展时期,具有代表意义的典型产品是美国霍尼韦尔公司的ST-3000系列智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器,以及另外一些含有微处理器(MCU)的单片集成压力传感器、具有多维检测能力的智能传感器和固体图像传感器(SSIS)等。与此同时,基于模糊理论的新型智能传感器和神经网络技术在智能化传感器系统的研究和发展中的重要作用也日益受到了相关研究人员的极大重视。指出的一点是:目前的智能化传感器系统本身尽管全都是数字式的,但其通信协议却仍需借助于4~20 mA的标准模拟信号来实现。一些国际性标准化研究机构目前正在积极研究推出相关的通用现场总线数字信号传输标准;不过,在眼下过渡阶段仍大多采用远距离总线寻址传感器(HART)协议,即Highway Addressable Remote Transducer。这是一种适用于智能化传感器的通信协议,与目前使用4~20mA模拟信号的系统完全兼容,模拟信号和数字信号可以同时进行通信,从而使不同生产厂家的产品具有通用性。能化传感器多用于压力、力、振动冲击加速度、流量、温湿度的测量,如美国霍尼韦尔公司的ST3000系列全智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器就属于这一类传感器。另外,智能化传感器在空间技术研究领域亦有比较成功的应用实例[6]。发展中,智能化传感器无疑将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。可以预见,新兴的智能化传感器将会在关系到全人类国民生的各个领域发挥越来越大作用。3 多功能传感器(Multifunction)如前所述,通常情况下一个传感器只能用来探测一种物理量,但在许多应用领域中,为了能够完美而准确地反映客观事物和环境,往往需要同时测量大量的物理量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器则是一种体积小巧而多种功能兼备的新一代探测系统,它可以借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式,用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。随着传感器技术和微机技术的飞速发展,目前已经可以生产出来将若干种敏感元件综装在同一种材料或单独一块芯片上的一体化多功能传感器。 多功能传感器的执行规则和结构模式概括来讲,多功能传感器系统主要的执行规则和结构模式包括:(1) 多功能传感器系统由若干种各不相同的敏感元件组成,可以用来同时测量多种参数。譬如,可以将一个温度探测器和一个湿度探测器配置在一起(即将热敏元件和湿敏元件分别配置在同一个传感器承载体上)制造成一种新的传感器,这样,这种新的传感器就能够同时测量温度和湿度。(2) 将若干种不同的敏感元件精巧地制作在单独的一块硅片中,从而构成一种高度综合化和小型化的多功能传感器。由于这些敏感元件是被综装在同一块硅片中的,它们无论何时都工作在同一种条件下,所以很容易对系统误差进行补偿和校正。(3)借助于同一个传感器的不同效应可以获得不同的信息。以线圈为例,它所表现出来的电容和电感是各不相同的。(4)在不同的激励条件下,同一个敏感元件将表现出来不同的特征。而在电压、电流或温度等激励条件均不相同的情况下,由若干种敏感元件组成的一个多功能传感器的特征可想而知将会是多么的千差万别!有时候简直就相当于是若干个不同的传感器一样,其多功能特征可谓名副其实。 多功能传感器的研制与应用现状多功能传感器无疑是当前传感器技术发展中一个全新的研究方向,日前有许多学者正在积极从事于该领域的研究工作。如将某些类型的传感器进行适当组合而使之成为新的传感器,如用来测量流体压力和互异压力的组合传感器。又如,为了能够以较高的灵敏度和较小的粒度同时探测多种信号,微型数字式三端口传感器可以同时采用热敏元件、光敏元件和磁敏元件;这种组配方式的传感器不但能够输出模拟信号,而且还能够输出频率信号和数字信号.从目前的发展现状来看,最热门的研究领域也许是各种类型的仿生传感器了,而且在感触、刺激以及视听辨别等方面已有最新研究成果问世。从实用的角度考虑,多功能传感器中应用较多的是各种类型的多功能触觉传感器,譬如人造皮肤触觉传感器就是其中之一,这种传感器系统由PVDF材料、无触点皮肤敏感系统以及具有压力敏感传导功能的橡胶触觉传感器等组成。据悉,美国MERRITT公司研制开发的无触点皮肤敏感系统获得了较大的成功,其无触点超声波传感器、红外辐射引导传感器、薄膜式电容传感器、以及温度、气体传感器等在美国本土应用甚广。与其它方面的研究成果相比,目前在人工嗅觉方面的研究还似乎远远不尽人意。由于嗅觉元件接收到的判别信号是非常复杂的,其中总是混合着成千上万种化学物质,这就使得嗅觉系统处理起这些信号来异常错综复杂。人工嗅觉传感系统的典型产品是功能各异的Electronic nose(电子鼻),近10多年来,该技术的发展很快,目前已有数种商品化的产品在国际市场流通,美、法、德、英等国家均有比较先进的电子鼻产品问世。“电子鼻”系统通常由一个交叉选择式气体传感器阵列和相关的数据处理技术组成,并配以恰当的模式识别系统,具有识别简单和复杂气味的能力,主要用来解决一般情况下的气味探测问题。根据应用对象的不同,“电子鼻”系统传感器阵列中传感器的构成材料及配置数量亦有所不同,其中,构成材料包括金属氧化物半导体、导电聚合物、石英晶振等,配置数量则从几个到数十个不等。总之,“电子鼻”系统是气体传感器技术和信息处理技术进行有效结合的高科技产物,其气体传感器的体积很小,功耗也很低,能够方便地捕获并处理气味信号。气流经过气体传感器阵列进入到“电子鼻”系统的信号预处理元件中,最后由阵列响应模式来确定其所测气体的特征。阵列响应模式采用关联法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法对所测气体进行定性和定量鉴别。美国Cyranosciences公司生产的Cyranose 320电子鼻是目前技术较为先进、适用范围也比较广的嗅觉传感系统之一,该系统主要由传感器阵列和数据分析算法两部分组成,其基本技术是将若干个独特的薄膜式碳-黑聚合物复合材料化学电阻器配置成一个传感器阵列,然后采用标准的数据分析技术,通过分析由此传感器阵列所收集到的输出值的办法来识别未知分析物。据称,Cyranose 320电子鼻的适用范围包括食品与饮料的生产与保鲜、环境保护、化学品分析与鉴定、疾病诊断与医药分析以及工业生产过程控制与消费品的监控与管理等。4 无线网络化(wireless networked)无线网络对我们来说并不陌生,比如手机,无线上网,电视机。传感器对我们来说也不陌生,比如温度传感器、压力传感器,还有比较新颖的气味传感器。但是,把二者结合在起来,提出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)这个概念,却是近几年才发生的事情。这个网络的主要组成部分就是一个个可爱的传感器节点。说它们可爱,是因为它们的体积都非常小巧。这些节点可以感受温度的高低、湿度的变化、压力的增减、噪声的升降。更让人感兴趣的是,每一个节点都是一个可以进行快速运算的微型计算机,它们将传感器收集到的信息转化成为数字信号,进行编码,然后通过节点与节点之间自行建立的无线网络发送给具有更大处理能力的服务器 传感器网络传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。传感器网络的研究采用系统发展模式,因而必须将现代的先进微电子技术、微细加工技术、系统SOC(system-on-chip)芯片设计技术、纳米材料与技术、现代信息通讯技术、计算机网络技术等融合,以实现其微型化、集成化、多功能化及系统化、网络化,特别是实现传感器网络特有的超低功耗系统设计。传感器网络具有十分广阔的应用前景,在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和巨大实用价值,已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视,并成为进入2000 年以来公认的新兴前沿热点研究领域,被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。 传感器网络研究热点问题和关键技术传感器网络以应用为目标,其构建是一个庞大的系统工程,涉及到的研究工作和需要解决的问题在每一个层面上都很多。对无线传感器网络系统结构及界面接口技术的研究意义重大。如果我们把传感器网络按其功能抽象成五个层次的话,将会包括基础层(传感器集合)、网络层(通信网络)、中间件层、数据处理和管理层以及应用开发层。其中,基础层以研究新型传感器和传感系统为核心,包括应用新的传感原理、使用新的材料以及采用新的结构设计等,以降低能耗、提高敏感性、选择性、响应速度、动态范围、准确度、稳定性以及在恶劣环境条件下工作的能力。 传感器网络的应用研究传感器网络有着巨大的应用前景,被认为是将对21 世纪产生巨大影响力的技术之一。已有和潜在的传感器应用领域包括:军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监测等等。随着传感器技术、无线通信技术、计算技术的不断发展和完善,各种传感器网络将遍布我们生活环境,从而真正实现“无处不在的计算”。以下简要介绍传感器网络的一些应用。(1)军事应用传感器网络研究最早起源于军事领域,实验系统有海洋声纳监测的大规模传感器网络,也有监测地面物体的小型传感器网络。现代传感器网络应用中,通过飞机撒播、特种炮弹发射等手段,可以将大量便宜的传感器密集地撒布于人员不便于到达的观察区域如敌方阵地内,收集到有用的微观数据;在一部分传感器因为遭破坏等原因失效时,传感器网络作为整传感器网络体仍能完成观察任务。传感器网络的上述特点使得它具有重大军事价值,可以应用于如下一些场景中:▉监测人员、装备等情况以及单兵系统:通过在人员、装备上附带各种传感器,可以让各级指挥员比较准确、及时地掌握己方的保存状态。通过在敌方阵地部署各种传感器,可以了解敌方武器部署情况,为己方确定进攻目标和进攻路线提供依据。▉监测敌军进攻:在敌军驻地和可能的进攻路线上部署大量传感器,从而及时发现敌军的进攻行动、争取宝贵的应对时间。并可根据战况快速调整和部署新的传感器网络。▉评估战果:在进攻前后,在攻击目标附近部署传感器网络,从而收集目标被破坏程度的数据。▉核能、生物、化学攻击的侦察:借助于传感器网络可以及早发现己方阵地上的生、化污染,提供快速反应时间从而减少损失。不派人员就可以获取一些核、生、化爆炸现场的详细数据。(2)环境应用应用于环境监测的传感器网络,一般具有部署简单、便宜、长期不需更换电池、无需派人现场维护的优点。通过密集的节点布置,可以观察到微观的环境因素,为环境研究和环境监测提供了崭新的途径传感器网络研究在环境监测领域已经有很多的实例。这些应用实例包括:对海岛鸟类生活规律的观测;气象现象的观测和天气预报;森林火警;生物群落的微观观测等▉洪灾的预警:通过在水坝、山区中关键地点合理地布置一些水压、土壤湿度等传感器,可以在洪灾到来之前发布预警信息,从而及时排除险情或者减少损失。▉农田管理:通过在农田部署一定密度的空气温度、土壤湿度、土壤肥料含量、光照强度、风速等传感器,可以更好地对农田管理微观调控,促进农作物生长。(3)家庭应用建筑及城市管理各种无线传感器可以灵活方便地布置于建筑物内,获取室内环境参数,从而为居室环境控制和危险报警提供依据。▉ 智能家居:通过布置于房间内的温度、湿度、光照、空气成分等无线传感器,感知居室不同部分的微观状况,从而对空调、门窗以及其他家电进行自动控制,提供给人们智能、舒适的居住环境[16]。▉建筑安全:通过布置于建筑物内的图像、声音、气体检测、温度、压力、辐射等传感器,发现异常事件及时报警,自动启动应急措施。▉智能交通:通过布置于道路上的速度、识别传感器,监测交通流量等信息,为出行者提供信息服务,发现违章能及时报警和记录[17]。反恐和公共安全通过特殊用途的传感器,特别是生物化学传感器监测有害物、危险物的信息,最大限度地减少其对人民群众生命安全造成的伤害。(4)结论无线传感器网络有着十分广泛的应用前景,它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值,在未来还将在许多新兴领域体现其优越性,如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见,将来无线传感器网络将无处不在,将完全融入我们的生活。比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连,实现远距离跟踪,家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。但是,我们还应该清楚的认识到,无线传感器网络才刚刚开始发展,它的技术、应用都还还远谈不上成熟,国内企业应该抓住商机,加大投入力度,推动整个行业的发展。无线传感器网络是新兴的通信应用网络,其应用可以涉及到人类生活和社会活动的所有领域。因此,无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,需要各种技术支撑。目前,成熟的通信技术都可能经过适当的改进和进一步发展,应用到无线传感器网络中,形成新的市场增长点,创造无线通信的新天地。5 结语当前技术水平下的传感器系统正向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展。今后,随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展,未来的传感器系统必将变得更加微型化、综合化、多功能化、智能化和系统化。在各种新兴科学技术呈辐射状广泛渗透的当今社会,作为现代科学“耳目”的传感器系统,作为人们快速获取、分析和利用有效信息的基础,必将进一步得到社会各界的普遍关注。微波传感器依靠微波的很多优点,将广泛地用于微波通讯、卫星发送等无线通讯,和雷达、导弹诱导、遥感、射电望远镜中。并且在一些非接触式的监测和控制中也有很好的应用。
微藻素是一种从蓝藻细菌引起的水华中产生的细菌肝毒素,一种固定有表面细胞质粒基因组的生物传感器已经制得,用于测量水中微藻素的含量,它直接的测量范围是50~1000 �0�710-6g/l[22]。一种基于酶的抑制性分析的多重生物传感器用于测量毒性物质的设想也已经提出。在这种多重生物传感器中,应用了两种传导器—对pH敏感的电子晶体管和热敏性的薄膜电极,以及三种酶—尿素酶、乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶。该生物传感器的性能已经得到测试,效果较好[23]。除了发酵工业和环境监测,生物传感器还深入的应用于食品工程、临床医学、军事及军事医学等领域,主要用于测量葡萄糖、乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸,以及各种致癌和致变物质。三、 讨论与展望 美国的Harold 指出,生物传感器商品化要具备以下几个条件:足够的敏感性和准确性、易操作、价格便宜、易于批量生产、生产过程中进行质量监测。其中,价格便宜决定了传感器在市场上有无竞争力。而在各种生物传感器中,微生物传感器最大的优点就是成本低、操作简便、设备简单,因此其在市场上的前景是十分巨大和诱人的。相比起来,酶生物传感器等的价格就比较昂贵。但微生物传感器也有其自身的缺点,主要的缺点就是选择性不够好,这是由于在微生物细胞中含有多种酶引起的。现已有报道加专门抑制剂以解决微生物电极的选择性问题。除此之外,微生物固定化方法也需要进一步完善,首先要尽可能保证细胞的活性,其次细胞与基础膜结合要牢固,以避免细胞的流失。另外,微生物膜的长期保存问题也待进一步的改进,否则难于实现大规模的商品化。总之,常用的微生物电极和酶电极在各种应用中各有其优越之处。若容易获得稳定、高活性、低成本的游离酶,则酶电极对使用者来说是最理想的。相反的,若生物催化需经过复杂途径,需要辅酶,或所需酶不宜分离或不稳定时,微生物电极则是更理想的选择。而其他各种形式的生物传感器也在蓬勃发展中,其应用也越来越广泛。随着固定化技术的进一步完善,随着人们对生物体认识的不断深入,生物传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。
室内空气质量检测与传感器的应用 [摘要]室内空气品质对人的影响至关重要,利用传感器检测空气质量是当今流行的一种方法,本文介绍了传感器在空气质量检测方面的原理应用,分析了当前气体传感器的优点和不足,以及气体传感器的发展趋势和前景。 [关键词]空气质量 气体传感器 室内环境污染 一、空气对于人的重要性 人们每时每刻都离不开氧,并通过吸入空气而获得氧。一个成年人每天需要吸入空气达6500升以获得足够的氧气,因此,被污染了的空气对人体健康有直接的影响。人的一生中有90%以上时间在室内度过,可见,室内空气品质对人的影响更是至关重要。 二、室内环境污染背景 当今,人类正面临“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”之后,又出现了“室内空气污染”为主的第三次环境污染。美国专家检测发现,在室内空气中存在500多种挥发性有机物,其中致癌物质就有 20多种,致病病毒 200多种。危害较大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量触目惊心的事实证实,室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”,也成为全世界各国共同关注的问题。据统计,全球近一半的人处于室内空气污染中,室内环境污染已经引起的呼吸道疾病,22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌。 三、关于开展室内空气质量服务的几点设想 1.着手调查国内家庭和办公室内空气质量的基本情况。 2.了解并着手引进室内空气质量检测设备。 3.进行规模较大的宣传活动,首先应由气象主管部门与环保主管部门联合建立室内空气质量问题的管理机制。 4.对国际环保部门有关室内空气质量的法规、技术标准、室内污染测定方法及对测定仪器等问题进行专门的调查和研究。 四、空气检测仪的强力武器——传感器 检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要工具。下面将介绍六种在空气质量检测方面发挥重要作用的传感器。 1.金属氧化物半导体式传感器。金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。 2.催化燃烧式传感器。催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,是温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。 3.定电位电解式传感器。定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术,在此方面国外技术领先,因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。 4.迦伐尼电池式氧气传感器。迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出电子,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器 5.红外式传感器。红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理,具有抗中毒性好,反应灵敏,对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂,成本高。 光离子化气体传感器。PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成,在离子室有正负电极,形成电场,待测气体在紫外灯的照射下,离子化,生成正负离子,在电极间形成电流,经放大输出信号。PID具有灵敏度高,无中毒问题,安全可靠等优点。 五、气体检测仪器仪表产业发展现状深度分析 近年来,随着中国经济的高速发展,仪器仪表产业也得到了快速发展,自2004年产销首次突破千亿元大关,行业发展进入了快车道,2006年行业总产值突破两千亿元;2007年仪器仪表行业总产值达3078亿元,增长率高达;据仪器仪表行业协会统计,08年上半年仪器仪表行业总产值实现 亿元,同比增长,其中分析仪器、环境监测仪器仪表增长率高达32%。 科学技术的进步为气体检测仪器仪表行业的发展提供了条件,市场和政府政策的推动、人们安全意识的提高、相关法规法律的完善是气体检测行业发展的核心动力,这些推动使气体检测仪器仪表行业处于产业高速增长期。 从技术发展的角度看,根据使用传感器原理的不同,常见的气体检测仪器仪表各自有适用气体及应用领域,新技术新产品正在成为未来气体检测仪器仪表的主流。 六、对未来空气质量检测的展望 随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视,对各种有毒、有害气体的探测,对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新材料研制技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件。气体传感器将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科综合技术的基础上得到发展。研制能够同时监测多种气体的全自动数字式的智能气体传感器将是该领域的重要研究方向。 参考文献: [1]陈艾.敏感材料与传感器[M].北京:高等教育出版社. [2]高晓蓉.传感器技术[M].成都:西安交通大学出版社. [3]彭军.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社. [4]王元庆.新型传感器原理及应用[M].北京:机械工业出版社. [5]赵茂泰.智能仪器原理及应用[M].北京:电子工业出版社.