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毕业设计（论文）

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毕业设计（论文）报告

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一、研究背景与意义

1.研究背景

(1)近年来，随着全球经济的快速发展，能源需求不断增长，能源安全问题日益凸显。据国际能源署（IEA）统计，2019年全球能源消费量达到153.5亿吨标准油，其中化石能源占比超过80%。我国作为世界第二大能源消费国，能源需求持续增长，能源安全面临巨大挑战。以石油为例，我国石油进口依存度逐年上升，2019年达到70.8%，对国际市场依赖程度较高。这一现状使得我国能源安全受到国际政治、经济波动等多重因素的影响，亟需寻找新的能源解决方案。

(2)在此背景下，可再生能源作为一种清洁、可持续的能源形式，逐渐成为全球能源转型的重要方向。根据联合国环境规划署（UNEP）的数据，全球可再生能源装机容量从2000年的不到100GW增长到2019年的约2600GW，增长速度显著。我国政府高度重视可再生能源发展，提出“能源互联网”战略，加大对风能、太阳能等可再生能源的扶持力度。以太阳能为例，我国太阳能发电装机容量从2010年的不到10GW增长到2019年的约210GW，占全球太阳能发电装机容量的近四分之一。

(3)然而，在可再生能源快速发展过程中，仍存在一些问题亟待解决。首先，可再生能源发电的间歇性和波动性较大，对电网的稳定性造成一定影响。据国家能源局统计，2019年我国弃风、弃光现象较为严重，弃风量达到35亿千瓦时，弃光量达到11亿千瓦时。其次，可再生能源成本较高，限制了其在部分地区的推广应用。以太阳能光伏发电为例，2019年光伏发电成本约为0.6元/千瓦时，高于传统火电。此外，可再生能源产业链不完善，关键技术有待突破，也是制约其发展的因素之一。

2.研究意义

(1)研究可再生能源对能源安全和环境保护具有重要意义。随着全球气候变化加剧，传统化石能源的使用导致大量温室气体排放，加剧了全球变暖问题。据世界气象组织（WMO）报告，2019年全球平均气温较工业化前水平高出约1.1摄氏度。可再生能源的开发和利用可以有效减少温室气体排放，有助于实现全球温室气体减排目标。以风力发电为例，据国际风能协会（GWEC）数据，全球风力发电量在2019年达到742TWh，相当于减少约4.4亿吨二氧化碳排放。

(2)从经济效益角度来看，可再生能源的研究与推广对经济发展具有积极作用。可再生能源产业已成为全球经济增长的重要驱动力，创造了大量就业机会。根据国际可再生能源机构（IRENA）报告，2019年全球可再生能源产业创造了1100万个就业岗位，其中光伏产业贡献了约300万个。以我国为例，2019年我国可再生能源产业产值达到1.9万亿元，同比增长9.5%。此外，可再生能源的发展有助于降低能源成本，提高能源利用效率，促进能源结构优化。

(3)从社会效益角度来看，可再生能源的研究与推广有助于提高人们的生活质量。可再生能源的开发利用可以缓解能源短缺问题，保障能源供应稳定。以太阳能热水系统为例，据统计，2019年我国太阳能热水器市场规模达到1000亿元，覆盖约1亿户家庭。此外，可再生能源的发展有助于改善环境质量，减少大气污染和水质污染，提高居民生活环境。据世界卫生组织（WHO）报告，空气污染每年导致约700万人死亡，可再生能源的发展有助于降低空气污染，提高居民健康水平。

3.研究现状

(1)当前，全球可再生能源的研究与应用已取得显著进展。在风力发电领域，风力涡轮机的效率和可靠性得到了显著提升，新型风力发电技术如垂直轴风力涡轮机、混合型风力涡轮机等不断涌现。据国际风能协会（GWEC）统计，截至2020年，全球风能累计装机容量达到652GW，同比增长约11%。同时，风力发电成本持续下降，已经接近甚至低于传统化石能源发电成本。以我国为例，2019年风电发电成本已经降至约0.35元/千瓦时。

(2)太阳能光伏领域的研究也取得了突破性进展。晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等技术的研发和应用不断深入，太阳能电池效率不断提高。据国际可再生能源机构（IRENA）报告，截至2020年，全球太阳能电池效率已达到20%以上，最高实验室效率甚至超过26%。此外，光伏发电成本也在逐年下降，2019年全球光伏发电成本已降至约0.5美元/瓦，大大降低了光伏发电的门槛。

(3)生物质能作为一种重要的可再生能源，近年来也受到了广泛关注。生物质能技术的研究主要集中在生物质发电、生物质燃料、生物质炭等方面。生物质发电技术已经相对成熟，全球生物质发电装机容量已超过100GW