大型实验动物生物医药研究应用研讨会新闻稿(科技厅)

第一篇：大型实验动物生物医药研究应用研讨会新闻稿(科技厅)

钟小平副厅长出席“2011第二届国际小型猪学术论坛暨大

型实验动物生物医药研究应用研讨会”

由广东省科学技术厅、南方医科大学和中国科学院广州生物医药与健康研究院联合主办的“2011第二届国际小型猪学术论坛暨大型实验动物生物医药研究应用研讨会”于11月25-26日在东莞松山湖高新区召开。

广东省科技厅钟小平副厅长，南方医科大学陈敏生校长，科技部生物技术发展中心郑玉果处长，中国工程院院士夏咸柱，中国实验动物学会常务副理事长兼秘书长秦川，南方医科大学副校长胡炜，广东省人民政府顾问、台湾联电集团荣誉副董事长宣明智，东莞市政府顾问宋涛，东莞松山湖工委书记、管委会常务副主任刘宁，松山湖管委会副主任李航等出席了论坛开幕式。出席开幕式的嘉宾还有来自海内外实验动物学和相关生物医药专业学科的专家代表共300余人。

陈敏生校长致欢迎辞，钟小平副厅长、郑玉果处长、秦川副理事长及刘宁书记等分别在开幕式上作重要讲话。

钟小平副厅长在讲话中指出，近年来广东省在大型实验动物资源开发应用方面的工作卓有成效,非人灵长类动物的年产量约占全国的1/3，远销欧美地区；拥有通过AAALAC认证的国家级比格犬种子资源基地。南方医科大学与东莞松山湖高新技术产业开发区强强联合，共同建设“生物医药研发大型实验动物（小型猪、犬和猴）公共服务平台”，对东莞市的产业转型升级和发展生物医药产业具有重要推动作用。

据悉，本次会议有中国工程院院士夏咸柱博士、以色列Rambam医学中心乳腺健康研究所所长Dan Hershko博士等数十位国内外著名专家和学者围绕大动物资源开发、遗传修饰及干细胞/iPS细胞等内容做了精彩的学术报告。

会上，中国实验动物学会实验小型猪专业委员会正式挂牌成立。

大会承办单位之一－东莞松山湖明珠实验动物科技有限公司是南方医科大学松山湖实验动物公共服务平台的运营单位。是国内第一个涵盖猴、犬、小型猪等大型实验动物的综合性实验平台。本次大会召开对加速我国生物医药研究大动物应用进程意义重大，引起了业界的广泛关注。广州日报、南方日报、羊城晚报、科技日报及东莞电视台等十余家媒体对大会进行了深度报道，网易、21CN及大洋网等主流网络媒体也对大会召开进行了系列报道。

第二篇：实验动物的研究现状及发展趋势

实验动物的研究现状及发展趋势

连孝俐

西南大学荣昌校区动物医学系 重庆荣昌 402460

摘要：生命科学发展的初始阶段，对实验动物定义较为简单，指凡是科学研究中用作试验的动物均是实验动物。后来随着生命科学的日益发展，对实验动物定义有了规范而严谨的表述。实验动物，是指人工饲养、对其携带的微生物实行控制、遗传明确或者来源清楚的，用于科学研究、教学、生产、检定及其他科学实验的动物。实验动物是生命科学和医学科研的基础和重要的支撑条件；实验动物质量的好坏，对生物制品产品质量的优劣起着十分重要的用；实验动物对相关领域有重大的推动作用,包括制药工业、轻工业与食品工业、农业和畜牧兽医及国防和军事科学等方面。随着人类的进步和社会的发展，实验动物越来越被世界各国重视，而且对各国的国民经济建设和高新技术的发展发挥了重要作用，其发展和应用程度是衡量一个国家和地区科学技术水平高低的重要标志之一。关键词：实验动物；研究现状；发展趋势 实验动物的研究现状

1.1 实验动物在兽医生物制品生产、研究和检测中的应用 1.1.1 实验动物在兽用生物制品生产中的应用

兽用生物制品是用天然或人工改造的微生物、寄生虫、生物毒素或生物组织及代谢产物等为原料，采用生物学、分子生物学或生物化学等相应技术制成的生物活性制品，用于预防、治疗和诊断畜禽等动物传染病。兽用生物制品的生产与检验离不开实验动物及其动物性原材料，包括实验动物、鸡胚、动物血清、细胞等。

1.1.2 实验动物在兽用生物制品研究中的应用

用于兽用生物制品研究、生产和检验的实验动物，全世界每年至少有几百万之多，其中20％用于新产品研究和开发旧。在兽用生物制品研究中，包括兽用疫苗菌(毒、虫)种的选育、免疫学研究、常规疫苗和基因工程疫苗研究、传统和新型抗体及诊断技术研究、安全评价以及建立传染性疾病的动物模型等方面都直接或间接利用实验动物。可见实验动物对于各种兽医生物制品的研究具有无可替代的作用。

1.1.3 实验动物在兽用生物制品质量检验中的应用

兽用生物制品质量检验主要包括菌(毒、虫)种的制备与鉴定、无菌检验、支[2][1]原体检验(活苗)、安全检验、效力检验、效价测定(抗血清和抗原)等主要项目。抗血清和诊断抗原的安检和效检应用最多的实验动物是小鼠、豚鼠和兔，而疫苗的安检和效检则广泛应用实验动物，或进行实验动物和靶动物平行检测，如猪口蹄疫苗的安检用兔和仔猪，效检用猪检验；猪瘟活疫苗安检用小鼠和猪，效检用兔和猪检验等。兽用生物制品是一种特殊商品，在兽用生物制品质量检验中，检测结果的准确性、可信性最终依靠各种实验动物来体现。1.2 实验动物在皮肤病学中的应用 1.2.1 实验动物在皮肤移植研究中应用

裸鼠能接受异种组织移植，包括正常的和牛皮癣皮肤。1973年Manning等在BALB/C裸鼠身上建立了人的全层包皮及其他种类的皮肤移植后能终身耐受的实验。1974年Rygarrd报告，将人的皮肤和其他种类皮肤移植到BALB/C/A/BOMF裸鼠得到成功。移植人的皮肤在6～10天期间有再生血管形成的迹象。1981年Haftek等在BALB/C裸鼠身上建立了累及牛皮癣皮肤植片的40%保持牛皮癣预期杆状变（指、趾）和典型的棘皮症。1983年Fraki等将累及和不累及牛皮癣的皮肤移植到NIH裸鼠上获得成功，累及牛皮癣的皮肤能保持其牛皮癣样的形状。

1.2.2 实验动物在皮肤过敏反应中应用

随着免疫血清学研究的需要，目前已发展成用致敏动物含反应素抗体的血清注射到同种或密切相关的异种正常动物皮内，24～72小时后，静脉注射抗原，观察局部皮肤过敏反应，统称PCA反应。药物对各种动物PCA反应的影响是不同的。抗组织胺药对各种动物PCA反应均有抑制作用，说明各种动物PCA反应时，均有组织胺释放。但色甘酸二钠可抑制大鼠PCA反应，而对小鼠及兔PAC反应则无影响，因此，应用PAC反应来判断一个药物的抗变态反应作用时，最好不要根据一种动物PAC反应的结果。

PAC反应试验常选用的动物是大白鼠，亦用小白鼠。有时根据实验需要用兔。这些动物PAC（24～72小时）反应是由IgE介导的。豚鼠很少采用，因其PCA反应主要是由IgG介导的。1.2.3 猪在皮肤病理学中的应用 由于猪的皮肤与人的非常相似，包括体表毛的疏稀、表皮生长的动力学及厚度（猪30天、人21天）以及烧伤皮肤的激素和代谢修补机制等。故猪可以作为研究人类的表皮烧伤和其它皮肤损伤较为理想的模型动物。

鼠是人类恶性黑色素瘤适宜的动物模型，有利于人类恶性黑色素瘤的研究和治疗。黑色素瘤移植到裸鼠的成功率比较大，约50～70%。许多报导表明，黑色素瘤的生长特性和生物化学特性及其组织学变化与供者的相类似，能保留许多原来的特性，移植的肿瘤还能连续地传播，Povlsen报告能连续9年保持其生长特性。用同样药物化学治疗，其结果与临床医治病人的实践相类似。这可为人类黑色素瘤的治疗方法提出许多有效的药物和药物联合体，也为黑色素瘤的检测和免疫治疗提供了新的方法。裸鼠还可用于其他皮肤肿瘤（如基底细胞得扁平细胞癌等）的诱发、生物学特性及治疗研究。1.3 实验动物在医学科学中的应用 1.3.1 在传染性疾病中的应用

人类传染性疾病可由病毒、细菌和寄生虫等病原引起。非人灵长类动物可被用作严重急性呼吸系统综合征(SARS)病毒和登革热病毒感染的病毒学、血清学和临床免疫应答研究，也可被用作病毒性腹泻、流感、疱疹病、病毒性肝炎和艾滋病(AIDS)的动物模型。猕猴不仅是球菌性肺炎、野兔热、链球菌病、葡萄球菌病、立克次体病、鼠伤寒沙门菌病等细菌性疾病的理想动物模型，也是弓形体病、阿米巴脑膜炎、疟疾、丝虫病等寄生虫病的理想动物模型。1.3．2 神经科学

1.3．2．1 非人灵长类在基础神经科学研究中的应用

基础神经科学研究是通过不断增加对正常大脑结构和功能的认识，从而有助于解决临床中出现的相关病症。基础神经科学包括神经解剖学(认识大脑的神经结构)、神经生理学(认识大脑如何处理信息和确定大脑结构和行为、认知之间的因果关系)、神经药理学和认知障碍的实验性治疗等。

通过研究非人灵长类获得的一些基础神经科学方面的发现，包括：1)皮质放大因子的概念；2)确定了盲视的概念；3)皮质基底神经环节的作用；4)额前叶的存储和执行功能；5)内侧颞叶和额叶在长期记忆中的相互作用等。1.3．2．2 非人灵长类在临床神经科学研究中的应用

[3]在临床神经科学研究中，利用非人灵长类开展的研究有助于对帕金森氏病[4]、脑卒中和阿尔茨海默氏病等神经系统疾病的病理生理学的认识和临床上的治疗。以阿尔茨海默氏病为例，它是一种以进行性认知障碍和记忆力损害为主的中枢神经系统退行性疾病，非人灵长类动物模型较啮齿类能更好地模拟其病理变化，神经生物学特性与人类非常相似，而且最重要的是，根据设计，非人灵长类经过训练，可用于完成特定的与记忆有关的任务，用于评价认知能力、情绪行为等的变化，这也是啮齿类动物无法替代的，因而是研究该病的最理想的动物模型。非人灵长类对筛选治疗老年痴呆药也起着至关重要的作用。恒河猴是目前该病研究中使用最广泛的非人灵长类实验动物，另外松鼠猴、猩猩、黑猩猩和狐猴等也是研究老年痴呆症比较理想的实验动物。

1.4 小型企业生产的普通级实验动物占使用量的绝大多数

由于大多数普通级实验动物生产的准入门槛较低，质量标准要求低，因此实验动物的质量整体水平不高。特别是普通级的实验家兔，由于其生产企业大部分是由农村养殖场转变而来，设施条件和经营管理与其它畜牧动物相差不大，或者说是按照肉兔的经营管理模式经营实验家兔的；在加上竞争激烈、市场容量小、利润微薄、诚信意识缺乏以及实验动物专业知识匮乏等因素的影响。因此尽可能的降低成本成为一些企业的唯一追求。各种因素的综合影响下，普通级实验动物的质量水平较低。

1.5 兽用动物性原材料的品质参差不齐

兽用生物制品生产多年的经验明确告诉我们，动物性原材料质量的好坏对产品质量是重要的影响因素。近年来虽已经引起生产者和管理者的普遍重视，但是由于多方面的原因，一些生产企业的基础条件比较落后，实验动物的饲养、管理水平和基础设施都达不到兽用生物制品规范化的要求，因此，在生产中使用的动物性原材料质量参差不齐，最终导致产品质量不稳定。这样由于产品合格率的影响而使生产厂家成本上升，影响经济效益。有的虽为合格产品，往往也会给用户带来不应有的损失。

1.6 部分实验动物的遗传背景不清，血缘不纯

目前我国所用的部分实验动物的遗传背景都不清楚，血缘不纯，以实验家兔[7]

[6]

[5]较为突出。我国实验家兔中国科学院上海实验动物中心先后从日本和美国引进新西兰白兔和日本大耳兔外，各地大部分实验用日本大耳白兔和新西兰白兔均来自畜牧业，且以特种经济动物的名义而引入饲养的种群,为了追求繁殖率、肉皮品质，多个品系间的杂交是普通现象。多数实验家兔生产商提供不出其生产家兔的遗传背景材料，生产的实验家兔也并不是纯正的日本大耳白兔或新西兰白兔，或多或少混入了其他品系的系统。

[8]2 实验动物发展趋势

2.1 实验动物质量越来越高

从国际小鼠种源库，北美的杰克森实验室，人类癌症模式小鼠联盟，突变小鼠资源联盟，加拿大小鼠联盟，欧洲突变小鼠资料库，亚洲位于日本的RIKEN BRC 生物资源中心等可以看到，用于科研方面的动物等级均是SPF 级或VAF 级，说明对实验动物质量要求非常高。另外从发达国家使用动物等级的历程也可以证明这一点。美国在上世纪60 至70 年代间，啮齿类动物已普及清洁级。80 年代后已普及SPF 级，部分实验室已使用悉生动物和无菌动物。欧盟国家、日本、澳大利亚和加拿大等经济发达国家使用的大、小鼠等小型实验动物大多也为SPF 级[9]。2.2 实验动物替代方法[10,11,12] 以替代(Replacement)、减少(Reduction)和优化(Refinement)为核心的3R 运动，是当前发达国家实验动物工作的发展趋向。1959 年，英国动物学家William M．S．Russell 和微生物学家Rex L．Burch 提出“3R”概念。“3R”概念对一些欧美发达国家有关实验动物法规的制定与修正，以及生物医学研究中科研计划与试验程序的论证和实施，产生了较为深远的影响。替代技术包括离体培养的器官(organ)、组织(tissue)、细胞(Cells)等。

减少动物使用量的技术包括建立中心数据库和网络平台共享，开展充分的前期文献调研工作，以及完善实验设计，包括使用适当的统计学方法和统计软件，或者在教学中应用电影或电视手段。优化技术包括实验方案、实验路线和实验手段的精细设计，实验中使用止疼剂、取消死亡和极端的实验终点等。除此之外,实验动物管理愈来愈严格，已经制定、颁布了较为完备的各种规章制度，已经走向法制化。实验动物品种、品系在科研需求下得到不断增加等。总之，实验动物生产在面向专业化、商品化及社会化的同时，正逐步走向全球化。

2．3 强化监控, 提高质量, 健全产业化、商品化、社会化供销体系

根据实验动物的现状和国外实验动物的发展趋势, 要发展我国实验动物事业就必须走产业化的道路。但从几十年我国实验动物发展具体情况来看, 产业化道路面临许多困难: 质量差、效益低、市场不规范, 严重影响产业化发展。因此, 国家在九五期间有重点的扶持实验动物生产基地和动物试验的标准化、社会化服务基地;加强和规范笼器具、饲料、垫料等实验动物支撑条件产业的发展;实行统一的实验动物保种、繁殖、供应中心网络和质量监测体系。国家科技部已确定北京、上海等地的几家实验动物生产单位和质量监测单位作为国家级实验动物保种中心和质量监测中心, 负责和协调全国各地实验动物的引种与质量监督和与世界各国实验动物机构的交流合作, 这种抓种源、抓质量和扶优淘劣、抓大放小的重要举措, 目的在于尽快推进我国实验动物的产业化、商品化、社会化发展。2.4国内实验动物发展展望

世界上一些经济发达、科技进步的国家均已实现实验动物生产的标准化、社会化和商品化。它们有完整的组织管理机构和完善的教育、培训、科研、生产管理应用体系，其管理已进入法制化管理轨道。我国实验动物起步较晚，虽然初步走上了法制化、规范化、科学化的轨道，但是与国际实验动物水平相比还有较大 的差距。我国已经加入WTO，在实验动物方面也应尽快和国际接轨，应在这样几个方面加强和提高：

①进一步加强和完善各种实验动物法规和条例，对实验动物从严要求与国际同步，尤其是在动物福利和动物权利方面应加强工作和逐步立法。

②优化与提高实验动物等级质量，对于科研用动物要求在SPF 级，教学动物等级也应提高到清洁级及以上。

③积极探索和寻找实验动物替代方法，如做好流行病学调查，利用好志愿者，使用无生命模型教学及充分利用好现代科技手段（影视、计算机）等资源，尽可能少的应用动物，尤其是大动物。综上所述，发达国家实验动物发展可以概括为三方面的特点：实验动物质量标准化、生产机制和供应机制社会化以及流通商品化。未来国际实验动物的主导方向还是在努力寻找实验动物替代方法的基础之上，进一步在提高实验动物等级质量等方面展开工作，使实验动物进一步商品化和国际化。我国也应该迎此契机，在实验动物各个方面开展充分的工作，如加强法规管理，提高动物等级质量，充分做好实验动物替代工作等，为国际实验动物发展做出我们应尽的义务。

参考文献：

[1]熊忠良，赵海忠，等，实验动物在兽用生物制品研究和生产中的应用[J].动物饲养与兽医医学，2011,43（1），85-86.[2] 宁宜宝．兽用疫苗学[M]．北京：中国农业出版社，2008：220-231． [3]杨秀红，秦川．SARS动物模型研究进展[J]．中国比较医学杂志，2007，17(4)：228—232． [4]吴均，杨慧．帕金森病动物模型研究进展[J]．中国比较医学杂志，2005，15(2)：124—128．

[5]郑元元，孙兰．阿尔采末病非人灵长类动物模型[J]．中国药理学通报，2005，21(6)：649—653． [6]范文平，贺争鸣．普通级实验家兔的质量现状和动物实验机构相应的管理方式探讨[J]．实验动物科学,2011，28（5）：29—34．

[7]吴必武实．验动物在兽医生物制品生产和检验中的重要作用[J]．云南畜牧兽医，2011：36—37．

[8]罗满林，顾为望.实验动物学[M].北京：中国农业出版社，2002.[9]郑振辉，周淑佩，彭双清.实用医学实验动物学[M].北京：北京大学医学出版社，2008.[10]唐利军，曾开红，秦春娥，等.中日实验动物科技发展之比较[J].中国比较医学，2008，18(8)：78-80.[11]施张奎，吕宇，周文伟，等.浙江省实验动物科技现状调查初报[J].中国比较医学，2006，16(12)：783-784.

第三篇：实验动物在生物医学各领域中的应用

实验动物学在生物医学中的地位及作用

实验动物学是生命科学研究的基础和重要支撑条件。目前，几乎所有的生命科学领域的科研、教学、生产、检定、安全评价和成果评定都离不开实验动物，实验动物被称为“活的仪器”，有着不可替代的作用。在现代科学的带动下，实验动物学已发展成为一门综合性的新兴学科，其发展和应用程度被作为衡量一个国家、一个地区、一个部门或行业，特别是生物医学发展水平的重要标志。

21世纪将是高科技激烈竞争的年代，现代医学及生物高科技已成为时代竞争的热点和制高点，因此，实验动物科学倍受重视。发达国家每年都投入大量资金，以促进实验动物学的发展。实验动物在科学研究中占有重要地位，如美国生物科学课题投资的40%涉及实验动物，60%的生物学课题需要实验动物。美国肿瘤研究中心，每年的研究经费为2.2亿美元，而需要利用实验动物进行研究的课题占1.4亿美元。有人统计，我国生物医学科研课题的60%以上需要实验动物。由此可见实验动物在科学研究中所占的重要位置。1.生物医学方面

实验动物学与医学、生物学的关系尤为密切，生物医学上的许多重大发现和成就都与实验动物息息相关。正如巴甫洛夫所说：“没有对活动物进行的实验和观察，人们就无法认识有机界的各种规律。”对于医学科学来说，探讨危害人类健康的各种疾病的发病、治疗与治愈机制及其生理、生化、病理、免疫等方面的机制，无一不是通过动物实验而阐明或证实的。如在癌症的研究中，由于在肿瘤的移植、免疫、治疗等研究中使用了裸鼠、悉生动物和无菌动物，对各种肿瘤的致癌原因，尤其是化学致癌物质、病毒致癌，肿瘤的病毒、免疫、治疗等方面研究有了极大的进展。计划生育研究中有相当大的工作量是在动物身上完成的。外科中器官的移植，必须先在动物身上反复进行实验。其它疾病，如高血压、动脉硬化、肥胖症、糖尿病、肝炎、老年病、艾滋病等都需运用相应的动物模型来进行实验研究，来阐明各方面的机理，最后达到治疗和预防的目的。目前，对于生物学的研究已进入分子水平，而这一领域大部分研究材料也是来自实验动物。

2.制药和化工方面

实验动物在制药工业方面的应用非常广泛，新药的研制，必须通过安全性试验，其中包括动物的急性、亚急性及慢性毒性试验，三致试验(致癌、致畸、致突变)，有的还要利用实验动物模型进行效果试验，证明对机体无毒性或安全可靠、有效后方能申请报批，否则可能会给人类造成不可挽回的恶果。如1962年西德某药厂生产一种反应停(Thalidomide)药物给孕妇使用，结果造成畸胎儿发生率增高，给子孙后代带来灾难。药品出厂前，每批都要用实验动物进行检测，以确保绝对安全。化工产品的毒副作用对生命的影响，都是从动物实验中获得的结果。因此，实验动物在医药、化工领域里被称为“有生命的试剂”，是各种药理、毒理实验工作的重要条件，成为衡量医药、化工科学技术水平的重要标准。

实验动物也是医药工业上生产疫苗、诊断用血清、某些诊断用抗原、免疫血清等的重要材料，都是将菌毒种等接种于动物体内而制成。例如：从牛体制备牛痘苗，猴肾制备小儿麻痹症疫苗，马体制备白喉、破伤风或气性坏疽等血清，金黄地鼠肾制备乙脑和狂犬病疫苗，小鼠脑内接种脑炎病毒后的脑组织制备血清学检验用的抗原等。

3.在农牧科学方面

农业上大量使用化肥和农药，对残毒的分析检测离不开实验动物。安全性评价居农药研究开发的首位，必须用高质量的实验动物进行三致试验，急性、亚急性、慢性毒性及迟发性毒性，联合毒性，世代繁殖毒性等试验。新农药的研究开发往往因为它对人类健康有危害而告失败，因此，研究的成功率仅占合成化合物的1/30000，研究周期约需7～8年。没有合格的实验动物来做试验，而造成经济上和时间上的损失是十分惊人的。如过去大量使用有机氯农药、杀虫日米、杀蟥剂等都因后来发现有致癌作用而停止使用，但有的已对环境造成了污染。

实验动物在畜牧科学方面的应用，主要范围是疫苗制备和鉴定、生理试验、胚胎学研究、饲料营养分析、饲料添加剂、兽药的有害影响等试验，保证畜牧业的健康发展和肉、奶、蛋等畜产品的安全性。

4.轻工业科学方面

人们的吃穿用，包括食品、食品添加剂、皮毛及化学纤维、生活日常用品、各种化妆品等，特别是化学制品有害成分的影响，都要用实验动物进行安全性试验，证明对人体确实无急慢性毒副作用，无致癌、致畸、致突变作用后，方能生产和供应市场。

5.在重工业和环境保护方面

对重工业有害物的鉴定和防治，对整个环境的保护，包括废物的、气体的、光辐射的、声干扰的等方面的研究工作中，实验动物都是重要替代者。

6.在国防和军事科学方面

各种武器杀伤效力，化学、辐射、细菌、激光武器的效果和保护，以及在宇宙、航天科学试验中，实验动物都作为人类的替身提供了大量有价值的科学数据。

7.其他方面

在商品鉴定和国际贸易中，已把实验动物鉴定列为法规，它直接影响着对外贸易的数量、质量和信誉。实验动物还在交通、建筑、海洋、石油等方面具有广泛的应用。实验动物的特点决定了它应用的广泛性，因为它具有微生物和遗传背景明确，模型性状显著且稳定，纯度高，敏感性强，反应性一致，重现性好以及繁殖快、产仔多，价格相对低廉等特点。在科学研究中，它成为“活的试剂”、“活的精密仪器”，实验动物科学的发展对科技进步和经济发展起了很大的推动作用，发展实验动物科学具有重大的现实意义和深远的战略意义。

动物模型的意义

在生命科学领域中，实验研究是学科发展的基础，尤其是动物实验，是生命科学实验研究中的重要组成部分。对实验动物进行科学的繁育，以及实施严格的质量监测和管理，其目的就是使动物实验研究准确无误而更接近真实，使实验结果具有科学性和重复性。在动物实验中人们发现，动物在生命活动中的生理和病理过程，与人类或异种动物都有很多相似之处，并可互为参照，一种动物的生命活动过程可以成为另一种动物乃至人类的参照物。这样就赋予动物实验更广泛的意义，也使动物模型的建立成为可能。

科学研究是探索未知，实验研究的结果往往会出乎意外，不受人为的控制，所以关乎人类本身的研究，在人体上进行试验，风险很大；对一些数量很少的珍稀动物，或一些因体型庞大，不易实施操作的种类，往往用取材容易，操作简便的另一种动物来进行实验研究，代替人类或原来的目标动物，这就是动物实验。为了保证这些动物实验更科学、准确和重复性好，用各种方法把一些需要研究的生理或病理活动相对稳定地显现在标准化的实验动物身上，供实验研究之用。这就称之为动物实验中的动物模型。

生物医学研究的进展常常依赖于使用动物模型作为实验假说和临床假说二者的试验基础。人类各种疾病的发生发展是十分复杂的，要深入探讨其疾病的发病机理及疗效机理不能也不应该在病人身上进行。可以通过对动物各种疾病和生命现象的研究，进而推用到人类，探索人类生命的奥秘，以控制人类的疾病的衰老，延长人类的寿命。

人类疾病的动物模型（AnimalModelofHumanDiseases）是生物医学科学研究中所建立的具有人类疾病模似性表现的动物实验对象和材料。使用动物模型是现代生物医学研究中的一个极为重要的实验方法和手段，有助于更方便、更有效地认识人类疾病的发生、发展规律和研究防治措施。

长久以来人们发现，以人本身作为实验对象来推动医学的发展是困难的，临床所积累的经验不仅在时间和空间上存在着局限性，许多实验在道义上和方法学上还受到种种限制。而动物模型的吸引力就在于它克服了这些不足点，其在生物医学研究中所起到的独特作用，正受到越来越多的科技工作者的重视。动物模型的优越性主要表现在以下几下方面。

（一）避免了在人身上进行实验所带来的风险

临床上对外伤、中毒、肿痛病因等研究是有一定困难的，甚至是不可能的，如急性和慢性呼吸系统疾病研究进很难重复环境污染的作用。辐射对机体的损伤也不可能在人身上反复实验。而动物可以作为人类的替难者，在人为设计的实验条件下反复观察和研究。因此，应用动物模型，除了能克服在人类研究中经常会遇到的理论和社会限制外，还容许采用某些不能应用于人类的方法学途径，甚至为了研究需要可以损伤动物组织、器官或处死动物。

（二）临床上平时不易见到的疾病可用动物随时复制出来

临床上平时很难收集到放射病、毒气中毒、烈性传染病等病人，而实验室可以根据研究目的要求随时采用实验性诱发的方法在动物身上复制出来。

（三）可以克服人类某些疾病潜伏期长，病程长和发病率低的缺点

一般遗传性、免疫性、代谢性和内分泌等疾病在临床上发病率很低，例如急性白血病的发病率较降，研究人员可以有意识地提高其在动物种群的中发生频率，从而推进研究。同样的途径已成功地应用于其他疾病的研究，如血友病、周期性中性白细胞减少症和自身免疫介导性疾病等。

临床上某些疾病潜伏期很长，很难进行研究，如肿瘤、慢性气管炎、肺心病、高血压等疾病，这些疾病发生发展很缓慢，有的可能要几年、十几年、甚至几十年。有些致病因素需要隔代或者几代才能显示出来，人类的寿命期相对来说是很长的，但一个科学家很难有幸进行三代以上的观察，而许多动物由于生命的周期很短，在实验室观察几十代是容易的，如果使用微生物甚至可以观察几百代。

（四）可以严格控制实验条件，增强实验材料的可比性

一般说来，临床上很多疾病是十分复杂的，各种因素均起作用，患有心脏病的病人，可能同时又患有肺脏疾病或肾脏疾病等其他疾病，即使疾病完全相同的病人，因病人的年龄、性别、体质、遗传等各不相同，对疾病的发性发展均有影响。采用动物来复制疾病模型，可以选择相同品种、品系、性别、年龄、体重、活动性、健康状态、甚至遗传和微生物等方面严加控制的各种等级的标准实验动物，用单一的病因作用复制成各种疾病。温度、湿度、光照、噪音、饲料等实验条件也可以严格控制。

无论营养学、肿瘤学和环境卫生学等方面，同一时期内很难在人身上取得一定数量的定性疾病材料。动物模型不仅在群体的数量上容易得到满足，而且可以通过投服一定剂量的药物或移植一定数量的肿瘤等方式，限定可变性，取得条件一致的模型材料。

（五）可以简化实验操作和样品收集

动物模型作为人类疾病的“缩影”，便于研究者按实验目的需要随时采取各种样品，甚至及时处死动物收集样本，这在临床是难以办到的。实验动物向小型化的发展趋势更有利于实验者的日常管理和实验操作。

（六）有助于更全面地认识疾病的本质

临床研究未免带有一定的局限性。已知很多病身体除人以外也能引起多种动物感染，其表现可能各有特点。通过对人畜共患病的比较研究，可以充分认识同一病原体（或病因）对不同机体带来的各种损害。因此从某种意义上说，可以使研究工作升毕到立体的水平来揭示某种疾病的本质，从而更有利于解释在人体上所发生的一切病理变化。

动物疾病模型的另一个富有成效的用途，在于能够细致地观察环境或遗传因素对疾病发生发展的影响，这在临床上是办不到的，对于全面地认识疾病本质有重要意义。

因此利用动物疾病模型来研究人类疾病，可以克服平时一些不易见到，而且不便于在病人身上进行实验的各种人类疾病的研究。同时还可克服人类疾病发生发展缓慢，潜伏期长，发病原因多样，经常伴有各种其它疾病等因素的干扰，可以用单一的病因，在短时间内复制出典型的动物疾病模型，对于研究人类各种疾病的发生、发展规律和防治疾病疗效的机理等是极为重要的手段和工具。

第四篇：多媒体应用促进英语教与学的研究与实验

多媒体应用促进英语教与学的研究与实验

（刘兆义 中学英语特级教师）

多媒体促进课程教学的运用已经不是一个崭新的话题，在国外20世纪

50年代就一直在从事教学上的运用，有很多CAI / CAT , CBT / CBL，CALT，这都是多媒体几十年来在国际上的成就。但是，传统的多媒体课

件的教学，它有这个Instruction，强调Instruction，这是一种指令性的“教”，因此，往往是以教师和教为中心，课件开发者也总是想把最好的教的方法通过多媒体呈现给学生，而我们这次进行的课题研究应该是在前面研究的基础之上，进行崭新的研究，我们英语学科把它叫做CALL，Computer-assisted Language Learning，也就计算机辅助的语言教学，CALL是现代应用语言学的一个崭新的研究领域，所以现在我们的研究应该是在时代的潮流，站在一个新的起点。而这种研究最重要的特点就是站在学生学的基础之上，以学者为主体，而我们这种研究，又有了科技的更多的发展，前面很多老师已经展示过了，我们的发展体现在我们有声光，非常活泼。它从过去简单程序的或者完成罗列、展示的过程，变成了一个multimedia，特别是它有声音有影像有动画。

陈至立说：信息技术的高速发展必将引起教育的深刻变革。人们现在恐迫很难全面认识这场变革的深度和广度。但是目前多媒体技术和网络技术已经使教育思想、观念、模式、方法、手段等发生了变化。

在王宏甲的调查报告里，提出了“3 亿学生需要改变学习方法，全国1300万教师需要改变教育方式”。我认为全国1300万教师需要改变教育方式，一是思想理念，还有一个最重要的就是现代社会的教育手段，我们说，不会使用计算机不会使用现代教育技术的，就是一个现代的文盲。现在很多老太太都可以上网炒股，很多老太太都可以用信息技术进行学习，所以这个对我们来说，是一个新的领域的挑战，同时从国家基础教育改革来看，强调广泛资源的运用，那这种资源，就是要超越我们过去的一种教材，要通过新的渠道来促进我们教育学的方式的改变，那这就是我们这次研究的一种背景和初衷。所以我们先从理论上来探讨。因此说，教育的改革，我们国家科技的迅速的发展，已经在推动我们的CALL,也就是计算机辅助的语言教学，同时也应该看到，CALL它是充满着很多的未知的领域的，很多是亟待我们去探索的。比如说，以前很多我们不可想象的，现在技术能够实现，那如何把这种技术转换到我们的基础教育，让我们的学生我们的孩子能够通过这种直接的声音动画形象的东西来让他感受，我觉得这一点是很值得我们探讨的。比如说现在我们有人工智能，我看到一张文字，我把它用电子笔一划，它就能把它读出英语，读出汉语，读出德语，读出日语。还有我们现代机器人的发展等等，这都是值得我们去探索的。因此从这个角度来看，我们值得去研究，那我们推究一下，这个CALL研究存在哪些问题呢？

我觉得第一个问题是designers，就是我们的研制者，我们现在很多老师上全国的优质课，就是花很多时间去做课件，我们举行一个英语研究课，后面有三个老师给他做课件。我们的老师，是limited technical skills，他们没有现代的这种技术的支持和技术的手段，老师缺乏。所以有一个专家说，我们老师不应该一天到晚做课件，像深圳、广州，要求老师一上课一定要有课件，那我们老师就整天埋头于课件而不去研究学术的问题，研究教育的理论。那我们的技术人员呢，他又是no experience in teaching，没有教学经验，那就是我们现在面临的一个多媒体课件促进有效教学的一个瓶颈。现在很多网络的教育手段很好，教育理念陈旧。

而第二个呢，Teaching is a complex activity that reflects many factors.我们教学的问题是设计到多种因素的，心理的、人文的、环境的，是一个很复杂的研究的课题。所以我们尽管知道多媒体可以促进有效教学，但是有许多的未知领域需要我们去研究。所以我们课题的研究是教育科研、科学运用与课件开发三维联动的方式。我们有教育科研来支撑，在我们课程教材所的领导下，在我们教育部重点课题的指引下，我们从事专门领域的教育科研，那科研又和我们的产品的开发和创新相结合，同时我们要加强应用实验，这就是今天大家听到很多的《备课好帮手》，其实《备课好帮手》只是我们现在最初步的一个研究成果，我们的目标很远，我们希望我们的专家队伍、我们的技术队伍、我们的一线教师能够三位一体，然后相互的关联，相互的促进，来推进多媒体课件促进有效教学。因此我们是通过课题研究课件的开发，以及科学的实验运用来促进英语的教与学。那传统的没有多媒体课件的教学模式呢，我们在理论研究中把它总结为这样一种模式，这个模式最典型的特点就是教师培训的经验、教师课堂行为、学生原有的经验、教材的特征这几个变量之间的关系。那现在没有用这种多媒体辅助资源的话，那教师无疑在整个教学中起到一个非常关键的作用。

一个好的意识的教师，他可能会有好的效果，尽管我们有很好的人教社的教材，我们有很好的环境，学校的环境也很好，但是毕竟教师的课堂行为对我们学生的未来影响很大。为此我们想创建这样一个有多媒体资源辅助的，而不是统治的课堂模式。那这种变量，我们是用CALL，我们计算机的资源的开发集体的智慧。刚才我们说了集体智慧有我们一线教师的，我们学校的需求，我们特级教师的，有专家，我们课程研究的专家，有我们教材开发的专家，这种集体的智慧的经验，同时我们有集体的根据国家发展所创造的教育观念，提高我们这种课件的技术含量，因此，这种变量是许多点的一种交集，一种交互作用，我理解的，就是我们教育部创导的，一种和谐的，各种资源的综合运用。但是我们在实验中决不是强调媒体第一，强调课件第一，不是以课件为中心，不是以课件为核心，我们强调的是教师在教学中对这个媒体的运用，特别是我们教师学习一种主人翁的地位，他的灵活性和创造性。

所以我们为什么要开展这个实验，就是也要使我们的教师成为课件开发的主人翁的地位，这是我们整个理念之中很重要的一点。因此我们的观点是“以学生的发展为本”，我们是要给学生创设一种体验、探究的学习环境，所谓Experiential Learning，探究性学习，它很强调perceptions and experiences，就是学生的感受和学生的体验，刚才我们看到了语文感受的那种情景和场面，我们看到了物理和化学感受的一种实验，一种观察的过程，这是学生最重要的一种学习，也是学生未来发展最重要的一种能力。同时我们强调一个体验，通过学生在这种观察过程中去交互，我们数学中的那种游戏的比赛，让学生去探索，去探究，这是我们现代教学最根本的一个目的。我在美国看到小学的标语，上有Observe（观察）, Explore（探索）, Discover（发现）, Imagine（想象），相信我们有这种很好的教材，有这种很好的教师的资源，有很好的课件资源，为学生创造这种去观察、去探究、去发现、去想象的情境或环境，那我们的有效教学就可以实现。在这种观察和发现中，学生这种发现事实的能力、接受事物的能力、发现问题的能力、解决问题的能力，都能得以提升，这才是我们根本的目的，而不是我们刚才来时讲的，给学生一种技术、技能或者知识上的传递，进而我们可以形成学生的一种科学精神。

孟子说：天将降大任与斯人也，必先苦其心智，劳其筋骨。

那我们这群老教师已经在动脑筋，已经花了一些气力来设想来构想，而更重要的，要有赖于我们今天与会的许多学校许多一线的老师和我们的科研人员集体来参与这样的活动。我们这个活动是通过调研、研发、实验来进行，在我们这个过程中，有理论及专题研究、教师培训与研讨，这是和以往不同的，就像我们向魏总编学习，除了出教材还要搞老师培训。我们搞课件也要搞教师培训，要让我们的老师接受这种理念，同时要用好这个载体，而不是把这个载体代替老师，绝对不是，老师还是我们课堂的主人，还要有实验评价与总结，来解决我们课题所面临的问题，各种不同的学校，不同的地区，不同的需求我们如何去满足，因此我们要构建网络交流平台，能够及时的和一线的学校和老师进行沟通，同时我们要组织课题成果汇编展示，进行学校运用多媒体信息技术进行教学的成果的验收，最后希望形成一种研究成果，能够推广运用，促进我们国家的基础教育改革，能够提高我们孩子们的生活质量。

好，谢谢大家。

(刘兆义 中学英语特级教师、教育部《英语课程标准》研制组核心成员)

第五篇：中国工业园大型光伏屋顶电站的应用与研究

前 言：随着人类工业的发展，化石能源的利用不断给环境带来各方面的压力，世界各国加快了对清洁新能源的开发利用，太阳能因具有清洁无害、分布广泛等特点，越来越受到人们的青睐。太阳能光伏也成为当今分布式新能源发电的热点，然而由于当今工业化发展不断诞生的工业园一次又一次拉起电力缺口的警报，于是，将分布式光伏电站嫁接在负荷中心的工业园上成为高效利用分布式能源发电的新形式。

1.研究意义与目标

目前，光伏发电在我国主要有两种并网应用形式：大型地面（荒漠）电站和光伏建筑一体化。前者存在并网接入难、配套电网建设成本高的缺点，后者往往发电规模小、节能效益不突出；而随着我国工业的快速发展，建设在以工业园等负荷中心的大规模屋顶光伏电站成为高效利用光伏发电的新型方式。

众所周知，中国是一个制造业的大国，2011 年工业用电占全国全部电力的75%，而这些大的用电企业往往集中在以生产制造为主的工业园区。据统计，到目前为止，全国大型国家级工业园区有131 个，省级工业园区1500 多个，而如何为工业园提供稳定可靠的电力供应，做到不拉闸不限电，一直是电力公司难以解决的突出问题。而光伏屋顶电站的引入为它带来新的机遇。

积极推进工业园光伏屋顶电站的建设，还因其具有以下显著优点：

1）延缓了电网投资建设、降低电能线路损耗，具有良好的节能减排效益。用电侧与发电侧在同一区域，不仅节省线路投资，也大大省去了电能在输配电网上的损耗。

2）对电网具有一定的调峰作用。光伏发电在白天，而工业园区用电高峰变在白天，这对供电区域错峰用电，调节峰谷值起到一定作用。

3）利用园区厂房建光伏电站，无需另外占地，节约了土地资源。

因此，研究如何建设工业园区大型光伏屋顶电站是非常具有时代意义的。

2.光伏政策

为促进太阳能光伏应用在国内的发展，国家相继推出一系列支持政策。从最早1997 年的针对偏远无电区太阳能独立发电系统的“光明工程”，到2009 年针对并网光伏发电系统应用的“金太阳示范工程”，以及2011 年1 月出台的“太阳能光电建筑应用一体化示范项目”，都在光伏发电项目上给予一定的财政补贴，国家也通过像“甘肃敦煌10MW 光伏电站”等特许权招标项目，摸底光伏行业成本，继而在2011 年7 月出台历史性的上网标杆电价政策。不仅在国家层面，各省级如江苏、山东等也纷纷出台各自的光伏应用政策，极大地推动了光伏产业的发展。各扶持政策见下表：

表1 国家支持光伏的政策

由表可见，国家在对光伏项目的支持力度是很大的，但同时我们也不难发现，金太阳工程实施的三年，其导向重点已从鼓励一般型用户侧和大型地面（荒漠）并网电站慢慢转向用电负荷集中的经济技术开发区、工业园区的光伏发电形式，以及智能电网和微电网项目。这也是本篇文章编写的意义所在。

此外，光伏发电项目还可通过合同能源管理方式，以节能减排指标获取国家补助政策，使得节能服务公司和用能单位均获得利益。

3.大型光伏屋顶电站的设计难点

3.1 大型光伏屋顶电站的特点

大型光伏屋顶电站不同于前两种光伏系统，它既具有装机规模大（往往MW 级以上），同时具有带负载特点，这使得它不能像普通的光伏建筑一体化直接接入低压配电系统（因光伏容量一般远小于负荷，不用考虑负荷大小问题）；

也不同于大型荒漠电站，没有自身负荷只需升压接入大电网。大型屋顶电站既要考虑并网运行安全性（接入位置与容量），又要考虑运行的经济性（自发自用还是上网卖电，以及如何分配），同时还需要考虑不同负荷用电特性时段的运行模式（如节假日停产或具有间隔休息的厂区等），所以大型屋顶电站的并网设计成为整个电站的设计难点。3.2 大型屋顶电站并网设计难点

大型屋顶电站并网与诸多因素有关，设计非常复杂，必须考虑的以下几方面：

3.2.1 并网发电利用形式

一般来说，光伏电站主要有如下四种并网发电利用形式：

1）完全自发自用型+ 逆功率控制。即纯粹的用户侧并网，并配置逆功率保护系统保证不向上一级电网供电区域逆流。

2）自发自用+ 剩余电力型。用户侧并网，但允许有多余光伏电力存在，并且采取相应措施解决和利用这部分电力，确保电网安全基础上得到最大经济效益。

3）全上网型。需要升压接入配电网，由电力公司对其电力进行全收购。

4）自发自用+ 上网型。整个电站系统中部分自发自用，部分升压上网卖电。

不同的并网方式有不同的回报效益，项目投资初期应根据政策支持方式，如申请报金太阳或光电建筑示范项目还是上网电价卖电。前者一般为用户侧并网，若有富余电力则将以本地脱硫燃煤电价由电网收购（前提是要保证电网全），后者则是全部上网并入10KV 及以上配电网，由电网以1 元/KWh 的价格（2011 年7 月后）收购。结合工业园区自身用电大户考虑，以用户侧并网为主导且申报金太阳补贴为最经济方法，即第二种和第四种。但第二种如何保证安全基础上利用剩余电力是设计的一个难点，第四种方法亦在合理分配自用与卖电比例，以及如何实施是它难点。

3.2.2 低压和高压并网方式

光伏电站并网有两种常见方式，即低压并网和升压并网。对于大规模屋顶电站其各自的优劣如下表：

表2 大规模屋顶电站其各自的优劣

若是用户侧并网，大型屋顶电站还必须对本地区域进行负荷预测与分析。

负荷分析可按变压器为单位，应包含以下几方面内容：设备总容量、变压器负载率、负载类型（感性、阻性或容性）、用电特性（1：连续工作制的设备或生产线；2：短时或周期制的用电设备；3：季节性的用电设备）以及空调负荷统计等。

根据负荷预测与原配电系统结构确定光伏子系统的接入位置与接入容量，保证在不逆流情况下最大化利用光伏发电。

3.2.3 接入位置与容量设计

光伏屋顶电站作为一个分布式电源接入原配电系统，其接入位置与容量将对原系统产生一定的影响。

首先分布式发电的接人必然会引起馈线中传输有功、无功数量和方向发生变化，进而影响稳态电压分布，电压支撑由分布式电源的总出力决定，总出力越多，与负荷的比值越高，电压支撑就越大，整体电压水平就越高。

通过模拟仿真可知，光伏屋顶电站如果接入配电系统母线（如变压器二次侧）出线，对线路电压分布的影响越小；如果较大容量接入在馈线中部，局部极大电压也就出现在线路中部，同时，散布在馈线上的接入比集中在同一个位置对电压的支撑作用要大。

图3-1 分布式发电接入位置变化引起电压分布变化曲线

由此可知，如果屋顶电站以集中式单点方式并网，不能随意接入配电系统位置，应该接入母线上，但如果以分散多点并网接入，就电压水平而言，接入线路中后端（如二级和三级电柜）更好一些。但实际过程中，原配电系统的线路分布与光伏发电系统的地理间隔往往成为接入的阻碍，主要影响线路投资、甚至配电线路改造，以及传输带来的电能耗。

所以光伏系统以多大容量、分散还是集中形式接入原配电系统的节点位置，是大型屋顶电站的设计难点之一。

3.3 光伏并网带来的问题

此外，上一定规模的光伏系统还面临以下并网问题：

1、接入点电能质量的问题

1）谐波问题。光伏电站一般都是通过电子逆变器接入电网，采用脉宽调制、斩波等技术的逆变器必然给电网造成谐波污染。

2）功率输出不稳定引起的电压波动问题。光伏电站的电能输出受太阳光强度变化而形成间歇性、周期性、随机性的特点，容易造成接入点电压的脉动以及输电线路潮流的波动，带来地区电网电压稳定性以及线路的逆潮流问题。

3）直流分量。光伏电站有可能向电网注入直流，使变压器和电磁元件出现磁饱和现象，并使附近机械负荷发生转矩脉动。

2、光伏接入对配电网保护系统的挑战

分布式光伏电源及储能装置的接入，改变了配电系统故障的特征，使故障后电气量的变化变得十分复杂，使保护的工作原理和动作逻辑均变得异常复杂，传统的保护原理和故障检测方法将受到巨大影响，从而无法正常工作，这已经成为限制分布式发电供能技术进一步发展和应用的重要技术屏障。

3、改变了传统电网的运行管理习惯

分布式光伏电源的接入改变了传统配网电能计量计费方式以及与配网自动化系统的信息交互技术。特别是当光伏发电装机比例增加到一定规模时，因其出力的随机性间歇性等特点对电网的营运调度、调频策略等一个提出新的挑战。

3.4 用户侧并网剩余光伏电力问题

大型屋顶电站因其装机容量大，负荷具有时段性和间隔性（如长期节假日或车间停产等情况下），将会产生大量的剩余光伏电力，针对如何解决因负荷不匹配出现的剩余电力，有如下四种方式：

① 任其逆流。负荷区域消耗不完的电力将通过原配电变压器逆流至高压侧，原降压变压器变成升压变，其负面影响主要有二方面：一方面将影响高压侧电力系统故障特性，可能致使继电保护等装置误动或拒动；另一方面逆流将抬高原低压侧的电压水平，原400V 将升至440V 左右，将对低压侧所带负载产生一定的过电压影响甚至毁坏某些低压设备。

② 切除全部或部分光伏发电。采用逆功率控制系统，当一旦检测光伏发电将大于负载用电时，监控系统停止光伏发电或切除部分光伏子系统，这是当今最常用的一种方式，此方法不足之处是白白浪费了光伏发电资源。

③ 切换至升压系统送出。整个系统设计为低压并网和升压送电的综合系统，当用户侧产生剩余电力时，监控系统立即将系统（或部分子系统）切换至升压回路，将剩余电力通过升压站送上电网，最大化利用光伏发电资源。

图3-1 分布式发电接入位置变化引起电压分布变化曲线

④ 智能微电网接入方式；采用智能微电网的能量管理系统，将（白天）剩余光伏电力充入蓄电池系统，（晚上）通过逆变系统将电能放出供给负载。

上述四种方式中，第一种因其安全性和可靠性不高，一般不建设采用；第二种方式应用广泛但经济性不高，第三种和第四种有较高的经济回报效益，具有一定的创新性，只要运用得当，是值得推广的方式。

4.湖南九华示范区20MW 光伏屋顶电站的设计特点

4.1 工程概述

湖南湘潭九华示范区20MW 光伏屋顶电站属于中国大型金太阳工程，是2010 年国家13 个太阳能光伏发电集中应用示范区中最大的屋顶电站工程，项目位于湖南省湘潭区九华示范区，由珠海兴业绿色建筑科技有限公司建设，项目2010年8 月完成可研性报告，次年7 月完成总体规划设计报告，8 月开始大规模施工建设，预计12 月中旬完成调试并网运行。

4.2 设计思路与方法

本工项目主要包含中国兴业（湖南）产业园区一期和二期、九华创业园区及其它园区部分建筑屋顶，现以典型的兴业园一期为代表，分析大型电站的设计特点。

4.2.1 基本情况

兴业园一期含五个大型厂房，总面积约8.68 万平方米，主要由电池片生产车间、电池组件车间、幕墙门窗加工车间、玻璃深加工车间及热能车间组成，主要负荷设备有烧结炉、扩散炉、层压机、玻璃钢化炉等。兴业园平面布局图如下：

图4-1 兴业园平面布局图

兴业园有高压总配电室一座，位于5# 厂房东北角，由高压配电室分四个回路，分别给1，3# 厂房配电室、2，4#配电室、5# 配电室及生活倒班楼箱变供电。

为加强示范作用，共选用单晶硅、多晶硅和非晶硅三种组件，屋顶安装情况如下：

表4-1 兴业产业园一期布板基本情况表

而兴业园一期各厂房的负荷与变压器布置情况如下：

表4-2 兴业园区厂房负荷与变压器分布

4.2.2 并网设计

此处略去常规的阴影分析、组串与逆变器设计、直流汇流与保护设计等部分。

① 并网结构形式

作为已获得国家财政补贴的金太阳项目，其上网电价只能与当地脱硫燃煤电价相同（湘潭地区0.44 元/KWh），而园区的工业用电综合电价是0.8 元/KWh。显而易见要实现经济效益最大化则需尽量自发自用，采取用户侧低压并网的方案。且低压并网是一种成本低、损耗小、效率高、建造简单的并网形式，通过负荷分析可知1#，3#，4# 和5# 厂房均可采用这种并网方式接入自身区域变压器。

再来分析2# 厂房，2# 厂房面积大负荷小，光伏容量达2.2MW，区间负载只有0.98MW，且变压器容量只有1250KVA，无法满足光伏接入条件。如将其接入其它厂房变压器，如1，3# 配电厂房，则必须远距离电缆敷设，需增加投资约150 多万元，且低压远距离送电电能损耗大、电压压降大，有违电力设计的经济性原则。同时考虑全厂区的预测负荷功率为6490KW，而总的光伏装机容量为7151KW，天气良好情况下交流输出可达6793KW，光伏发电将可能超过所有负载，园区配电系统将向上级电网产生逆功率，这不仅对电网，对厂区内设备都可能造成损害。故综合考虑，设计兴业园有高压总配电室一座，位于5# 厂房东北角，由高压配电室分四个回路，分别给1，3# 厂房配电室、2，4#配电室、5# 配电室及生活倒班楼箱变供电。

为加强示范作用，共选用单晶硅、多晶硅和非晶硅三种组件，屋顶安装情况如下：

将2# 厂房光伏系统升至10KV 上网，接入九华大园区10KV电网，兴业园形成以低压并网自发自用为主，高压并网卖电为辅的混合并网方式。

② 分散OR 单点并网

确定低压并网方案后，其接入位置、分散还是集中接入是紧接着要考虑的问题。为加强管理与维护、保证厂房内部配电安全性，不宜将大量的分布式（双）电源分散置入车间，从而确定集中并网的优越性，根据第三章的分析可知，大容量单点并网宜接入变压器低压母线，故在每个厂房单独设立光伏配电间的，将逆变器、光伏并网柜等设备集中汇流将光伏电力送出。光伏配电间位置设计靠近原配电室，通过铜母排与原配电母线连接，以减少交流线路投资和电能损耗。整个并网系统结构如下图：

图4-2 兴业园并网设计结构图

4.2.3 接入容量与负荷匹配分析

确立了基本的并网系统方案后，需要对用户并网侧进行接入容量和负荷匹配分析，以验算并网方式的安全性和可靠性，根据统计负荷、地域分配和发电量综合分析，得下表：

表4-2 光伏系统并网接入容量与负荷匹配

说明：根据系统效率和运行经验值，实际的光伏交流输出按光伏额定容量的90% 计算。

由上可见用户侧低压接入的光伏容量都不会超过预测负荷，其交流输出按所占原变压器容量不超过62%，正常工作下光伏所发电能将全部被负载消耗掉，这保证了整个配电系统的安全运行。而且能做到确保负载率较低时，尽量不出现逆流现象。

4.3 解决方案与创新特点

4.3.1 电能质量

为解决光伏电站并网的谐波问题，在2# 厂房升压站设置一套动态有源滤波装置，采用西班牙进口动态有源滤波器，对大小和频率都变化的谐波进行补偿，降低谐波率。

针对光伏电站出力瞬时变化性大而引起电压波动问题，本项目创造性地引用削峰填谷的智能微电网系统，通过控制蓄电池储能系统的充放电调整节点能量变化波动，从而稳定其向外输出特性。详情请见第五章。

4.3.2 可调度性

对于10KV 并网电力上网的光伏系统，建立强大的监控系统和综合自动化系统，不仅配置常规的光伏电站监测信息量，发电量信息均通过光纤传送至电网上一级变电站。为更好地响应上级变电站的调度指令，本系统通过先进的监控技术控制每台逆变器的功率输出，调节其有功大小，从而实现自动控制有功输出功能，而光伏电站常规的控制方式是在每个逆变器回路设置接触器，通过二次系统控制其开断，这种方式的启停往往对逆变器损害较大，且不能实现单台逆变器的平滑调节，因此新型监控方式的应用才真正实现光伏电站的可调度性，继而解决电站对电网运营的不良影响。

4.3.3 逆功率控制系统

对于用户侧低压并网系统，保证系统安全是非常重要的，因此本工程设置了逆功率保护系统。本工程1，3，4，5# 厂房均为低压并网，在每个并网点均设置万能框架式断路器，断路器可通过监控系统控制其关断，另在变压器二次侧低压出线关口设置逆功率检测装置，当一旦检测到光伏发电大于负载用电时，监控系统立即切断并网回路停止发电（或将低压并网部分切换至升压系统），以保证电网和变压器的安全运行。

4.3.4 两种运行模式

对于工业园区不同生产时段实现不同的运行模式，以达到最大的经济效益。

由上章分析可知本工程采取用户侧低压并网和升压卖电的综合并网方式，且低压部分设置逆功率保护装置，为充分利用太阳能资源，当用户侧并网部分出现剩余电力时，我们设计自动切换的模式将其转至升压模式。

对于2# 厂房升压并网系统，当园区用电量小时，应尽可能多的将电力送上网；当园区用电量大时，上网卖电价格比自身用电贵，应尽可能多地将电力并网低压网络，在综合考虑线路和设备投资成本情况下，本工程在2# 厂房升压站设计250KW 光伏子系统双电源自动切换柜，当厂区用电量大时，子系统在并在低压电网，供2，4# 厂房设备供电（自用电比卖电贵）；当厂区用电量小时，监控系统将双电源切换至升压系统，子系统并在10KV 电网上卖电产生收益（比停止发电效益好）。

不同模式的切换使得电站系统能运行在最经济状态，实现收益最大化。

4.3.5 无线监控系统

集中连片式光伏电站一般采取分散布置集中监控的方式，即电站分若干子系统和发电区域，每个区域由若干逆变器及开关柜组成，传统的监控系统是将所有逆变器、环境监测仪、逆功率检测装置等通过485 通讯电缆连接起来送一至监控中心，这种方式一方面增加大量电缆成本和施工工程量，另一方面传输距离有限（485 有线传输一般为1200m），为解决上述两大问题，本工程设置珠海兴业自主研发的无线通讯监控系统。在每个发电区域配置一个光伏无线发射器，通过485 通讯搜集逆变器和各类传感器数据，空中发送至监控中心的接收器，同时接受监控中心指令，执行相应的动作，实现光伏系统的无线监控。

5.智能微电网的必然选择

通过第三章3.3 条可知，光伏电站等分布式新能源发电并网存在并网电能质量低、可调度性差以及安全性能低等重大缺陷。

为解决上述问题，由中国兴业太阳能技术控股有限公司研发了智能微电网系统。它以交流母线为基础，由光伏发电子系统、储能子系统、能量管理系统、光纤通信、各类智能开关仪表及负荷组成，智能微电网与大电网通过可控开关连接，每个光伏子系统并网点设置相应容量的蓄电池储能系统，通过双向逆变器与母线联接，各类仪表传感器检测电网、发电单元和负载运行数据，将其输送至监控中心，由EMS 能量管理系统控制蓄电池的充放电，监控中心控制整个微电网的运行状态。由其原理图如下：

图5-1 智能微电网系统原理图

智能微电网的应用，能成功解决光伏电站并网的如下问题：

① 解决了光伏发电不稳定性。微电网自带的储能系统能缓冲光伏发电因天气原因引起的出力变化，当光伏发电功率快速上升时，蓄电池系统拼命“吸入”能量，当光伏发电功率快速下降时，蓄电池系统立即“释放”能量，以阻止光伏发电功率变化过快，解决光伏发电输出的不稳定性。

② 改善了光伏电站并网的电能质量。微电网能控制蓄电池和双向逆变器单元，调节其向负载及网络提供的无功及有功功率，通过快速吸收和释放大功率电能解决系统中如电压聚升、电压聚降等暂态问题，从而达到稳定电压水平，提高电能质量目的。

③ 提高系统带负载能力，减轻大电网的压力。微电网系统还能根据负载需要调节储能单元充放电，吸收尖峰负荷、减少电力驱动系统对电网的负面影响。同时，智能微电网系统设置智能继电保护装置，系统内的各类保护装置参数可由监控中心调整与修改，从而减小分布电源接入对电网的故障特性的负面影响，并可通过光纤与上级电网通信，调节有功与无功输出，实现光伏电站的可调度性。

由上可以预见，最终，智能微电网是大型光伏屋顶电站并网接入的必然选择。

6.结语

大型光伏屋顶电站是光伏发电应用成功的典范，它对中国工业园和光伏业的发展都具有积极的推动作用，具有良好的节能减排示范效益。本文就如题内容结合光伏政策分析了大型光伏屋顶电站的研究意义，剖析了大型屋顶电站的设计难点，特别是并网设计及对电网带来的影响问题，再以湖南九华示范区20MW 光伏屋顶及智能微电网项目工程为例，展述其设计思想与过程，总结方案的创新特点，最后介绍新型智能微电网与大型电站结合应用的优势希望能给今后中国大规模光伏屋顶电站的应用给予一定的指导与参考作用，体现国家金太阳项目良好的示范意义。