以核心技术突破带动滩涂科学开发与高效利用。沿海滩涂开发不能走传统“垦荒”的老路。滩涂开发首先是技术的开发。东台市把滩涂开发的过程既看成是以耐盐树种、耐盐能源植物新品种培育及高产优质高效配套技术体系为重点，推进滩涂的高效开发利用的过程，同时也是累积滩涂开发中不断形成的科技创新成果，使东台成为滩涂开发的研究中心和科技创新中心的过程。实施沿海开发以来，东台市逐步开展滩涂围垦基础科学研究，开展围垦工程对海洋潮汐、入海河流、基础设施、近海物种影响的监测与科学分析，加快促淤打坝、淋盐洗碱等新技术开发，努力为滩涂科学开发提供基础支撑。在一期工程30万亩滩涂围垦综合开发试验区工程中，东台开展耐盐能源植物的引种与选育，建立优良品系，研究植物新品种种苗快繁技术、良种规模化扩繁技术、高效配套栽培技术，开发植物综合利用及深加工技术，大力推进菊芋、甜高梁、蓖麻、海滨锦葵、耐盐油菜等良种耐盐油料作物的规模种植，通过建立万亩以上耐盐能源植物示范基地，形成生态栽培、前后茬连作种植及产品深加工技术体系，构建系列耐盐能源植物产业链。针对沿海生态林建设的需要，加快适合盐土生长的耐盐经济树种的选育，开展新品种快繁技术、良种规模化扩繁技术和盐良技术研究，推广耐盐杨树、滨梅等高效速生树种规模化种植示范，提高盐土复合经营的附加值。建设沿海耐盐植物种质资源库，提高耐盐植物品种选育与持续创新能力。这一系列工作的推进，为促使东台成为沿海滩涂科技创新的中心，科学开发与高效利用沿海滩涂奠定的基础。
把资源优势转化为高科技产业优势，加快产业结构调整的步伐。东台处于太平洋信风带，具有丰富的风能资源，70米高平均风速达到7.5米／秒，再加上辽阔的土地，是发展风能和太阳能等新能源的理想地。沿海开发之初，东台就把这一资源优势与新能源开发联系在一起。神华集团投入20亿元建起了20万千瓦的风电场，目前，首期工程134台风机已并网发电。其年发电量达5亿千瓦时，相当于长江三峡电站单个发电机组的1／3。华电尚德东台10兆瓦太阳能光伏电站也随后落户。在此基础上，东台市将新能源产业向产业链的上游推进。总投资15亿元的上海电气风电设备项目落户东台并竣工投产，全部达产后，年销售将逾40亿元。在新能源产业方面，以尚德太阳能、东新能源、思恩电子、泰胜风电为增长极，大力实施太阳能光伏、风电装备、锂电池正负极材料等项目，打造具有东台特色的新能源产业集群。
东台市资源的优势还在于未被污染。东台从一开始就认识到，只有未被污染的资源才能称得上资源。从沿海开发之初，东台就强调实施绿色生态发展之路。伴随工业结构调整的是农业结构的调整。这里有由美国GLG公司投资建设的世界上规模最大的健康糖源生产企业――东台润洋甜叶菊高科有限公司。有中粮集团投资40亿元，年出栏200万头的生猪饲养加工销售产业，将成为我省沿海最大、华东最大的生态肉猪储备基地和全国最大的乳猪出口基地。还建成114个无公害农产品基地、38个绿色食品基地和10个有机食品基地。绿色食品，再加上东台人将无公害的新能源、生态旅游和制造业均称为绿色，总称为“四绿”，目标就是把东台打造成“绿色之都”。
关键词：立体显示；体三维立体显示；变焦纳米液晶透镜
中图分类号：TN873文献标识码：A
ThreeDimensionalVolumetricAutostereoscopicDisplay
BasedonVarifocalNano-liquid-crystalLens
SONGShi-jun,WANGQiong-hua,LIDa-hai,ZHAORen-liang,ZHANGChao
（SchoolofElectronicsandInformationEngineering,
SichuanUniversity,Chengdu610065,China）
Abstract:Three-dimensional(3D)autostereoscopicdisplayisafrontiertechnology.Wehaveproposeda3Dautostereoscopicdisplaysystembasedonelectricallycontrollableliquid-crystal(LC)varifocallens.Thevarifocallensoperatesathigh-speedof50Hzforflicker-freedisplay.Gradientrefractiveindexnano-polymerdispersionLC(GRINPDLC)lensisfabricatedbyultravioletexposurethroughphotomask.Wedevelopedahigh-speed2Ddisplay,e.g.CathodeRayTube(CRT)tohandleallthedepth-sampledimages.Sucha3Ddisplaysystemisanovelvolumetricautostereoscopicdisplayscheme.Aprototypeofthedisplayisunderway.
Keywords:autostereoscopicdisplay；volumetric3Ddisplay；varifocalnano-liquid-crystallens
1引言
信息显示是当今电子信息时展的重要技术之一。目前通常的显示几乎都是二维（2D）平面的。所谓三维（threedimensional,3D）立体显示是指能显示图象深度（第三维）效果，就像我们看真实世界一样，是立体的。3D显示分为佩戴眼镜的3D显示和不戴眼镜的自动3D显示（也叫真3D显示）两大类。前者除了因戴眼镜使观看者不方便外，还会令人疲劳和头晕，不便长期观看，更不利于一些人群，如儿童观看。后者是3D显示的前沿技术，将沿着三个方向发展，即电子全息术、方向多路显示和体显示。真3D显示不会造成观众的视疲劳,特别是体3D显示能提供满足人体对立体深度的所有暗示，类似于人们对自然物体的立体感。3D显示有着广泛的用途。显示真实的三维世界是人类的梦想，也是从事显示技术研究的科技人员和显示器制造商苦苦追求的目标。3D显示技术成为当今一个引人注目的前沿科技领域。日本、韩国、欧美等国家开发了相关的各种技术和产品。我国在该领域的研究还相当薄弱。
纳米技术是20世纪90年代出现的一门新兴技术。纳米聚合物分散液晶（PDLC）具有可见光透明、响应时间快的特点，在显示和通讯领域有着特殊的应用，成为液晶领域的研究热点。
本文结合3D显示技术前沿和纳米新技术，并在2D显示器和液晶透镜研究的基础上提出采用变焦纳米液晶透镜的体3D立体显示方案。
2变焦纳米液晶透镜的体3D立体显示器的原理与结构
采用变焦纳米液晶透镜的体3D立体显示器由快速2D显示屏和变焦纳米液晶透镜组成，如图1所示。其原理是：用带有变焦透镜的摄像机连续拍摄景物不同景深的2D图像，然后人眼通过同样的变焦透镜来观看按同样时序带有景深信息的该2D图像，3D立体图像就重建于一个空间内。如果景深变化频率在人眼视觉暂留范围内（如50Hz），人眼就能见到连续的3D立体图像了。
为了满足景深变化的需要，该立体显示器的2D显示屏必须具有响应速度快的特点，比普通电视图像的响应速度快数10倍。常规2D电视机和计算机显示屏，如CRT（阴极射线管）和LCD（液晶显示）的响应速度还远达不到，因而必须研制快速2D显示屏。若采用CRT，需要研制快速响应荧光粉等，技术相对简单；若采用LCD，则更具挑战性，因为如今的液晶电视技术是在突破了液晶的响应速度的基础上发展起来的，在快速响应液晶方面，已采用了许多新技术，要满足该立体显示器快于普通液晶电视数十倍的响应速度，需要更新的技术突破。
该系统中的变焦透镜需满足可见光范围透过率高、响应速快、驱动电压低、适当的调焦范围，以及与2D显示屏的同步性好等要求。为此，拟采用电动变焦纳米PDLC（聚合物分散液晶）。因为纳米PDLC的颗粒远小于可见光波长，其透明性相当好。而且纳米级液晶小颗粒具有响应速度快的特点，约100ns，大大满足景深调制50Hz的需要。由于电动调焦，容易实现与2D显示屏的同步。
我们将采用独特的材料和方法来制作纳米PDLC。将聚合物单体、向列相液晶、光引发剂、交联剂和协引发剂组按比例(重量比)称量好，在暗室中均匀混合加热到各向同性态后，注入到由氧化铟锡(ITO)导电玻璃制作的样品盒内，配制的样品尽可能马上进行曝光。对于常规的PDLC，2～5μm大小的液晶微滴分散在聚合物中。采用独特的配方，如采用快速聚合速度的聚合物单体NOA81或NOA65，聚合物单体在相分离之前就产生聚合物网络，可使PDLC中液晶微滴尺寸降到100～200nm，使它成为一种纳米PDLC；另外，液晶的浓度比常规的PDLC要小，如35%左右（常规40%～80%），以保证获得纳米PDLC。
该方案的电动变焦纳米PDLC透镜采用一个叫做梯度折射率纳米（GRIN）PDLC变焦透镜。这个GRINPDLC是均匀紫外光通过具有一定图案的光刻掩模板对液晶/单体进行曝光，从而获得纳米颗粒的梯度尺寸分布而得到透镜特性的，其原理如图2所示[9]。因为弱的紫外光曝光区就形成较大的液晶颗粒，这些较大的液晶颗粒就会具有比小颗粒更低的阈值电压。当均匀电场施加在这个液晶盒上时，由于存在不同的阈值电压，液晶颗粒将具有不同的分子取向，从而导致具有梯度分布的折射率。通过改变光掩膜板的图案，就能实现透镜和微镜阵列。图案掩膜制作PDLC透镜的方法具有制作简单、工作电压低、响应速度快等优点。
纳米PDLC具有透明性好，响应速度快的优点，但缺点是工作电压高，为此我们采取措施降低驱动电压。液晶和聚合物材料的介电和粘度性质、液晶微滴的尺寸、器件厚度决定了PDLC的驱动电压。特别是驱动电压与液晶微滴尺寸成反比，对纳米PDLC驱动电压的影响更是非常突出。而且，由于纳米PDLC液晶微滴很小，被聚合物基体紧紧包裹，它们与聚合物的表面相互作用，即表面锚定能很大，需要更高的电压才可以使液晶分子运动。由于小尺寸液晶微滴是PDLC的一个固有特点，因此降低驱动电压只能通过提高聚合物的导电率或者降低液晶表面锚定能来实现。据此，一方面我们研究了在配方中添加表面活性剂对纳米PDLC驱动电压的影响；另一方面我们开发新的PDLC制作工艺，以降低工作电压。例如，在紫外光诱导液晶/单体相位分离时，施加较强的电压。
3结论
基于电动变焦GRINPDLC透镜的3D显示器是一个全新的体3D显示方案。该系统能提供满足人体对立体深度的所有暗示，类似于人们对自然物体的立体感，不会造成视疲劳。而且，由于在2D显示器上实现3D显示，3D显示将与现存的2D显示兼容，就像彩色显示与黑白显示是兼容一样。该体3D显示器的实验工作正在进行中，一旦研制成功，将具有可观的应用前景。
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关键词：风能；太阳能；风光互补发电；智能电网
随着常规能源价格的不断上涨，新的更清洁的替代能源逐渐兴起，并更具有经济竞争力。目前在众多可再生能源与新能源技术开发中，风能和太阳能最具开发价值。它们是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。近年来，风能和太阳能技术在我国已得到初步应用，这两种发电方式各有其优势，但是都对天气气候十分敏感，仅靠自身很难得到持续稳定的电能，在应用过程中可以考虑二者相结合，采用风光互补发电技术，保证基本稳定的供电需求。
1风光互补发电系统的资源利用
我国幅员辽阔，海岸线长，具有丰富的风能和太阳能资源。据世界气象组织和中国气象局气象研究院统计，我国可开发利用的风能储量约为10亿kW，其中，陆上风能储量约为2.53亿kW（陆上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约为7.5亿kW。我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1018kJ，全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ／cm2?a，中值为586kJ／cm2?a[1]。我国太阳能年辐射总量的分布呈西高东低的趋势。
太阳辐射和风速要转换成自然能源都会受到季节、地理和天气气候等多种因素的制约。我国属季风气候，一般是冬半年干燥、风大、太阳辐射强度小；夏半年湿润、风小、太阳辐射强度大。我国学者朱瑞兆通过对风能、太阳能特点的研究和科学分析，结合考虑我国大气环流，天气气候、地形和水体的特征，进行太阳能-风能综合区划，将全国划分为13个大区，31个类型区。
在我国沿海地区，风能、太阳能资源都十分丰富，为风光互补发电系统的发展提供了有利条件。辽东半岛沿海、渤海沿岸、山东半岛沿海、黄河沿岸风能、太阳能在季节变化上呈现互补性，而在东南沿海地区风能、太阳能在季节变化上呈现出了同步性。
因此，在风光互补发电场选址过程中应做好风能、太阳能资源的勘测统计工作，掌握当地风能、太阳能资源和其他天气及地理环境数据，选取风能、太阳能资源丰富的地域开发建设，以保证风能、太阳能资源的合理利用。
2风光互补发电系统组成
风光互补发电系统是由风电系统与光电系统共同组成的供电系统，主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成，系统结构图见下图。该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。
风力发电部分：当风力达到一定风速时，利用风力机将风能转化为机械能，然后通过风力发电机将机械能转换为交流形式的电能，由于产生的交流电压不稳定，需要通过整流器整流，给蓄电池充电，经过逆变器对负载供电。风力机一般分为水平轴和垂直轴两种，目前水平轴风力机应用比较普遍。
光伏发电部分：利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为直流形式的电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电。
蓄电池部分：由多块蓄电池组成，起着储存和调节电能的作用，当风力很大或日照充足导致产生的电能过剩时，蓄电池将多余的电能储存起来；当系统发电量不足或负荷用电量增加时，则由蓄电池向负荷补充电能，并保持供电电压的稳定。在常用的蓄电池中，主要有铅酸蓄电池、碱性镍蓄电池和铁镍蓄电池。其中铅酸蓄电池价格低廉、性能可靠、安全性高，且技术上又不断进步和完善，得到了广泛的应用[3]。
控制系统：根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节。一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载；另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，使其在充电、放电或浮充电等多种工况下交替运行，从而保证风光互补发电系统工作的连续性和稳定性[3]。
逆变系统：由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量。
风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况，可以在以下三种模式下运行：风力发电机组单独向负载供电；光伏发电系统单独向负载供电；风力发电机组和光伏发电系统联合向负载供电。
风光互补发电系统可以利用风能、太阳能的互补特性，获得比较稳定的总输出，提高发电系统的稳定性和可靠性。在保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量，并提高蓄电池的使用寿命。因此，通过合理的设计与匹配，可以基本上实现风光互补发电系统供电，节约投资[4]。
结语
风光互补发电系统具有良好的应用前景，它弥补了独立风电和光电系统的不足，能够向电网提供更加稳定的电能，大大提高了经济效益。风光互补发电系统推动了我国节能环保事业的发展，同时有助于资源节约型和环境友好型社会的建设。为了促进风光互补发电系统的进一步发展，使其成为一种更具竞争力的清洁电源，应进一步拓展风光互补发电系统的应用领域，积累风光互补发电的使用数据，在应用中逐步形成较完善的可再生能源技术支撑体系，为可再生能源的大规模开发和利用奠定基础。
参考文献：
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