发展和鼓励可再生能源技术

发展和鼓励可再生能源技术1.1 项目背景自美国能源部20世纪70年代成立以来，已运作了大量项目中的发展和鼓励可再生能源技术。作为其对文件的地位正在进行的努力和这些技术的潜力，能源部，再加上它的国家实验室和支援机构，于1989年制定了第一套可再生能源技术的评价。该评价的目的是为了回应能源部一套一贯的成本和性能数据的需求，以支持两年一度的国家能源发展政策的计划。这第一套评价于1991年由能源部用于为国家能源战略支持分析该评价在1993年更新，但到现在只存在于草案形式还没有正式发表。 电力研究院，自1970年代中期以来进行了一项计划代表其成员国公用设施的有关考核，评价和提高可再生能源电力技术。在这方面的作用，电力科学研究院已呼吁其成员，而且往往是由能源一般社区，提供可再生能源在未来电力的申请上的现状和前景的客观认识。为实现这一目标，电力科学研究院积极参与能源部出示的这套可再生能源技术的评价。这个联合项目的一些活动是和能源部电力科学研究院一起进行的，根据联合能源部-电力科学研究院这两个组织在1994年10月正式建立的可持续伙伴关系。能源部电力科学研究院在过去20年里组织了一些活动。1.2 目标，方式和范围目的和听众：为响应日益增长的可再生能源电力技术的需求和客观评估的技术性能和成本兴趣的需要相一致，能源部和电力科学研究院合作，准备从新组合。两者共同通过这一份文件介绍能源技术评价的文件。能源部和电力科学研究院的目的是在美国提供能源界和广大公众一个能客观地了解可再生能源电力技术在电力应用方面的现状和期望这些交通调查代表着能源部电力科学研究院之间的共识，并就当前的现状预测发展道路， 5个可再生发电技术：生物质能，地热能，太阳能电池，太阳能热和风能。此外，认识在提高经济效益约可再生电厂能够发挥的作用，以大力强调对电池储存的技术，并列入附录。该评价可以提供两个截然不同的目的。 首先，他们的设计是用于能源政策分析家和电力系统规划师追求目标成本和性能数据的参考工具。第二，为研发计划师的规划的假设理解数据提供宝贵的见解，因为他们必须努力弄清未来研发的轻重缓急。 做法：在多年的直接参与下，对现有最可靠的信息和经验的建立，发展和评估可再生能源技术专家们从能源部，国家实验室和支持组织编写的主要可再生能源技术评价。这些人受到深入由电力科学研究院的技术人员发起的可再生能源选定的境外审评，然后对两个技术讲习班涉及作者和审稿人进行了详细讨论。并随后向车间评价当时修订的，反映的讨论并达成这样的共识文件。在某些方面，电力科学研究院的工作人员参加了编制。 文件范围： 技术特征不描述具体的产品或硬件配置。描述的典型系统配置在五年递增，在2030被通过，预计进化过程中的技术在这时间内完成。他们往往塑造变化，预期工艺配置随着时间的推移被允许改变。可确保在每一个时间框架讨论，总而言之，代表了最符合成本效益的配置，预计可在此时间内完成。举例来说，太阳能发电塔发展为一种混合植物与传统接收机，一个太阳能电厂只有一个先进的接收器。该技术特征公司有多种选择不试图再次成为赢家。本着这一精神，薄膜光伏系统，只出现在一个通用的方式，而不指明任何特别的薄膜技术，在任何特定的时间内完成。这一观点的技术，反映了研发投资组合的方式，能源部需要，让技术本身和市场来决定赢家和输家。 每个总之应被看作是描述了这项技术在一特定应用，通常是作为一个级别联系体制散装供电。尽管一些技术特征公司简要描述其他应用程序可以使用实质相同的技术配置。 这些不同的评价从电力科学研究院的技术评估指南（标签 ）说，他们提供了更广泛的讨论该技术预计演变到2030年。但是，目前正在执行以成本和性能数据为依据的修改。 类似标签 ，这些技术特征不描述一个建议经济分析的方法，而是描述各种方法，可以采取平均计算成本的能源或其他适当的财务数字绝招。在放松管制的公用事业环境这些办法跨度一系列可能所有权的情况。提醒大家注意：成本和性能的信息对个人参与编制和审查本文件方面体现了最好的判断。由于这些技术进入商业市场，正常的竞争力量及商业经验，造成的影响可能是难以预料的。为举例来说，有迹象表明，价格导致有些常规电厂组件及相关工程的服务下降，因为竞争在发电领域变得更加普遍。基于目前的商业经验，这种趋势已经反映在地热-热泵产生蒸汽的成本。类似影响可能会在观察其他可再生发电厂使用常规的部件中发现，一旦技术成为成熟，足以吸引多种商业供应商。 我们要求读者谨慎应用数值数据，从这份文件中的商业情况，工程咨询公司没有积极参与商业市场。 关系到正在进行的可再生能源项目。能源部和电力科学技术研究院讨论这份文件被认为是可再生能源的社会的产物，向美国电器能源供应是由管理阶层根据能源部电力科学研究院和可再生能源项目有很好的潜力。因此，这些技术继续获得市场发展的支持开发项目和能源部电力科学研究院。当然，我们不能保证所有的这些技术，都将开发和有助于预测这份文件。相反，他们个人的前景和作用，将不仅取决于对文件的支持程度，而且也影响到进度和对社会的需要和优先事项最终将决定在市场上反映了双方的商业和社会力.支持假设预计进展，这些技术是基于一项假设，即稳健节目继续在这两个技术和市场的发展。一般来说，这些节目既需要公共部门和私营部门的支持与平衡，将更多地走向商业部门作为技术的成熟。如果限制或支持某个技术，那么预计的进度，几乎可以肯定不会发生。通用的好处和问题好处：可再生能源的资源很多。大多数的这些有几乎取之不尽，用之不竭的。太阳能和风能资源每天都在发生。生物物质可通过长大管理的农业项目，以提供不间断的燃料来源。地热电站是来自无形的地球的地壳中的无限的热能。 可再生能源资源，大致可横跨美国的某些地区，但是，往往有资源的一个种类比另一种更无障碍。图1显示了这种多样性。例如，在美国中西部地区，生物量和风能资源优良，是太阳辐射所需的平板式光伏电池。在大西南各地直接正常日照非常适合利用太阳能热和日光浓度光伏技术。地热资源都集中在西部地区在这份文件中，尤其对美国提供的每一项再生资源要在技术上进行了进一步的探讨。好处：可再生能源的扩大之外的丰富性和多样性。由于当地资源情况，他们都寄养控制局部经济增长。投资于可再生能源，有助于当地经济安全。此外，把可再生能源与一代人的投资组合，可减少相关的风险与波动矿物燃料的价格和供应。 使可再生能源技术变得更具成本竞争力，其真正的经济利益得到实现。 由于许多可再生能源植物不需要大规模建立，以达到尽可能最低的厂房成本， 他们可以建在规模递增成正比的负荷增长模式和地方的需要。这常常被称为其模块化。由于其面积较小，他们也可以设贴近客户的负荷，减少基础设施成本输电及配电，并帮助保证当地供电可靠性和质量。这种分布式 申请似乎有一个潜在的高经济价值而不仅仅是体现在发电量的价值上。几所可再生能源技术，即太阳能电池，太阳能热和风能，在发电时生产无排放。生物质植物，如果妥善管理，核燃料循环及现代控制排放，生产零二氧化碳排放量和少量的其他大气排放物，情况十分相同。当这些技术取代矿物燃料，可避免排放越来越让人们关注引起气候变化二氧化碳排放，可再生能源技术，可对全球努力减少温室气体的排放量做出重大贡献。 可再生发电决意的价值部分与当天的时间在其中电力是交付该网格有关，这将在需要时提供。举例来说，太阳能量输出趋于后续公用事业夏季用电高峰负荷，在许多地点。因为权力交付期间的繁忙，所以这可再生能源技术是更有价值的公用工程系统，可以提供高的电力增值，可提供给贡献者一个可靠的供电系统，在关键时刻，在这些地区。与传统燃料为基础的系统生物质能，地热能和化石杂交再生系统充分前景和竞争能力关系最密切。在某些情况下，例如作为太阳能热电站塔式热盐储存，储能能力，可列入经济范围。在这些个案中，一定程度的优势取得依赖于数量的存储。间歇性的制度，如风能和太阳能，没有储存，其价值主要取决于由当天的时间和今年可供的发电量。 进一步讨论这个问题，价值贯穿整个文件。非常重要的一点是适当运用财政模式，以确定项目的吸引力，需要准确的预测值，以及用户的权力，从这一系统中。在大多数情况下，相对的优点，是平均成本的能源。可再生能源电力技术是不是唯一的决定因素，从整体的角度对可再生能源技术进行评价。而每次的特点是可再生能源技术中详细讨论了这个文件。1.3本概要的现状和应用生物量：用林业和农业残余物和废弃物直接燃烧系统的热电联产电力和在森林制品业多年供热过程中建立了良好的做法。使用这些原料在公用事业电力厂，也证明了在该国一些地区投入适当的燃料，在技术性能和边际经济学中被普遍接受。边际经济学是由于现有的许多植物的规模小，并作出相应的经营成本高和低效率等。此外，燃料短缺常常驱动燃料价格上涨，并提出使用过于昂贵。规模较大的大中型植物，是在50毫瓦范围内，而不是10到25兆瓦的大小的范围，许多项目建于20世纪80年代，有经济学家李议员认为接受时，燃油成本接近$ 1/mmbtu 是可以的，蒸汽或热从直接研究生物质锅炉，也是一个非常有价值的产品。除了活动当前的技术，还可发展程序上先进的直燃系统。 其中今天一项技术可以使用直接燃烧生物质燃料，没有招致资本支出的一个新的锅炉或气化/联合循环体系。这种技术是生物量共烧，其中生物量是共烧，或焚毁两者合计，煤炭应用于现有核电厂。虽然它不增加总发电量，但这种运作模式可降低电厂排放，并作为生产性用途，需要处置工作中的浪费。 共烧可以改造，往往有很低的增量资本和运营成本。已成功地证明了在一些公用电厂，生物质共烧是一个商业上可用的选择因为地点可酌情选择原料可随时用。 生物质气化及以后发电燃汽轮机联合循环发电厂也正在追求这种运作模式，比直接燃烧的更具有吸引力原因是： （一）潜在的更高热效率， （二）有能力保持高性能系统的大小从约5兆瓦到大约100兆瓦（三）增加的燃料的灵活性，事先在发电阶段以减少不必要的污染物。这些系统都在开发和示范阶段。关键的问题是，需要成功地解决的是如何彻底的清理沼气，可以避免汽轮机的损害。煤气必须在碱液中清洗，以燃气涡轮高标准，而这项清理工作必须在一个环境，不然很容易形成焦油。 地热能：商业用电，在超过30年时间里美国加州和意大利用地热蒸汽水库已成为现实。然而，蒸汽水库是罕见的，并且已经被发展，至少在发达国家有更大的潜力，无论是在发达国家和发展中国家都是地热-热水，或液体资源。若干热液植物，包括发展和建成的商业已开始运作。有的动辄使用常规蒸汽分离和蒸汽循环电厂设备， 而另聘请一个二进制循环利用的工质较低温度下的汽化比水。商业吸引力，在很大程度上取决于高质量。水热资源：在气温炎热水和化学的热水在透气性岩石地层和必要的钻探深度。 水井需要加以操练确保这质量。因为其结果是不放心的，事先进行钻探，找到合适的资源来介绍一个主要的商业风险。 另外，地热功率的做法是在研究阶段。这涉及到钻井深洞（一到五公里） 达到干热岩接近的地点，岩浆或其他热侵入从熔融地幔的地球罕有地贴近水面。在此背景下， 干岩浆意味与天然的水源联系热岩石的情况不同的案例。水从一个面源将注入加热，用蒸汽或二元动力循环，然后再注入循环再造。如果成功的话，这种做法对目前的地热资源可能使可用巨大的资源相。技术的不确定性和风险都很高，因而这种方法不能准确地估计今天的商业潜力。 光伏电池：光伏电源系统转换成阳光或直接转化为电能，通过了坚实的国有电子参与这一进程，没有任何运动部件，无液体，无噪音，没有废气排放。这些特点是有吸引力的。从操作，维修和环境的立场，并定位于光伏电池成为首选电源技术，无论是在空间和地面都为许多偏远所申请。相对于传统的电网，光伏发电约五至十次，较昂贵。因此，目前使用的地点或应用公用配电线路不容易获得。较新潜在成本较低的光伏技术是摆脱目前产业-政府研开发项目，其使用商业使用和示范应用正在开始。 虽然越来越多地使用可能会更迅速地发生在一些发展中国家，大概是10到20年在发达世界实行并网的光伏竞争力电力。然而，在光伏部署新的模式中兴趣越来越大，要求建设整合。而太阳能光伏电池或组件变得能保护建筑物，如屋顶和外墙。在这些应用中，成本高该光伏组件部分蒙面由对建筑构件生产成本，并决定聘请光电技术是基础上作出的各种因素，例如美学与社会心理学价值，而非发电成本单。许多人认为，这种商业的进入战略，将最终成功地削减成本光伏通过生产经验，他们可联络成本电网。一些国家政府和许多社区在发展中世界是有必要的。这些申请，在此基础上的信念。由于越来越多突出的建筑集成及其他有关专家现场应用光伏电池，一节是关于住宅天台光伏系统是包括在这份文件。 另一种做法是在电厂用人光伏利用浓缩阳光与异常高效能的太阳能电池。而吸引力的技术表现已经证明，在某些情况下，这些制度在早期市场并未实现。不像平板式光伏系统已建立自己在偏远功率上的应用，潜在性能高浓缩系统尚未建立在外地工作的跟踪记录。这一点，再加上需要建立比较大的系统（至少数十对千瓦），以实现其成本优势，并增加了所需要的复杂的阳光跟踪，严重阻碍了市场进入。 太阳能热：太阳能热动力系统集中采用太阳光来加热工作在热力循环的流体发电。一般的做法已受到重视。首先，被称为中央接受器或电力塔配置，采用了外地的反射镜来跟踪太阳与日光反映到中央接收机北京时间塔。工作流体是传阅，并通过加热在接收端，然后用来驱动传统的涡轮机。流体和其热能可以储存收集太阳能和发电，使这个电厂的派出很像常规火电厂。 这是一个吸引人的特点，以电力事业和电力系统管理人员。几个试点和示范电力塔系统已建成。目前正在测试和评价中。迄今为止，这种方法不能准确地预测各商业前景。 另一种做法是采用将其作为单独的单位或领域，即跟踪太阳。接收器置于着力点盘，集中太阳能供热系统的工作流体。即流体然后驱动引擎连接到接收器。该复合系统也有潜力，虽然越来越多的发展工作，必须要实现这一潜力。相反，另外两个途径，这是有针对性的在厂中有30兆瓦及以上范围内，并利用一个单一涡轮发电机供电，所有的太阳能集热器，每台接收机发动机系统是一个自成体的发电系统。通常情况下，这些都是中小企业在约10 以30千瓦。因此，较大的电厂在音乐会雇用了一些这些单位，由于市场环境的转变而形成导致中断。系统使用斯特林发动机已被部署，以试验和示范为目的既有公共和私人部门的支持，自80年代初。目前的发展和示威活动的目的是在关键的技术和经济问题需要解决之前，商业前景是不言而喻的。斯特林发动机的发展，为未来的车辆申请工作也起着作用。如果成功的话，交通运输部门的市场渗透率将大大提高。 第三种做法是聘请外地的阳光跟踪抛物槽，把重点放在阳光下走上线性轴的谷底。玻璃或金属线接收器沿着这条轴线放置，而一个工作流体是传阅，并通过加热此接收器。流体从实地的低潮期通过一个中央地点热能提取出来经换热器，然后用于驱动传统的涡轮机。这种配置本身与化石燃料燃烧作为辅助来源的热能。 在八十年代初期，美国联邦和加州的国家财政上的鼓励，设立了鼓励商业部署和使用新兴的可再生能源。这两种技术均处于一个位置，太阳能热槽和风力涡轮机可受惠于这些价值。 在20世纪80年代初，1990年低压槽系统分别部署在商业基础上，及继续经营。除了向政府纳税信用激励措施，这些植物部分均不再提供支持上述市场能量支付。因此槽系统自1991年以来根本未获商机。应常规能源的成本上升，对上述市场的支持水平， 20世纪80年代末（预计当显著油价上升），在不久的将来还是应该显著的奖励可再生能源的出现，槽技术具有良好的阳光的地区将可发挥重要作用。 此外，目前发展中国家如印度和墨西哥迫切需要新的电力来源正在努力恢复这一技术。 虽然太阳能热槽（和风）系统，在80年代初经历了相当大的技术困难，但总体结果是20世纪80年代该地部署了相关的经验和技术的发展。有人认为，这两个槽系统及风系统，20世纪90年代初实现了技术和商业的公信力。能源成本这些系统都接近电网的竞争范围。 槽式能源成本高于风力能源成本，但由于柔和天然气的优势 。因而它们的能量有较高的价值风能，相比之下，只有当风消失。 风：如上所述，由于20世纪80年代政府的奖励风力发电系统的大大进步，降低成本在整个八十年代以稳定的趋势。自1990年以来，能源成本，从风继续下降，是由于继续部署，并在美国， 以一个更大的程度上的公共和私营部门发展规划，在欧洲。风能从现在起，就渐渐成为商业上并网电源技术建立和竞争。虽然的美国风能市场扩张已经放慢电力部门的结构调整，1995年，风力市场领头的公司在丹麦和德国等欧洲和世界其他地区的扩张持续。风在欧洲已燃，部分由侵略性目标为可再生能源电力部署回应强烈的民意和政治支持，清洁能源和成长，关注全球气候变化。有迹象显示在美国是再上升风部署的步伐。 除与东南亚大部分地区有商业吸引力的大风。除了风资源质量，其他问题需要加以考虑，因为与大多数商业发电厂，传输要求和环境的潜在影响。多数美国风能设备安装至今都是靠风场的许多涡轮机互联，以公用事业的输电网络通过一个专用的变电站。在分布式风设施有越来越多兴趣，没有一个变电站与一些小型涡轮机直接连到公用配电系统。这些设施占一半以上的超过4000万千瓦的风在欧洲，但美国迄今在这方面的经验模式已很少。因此这个文件的重点是中央车站风的申请。 绝大部份的已获得在其中转子推进对横轴的战略部署与传统的风力涡轮机的配置风力发电的经验。此外，有几个发展规划，把过去的二十年着眼于涡轮转子反过来说，对于垂直轴（有时也被称为鸡蛋搅拌器涡轮机）。虽然案件不能被视为完全封闭，其体重的经验表明，强烈的垂直轴线机器将不会表现出与横轴机器的性能或商业的相对优势。因此发展纵轴的单位已全部停止，这份文件把重点完全放在横轴涡轮机。 储能：最近的持续电池和其他存储技术已导致系统，在供电网络管理的权力，有效地运用资源可以发挥灵活，多功能的作用。当前，电力市场提供了这些系统可以位于发电机，输电线路，配电变电站，或消费者的许多机会储能技术，其中存储的几秒钟至数小时的电力是宝贵的。相对紧凑式铅酸蓄电池商业化版本，改善低保养溢出的障碍。 储能系统用于今天的各种应用。例子包括减轻供电质量的问题，并提供后备电力商业/工业用户，公用变电站，传输线的稳定