可再生能源概论答案

1、?可再生能源概论 ?复习考试说明定义 1：具有自我恢复原有特性，并可持续利用的一次能源。包括太阳能、水能、生物质能、 氢能、风能、波浪能以及海洋表面与深层之间的热循环等。地热能也可算作可再生能 源。定义 2在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充或重复利用的能源。 例如太阳能、 风能、 水能、生物质能、潮汐能等。一、试题类型（一）简答（ 40 分）1. 关于水电、风电、太阳能发电、农林生物质燃烧发电 4 种发电技术的原理等相 关内容；1-1水力發電 是利用河川、 湖泊等位於高處具有位能的水流至低處， 將其中所含之位能轉換成水輪機之動能，就是利用流水量及落差來轉動水渦輪。以具有位能或动能的水冲水

2、轮机，水轮机即开始转动，若我们将发电机连接到水轮机，则发 电机即可开始发电。如果我们将水位提高来冲水轮机，可发现水轮机转速增加。因此可知水 位差愈大则水轮机所得动能愈大，可转换之电能愈高。这就是水力发电的基本原理。能量转化过程是：上游水的重力势能转化为水流的动能，水流通过水轮机时将动能传递给汽 轮机，水轮机带动发电机转动将动能转化为电能。因此是机械能转化为电能的过程。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发 电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用 立式结构 （见图 ） 。由于水电站多数处在远离城市的地方，通常需要

3、经过较长输电线路向负载 供电，因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求：电机参数需要仔细选 择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电机不同，它的转子直 径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短 , 运行调度灵活 , 它除了一般发电以外， 特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达70 万千瓦。风力发电 的原理， 是利用风力带动风车叶片旋转， 再透过增速机将旋转的速度提升， 来促 使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可 以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，

4、也不会产生辐射或空气污染。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率 很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机 充电器数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要， 各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从 而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永 磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是1325V 变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用

5、有保护电路的逆变电源，把电瓶里 的化学能转变成交流 220V 市电，才能保证稳定使用。生物质发电， 就是利用秸秆、稻草、蔗渣、木糠等植物燃料直接燃烧或发酵成沼气后燃 烧，燃烧产生的热量使水蒸汽带动汽轮机发电 。目前国内最大的机组为 1.5 万千瓦，主要是 将平原地带农民废弃的麦杆、稻草拿来燃烧发电，燃烧后的草木灰作为肥料，国家视作清洁 能源，有政策补贴，但目前已运行的机组基本上亏损 生物质发电主要是利用农业、林业和工业废弃物为原料，也可以将城市垃圾为原料，采 取直接燃烧或气化的发电方式。近年来中国能源、电力供求趋紧，国内外发电行业对资源丰富、可再生性强、有利于改善 环境和可持续发展的生物质资源

6、的开发利用给予了极大的关注。于是生物质能发电行业应运 而生。世界生物质发电起源于 20 世纪 70年代，当时，世界性的石油危机爆发后，丹麦开始积极 开发清洁的可再生能源，大力推行秸秆等生物质发电。自 1990 年以来，生物质发电在欧美许 多国家开始大发展。中国是一个农业大国，生物质资源十分丰富，各种农作物每年产生秸秆6 亿多吨，其中可以作为能源使用的约 4 亿吨，全国林木总生物量约 190亿吨，可获得量为 9 亿吨，可作为能 源利用的总量约为 3 亿吨。如加以有效利用，开发潜力将十分巨大。为推动生物质发电技术的发展， 2003 年以来，国家先后核准批复了河北晋州、山东单县和 江苏如东 3 个秸

7、秆发电示范项目，颁布了可再生能源法，并实施了生物质发电优惠上网 电价等有关配套政策，从而使生物质发电，特别是秸秆发电迅速发展。最近几年来，国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与 中国生物质发电产业的建设运营。截至2007 年底，国家和各省发改委已核准项目87个，总装机规模 220 万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过 15 个，在建项目 30 多个。 可以看出，中国生物质发电产业的发展正在渐入佳境。根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标，未来将建设生物质发电 550 万千瓦装机容 量，已公布的可再生能源中长期发展规划也确定了到 2020 年生物质发电装机

8、 3000 万千 瓦的发展目标。此外，国家已经决定，将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及 检测认证等产业服务体系建设。总的说来，生物质能发电行业有着广阔的发展前景。光伏发电的基本原理 基本原理就是 “光伏效应 ” 光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能 量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。“光生伏特效应 ”，简称“光伏效应 ”。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结 合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光 能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝， 如果两者之间

9、连通，就会形成电流的回路。光伏发电，其基本原理就是 “光伏效应 ”。太阳能专家的任务就是要完成制造电 压的工作。因为要制造电压，所以完成光电转化的太阳能电池是阳光发电的关键。太阳能发电 分光热发电和光伏发电。 不论产销量、 发展速度和发展前景、 光热发电都赶不 上光伏发电。可能因光伏发电普及较广而接触光热发电较少，通常民间所说的太阳能发电往 往指的就是太阳能光伏发电，简称光电。 光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池 将太阳光能直接转化为电能 。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池 板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件， 所以

10、，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术 可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具， 光伏电源可以无处不在。目前，光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源， 主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源等，另外，还包括一些移动 电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草 地厂各种灯具等；三是并网发电，这在发达国家己经大面积推广实施。我国并网发电还未起 步，不过， 2008 年北京“绿色奥运”部分用电将会由太阳能发电和风力发电提供。 太阳能光伏发电的最基本元件是

11、太阳电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。 目前，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。国产晶体 硅电池效率在 1013左右，国外同类产品效率约 12 14。由一个或多个太阳电池片组成 的太阳能电池板称为光伏组件。 2002 年全球太阳电池和光伏组件产量约600MW，其中日本占45，美国 25，欧洲约 22。日本是光伏产业发展最快的因家，在不到10 年的时间里超过了美国， 2001 年世界 10 大太阳电池生产厂，日本就有 4 家，分别是夏普、京都陶瓷、三洋 和三菱。欧美发达国家大都制订了“阳光计划”，并采取措施鼓励居民安装太阳能发电系统， 比如部分赠款

12、、无息贷款和“种子基金”等，并以高出普通电价几倍的价格购买居民家中多 余的太阳能电量。我国太阳能光伏发电产业近几年发展较快，但总体规模较小，2002 年太阳电池产量约 SMW，累计装机容量达 25MW，不到世界的 1，为配合西部大开发，我国政府实施了“阳光计划”、 “乘风计划”和“光明工程”等，利用太阳能发电和风力发电为解决西部广大无电地区农牧 民生活生产用电，这一工程配套资金 20 多亿人民币。我国光伏发电产品的市场主要在西部， 另有部分产品出日，如组件、小系统和日用太阳能电子产品等。由于国内太阳能电池晶片产 量远远不能满足需求，许多厂家进日大量电池片封装组件。在光伏产业方面，深圳占有部分

13、江山，产品加工能力、产品质量和销量在国内外都有一定的影响。政府应加大扶持力度，使 之扩大规模发展成为产业群，进而成为深圳的一个经济增长点。太阳能光伏发电产业增长迅速，不仅因为它是具有许多优点的清洁能源，一个更诱人的动因 是，在太阳能与建筑一体化的过程中，太阳电池组件比太阳能热水器与建筑更有亲合力。太 阳电池组件不仅可以作为能源设备，还可作为屋面和墙面材料，既供电节能，又节省了建材， 国外己有非常好的案例。因此，太阳能光伏发电技术与建筑结合方面，将具有良好的经济效 益，前途无限。2. 关于水电、风电、太阳能发电、城市垃圾焚烧发电 4 种发电技术的问题。1-2城市垃圾焚烧 发电应用推广中存在的主要

14、问题 垃圾焚烧发电项目的推广有以下限制性因素 :对垃圾成分有一定的要求：垃圾 焚烧要求垃圾应能满足热值要求，一般要求低位热值至少在 4000kJ/kg 以上，最好 高于 5000kJ/kg，但对于小城市和经济不太发达的城市，生活垃圾如果不经过分检 的话，不适合于做燃烧处理。此外，北方城市生活垃圾在冬季灰份比较高，南方 的垃圾在夏季含水率比较高，都会影响垃圾焚烧的效率甚至不能焚烧。国内装备 水平与发达国家相比差距较大，焚烧装置的关键设备需要进口，尤其是大容量设 备的国产化率很低。与其它垃圾处理方式以及其它技术成熟的可再生能源发电相 比，项目投资高，如果不考虑垃圾处理的社会效益，单纯考虑发电收益的

15、话，发 电成本在 1元/kWh 左右。焚烧尾气的二次污染问题：尾气中的二恶英对人体、对 环境的危害极大，虽然采取垃圾加油燃烧、加煤粉燃烧等方式可以提高燃烧温度 和效率从而大大降低二恶英的排放量，但这一点仍是目前关于大面积推广垃圾焚 烧发电的争论的主要原由之一。另外，燃油价高，垃圾加油燃烧加大了运营成本， 垃圾发电场一般不愿意采用。而垃圾加煤粉燃烧就需要采用循环流化床的锅炉， 技术高投资也高。风能发电 新型水冷式交流发 电机原理和应用 0 r$ K7 g7 X4 D7 p1 K（ + 水冷式交流发电机利用水来代替风扇进行冷却。交流发电机主要的发热部位是定子，水冷式 交流发 电机 重点冷却部分就是

16、定子及线圈绕组。发 电机 的前端盖和后端盖用铝材制造，开有 水道槽。定子及线圈绕组用合成树脂固定密封，定子与转子之间有铝质围板与水道隔离。水 道与进水管和出水管连通， 进水管和出水管分别与发动机冷却水系统连通。- U） 7 k# f+ ?2 B3f$ h6 j 这样，当发动机运转时，冷却水在发动机水泵的带动下循环流动，通过发 电机 壳体，可以有 效地冷却定子线圈绕组、定子铁芯，同时也冷却转子、内藏式调节器和轴承等其它发热零部 件。 " V. S/ L4 q5 " x# y% E/ o7 C- N h 水冷式交流发 电机 与风冷式交流发 电机 相比，内部构造复杂了，防漏密封要

17、求提高了，成本 也会增加。同时因联接水管的问题，安装布置也受到诸多限制，自由度减少了。但是，水冷 式交流发 电机 的发电及低噪声性能， 是风冷式交流发 电机无法比拟的。 7 p8 p4 Q$ _' D: a5 1 R 首先，水冷式交流发 电机 具有良好的低速充电特性。我们知道，在交流发电机 的电流特性曲线上有一个 “拐点 ”，即超过所谓 “0安培速度 ”之后才会有电流产生，电流上升到一定程度才能 充电。在哪个转速以上才出现 “拐点 ”和达到可充电电流与励磁电流的大小相关。 由于水冷式交流发 电机 大幅度抑制了定子、转子及调节器的温升，可以相应提高励磁电流， 励磁电流越大输出电压也越高，

18、因此当水冷式交流发 电机 低速转动时也会有良好的充电表现， 这种低速充电性能对城市用车的正常使用相当重要。第二，水冷式交流发 电机具有低噪声。由于省略了风扇，所以不存在发 电机 风扇发出的噪声。 据介绍在 3500转/分时，水冷式交流发 电机与风冷式交流发 电机相比，噪声要低 15 分贝。* Q* p+ （ g3 E% S+ S# w2 水冷式交流发 电机的优点被看好， 认为是汽车发 电机的发展方向。 有人认为在 12伏特汽车中， 2500 瓦以下适宜用风冷式交流发 电机， 2500 瓦以上或者 42 伏特电系适宜用水冷式交流发 电 机。" D0 h! n/ K% * K针对目前众多

19、网友对新型垂直轴风力发电机（ H 型）的设计原理比较感兴趣，特在 此将部分设计原理以及技术指标作详细地阐述，希望能给各位朋友予以更深入地了解。最早的垂直轴风力发电机是一种圆弧形双叶片的结构（ 型或称为达里厄） ，由于 其受风面积小，相应的启动风速较高，一直未得到大力发展，我国也在前几年做了一些 尝试，但效果始终不理想。针对一些朋友问及：为何当初采用 型设计而没有用现在 这种 H 型结构 ? 实际上，这和科技的发展特别是电脑的发展密切相关的，由于 H 型垂直 轴风力发电机的设计需要非常大量的空气洞力学计算以及数字模拟计算，采用人工的方法计算一次至少需要几年的时间， 而且不是一次计算就能得到正确的

20、结果， 所以在计算 机还不是很发达的年代，人们根本无法完成这一设计构思。由于特殊应用场合的需要，2001 年我国率先开始了这项研究，并且在以后两年的时间里不断对产品进行改进，在2003 年初，产品走向成熟，并在海岛以及边疆大量采用以这种新型垂直轴风力发电机为主要设备的风光互补系统目前，世界上主要以 MUCE 公司和日本某公司为该产品的主要研发和生产单位。 下面我就详细讲解一下 H 型垂直轴风力发电机的技术原理：一、技术原理 该技术采用空气洞力学原理， 针对垂直轴旋转的风洞模拟， 叶片选用了飞机翼形形 状，在风轮旋转时，它不会受到因变形而改变效率等；它用垂直直线 4-5 个叶片组成， 由 4 角

21、形或 5 角形形状的轮毂固定、 连接叶片的连杆组成的风轮， 由风轮带动稀土永磁 发电机发电送往控制器进行控制，输配负载所用的电能。该技术原理根据空气片条理论， 实际计算可选取垂直风机旋转轴的切面进行计算模 型，按叶片实际尺寸，每个叶片的旋转轴心距离为 N 米；用 CFD 技术进行模拟气动系 数计算， 计算原理采用离散数字方法求解翼形断面的气动力， 用网格方法对雷诺数流动 涡量分布比较形成高雷诺数下对 Navier-Stokes 方程进行数字模拟计算的原理结果。采用稀土永磁材料发电的原理， 配套与空气洞力学原理的风轮， 采用直驱式结构进 行旋转发电。专利技术：一种风力发电机（专利号： ZL200

22、420081310.2 ）二、功率特性根据 H 型风力发电机的原理，风轮的转速上升速度提高较快（力矩上升速度快） 它的发电功率上升速度也相应变快，发电曲线变得饱满（如下图） 。在同样功率下，垂 直轴风力发电机的额定风速较现有水平轴风力发电机要小， 并且它在低风速运转时发电 量也较大。三、结构由于此种设计结构采用了特殊空气洞力学原理、 三角形向量法的连接方式以及直驱 式结构的原理，使得风轮的受力主要集中于轮毂上，因此抗风能力较强；此种设计的特 性还体现在对周围环境的影响上， 运转时无噪音以及电磁干扰小等特点使得新型垂直轴 风力发电机优越性非常明显。垂直轴直线叶片永磁发电机风力发电电源系统结构图附

23、：现有垂直轴风力发电电源比较： 目前，生产该类型垂直轴风力发电电源系统产品最多的是日本 （ 2002 年开始研究） ， 还有英国、 加拿大等国目前也在研制中， 这些国家的大部分产品在风轮设计当中采用平 行连接杆，这种方式对发电机输出轴要求较高，并且结构相对复杂，现场安装程序也偏 多。另外，从力学方面分析， H 型垂直轴风力发电机功率越大、叶片越长、平行杆的中 心点与发电机轴的中心点距离越长，抗风能力就越差，因此， MUCE 采取的是三角形向 量法，弥补了上述的一些缺点。垃圾焚烧技术分析垃圾焚烧通常在 8001000的高温下使有毒 有害物质充分热解，产生的大量高温烟气经除尘设 施净化后可通过余热

24、锅炉将热量回收，获得一定温度和压力的热蒸汽，再通过发电机组使其转化为电 能，实现废物资源的再利用 。焚烧处理方式具有减容减重效果好 （焚烧后垃圾体积减少 80、 90 ， 重量减少 70） 、消毒灭菌彻底、占地面积小、 按焚烧原理不同，生活垃圾的焚烧炉主要有炉 排炉、热解炉、流化床等几种。1 1 炉排炉焚烧技术炉排炉焚烧是我国大城市的主要选择，这与发达国家焚烧处理的发展完全一致 _9 J ，其技术原理如 下：垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排，在以燃油为辅助燃料、大量氧气助燃的条件下，通过炉排的 机械运动促进垃圾的搅动和混合，实现垃圾的干燥、燃烧和燃烬。炉排可分为平推式、斜推式、逆推式 和滚筒式

25、，处理能力可高达 1 200 t 台· d，是目前处理能力最大的焚烧炉型¨ 。炉排炉焚烧的主要 优点有：技术较为成熟，设备年运行时间可达 8 000 h以上，垃圾处理成本较低 （ 每吨垃圾处理成本基本 上低于 100元） ，广泛适用于各类生活垃圾，飞灰少。缺点是：开车和停炉时炉温经过二嗯英产生的温度 区间（360820oC），在控制不完全的情况下易产生二嗯英， 燃烧效率相对流 化床偏低， 造价及维护费 用较高。现阶段，我国大型炉排炉仍需依赖国外技术，国 际上典型设备包括日本马丁逆推炉排炉 （ 如 图1） 、日本SN型炉排（如图2） ¨ 、比利时SHA多级炉排炉 （

26、如图 3）¨ 、德国阶梯式顺推炉排炉和法 国倾斜往复式炉排炉。 近年来国产炉排炉的研制也 取得较快发展， 例如温州伟明集团已成功研制出往 复多列式垃圾焚烧炉并应用于多个垃圾发电厂； 重庆三峰环境产业有限公司通过引进德国马丁公司垃 圾 焚烧和烟气净化全套技术，实现了马丁逆推炉排 炉制造的国产化。1、2 热解炉焚烧技术 热解炉焚烧是在隔绝空气条件下，垃圾中的有机质分解，热烟气采用NaOH碱液净化的技术。此方法是三种焚烧法中最新方法，炉型结构简单，设备投资比炉排炉低约 50 ，但热解炉设 备处理能力较小 （一般为 150 t 台· d以下），烧渣残碳量高，并不适合大城市大规模处理

27、垃圾需求，所 以应用较少。 热解炉的主要的供货厂商有加拿大瑞威环境技术有限公司和深圳汉氏固体废物处理设备有 限公司。1、3 流化床焚烧技术 流化床垃圾焚烧处理技术是我国明确推荐的节能环保技术。流化床工作原理如下：炉膛内铺有大 量的砂或炉渣，将其加热到 60O以上，并在炉底鼓 入200（2 以上的热风，向炉内投入经分类、破碎 等预处理的垃圾，掺入煤粉 （ 国家规定掺烧燃煤比例应低于 20） 同热砂一起翻腾、燃烧，由于砂粒处于 沸腾状态所以炉内传热传质良好，垃圾燃烧迅速。燃烬的垃圾落到炉底，不可燃物和砂粒一起排出后分 离，砂粒再通过提升设备送回到炉中循环使用。流化床的处理能力在焚烧炉型中较为适中，

28、单炉处理能 力一般为 500 t台· d。流化床焚烧技术的优点在于：可以更大程度地避免二嗯英产生，燃烧彻底，垃 圾减量化程度高，运行稳定可靠，燃烧热效率较高。缺点在于：需掺煤才能充分燃烧，年运行时间较短（6 000 h左右） ，设备对垃圾均匀性要求较高，垃圾处理成本较高 （每吨垃圾处理成本 150元左右 ），烟气 中灰尘量大 （ 为炉排炉的 34倍），且石英砂对设备磨损严重，设备检修相对较多¨。我国的流化床焚烧炉主要以国产化技术为主， 以北京中科通用能源环保公司生产的循环流化床和浙江大学热能工程研究 所研制的异重流化床应用范围最广，还有部分焚烧厂采用日本荏原公司制造的回旋流

29、化床。综上所述， 炉排炉焚烧对垃圾的质量和成分要 求较低，处理量大，飞灰量少；而流化床焚烧对进料 要求高，处理 量稍小，飞灰量较大，应用不及炉排炉普遍。但采用循环流化床焚烧处理垃圾可以有效地消除二嗯英， 随着我国垃圾焚烧环保标准的不断提高，循环流化床的应用数量和处理能力会进一步提 高。 水力发电 研究将水能转换为电能的工程建设和生产运行等技术经济问题的科学技术。水力发电利 用的基本设备是水轮发电机组。水轮机 按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。冲击式水轮 机的转轮 受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换； 反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转

30、，工作过程中水流的 压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。土木建筑方法 上取得进步，从而带来水力项目投资成本的显著下降，碾压式混凝土 （RCC） 利用 特殊的水泥拌合物，能够用普通的运土装置放置到位并碾压成型，而无需以液体形式向特制 的模子里浇筑。这使建设速度大大提高，拌合物中的水泥用量也减小，从而使得混凝土建筑 的费用降到传统方法的 l 3。这样的节约有助于在更多地方建设经济上合理的项目，并因此 获得更多的潜在资源。电力传输技术 ，水电站通常坐落在远离城市或者工业负荷的地区，必须利用长距离的高压输 电线连接输电线的投资成本是大多数水电站经济可行性的决定因素。高压输电线技术是降低 成本和

31、输电损失的关键（二）、论述（ 60 分）试题：拟从以下 10 道复习题中选出 4题要求：选做 4题中的 2题，每题 500字左右，观点明确，每题 30 分。复习指导（针对论述部分，简答部分无指导）：1. 请简述当前国内外光伏发电技术的发展现状？答案： 光伏发电技术正在全球范围内逐步得到应用。现在多数光伏发电系统仍然采用配备蓄电池组的方式独立运行。 然而，作为公共电网的一种补充备用，在人口密集地区建立并网型 光伏发电系统将可缓解现有电力系统在用电高峰时期承受的容量和安全压力国内外光伏发电技术一、国外 光伏发电技术研究热点， 光伏电池是太阳能光伏发电系统中基本核心部件， 它的大规模应用需要解决 两

32、大难题 ：1、提高光电转换效率；第三代高转换效率的薄膜光伏电池通过减少非光能耗， 增加光子有效利用以及减少光伏电池内 阻，使得光伏转换效率的上限有望获得新的提升 。2、降低生产成本。高昂的材料成本在全部生产成本中占据主导地位， 不仅消耗了过多硅材料， 而且制作全过程中 要消耗很多能源。基于薄膜技术的第二代光伏电池中，很薄的光电材料被铺在非硅材料的衬底上， 大大减少了半导体材料的消耗，并且易于形成批量自动化生产，从而大大降低了光伏电池的成本。另外，多晶硅光伏电池比单晶硅光伏电池的材料成本低，是世界各国竞相开发的重点。目前多 晶硅光伏电池 的研究热点包括：开发多晶硅生产技术，开发快速掺杂和表面处理

33、技术， 提高硅片质量， 研究连续和快速的布线工艺， 多晶硅电池表面织构化技术和薄片化， 高效率电池工 艺技术等。非晶硅电池仍处在发展之中。化合物太阳电池 （如铜铟镓硒等 ） 正以其转换效率高、成本低、弱光性好及寿命长等优点成为新一代光伏电池的发展方向。我国 在光伏发电技术研发方面先后开展了晶体硅高效电池、非晶硅薄膜电池、碲化镉和铜铟硒薄膜电池、多晶硅薄膜电池及应用系统关键技术 的研究。 大幅度提高了光伏发电技术和 产业的水平，缩短了光伏发电制造业与国际水平的差距 。、目前我国商品化生产的单晶硅、多 晶硅和非晶硅电池的效率与发达国家相比，要低 12 个百分点 12 。另外 ，截止至 2006 年

34、，中国还 没有用于光伏系统的专用蓄电池。 逆变器的生产也仅仅停留在小功率级别， 大功率逆变器的研发水平与国外差距较 大。光伏产业的发展趋势1 世界光伏产业的未来 全球太阳电池年产量正在迅速增长，国际光伏应用中并网发电和光伏建筑集成（ BIPV ）发展迅速，已成为光伏市场的最大份额。它标志着光伏发电由边远地区和特殊应用正在向城市过渡，由补充能源向替代能源过渡，由大型集中电站向分布式供电模式过渡。2. 你认为集中式并网发电、离散式发电以及光伏建筑一体化哪种是太阳光伏发电最理想的应用形式，并阐述原因？结论： （因环境不同，导致最理想发电形式不同） 目前，我国太阳能光伏发电利用主要有三种 形式：一是大

35、型并网光伏电站，二是与建筑结合的并网光伏发电系统，三是独立光伏发电系统。 根 据三种形式的不同运行特点。1、在太阳能资源丰富、具有荒漠和闲置土地资源的地区建设适度规模的大型并网光伏电站；2、在广大城镇，推广与建筑结合的分布式并网光伏发电系统；3、在偏远地区，结合解决无电地区人口的用电问题，推广户用光伏发电系统或建设独立小型 光伏电站。原因 : （分别叙述三种发电特点）光伏并网系统分集中式分散式两种。 集中式并网发电系统一般容量较大， 通常在几百千瓦 到兆瓦级，而分散式并网发电系统一般容量较小，在几千瓦到几十千瓦，目前并网光伏发电 系统大多采用分散式并网系统。并网光伏发电系统由光伏阵列、变换器和

36、控制器等组成。光 伏电池输出的直流电压经变换器变换成与电网同频率、幅值相同的交流电压，其中控制器控 制并网电源的频率、相位、波形、光伏电池的最大功率点等。并网系统不需要蓄电池，减少 了蓄电池投资与损耗。并网光伏发电系统是最合理的发展方向。3. 请针对我国光伏发电的现存问题发表你的看法？目前全球光伏发电已呈规模化应用，相比之下，我国却仍处产业链低端，技术方 面仍存在着很多问题：1、目前我国商品化生产的单晶硅、多晶硅和非晶硅电池的效率与发达国家相比， 要低 12个百分点 .2、逆变器的生产也仅仅停留在小功率级别，大功率逆变器的研发水平与国外差距 较大。3、光伏发电成本太高，随着多晶硅材料价格的大幅

37、下降，以及电池生产技术的进 步和效率提高，光伏发电成本已大幅下降，但发电成本仍大大高于常规电力。4、太阳能电池板的生产是一个高能耗、高污染的生产过程，5、太阳能应用一直是一项受环境影响较大的能源，对环境的要求高，目前尚没有 较好的解决方案。所需光照要求复杂，选择地日光辐射情况适当。6、缺乏自主产权，没有自己的技术。光伏产业链各环节中，国内企业仍处于较为 低端的位置，光伏产业的主要原料晶体硅的生产技术，则牢牢把握在美、 日、德等国家手中。中国在多晶硅环节不具竞争优势，在建的多晶硅厂多数采 用西门子改良工艺，成本高，污染严重。在太阳能电池方面，我国高度依赖外 国市场。对于这种情况，为了发展我国的光

38、伏市场，促进太阳能光伏行业的发展，要促进 产业升级，淘汰高污染企业，促进能耗下降，促进行业联合应作为战略产业 考虑。国家要进行统一的设计和建设规范，保证光伏电站和系统的建设质量 同时大力鼓励创新，培养科技人才，掌握自主产权，以防我国的光伏市场过 度依赖国外。4. 如何理解规模风电并网的问题？风电电场在投资建设风电机组时， 就应当一并完成并网工作， 但现在我国西北部地区的风 电机组很多都不能实现并网，即使部分风电机组已经实现了并网，也多因为当地的电网无法 承受电能传输而被迫停机。风电的并网问题除了受电网能力的影响外， 还受制于电网的技术和机制。 风电是依靠风能 发电，但风能属于不稳定的间歇性能源

39、，风电大规模并网后，这种间歇性的发电特点会为电 网带来一些安全隐患，也会提高电网企业的运营成本。风电并网问题实际上是有规定可循的，国家电网所发布的风电场接入电网技术规定就 明确规定了风电如何并网。但从规定的效力上来说，这仅是国家电网发布的规定，并非政府 所推出的强制性政策，此项标准还未得到国家相关部门的认可。风电企业对国家电网所推出的此项标准也尚存有很大的异议， 很多风电企业表示由于技术 水平所限，无法达到规定所提出的技术标准，甚至对于很多风电企业来说，国家电网推出这 样的正是降低了他们并网的可能。风电企业无论是否能够通过国家电网的入网技术规定， 技术难题都是风电企业必须跨越的 一道门槛，毕竟

40、粗放式的发展模式、过快的发展速度，都不能让风电产业获得真正良好、有 序的未来，只有尽快提高自身技术实力，提高风电设备质量，才能让风电产业有更好的前景。国家能源局计划开展新一轮风电开发规划 并网运行问题被视为最大发展障碍风电场建成后不能及时并网问题风电并网方面存在的问题，可以分为两类不同情况进行分析：一类是风电场建成后不能及时并网，另一类是并网后不能正常运行。大规模并网国外也没有成功经验可以借鉴，我们也不可能建成比欧洲还强大的智能电网，就是建成了也不能解决并网问题。解决并网问题并不是建成智能电网那样简单，而是一项系统工程。叶片的性能是造成风电机并网稳定性差的罪魁祸首。5. 为什么风电产业是高新技

41、术产业？高在哪里？新在何处？风力资源是取之不尽用之不绝的，利用风力发电可以减少环境污染，节省煤炭、石油等常规能源。风力发电技术成熟，在可再生能源中成本相对较低，有着广阔的发展前景。风力发电技术可以灵活应用，既可以并网运行，也可以离网独立运行，还可以与其它能源技术 组成互补发电系统。 风电场运营模式可以为国家电网补充电力，小型风电机组可以为边远 地区提供生产、生活用电。优点 : 不需要燃料、不占耕地、没有污染，运行成本低，我国风力资源丰富风电是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展清洁能源是世界各国的战略 选择。风电技术装备是风电产业的重要组成部分，也是风电产业发展的基础和保障，世界各

42、国纷纷采取激励措施推动本国风电技术装备行业发展，并培养了一流的风电装备制造企业， 同时，风电技术进步和风电装备制造企业的成长又进一步促进了风电产业的发展。 风能是最具商业潜力、最具活力的可再生能源之一，使用清洁，成本较低，取用不尽。风力 发电具有装机容量增长空间大，成本下降快，安全、能源永不耗竭等优势。风力发电在为经 济增长提供稳定电力供应的同时，可以有效缓解空气污染、水污染和全球变暖问题。在各类 新能源开发中，风力发电是技术相对成熟、并具有大规模开发和商业开发条件的发电方式。 风力发电可以减少化石燃料发电产生的大量的污染物和碳排放。大规模推广风电可以为节能 减排做出积极贡献。1、能源新贵竞争

43、优势明显 - 风电是新能源中技术最成熟、最具规模开发和商业化发展前景的 发电方式之一。2、资源丰富开发潜力无限 - 我国风电资源十分丰富，3、步入高速发展时期4、市场容量潜力巨大5、国产设备将获得政策支持6. 风力发电技术发展存在哪些技术难题？发展趋势如何？中国目前的风电装备市场大部分份额被国外装备制造企业占有，中国风电制造业还相当依赖 国外的技术，尤其是一些核心设备只能依靠进口，实现风电设备的国产化已成当务之急。引 进风电技术同样面临较大技术转化的风险。其主要风险来自齿轮箱、风机等关键部件的国产 化制造水平，以及引进机型的设计成熟度水平。 目前风电还遭遇到并网价格高等难题，因为风电的成本比水

44、电、火电约高出 1 倍。对电网公 司来说，风电高于火电的价差，需要在电网范围内分摊。风能在中国西部、北部地区较为集 中，这些地区都是欠发达地区，市场对电价承受能力有限，如果市场销售及价格消化仅在区 内，风电大规模发展将遇到很大阻力。（一）风电技术研发和设备制造能力不强我国风电设备制造走的是一条从带料加工， 到合作生产或购买许可证国内组装的技术路线， 风电系统工程研发制造能力弱。一方面，受制于外商风电设备制造技术保护非常严格，难以 掌握风电机组的核心技术。另一方面，受人才、技术、工艺和材料等多种原因的制约，国内 企业消化吸收引进技术的能力薄弱，特别是重点能源设备制造企业介入风电设备制造行动迟 缓

45、。（二）风电技术研发和引进没有形成合力我国风电市场发展前景广阔，起步发展初期，国家重视不够，没有像安排大型水电、火电、 燃机等动力设备那样，实行捆绑引进，以市场换技术的方针。时至今日，外商风电技术在我 国实行多头转让，赚取我国外汇。另一方面，也没有组织国内相关研究机构和重点能源设备 制造企业，及时系统地参与风电设备自主研发或引进技术消化吸收，致使风电技术的研发和 制造能力远远不能满足风电发展需要，至今兆瓦级及以上风电设备尚未形成规模化生产能力， 成为制约我国风电健康发展的重要因素。（三）风电发展缺乏专业及复合型人才 风电设备制造是一项集空气动力、机械制造、发电技术、电子控制和高可靠性设计为一体

46、 的综合性高新技术产业。由于种种原因，我国还没有建立起专业的风电技术研究开发机构， 与火电、水电和核电相比，风电产业缺乏从设计、制造、安装、调试及运营管理的人才培养 体系。全国尚没有大学开设风电专业，风电技术研发和管理人才严重不足，特别是系统掌握 风电理论并具有风电工程设计实践经验的复合型人才匮乏，难于适应当前风电快速发展的需10要。（四）风电产业服务体系有待加强目前，我国风电产业服务体系尚不完善，风电技术标准、产品认证、系统设计、工程管理 等基础都比较薄弱，风能资源评价体系、宏观选址和微观选点技术深入研究不足，大型风电 场的并网技术以及风电对接入电网影响等的研究工作，由于实践经验少，研发工作

47、滞后，风 电产业服务体系不完善，也是影响风电发展的重要因素。（五）风电发展政策落实难度大由于风能资源具有间歇性，在我国风电尚处于发展初期阶段，投资建设成本还比较高。因 此，风电发展初始阶段必须有国家政策的引导与支持，包括支持风电技术研发的资金政策， 鼓励风电发展的税收政策，风电运营的成本分摊政策。虽然可再生能源法提出国家设立 专项资金支持可再生能源发展，还明确可再生能源发电高于当地电网平均上网电价的部分在 全国范围的销售电价中进行分摊，但这些政策还没有落到实处。风力发电是一种主要的风能利用形式，中国风力发电已经开展了多年，随着中国能源环境的 变化和风力发电产业的成熟，相信在未来几年中国风力发电

48、将呈现出新的发展趋势。风力发电相对于太阳能等可再生能源技术要更加成熟、成本也更低、对环境破坏更小。在 过去 20 多年里，风力发电技术不断的努力取得突破。正是因为风力发电技术不断发展进步， 风力发电机组也将越来越便宜与高效，增大风力发电机组的单机容量后，基础设施的成本就 会相对的减少。随着基础设施成本的减少和开发商越来越丰富的经验，项目开发的成本也得 到降低。风力发电机组可靠性的改进也会减少对运行维护的平均成本。风能是世界上使用最为广泛和发展最快的可再生能源之一。 到 2008 年底， 中国风电总装机 规模达到 1217万千瓦，风电装机容量世界排名由 2007年的第 5 名升至第 4 名。 2

49、010 年中国 风电累计装机容量将达 3000 万千瓦，风电将成为第二大主力电源。风力发电不仅仅为人们提供电力，同时它也伴随并且促进着经济的发展。风力发电整个 过程都不产生任何污染，它既可以为人们提供电力，又可以减少燃料带来的环境污染，从而 起到保护地球生态环境的作用，是真正的绿色能源。风电作为清洁的可再生能源，已成为当 今世界电力发系统平衡矛盾加剧，调峰调频压力增大部分电网电压控制难度加大电网稳定运行的风险增加4、. 机组质量亟待提高风电机组的质量问题首先影响风电机组的安全、稳定运行，进而影响电网的安全和风力 发电企业的盈利，对于风机厂商的信誉和市场营销也是极大的考验。国外主流制造商在产品正

50、式进入市场之前，都通过整机严格测试、样机试运行、第三方 机构测试等流程。在我国存在机组研制出来，在未经严格测试和认证的情况下便投入了批量 化生产的现象，给发电企业带来了很大的不确定性风险。我国大多数风机制造企业为了尽快形成风电机组生产能力，通过购买国外许可证或“联 合设计”得到制造图纸，本身自主研发能力薄弱，而且所采用的零部件质量未经实践检验， 因此，产品的质量和可靠性与国外主流厂家的设备有不少差距。有些国产风机设备刚刚完成 样机制造，尚未通过试运行即批量采购，这给风电场的运行带来了很多不确定的技术和经济 风险。这些设备在风电场的实际运行中已经暴露出问题，给风电开发企业造成了一定损失。目前投入

51、运行的国产机组也曾多次出现重大的质量和技术故障，如轮毂裂纹、主轴问题、11轴承问题、齿轮箱故障、发电机故障，等等。根据同时安装了进口和国产风机的风电场实际 分析，由于综合性能的差异等原因，折合到同等条件下，进口风机的年发电量比 国产风机高出以上。如果这些问题不能尽快解决，长此以往，我国将会出现风电高装机容量、低发电量的尴 尬局面。基础工作急需加强中国风力发电行业的发展前景中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持 高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。 2009 年该行业的利润总额 将保持高速增长，经过 2009 年的高速增长，预计 2010 、2

52、011 年增速会稍有回落，但增 长速度也将达到 60%以上。风电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在 于：能力每增加一倍，成本就下降15%，近几年世界风电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来 越多投资者的逐金之地。国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。按照国家规 划，未来 15 年，全国风力发电装机容量将达到 2000 万至 3000 万千瓦。以每千瓦装机 容量设备投资 7000 元计算， 根据 风能世界 杂志发布， 未来风电设备市场将高达 1400 亿元至 2100 亿元。风能作为一种清

53、洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风 能约为 2.74 × 109MW，其中可利用的风能为 2× 107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要 大 10 倍。7. 简论我国农林废弃物直燃发电的产业现状及存在的问题。我国政府十分重视包括生物质直燃发电在内的可再生能源产业发展。 我国可 再生能源法等法律、法规的颁布和实施 ,推动了生物质直燃发电设备的研发、制 造,促进了相关产业的快速健康发展。 目前,国家电网公司、五大发电集团 （即华能集 团、大唐集团、华电集团、国电集团、中电投集团 ）、中国节能投资公司等国有大 型企业纷纷投资参与生物质直燃发电建设运

54、营 ,国内民营企业及外资企业也纷纷进 入该领域 ,表现出了较大的投资热情。我国各地政府也大力支持发展生物质发电项 目。到 2010年底 ,由国家发改委和各省发改委核准的生物质规模化发电项目已有 87个,总装机容量为 220万千瓦 ,全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过 15个、 在建项目约 30 个。可以预见 ,在今后一段时期内 ,我国生物质发电产业将会保持快 速发展的势头。从总体上看 ,我国生物质直燃发电产业尚处于起步阶段 ,产业化和商 业化程度较低 ,效益不乐观 ,市场竞争力较弱 ,缺乏持续发展能力。 生物质发电企业要 想完全靠市场赚钱、维持生存并求得发展 ,仍是勉为其难 ,主要原因是生

55、物质发电成 本高、缺乏上网竞价能力。1）建设和运营成本相对较高 ,上网电价难以支撑生物质能发电厂的正常运营。 单位造价大。与常规火电项目比较 ,生物质燃料的特点决定了生物质直燃发电建设 项目的单位千瓦投资大 ,目前每单位千瓦造价均在 1 万元以上。我国首个建成投产 的国家级示范项目国能单县项目单位千瓦造价高达 113 万元。燃料成本 高。生物质发电的燃料成本构成要比传统发电复杂。与传统燃料不同 ,生物质发电 燃料分散在农村的千家万户 ,其燃料成本除了包括秸秆等原料的购买成本外 ,加工 成本、储运费用以及损耗占燃料成本的比重较大。相对于常规燃煤电厂,生物质发电厂的厂内上料系统复杂、运行成本高、维

56、护费用大。生物质发电厂需要一12定的厂外辅助人员 ,这提高了整个运营的人工工资和管理成本。 2)技术开发能力和产业体系薄弱。技术水平较低 ,缺乏技术研发能力 ,设备制造能力 弱,技术和设备较多依靠进口 ,技术水平和生产能力与国外先进水平差距较大。 同时 , 生物质能发电资源评价、技术标准、产品检测和认证等体系不完善,人才培养不能满足市场快速发展的要求 ,没有形成支撑生物质能发电产业发展的技术服务体系。 主要表现在 :一,生物质能发电产业与上下游配套产业发展不协调 ;二 ,生物质能资源 的收集、 运输、加工以及贮存面临一定困难 ;三,科研和技术支撑不够 ,生物质直燃发 电技术是一个跨度较大的综合

57、性新领域 ,国内在基础性科学、工程设计、机械设备 等方面的研究都滞后于现在产业的发展水平 ;四,配套的机械制造行业还未形成成 熟的产品市场 ,目前我国在生物质发电燃料收储运方面所需的农业机械设备还没有 完全配套的产品 ;五 ,国内与生物质发电相关的软科学研究滞后 ,如标准、规范规程体 系尚未建立 ;六,人才支撑不够 ,目前国内既无现成的运营企业可供借鉴 ,各科研单 35 位和院校也无对口的专业设置 ,真正熟悉和掌握生物质直燃发电的人才较少。 3)存 在盲目上马的问题。生物质发电产业具有典型的“小电厂、大燃料”特征,燃料供应是生物质发电项目正常运营的前提。秸秆体积大、重量轻 ,不适合长距离运输

58、,这 导致燃料收购、储存和运输均较困难。从实际情况看 ,一般秸秆收购半径在 100 公 里左右是比较合理的。若项目容量太大 ,或项目之间的规划距离太近 ,或在以农作物 秸秆为原料的造纸、饲养行业发达的地区规划建设生物质发电项目,会对生物质发电项目正常运营造成非常不利的影响。目前 ,我国有些省份已出现了一个县、市布 点多个生物质发电项目或规划多台机组的问题。 4)示范项目缺乏专门的管理办法。 我国生物质发电尚处于初始示范项目阶段 ,示范项目从立项、建设、发电上网 ,到验 收,还没有专门的管理办法 ,这影响了示范项目建设的进度和投资者的积极性 ,特别 是对于示范项目中遇到的问题 ,也没有及时采取有效的措施。8. 你认为生物质直燃发电、混燃发电和气化发电哪种方式在我国更具发展前景？为什么？从总体上看 , 我国生物质直燃发电 产业尚处于起步阶段 ,产业化和商业化程度 较低, 效益不乐观 ,市场竞争力较弱 , 缺乏持续发展能力。生物质发电企业要想完全 靠市场赚钱、维持生存并求得发展 ,仍是勉为其难 ,主要原因是生物质发电成本高、 缺乏上网竞价能力。混