新能源发电种类

1、作业何捷 电气2012级1班201205191056I新能源发电种类：一、风能发电风是一种潜力很大的新能源。有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。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；它由机头、转体、尾翼、叶片组成，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

2、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。风力发电的特点：因相对开支较低、无空气污染的优点，风力发电比较适合地图起步过渡使用。虽造价较高，但开支越大的发电机模块性价比越高。地平线群岛地图是风力资源最丰富的地图，风力发电在这里可以得到较好的应用。城市平均海拔较大的城市的高海拔地区（在放置风力发电站时地图中深蓝色的部位，一般在城市海拔最高的一层是风力最大的地方，城市海拔差越大风力越大，最大可以

3、到20mpg以上，整体发电性价比提高100%），但需注意城市风力资源与放置位置，这会直接影响到风力发电量的稳定性与性价比。二、太阳能发电照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。总的说来，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同的电网联网。 太阳能发电的核心是太阳能电

4、池，它主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。从原理上看，太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件（Solar cells）是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏-建筑（照明）一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电

5、池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。相比其他的能源利用技术，太阳能发电有其无可比拟的优势，主要表现在：太阳能资源没有枯竭危险，且资源分布广泛，受地域限制小；太阳能电池主要的材料-硅，原料丰富；无机械转动部件，没有噪声，稳定性好；维护保养简单，维护费用低；系统为组件，可在任何地方快速安装无污染，完全干净（蓄电池除外）。 同时，太阳能发电也有其不足之处。有关数据显示，太阳能照射的能量分布密度小，约100 W/m2；年发电时数较低，平均1300 h；不能连续发电，受季节、昼夜以及阴晴等气象状况影响大；精准预测系统发电量比较困难；光伏系统的造价还比较高，系统成本40000600

6、00元/kW；另外，生产太阳能电池的过程中会产生污染。三、潮汐能发电潮汐能发电的原理：在月球及太阳引力的作用下，地球上的海水会发生涨潮和退潮。并且地球还在不断自转，因而每天要发生2次涨潮和退潮，潮水的流向每六个小时交替变化，每天共计四次。除此之外，每月有两次在月球引力与太阳引力的作用下，会发生“大潮”。在大潮时，满潮与低潮的水位差变大，海水的流动也会加快。利用这种海水流动进行的发电就是潮汐能发电（Tidal Power）。潮汐能发电最突出的优点是发电量可预测。并且，鉴于发电过程在水面下运转，因此对景观没有影响，噪声影响也较小。可利用潮汐能的海域限定在突出的海岬或海峡，因此发展潜能较小。即便如此

7、，据估算，全世界仍有9000万千瓦的潮汐能发电资源可进行开发。四、生物质能发电生物质能发电主要利用农业、林业和工业废弃物、甚至城市垃圾为原料， 采取直接燃烧或气化等方式发电，包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。生物质能发电是一个新兴的朝阳产业，是一项利国利民的事业，对增加农民收入、改善环境和实现能源的持续开发都具有重要的意义，被列为国家能源发展的优先领域。同时，国家也为此出台了一系列的支持政策和优惠政策，以促进生物质能发电产业的快速发展。生物质能是最具发展潜力的可再生资源。按照能源当量计算，生物质能仅次于煤炭、石油、天然气，位列第四，是国际社

8、会公认的能够缓解能源危机的有效资源和最佳替代方式。五、地热发电地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其基本原理与火力发电类似，也是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。它不但是无污染的清洁能源，而且如果热量提取速度不超过补充的速度，那么热能而且是可再生的。意大利的皮也罗·吉诺尼·康蒂王子于1940年在拉德雷罗首次把天然的地热蒸气用于发电。20世纪90年代中期，以色列奥玛特（Ormat）公司把上述地热蒸汽发电和地热水发电两种系统合二为

9、一，设计出一个新的被命名为联合循环地热发电系统，该机组已经在世界一些国家安装运行，效果很好。联合循环地热发电系统的最大优点是，可以适用于大于150的高温地热流体（包括热卤水）发电，经过一次发电后的流体，在并不低于120的工况下，再进入双工质发电系统，进行二次做功，这就是充分利用了地热流体的热能，既提高发电的效率，又能将以往经过一次发电后的排放尾水进行再利用，大大地节约了资源。我国新能源发电发展较好的几种技术：风力发电：风力发电成本低。按照每度电的发电成本为标准进行计算，风力发电成本目前要低于太阳能发电成本，风电行业前景较好。风电行业在在2010年以前高速发展，2011-2012年经历了行业整顿

10、，某些风电设备制造商倒闭，现在处于稳定发展时期。五大发电集团中的中电投、大唐、华能，以及中广核和三峡集团等都在风力资源丰富的地区建立发电厂，目前主要集中在西北地区，尤其是蒙西和陕北地区。此外，在川西高原以及湖南南部都有发电集团建设风电厂。而且新增发电厂所产生的该部件需求市场至少在未来十年都会稳定增长，足见发电集团对风电市场十分看好。另外，针对风力发电，电力传输问题已解决。中国的风力资源主要在西北地区（当然沿海也有风力资源），所以前几年风电场主要在西北地区，前几年中电投和华能都在建风电场，但苦于输电线路问题风电无法输出而下令风电厂建设暂停，去年中国规划建设数条特高压输电线路，以解决电力传输问题。

11、随着输电线路问题的解决，风电场的建设将迎来快速的发展。 风力发电机组技术问题。目前我国风力发电机组分为0.75MW、1.0MW、1.5MW、2.0MW、3.0MW等五种型号，目前主流类型是2.0MW的，随着技术的进步3.0MW乃至更大的将会成为主力机型，所使用的机组技术水平越高，风力发电的效率更高。电力储能问题。有点生产生活需求的变化，电力使用会出现高峰和低谷时期，同样的，在风力发电过程中也会因为输电线路负荷问题而导致所发电无法送出，为了更高效率地发电和用电，就必须解决储能问题。建立大容量电力储能装置，将会对电网的合理使用起到“削峰填谷”作用，即通过储存电网夜间用电低谷时充足的闲余电能，然后到

12、白天用电高峰时反馈输出平抑，这样可大大提高发电设备的利用效率。目前电力储能技术的发展正处于一个起步阶段，随着技术的进步，电力储能问题将会得到很好地解决，这样对于风电行业的发展将会是十分有利的。总的来讲，风电行业有比较广阔的前景，风能的前景最为广阔。太阳能发电我国太阳能光伏产业发展迅速，被誉为“已成为我国为数不多的、同步可以参与国际竞争并有望达到国际领先水平的行业”。按照国务院批准的能源发展“十二五”规划，“十二五”期间要推进光伏产业兼并重组和优化升级，大力推广与建筑结合的光伏发电，提高分布式利用规模，立足就地消纳建设大型光伏电站。我国太阳能发电装机要从2010年的86万千瓦，发展到2015年的

13、2100万千瓦以上，年均增长89.5。而2012年底，我国光伏发电装机已达700万千瓦，今年全国能源工作会议又提出2013年新增光伏发电装机1000万千瓦，预示着我国将积极扩大国内光伏发电市场，着力调整、改善光伏产业链发展不均衡的状态，为光伏产业的生存发展夯实国内的需求基础，再加上国家频频出台了合理有效的扶持政策，国家电网公司出台了相关服务意见，为光伏产业走出困局、拓展国内市场消除了障碍。相信中国的光伏产业通过总结、吸取经验教训，充分发挥市场机制作用，巩固国际市场，扩大国内多样化应用，坚决遏制低水平重复建设，提升本土化光伏设备技术水平，全面增强产业核心竞争力，就一定能走上持续健康发展的道路。生

14、物质能发电由于我国国土辽阔，农业区域广泛，农作物多样，再加上森林资源雄厚，绿色植物积蓄数量巨大，生物质材料品种丰富、品质优良，具有得天独厚的生物质能源材料的资源禀赋。农作物秸秆是重要的生物质能源材料。我国是农作物秸秆生产大国,每年可生产7亿多吨，我国生物质能源发展呈现出蓬勃的发展态势。在我国生物质能源发展中,农作物秸秆发电最具代表性、战略性和可持续性。国能、大唐等企业都发展了秸秆发电项目。我国农村户用沼气近些年也取得了长足发展。但从总体看,我国生物质能源发展依然缓慢,相关政策措施亟需进一步加强。II核能发电的利与弊核裂变：核能发电最大的优势就是我们所认识的，能量巨大。它以少量的核子燃料即可产生

15、大量的能量。低浓缩铀1吨具有相当于约5万吨的重油之能量。除此之外，核能发电的优势还有以下几点：一、污染低。核能发电的方式是：利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电。核能发电不会排放巨量的污染物质到大气中，不会造成空气污染。尤其是同火电站相比，核能发电不会产生地球温室效应的二氧化碳。核电站设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性污染也比烧煤电站少得多。从燃料资源上而言，地球有望供应。世界上有比较丰富的核资源，核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等，全球铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源、可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。运输方便、成本低。核燃料能量密度比起化石燃料高上几百

16、万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。然而，核电的利用也有其局限性。第一，核燃料的开采带来的是无穷尽的污染。以往大家对于铀燃料的价格估算都低估了开采的成本。当年东德Wismut公司挖掘和提炼核燃料成本低廉，但是矿工并没有安全保障，总计有7163名矿工由于吸入放射性物质感染肺癌死亡。第二，还有核废料污染和处理。放射性物质像物体间的瘟疫，没有放射性的物质沾染到放射性物质以后也会产生放射性。不论是铀矿石提纯，或者是核电厂运作，都会产生强放射性的核燃料和乏燃料，以及大量的中等或者弱放射性的废料、废弃设备。德国曾经把核废料用铅+不锈钢桶封装后投入一个数百米深、地址状态非常稳定的盐矿并将

17、矿井封死。他们认为封存数十万年以后随着放射性的减弱和科技的进步，我们的子孙后代会有办法处理好这些核废料。可是他们万万没有想到麻烦这么快就上门了由于地下水位变化，几个废料点陆陆续续被发现桶体腐蚀和放射性物质泄漏更棘手的问题是我们还没有成熟手段能收回这些废料重新包装！这些污染将随着地下水影响到更广的区域。福岛核电厂的事故，只是压倒骆驼的最后一根稻草而已。德国人终于想明白核电是多么不值得，这还不包括月月都有的反核行动所带来的社会成本，所以德国打算放弃核电，本质问题还是（潜在的）经济成本和社会成本，通过弃核来倒逼新能源产业发展，保证德国未来的竞争优势。这是一条没有人走过的道路，希望他们能走好，给全世界

18、所有各国都能多一些启发和借鉴。核聚变核聚变是解决人类能源问题的根本方法。可控核聚变是指人们可以控制核聚变的开启和停止，以及随时可以对核聚变的反应速度进行控制。或者说，最简单地比喻就是，同样是可燃烧物质，火药可以用来做成炸弹，因为只是利用其高能量瞬间爆发的破坏性；同时也可以掺点杂质，做成蜂窝煤，使其可以当做一个煤炉子来缓慢释放能量，想让它烧就烧，想让它灭就灭，秘诀就在蜂窝煤炉子的炉门上。将这个蜂窝煤炉子的燃料换成核燃料，烧上开水，让开水变成蒸汽去推动轮机发电，就成了一个当今的核电站的基本原理雏形了。相比可控核裂变来讲，可控核聚变的优势在于：一、原料易得，核聚变的原料是重水，可以直接从海水中提炼，

19、并且地球中储量极大。二、核聚变的过程及其产物均不会对环境造成污染，亦不会造成核泄漏的危害。那么将这个煤炉子里的燃料从核燃料换成核聚变的原料的最大的麻烦在哪里？就在于其反应条件。核裂变需要的反应条件很弱，天然的铀矿在常温的自然条件下就可以发生衰变。但是相比于核裂变过程来讲，核聚变最麻烦的反应条件就是需要瞬间上亿度的高温才能引起核聚变反应。而如此高的温度是用传统加热方法所无法达到的。人类研制氢弹时，对于该问题给出了以下解决方案：用核弹引爆氢弹！即通过核弹引爆得到达到核聚变反应的温度，从而引起核聚变使得氢弹爆炸。因此氢弹内部是有一个小型核弹的。这样的话，研究可控核聚变的最关键问题现在已经很明显了，即

20、：一、怎么将核聚变的原料加热到这么高的温度？二、将核聚变的原料加热到这么高的温度以后拿什么来装它？首先来说第一个问题，关于如何加热的方法，从上世纪60年代开始，激光器的发明，为如何将物质加热到极高能量这一问题打开了一条门缝。最早是苏联专家开始考虑使用激光加热核聚变的原料，因为该方法能量大，而且无需与被加热物质接触，简单理解就是类似于拿阳光聚焦之后点燃木屑。但是单个激光器的能量太低，所以为了解决这样的问题，需要将多个激光器的能量聚焦于同一点。该问题看似简单，实则非常困难。因为必须保证在短暂的加热时间内，被加热物体的所有方向受热均匀，一致向球心坍缩（简单理解就是将被加热物质想象成一个足球，如果想要

21、挤压足球内部的空气，最好的方法就是从四面八方一起用力，使其体积被压缩。如果仅仅从两个方向使劲，则足球会变形，足球内部的空气被挤压效果就会大打折扣）。这不仅需要每个激光器对准的方向控制地异常精确，也需要在这一极短的时间内每个激光器的能量大小需要严格控制。目前在该领域美国的研究进展是最快的，其“国家点火装置”目前正在实验将192个激光器聚焦于同一点。而我国的“神光三号”项目目前则正在试验将32个激光器聚焦，下一步目标是48个。 现在再来讨论第二个问题，我们拿什么来盛放这些物质。上亿度的物质足够烧毁任何与其相接触的东西，那么就算能将这些反应燃料点燃，又能拿什么来盛放它？超导托卡马克装置的研制就是为了

22、实现能将上亿度的物质存放于其中的目的。具体的基本原理在高中物理课本就有提到，是通过将这些物质约束在一个密闭的环中使其高速旋转，来将其固定在一个密闭的空间中，从而实现了变相的盛放。如果这两个问题能够得以解决，则其他问题大体可以迎刃而解但是目前还有一个更加严重的问题，那就是这两种分别针对两个难点的方案，完全没有办法使其结合起来！由于神光三号属于惯性约束过程，需要聚变物质静止于指定的标靶位置等待加热，点燃，而超导托卡马克装置则属于磁约束过程，如果聚变物质静止下来，则无法在磁场中受到相应的洛伦兹力等作用从而被约束在一个指定的密闭空间当中。所以这两种方案只能在对一个问题的解决占有极大优势的情况下想办法去

23、解决另一问题。 因此，虽然核聚变的研究有所发展，但是不论从理论上，还是从工程上，亟待解决的问题仍有许多，人类追求可控核聚变发电的道路仍任重而道远。III 分布式能源系统分布式电源一般定义：综合国际上有关国家及组织界定标准和我国电网特点，分布式电源一般可定义为：利用分散式资源，装机规模小，位于用户附近，通过10（35）千伏及以下电压等级接入的可再生能源、资源综合利用和能量梯级利用多联供发电设施。我国分布式电源发展重点是风电、光伏发电、小水电和小型天然气多联供等技术类型。根据世界分布式能源联合会（WADE）2006年分布式能源世界调查报告，丹麦分布式能源发电量占本国总发电量的比例最高，达到53%，

24、在芬兰、德国、荷兰、捷克已达38%，日本和印度分别达到14%和18%。根据燃料不同，分布式能源系统的主要形式，可分为燃用化石能源、燃用可再生能源和燃用二次能源及垃圾燃料等几种。燃用化石能源的动力装置有：微型燃气轮机、燃气轮机、内燃机、常规的柴油发电机、燃料电池；利用可再生能源发电技术有太阳能发电、风力发电、小水利发电、生物质发电等；利用二次能源的有氢能发电技术。根据用户需求不同，则可分为电力单供、热电联产方式(C H P)和热电冷三联产(CCHP)等方式。分布式能源系统的优势在于冷热电联产,所以除了动力设备外,还得有一个系统。例如,最常规的办法是利用广义的内燃机的排气余热通过余热锅炉产生蒸汽供

25、热,同时通过吸收式制冷设备供冷。通常是简单或回热循环燃气轮机的冷热电联产。但要保证联产系统能满足很大范围变工况下的任意冷、热、电输出需求(这是联产系统的关键科技课题之一),上述系统是难以做到的。这时可用程循环(回注蒸汽循环,有时也称STIG循环)加上补燃,就可以使热电联产系统能够在电为设计点的5/3到0、热为设计点的近3倍到0的任意热、电数值的匹配要求下,高效安全运行。对冷、热、电联产的情况,为达到广阔范围的冷、热、电输出,上述程循环加补燃在原则上也是合适的,但可用范围的具体数字尚待研究。我国目前已有人正在进行此项工作。对以燃气轮机为核心的各种循环，实际上以联合循环最为成功。但是它只适合用在较大功率等级机组中。如前所述,分布式能源系统功率不会大，因此不宜用联合循环。近期被认为较有前途的HAT循环（湿空气透平循环），它的追求目标主要在以湿化空气来尽量利用未充分利用的低温热，也不适合同时供热、供冷的目标。而且它的冷、热、电变工况可控性也比不上程循环。所以，按目前所了解的情况，现有HAT循环也不宜用在分布式能源系统,除非将其加以改动，例如再与程循环结合起来。程循环与H