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新能源發(fā)電種類
一、風能發(fā)電
風是一種潛力很大的新能源。有人估計過，地球上可用來發(fā)電的風力資源約有100億千瓦，幾乎是現(xiàn)在全世界水力發(fā)電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。因此，國內(nèi)外都很重視利用風力來發(fā)電，開發(fā)新能源。
風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電；它由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。 風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。
風力發(fā)電的特點：因相對開支較低、無空氣污染的優(yōu)點，風力發(fā)電比較適合地圖起步過渡使用。雖造價較高，但開支越大的發(fā)電機模塊性價比越高。地平線群島地圖是風力資源最豐富的地圖，風力發(fā)電在這里可以得到較好的應用。城市平均海拔較大的城市的高海拔地區(qū)（在放置風力發(fā)電站時地圖中深藍色的部位，一般在城市海拔最高的一層是風力最大的地方，城市海拔差越大風力越大，最大可以到20mpg以上，整體發(fā)電性價比提高100%），但需注意城市風力資源與放置位置，這會直接影響到風力發(fā)電量的穩(wěn)定性與性價比。
二、太陽能發(fā)電
照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，足以供全球人類一年能量的消費。可以說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發(fā)電絕對干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽能發(fā)電被譽為是理想的能源。從太陽能獲得電力，需通過太陽電池進行光電變換來實現(xiàn)�？偟恼f來，作為新能源，太陽能具有極大優(yōu)點，因此受到世界各國的重視。要使太陽能發(fā)電真正達到實用水平，一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成本，二是要實現(xiàn)太陽能發(fā)電同的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。
太陽能發(fā)電的核心是太陽能電池，它主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。從原理上看，太陽能發(fā)電是利用電池組件將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。太陽能電池組件（Solar cells）是利用半導體材料的電子學特性實現(xiàn)P-V轉(zhuǎn)換的固體裝置，在廣大的無電力網(wǎng)地區(qū)，該裝置可以方便地實現(xiàn)為用戶照明及生活供電，一些發(fā)達國家還可與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)實現(xiàn)互補。目前從民用的角度，在國外技術(shù)研究趨于成熟且初具產(chǎn)業(yè)化的是"光伏--建筑（照明）一體化"技術(shù)，而國內(nèi)主要研究生產(chǎn)適用于無電地區(qū)家庭照明用的小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要包括：太陽能電池組件（陣列）、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負載等組成。其中，太陽能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器和逆變器為控制保護系統(tǒng)，負載為系統(tǒng)終端。
相比其他的能源利用技術(shù)，太陽能發(fā)電有其無可比擬的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：太陽能資源沒有枯竭危險，且資源分布廣泛，受地域限制�。惶柲茈姵刂饕牟牧�--硅，原料豐富；無機械轉(zhuǎn)動部件，沒有噪聲，穩(wěn)定性好；維護保養(yǎng)簡單，維護費用低；系統(tǒng)為組件，可在任何地方快速安裝無污染，完全干凈（蓄電池除外）。
同時，太陽能發(fā)電也有其不足之處。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，太陽能照射的能量分布密度小，約
100 W/m2；年發(fā)電時數(shù)較低，平均1300 h；不能連續(xù)發(fā)電，受季節(jié)、晝夜以及陰晴等氣象狀況影響大；精準預測系統(tǒng)發(fā)電量比較困難；光伏系統(tǒng)的造價還比較高，系統(tǒng)成本40000～60000元/kW；另外，生產(chǎn)太陽能電池的過程中會產(chǎn)生污染。
三、潮汐能發(fā)電
潮汐能發(fā)電的原理：在月球及太陽引力的作用下，地球上的海水會發(fā)生漲潮和退潮。并且地球還在不斷自轉(zhuǎn)，因而每天要發(fā)生2次漲潮和退潮，潮水的流向每六個小時交替變化，每天共計四次。除此之外，每月有兩次在月球引力與太陽引力的作用下，會發(fā)生“大潮”。在大潮時，滿潮與低潮的水位差變大，海水的流動也會加快。利用這種海水流動進行的發(fā)電就是潮汐能發(fā)電（Tidal Power）。潮汐能發(fā)電最突出的優(yōu)點是發(fā)電量可預測。并且，鑒于發(fā)電過程在水面下運轉(zhuǎn)，因此對景觀沒有影響，噪聲影響也較小。可利用潮汐能的海域限定在突出的海岬或海峽，因此發(fā)展?jié)撃茌^小。即便如此，據(jù)估算，全世界仍有9000萬千瓦的潮汐能發(fā)電資源可進行開發(fā)。
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四、生物質(zhì)能發(fā)電
生物質(zhì)能發(fā)電主要利用農(nóng)業(yè)、林業(yè)和工業(yè)廢棄物、甚至城市垃圾為原料， 采取直接燃燒或氣化等方式發(fā)電，包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電。生物質(zhì)能發(fā)電是一個新興的朝陽產(chǎn)業(yè)，是一項利國利民的事業(yè)，對增加農(nóng)民收入、改善環(huán)境和實現(xiàn)能源的持續(xù)開發(fā)都具有重要的意義，被列為國家能源發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域。同時，國家也為此出臺了一系列的支持政策和優(yōu)惠政策，以促進生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。生物質(zhì)能是最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕Y源。按照能源當量計算，生物質(zhì)能僅次于煤炭、石油、天然氣，位列第四，是國際社會公認的能夠緩解能源危機的有效資源和最佳替代方式。
五、地熱發(fā)電
地熱發(fā)電是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發(fā)電技術(shù)。其基本原理與火力發(fā)電類似，也是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，首先把地熱能轉(zhuǎn)換為機械能，再把機械能轉(zhuǎn)換為電能。地熱發(fā)電實際上就是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后再將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)變過程或稱為地熱發(fā)電。它不但是無污染的清潔能源，而且如果熱量提取速度不超過補充的速度，那么熱能而且是可再生的。意大利的皮也羅·吉諾尼·康蒂王子于1940年在拉德雷羅首次把天然的地熱蒸氣用于發(fā)電。20世紀90年代中期，以色列奧瑪特（Ormat）公司把上述地熱蒸汽發(fā)電和地熱水發(fā)電兩種系統(tǒng)合二為一，設(shè)計出一個新的被命名為聯(lián)合循環(huán)地熱發(fā)電系統(tǒng)，該機組已經(jīng)在世界一些國家安裝運行，效果很好。聯(lián)合循環(huán)地熱發(fā)電系統(tǒng)的最大優(yōu)點是，可以適用于大于150℃的高溫地熱流體（包括熱鹵水）發(fā)電，經(jīng)過一次發(fā)電后的流體，在并不低于120℃的工況下，再進入雙工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)，進行二次做功，這就是充分利用了地熱流體的熱能，既提高發(fā)電的效率，又能將以往經(jīng)過一次發(fā)電后的排放尾水進行再利用，大大地節(jié)約了資源。
我國新能源發(fā)電發(fā)展較好的幾種技術(shù)：
風力發(fā)電：
風力發(fā)電成本低。按照每度電的發(fā)電成本為標準進行計算，風力發(fā)電成本目前要低于太陽能發(fā)電成本，風電行業(yè)前景較好。風電行業(yè)在在2017年以前高速發(fā)展，2011-2012年經(jīng)歷了行業(yè)整頓，某些風電設(shè)備制造商倒閉，現(xiàn)在處于穩(wěn)定發(fā)展時期。五大發(fā)電集團中的中電投、大唐、華能，以及中廣核和三峽集團等都在風力資源豐富的地區(qū)建立發(fā)電廠，目前主要
集中在西北地區(qū)，尤其是蒙西和陜北地區(qū)。此外，在川西高原以及湖南南部都有發(fā)電集團建設(shè)風電廠。而且新增發(fā)電廠所產(chǎn)生的該部件需求市場至少在未來十年都會穩(wěn)定增長，足見發(fā)電集團對風電市場十分看好。
另外，針對風力發(fā)電，電力傳輸問題已解決。中國的風力資源主要在西北地區(qū)（當然沿海也有風力資源），所以前幾年風電場主要在西北地區(qū)，前幾年中電投和華能都在建風電場，但苦于輸電線路問題風電無法輸出而下令風電廠建設(shè)暫停，去年中國規(guī)劃建設(shè)數(shù)條特高壓輸
電線路，以解決電力傳輸問題。隨著輸電線路問題的解決，風電場的建設(shè)將迎來快速的發(fā)展。 風力發(fā)電機組技術(shù)問題。目前我國風力發(fā)電機組分為0.75MW、1.0MW、1.5MW、2.0MW、3.0MW等五種型號，目前主流類型是2.0MW的，隨著技術(shù)的進步3.0MW乃至更大的將會成為主力機型，所使用的機組技術(shù)水平越高，風力發(fā)電的效率更高。
電力儲能問題。有點生產(chǎn)生活需求的變化，電力使用會出現(xiàn)高峰和低谷時期，同樣的，在風力發(fā)電過程中也會因為輸電線路負荷問題而導致所發(fā)電無法送出，為了更高效率地發(fā)電和用電，就必須解決儲能問題。建立大容量電力儲能裝置，將會對電網(wǎng)的合理使用起到“削峰填谷”作用，即通過儲存電網(wǎng)夜間用電低谷時充足的閑余電能，然后到白天用電高峰時反饋輸出平抑，這樣可大大提高發(fā)電設(shè)備的利用效率。目前電力儲能技術(shù)的發(fā)展正處于一個起步階段，隨著技術(shù)的進步，電力儲能問題將會得到很好地解決，這樣對于風電行業(yè)的發(fā)展將會是十分有利的。
總的來講，風電行業(yè)有比較廣闊的前景，風能的前景最為廣闊。
太陽能發(fā)電
我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，被譽為“已成為我國為數(shù)不多的、同步可以參與國際競爭并有望達到國際領(lǐng)先水平的行業(yè)”。按照國務院批準的《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，“十二五”期間要推進光伏產(chǎn)業(yè)兼并重組和優(yōu)化升級，大力推廣與建筑結(jié)合的光伏發(fā)電，提高分布式利用規(guī)模，立足就地消納建設(shè)大型光伏電站。我國太陽能發(fā)電裝機要從2017年的86萬千瓦，發(fā)展到2017年的2100萬千瓦以上，年均增長89.5％。而2012年底，我國光伏發(fā)電裝機已達700萬千瓦，今年全國能源工作會議又提出2017年新增光伏發(fā)電裝機1000萬千瓦，預示著我國將積極擴大國內(nèi)光伏發(fā)電市場，著力調(diào)整、改善光伏產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不均衡的狀態(tài)，為光伏產(chǎn)業(yè)的生存發(fā)展夯實國內(nèi)的需求基礎(chǔ)，再加上國家頻頻出臺了合理有效的扶持政策，國家電網(wǎng)公司出臺了相關(guān)服務意見，為光伏產(chǎn)業(yè)走出困局、拓展國內(nèi)市場消除了障礙。相信中國的光伏產(chǎn)業(yè)通過總結(jié)、吸取經(jīng)驗教訓，充分發(fā)揮市場機制作用，鞏固國際市場，擴大國內(nèi)多樣化應用，堅決遏制低水平重復建設(shè)，提升本土化光伏設(shè)備技術(shù)水平，全面增強產(chǎn)業(yè)核心競爭力，就一定能走上持續(xù)健康發(fā)展的道路。
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生物質(zhì)能發(fā)電
由于我國國土遼闊，農(nóng)業(yè)區(qū)域廣泛，農(nóng)作物多樣，再加上森林資源雄厚，綠色植物積蓄數(shù)量巨大，生物質(zhì)材料品種豐富、品質(zhì)優(yōu)良，具有得天獨厚的生物質(zhì)能源材料的資源稟賦。農(nóng)作物秸稈是重要的生物質(zhì)能源材料。我國是農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)大國,每年可生產(chǎn)7億多噸，我國生物質(zhì)能源發(fā)展呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展態(tài)勢。在我國生物質(zhì)能源發(fā)展中,農(nóng)作物秸稈發(fā)電最具代表性、戰(zhàn)略性和可持續(xù)性。國能、大唐等企業(yè)都發(fā)展了秸稈發(fā)電項目。我國農(nóng)村戶用沼氣近些年也取得了長足發(fā)展。但從總體看,我國生物質(zhì)能源發(fā)展依然緩慢,相關(guān)政策措施亟需進一步加強。
II核能發(fā)電的利與弊
核裂變：
核能發(fā)電最大的優(yōu)勢就是我們所認識的，能量巨大。它以少量的核子燃料即可產(chǎn)生大量的能量。低濃縮鈾1噸具有相當于約5萬噸的重油之能量。除此之外，核能發(fā)電的優(yōu)勢還有以下幾點：一、污染低。核能發(fā)電的方式是：利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發(fā)電。核能發(fā)電不會排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，不會造成空氣污染。尤其是同火電站相比，核能發(fā)電不會產(chǎn)生地球溫室效應的二氧化碳。核電站設(shè)置了層層屏障，基本上不排放污染環(huán)境的物質(zhì)，就是放射性污染也比燒煤電站少得多。從燃料資源上而言，地球有望供應。世界上有比較豐富的核資源，核燃料有鈾、釷氘、鋰、硼等等，全球鈾的儲量約為417萬噸。地球上可供開發(fā)的核燃料資源、可提供的能量是礦石燃料的十多萬倍。運輸方便、成本低。核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運輸與儲存都很方便。
然而，核電的利用也有其局限性。
第一，核燃料的開采帶來的是無窮盡的污染。以往大家對于鈾燃料的價格估算都低估了開采的成本。當年東德Wismut公司挖掘和提煉核燃料成本低廉，但是礦工并沒有安全保障，總計有7163名礦工由于吸入放射性物質(zhì)感染肺癌死亡。
第二，還有核廢料污染和處理。放射性物質(zhì)像物體間的瘟疫，沒有放射性的物質(zhì)沾染到放射性物質(zhì)以后也會產(chǎn)生放射性。不論是鈾礦石提純，或者是核電廠運作，都會產(chǎn)生強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廢料、廢棄設(shè)備。德國曾經(jīng)把核廢料用鉛+不銹鋼桶封裝后投入一個數(shù)百米深、地址狀態(tài)非常穩(wěn)定的鹽礦并將礦井封死。他們認為封存數(shù)十萬年以后隨著放射性的減弱和科技的進步，我們的子孫后代會有辦法處理好這些核廢料。可是他們?nèi)f萬沒有想到麻煩這么快就上門了——由于地下水位變化，幾個廢料點陸陸續(xù)續(xù)被發(fā)現(xiàn)桶體腐蝕和放射性物質(zhì)泄漏——更棘手的問題是我們還沒有成熟手段能收回這些廢料重新包裝！這些污染將隨著地下水影響到更廣的區(qū)域。福島核電廠的事故，只是壓倒駱駝的最后一根稻草而已。德國人終于想明白核電是多么不值得，這還不包括月月都有的反核行動所帶來的社會成本，所以德國打算放棄核電，本質(zhì)問題還是（潛在的）經(jīng)濟成本和社會成本，通過棄核來倒逼新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，保證德國未來的競爭優(yōu)勢。這是一條沒有人走過的道路，希望他們能走好，給全世界所有各國都能多一些啟發(fā)和借鑒。
核聚變
核聚變是解決人類能源問題的根本方法。可控核聚變是指人們可以控制核聚變的開啟和停止，以及隨時可以對核聚變的反應速度進行控制�；蛘哒f，最簡單地比喻就是，同樣是可燃燒物質(zhì)，火藥可以用來做成炸彈，因為只是利用其高能量瞬間爆發(fā)的破壞性；同時也可以摻點雜質(zhì)，做成蜂窩煤，使其可以當做一個煤爐子來緩慢釋放能量，想讓它燒就燒，想讓它滅就滅，秘訣就在蜂窩煤爐子的爐門上。將這個蜂窩煤爐子的燃料換成核燃料，燒上開水，讓開水變成蒸汽去推動輪機發(fā)電，就成了一個當今的核電站的基本原理雛形了。
相比可控核裂變來講，可控核聚變的優(yōu)勢在于：一、原料易得，核聚變的原料是重水，可以直接從海水中提煉，并且地球中儲量極大。二、核聚變的過程及其產(chǎn)物均不會對環(huán)境造成污染，亦不會造成核泄漏的危害。
那么將這個煤爐子里的燃料從核燃料換成核聚變的原料的最大的麻煩在哪里？就在于其反應條件。核裂變需要的反應條件很弱，天然的鈾礦在常溫的自然條件下就可以發(fā)生衰變。但是相比于核裂變過程來講，核聚變最麻煩的反應條件就是——需要瞬間上億度的高溫才能引起核聚變反應。而如此高的溫度是用傳統(tǒng)加熱方法所無法達到的。人類研制氫彈時，對于該問題給出了以下解決方案：用核彈引爆氫彈！即通過核彈引爆得到達到核聚變反應的溫度，
從而引起核聚變使得氫彈爆炸。因此氫彈內(nèi)部是有一個小型核彈的。這樣的話，研究可控核聚變的最關(guān)鍵問題現(xiàn)在已經(jīng)很明顯了，即：一、怎么將核聚變的原料加熱到這么高的溫度？
二、將核聚變的原料加熱到這么高的溫度以后拿什么來裝它？
首先來說第一個問題，關(guān)于如何加熱的方法，從上世紀60年代開始，激光器的發(fā)明，為如何將物質(zhì)加熱到極高能量這一問題打開了一條門縫。最早是蘇聯(lián)專家開始考慮使用激光加熱核聚變的原料，因為該方法能量大，而且無需與被加熱物質(zhì)接觸，簡單理解就是類似于拿陽光聚焦之后點燃木屑。但是單個激光器的能量太低，所以為了解決這樣的問題，需要將多個激光器的能量聚焦于同一點。該問題看似簡單，實則非常困難。因為必須保證在短暫的加熱時間內(nèi)，被加熱物體的所有方向受熱均勻，一致向球心坍縮（簡單理解就是將被加熱物質(zhì)想象成一個足球，如果想要擠壓足球內(nèi)部的空氣，最好的方法就是從四面八方一起用力，使其體積被壓縮。如果僅僅從兩個方向使勁，則足球會變形，足球內(nèi)部的空氣被擠壓效果就會大打折扣）。這不僅需要每個激光器對準的方向控制地異常精確，也需要在這一極短的時間內(nèi)每個激光器的能量大小需要嚴格控制。目前在該領(lǐng)域美國的研究進展是最快的，其“國家點火裝置”目前正在實驗將192個激光器聚焦于同一點。而我國的“神光三號”項目目前則正在試驗將32個激光器聚焦，下一步目標是48個。
現(xiàn)在再來討論第二個問題，我們拿什么來盛放這些物質(zhì)。上億度的物質(zhì)足夠燒毀任何與其相接觸的東西，那么就算能將這些反應燃料點燃，又能拿什么來盛放它？「超導托卡馬克」裝置的研制就是為了實現(xiàn)能將上億度的物質(zhì)存放于其中的目的。具體的基本原理在高中物理課本就有提到，是通過將這些物質(zhì)約束在一個密閉的環(huán)中使其高速旋轉(zhuǎn)，來將其固定在一個密閉的空間中，從而實現(xiàn)了變相的盛放。
如果這兩個問題能夠得以解決，則其他問題大體可以迎刃而解——但是目前還有一個更加嚴重的問題，那就是這兩種分別針對兩個難點的方案，完全沒有辦法使其結(jié)合起來！由于神光三號屬于慣性約束過程，需要聚變物質(zhì)靜止于指定的標靶位置等待加熱，點燃，而超導托卡馬克裝置則屬于磁約束過程，如果聚變物質(zhì)靜止下來，則無法在磁場中受到相應的洛倫茲力等作用從而被約束在一個指定的密閉空間當中。所以這兩種方案只能在對一個問題的解決占有極大優(yōu)勢的情況下想辦法去解決另一問題。
因此，雖然核聚變的研究有所發(fā)展，但是不論從理論上，還是從工程上，亟待解決的問題仍有許多，人類追求可控核聚變發(fā)電的道路仍任重而道遠。
III 分布式能源系統(tǒng)
分布式電源一般定義：綜合國際上有關(guān)國家及組織界定標準和我國電網(wǎng)-特點，分布式電源一般可定義為：利用分散式資源，裝機規(guī)模小，位于用戶附近，通過10（35）千伏及以下電壓等級接入的可再生能源、資源綜合利用和能量梯級利用多聯(lián)供發(fā)電設(shè)施。我國分布式
電源發(fā)展重點是風電、光伏發(fā)電、小水電和小型天然氣多聯(lián)供等技術(shù)類型。
根據(jù)世界分布式能源聯(lián)合會（WADE）《2017年分布式能源世界調(diào)查》報告，丹麥分布式能源發(fā)電量占本國總發(fā)電量的比例最高，達到53%，在芬蘭、德國、荷蘭、捷克已達38%，日本和印度分別達到14%和18%。
根據(jù)燃料不同，分布式能源系統(tǒng)的主要形式，可分為燃用化石能源、燃用可再生能源和燃用二次能源及垃圾燃料等幾種。燃用化石能源的動力裝置有：微型燃氣輪機、燃氣輪機、內(nèi)燃機、常規(guī)的柴油發(fā)電機、燃料電池；利用可再生能源發(fā)電技術(shù)有太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、小水利發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等；利用二次能源的有氫能發(fā)電技術(shù)。根據(jù)用戶需求不同，則可分為電力單供、熱電聯(lián)產(chǎn)方式(C H P)和熱電冷三聯(lián)產(chǎn)(CCHP)等方式。
分布式能源系統(tǒng)的優(yōu)勢在于冷熱電聯(lián)產(chǎn),所以除了動力設(shè)備外,還得有一個系統(tǒng)。例如,最常規(guī)的辦法是利用廣義的內(nèi)燃機的排氣余熱通過余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽供熱,同時通過吸收式制冷設(shè)備供冷。通常是簡單或回熱循環(huán)燃氣輪機的冷熱電聯(lián)產(chǎn)。但要保證聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能滿足很大范圍變工況下的任意冷、熱、電輸出需求(這是聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵科技課題之一),上述系統(tǒng)是難以做到的。這時可用程循環(huán)(回注蒸汽循環(huán),有時也稱STIG循環(huán))加上補燃,就可以使熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能夠在電為設(shè)計點的5/3到0、熱為設(shè)計點的近3倍到0的任意熱、電數(shù)值的匹配要求下,高效安全運行。對冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)的情況,為達到廣闊范圍的冷、熱、電輸出,上述程循環(huán)加補燃在原則上也是合適的,但可用范圍的具體數(shù)字尚待研究。我國目前已有人正在進行此項工作。
對以燃氣輪機為核心的各種循環(huán)，實際上以聯(lián)合循環(huán)最為成功。但是它只適合用在較大功率等級機組中。如前所述,分布式能源系統(tǒng)功率不會大，因此不宜用聯(lián)合循環(huán)。近期被認為較有前途的HAT循環(huán)（濕空氣透平循環(huán)），它的追求目標主要在以濕化空氣來盡量利用未充分利用的低溫熱，也不適合同時供熱、供冷的目標。而且它的冷、熱、電變工況可控性也比不上程循環(huán)。所以，按目前所了解的情況，現(xiàn)有HAT循環(huán)也不宜用在分布式能源系統(tǒng),除非將其加以改動，例如再與程循環(huán)結(jié)合起來。程循環(huán)與HAT循環(huán)中都要消耗不少清潔的給水，會浪費水資源，原則上可以采取冷卻排氣回收。這項技術(shù)并不難,我國不少用戶也已采用，但用戶附近最好還是有可用的普通冷卻用水。
對活塞式內(nèi)燃機，還很少聽到有關(guān)它在分布式能源系統(tǒng)中使用不同循環(huán)形式的研究報道,也許因為在分布式能源系統(tǒng)中用活塞式內(nèi)燃機較少之故。不過活塞式內(nèi)燃機可利用余熱相對較少，采用補燃可能對它更為適用。與燃氣輪機不同,對活塞式內(nèi)燃機補燃一般還要補空氣。
由于分布式的能源系統(tǒng)用廣義的內(nèi)燃機，所以一般只能燃用氣、液燃料，而另一方面也使得它比較易于達到環(huán)保要求。
由于分布式能源系統(tǒng)的初投資大,要用好燃料；同時要有比較穩(wěn)定的冷、熱、電用戶,主要是第三產(chǎn)業(yè)和住宅用戶;要求具有環(huán)保性能較好的特點等等，所以，它在我國比較適合應用的地區(qū)顯然是經(jīng)濟比較發(fā)達的地區(qū)。從地域分布來說,主要是珠江三角洲、長江三角洲、環(huán)渤海地區(qū)等等。這些地方是我國現(xiàn)在經(jīng)濟高速發(fā)展的黃金寶地,也是應該“先環(huán)保起來”的地區(qū),而且經(jīng)濟上也確是有可能適宜使用分布式能源系統(tǒng)的地方。另外，分布式能源系統(tǒng)既然是“分布”，也就是說與大電廠、大電網(wǎng)不一樣，不是由一小批經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員集中運行管理，而是分散式運行管理，這就要求使用區(qū)域的總體科技文化水平和素養(yǎng)較高。
我國分布式能源的發(fā)展戰(zhàn)略已寫入了國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃。去年4月，國家能源局下發(fā)了《發(fā)展天然氣分布式能源指導意見征求意見函》，提出到2020年，在全國規(guī)模以上城市推廣使用分布式能源系統(tǒng)，裝機容量達到5000萬千瓦，并擬建設(shè)10個具有各類典型特征的分布式能源示范區(qū)域。國家能源局也提出，“十二五”期間，將在太陽能、風能占優(yōu)勢的地區(qū)建設(shè)微電網(wǎng)示范區(qū)，同時還將推動建設(shè)100座新能源示范城市。這對于分布式發(fā)電的發(fā)展具有指導意義，也將有助于各地節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。目前需要結(jié)合各地的資源特點，因
地制宜發(fā)展分布式發(fā)電，加強對分布式發(fā)電規(guī)劃與立項管理、并網(wǎng)管理、運營模式、電價機制、優(yōu)惠政策等的研究，使分布式發(fā)電系統(tǒng)能夠健康有序發(fā)展，發(fā)揮其作為大電網(wǎng)供電有益補充的作用。
新能源發(fā)電有哪些類型2017-04-22 21:46 | #2樓
與廣泛使用的常規(guī)能源（如煤、石油、天然氣、水能等）相比，新能源是指在新技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)利用的非常規(guī)能源，包括風能、太陽能、海洋能、地熱能、生物質(zhì)能、氫能、核聚變能、天然氣水合物能源等。
新能源發(fā)電是指把新能源轉(zhuǎn)換為電能的過程。
風力發(fā)電和太陽能發(fā)電作為技術(shù)成熟、具有規(guī)�；_發(fā)和商業(yè)化應用的新能源發(fā)電方式，發(fā)展速度居于新能源前列，其主要特點有：可再生、分布廣、低污染；能量密度低、單機容量�。婚g歇性、周期性、隨機性、波動性；大量采用電力電子技術(shù)；有分散和集中開發(fā)兩種典型的接入電網(wǎng)方式。
◎名詞解釋：
可再生能源：在自然界中可以不斷再生并有規(guī)律地得到補充或重復利用的能源。例如太陽能、風能、水能、生物質(zhì)能、潮汐能等非化石能源。
清潔能源：消耗后不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生污染物的可再生能源、低污染的化石能源（如天然氣），以及采用清潔能源技術(shù)處理后的化石能源（如清潔煤、清潔油）。
新能源發(fā)電為了實現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展，我們必須減少co2及其它有害氣體的排放，創(chuàng)造一個綠色家園。從另外一個角度看化石能源的儲量有限，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)分析，再過40年左右，石油將消耗所剩無幾.
為了實現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展，我們必須減少co2及其它有害氣體的排放，創(chuàng)造一個綠色家園。從另外一個角度看化石能源的儲量有限，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)分析，再過40年左右，石油將消耗所剩無幾;再過60年左右，天然氣也將宣布告竭;而煤炭資源按目前的消耗量也只能供人類使用200年左右。從人類自身生存環(huán)境和能源消耗兩方面看，都迫使我們尋找其它可再生能源替代現(xiàn)在的常規(guī)化石能源。
新能源是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。目前技術(shù)比較成熟，已經(jīng)開始大規(guī)模利用的新能源是風能、太陽能、沼氣、燃料電池這四種。本文介紹沼氣、燃料電池等幾種發(fā)電技術(shù)。
1燃料電池
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能，直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。當源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時，它可以連續(xù)發(fā)電。依據(jù)電解質(zhì)的不同，燃料電池分為堿性燃料電池(afc)、磷酸型燃料電池(pafc)、熔融碳酸鹽燃料電池(mcfc)、固體氧化物燃料電池(sofc)及質(zhì)子交換膜燃料電池(pemfc)等。按燃料電池所用原始燃料的類型，大致分為氫燃料電池、甲烷燃料電池、甲醇燃料電池和汽油燃料電池。燃料電池不受卡諾循環(huán)限制，能量轉(zhuǎn)換效率高，潔凈、無污染、噪聲低，模塊結(jié)構(gòu)、積木性強、比功率高，既可以集中供電，也適合分散供電。
使用燃料電池發(fā)電，是將燃料的化學能直接轉(zhuǎn)換為電能，不需要進行燃燒，沒有轉(zhuǎn)動部件，理論上能量轉(zhuǎn)換率為100%，裝置無論大小實際發(fā)電效率可達40%~60%，可以實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)用，沒有輸電輸熱損失，綜合能源效率可達80%，裝置為集木式結(jié)構(gòu)，容量可小到只為手機供電、大到和目前的火力發(fā)電廠相比，非常靈活。
燃料電池其原理與一般電池相同。其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名副其實的把化學能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機器。電池工作時，燃料和氧化劑由外部供給，進行反應。原則上只要反應物不斷輸入，反應產(chǎn)物不斷排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電。
燃料電池具有高效率、無污染、建設(shè)周期短、易維護以及成本低的特點，它不僅是汽車最有前途的替代清潔能源，還能廣泛用于航天飛機、潛艇、水下機器人、通訊系統(tǒng)、中小規(guī)模電站、家用電源，又非常適合提供移動、分散電源和接近終端用戶的電力供給，還能解決電網(wǎng)調(diào)峰問題。隨著燃料電池的商業(yè)化推廣，市場前景十分廣闊。人們預測，燃料電池將成為繼火電、水電、核電后的第-四-代發(fā)電方式，它將引發(fā)21世紀新能源與環(huán)保的綠色革命。
2017年，從事燃料電池開發(fā)的公司總投資額已超過10億美元。據(jù)統(tǒng)計，2017年全球擁有50萬個固定的(靜止式)燃料電池裝置，到2017年，將有250萬戶家庭使用燃料電池，同時全球擁有60萬臺燃料電池汽車，占世界汽車生產(chǎn)量的1%。
2沼氣發(fā)電
沼氣具有較高熱值，與其他燃氣相比，抗爆性能較好，是一種可再生的清潔能源。沼氣一般在農(nóng)村比較多使用，傳統(tǒng)上大多利用沼氣取暖、炊事和照明。沼氣發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項新型沼氣利用技術(shù)，它將沼氣用作發(fā)動機燃料，驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生電能。由于城市化進程大城市，利用垃圾沼氣發(fā)電也成為了可再生能源的一大熱點。在我國，上海，北京，深圳等大城市正在或準備建立垃圾沼氣發(fā)電廠。我國第一家垃圾沼氣發(fā)電廠是在1998年10月，在杭州天子嶺垃圾填埋場建成。在我國，目前擁有1000萬座沼氣池。但總體上沼氣應用范圍不夠廣，利用率也比較低。我國城市垃圾量以每年6%~7%的速度遞增，而我國90%以上的城市處理垃圾的方式采取的是填埋方式，許多大城市垃圾填埋場日處理垃圾在千噸以上，如果能變廢為寶，我國可以明顯減少對化石能源的依賴，減少石油進口。
在國外，沼氣發(fā)電也是蓬勃發(fā)展，在2017年12月12日，世界上最大規(guī)模的利用垃圾沼氣發(fā)電站在韓國建成并正式投入運營，發(fā)電規(guī)模為50mw級，這座沼氣發(fā)電站生產(chǎn)的電力可為18萬戶家庭供電，它將替代韓國每年50萬桶重油進口。在此之前，全世界50mw級的沼氣發(fā)電站僅在美國有1座。
隨著沼氣發(fā)電站的容量提高，沼氣發(fā)電并網(wǎng)運行將會對整個電力系統(tǒng)造成沖擊，繼電保護相關(guān)問題也會隨著容量提高而變得突出。文獻[沼氣發(fā)電機并網(wǎng)一次主接線及繼電保護配置的探討]闡述了沼氣發(fā)電機并網(wǎng)的接線方式及保護配置問題。
3潮汐發(fā)電
潮汐能發(fā)電的工作原理與一般的水力發(fā)電原理差不多。它建筑一條大壩把靠海的河口或者海灣與大海隔開，形成一個大水庫，發(fā)電機組安裝在攔海大壩里面，大部分機器在地面下，利用潮汐漲落的位能差來推動水力渦輪發(fā)電機組發(fā)電。
潮汐發(fā)電與水力發(fā)電的原理相似，它是利用潮水漲、落產(chǎn)生的水位差所具有勢能來發(fā)電的，也就是把海水漲、落潮的能量變?yōu)闄C械能，再把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?發(fā)電)的過程。具體地說，由于潮水的流動與河水的流動不同，它是不斷變換方向的，因此就使得潮汐發(fā)電出現(xiàn)了不同的型式，例如:(1)單庫單向型，只能在落潮時發(fā)電。(2)單庫雙向型:在漲、落潮時都能發(fā)電。(3)雙庫雙向型:可以連續(xù)發(fā)電，但經(jīng)濟上不合算，未見實際應用。
世界上第一座潮汐電站是法國的郎斯河口電站，其裝機容量為240mw，年均發(fā)電量為544gwh。中國沿海已建成9座小型潮汐電站，1980年建成的江廈潮汐電站是我國第一座雙向潮汐電站，也是世界上較大的一座，其總裝機容量為3200kw，年發(fā)電量為10.70gwh。
世界較大的潮汐電站至今運行正常，證明潮汐發(fā)電在技術(shù)上是可行的，可是從20世紀80年代至今，近20年來幾乎沒有建新的潮汐電站，100mw級的潮汐電站沒有一個建設(shè)投產(chǎn)。沒建新的潮汐電站的原因主要是考慮電站的經(jīng)濟性和潮汐大壩對環(huán)境的影響。
4地熱發(fā)電
地球是一個巨大的熱倉庫。其內(nèi)部的熱能根據(jù)科學家的推算，全球潛在地熱能源的資源量約4×1013mw，相當于現(xiàn)在全球能耗的45×104倍。地熱是一種潔凈的可再生能源。地熱發(fā)電是利用超過沸點的中、高溫地熱(蒸汽)直接進入并推動汽輪機，并帶動發(fā)電機發(fā)電，或者通過熱交換利用地熱來加熱某種低沸點的工作流體，使之變成蒸氣，然后進入并推動汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。最近發(fā)展起來的“熱干研過程法”地熱發(fā)電法不受地理限制，可以在任何地方進行地熱開采。原理是首先將水通過壓力泵壓入地下4到6km深處，在此處巖石層的溫度大約在200℃左右。睡在高溫巖石層被加熱后通過管道加壓被提取到地面并輸入一個熱交換器中。熱交換器推動汽輪發(fā)電機將地熱轉(zhuǎn)化成電能。而推動汽輪機工作的熱水冷凍后再重新輸入到地下供循環(huán)使用。
世界上第一座地熱發(fā)電站要算是1904年在意大利的拉德雷諾建成的小型地熱電站，它是用地熱蒸汽推動渦輪機發(fā)電的，但功率很小，只點亮了5盞電燈。后來經(jīng)過充實發(fā)展，目前該電站的裝機容量已達548mw。當初這座電站雖然只能點亮5盞電燈，卻開創(chuàng)了地熱發(fā)電的歷史。目前世界上最大的地熱發(fā)電站裝機容量已經(jīng)達到了1000mw，位于美國加利福尼亞蓋瑟爾斯。
我國地熱發(fā)電在新中國成立后開始研究，于1970年，中國科學院在廣東省豐順縣湯坑鎮(zhèn)鄧屋村建起了發(fā)電量60kw的地熱發(fā)電站。這是我國第一座地熱試驗發(fā)電站。1976年，全世界海拔最高的地熱發(fā)電站在我國羊八井盆地建成發(fā)電，現(xiàn)已興起了一座嶄新的地熱城，地熱開發(fā)利用正向綜合性方向發(fā)展。目前，該電廠已有8臺3000kw機組，總裝機25mw，年發(fā)電量在拉薩電網(wǎng)中占到45%。羊八井地熱發(fā)電站目前是我國最大的地熱發(fā)電站。
本文綜述了各種新能源發(fā)電技術(shù)的原理和研究現(xiàn)狀，成本過高是限制它們大量推廣應用的瓶頸，因此通過技術(shù)革新降低成本將是今后新能源發(fā)電技術(shù)的重要研究方向。雖然能源發(fā)電為未來人類解決能源短缺問題描繪了令人振奮的前景，但要使這幅藍圖真正成為現(xiàn)實的確還面臨著諸多問題，需要科學家、研究人員和政府部門等來共同解決。相信隨著科技的進步，電路電子器件的發(fā)展，新能源發(fā)電技術(shù)將會發(fā)揮出它們巨大的潛力，在電力系統(tǒng)中占據(jù)更重要的地位，為人類的持續(xù)發(fā)展鋪平道路。
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