感知电世界论文——新能源发电技术

《感知电世界》课程综合训练报告新能源发电

作者：x x

学号：xxxxxxxx

学院：土木学院

时间：2016年6月18日

1.摘要及关键词

摘要

随着现代工业的发展，传统的燃料能源正在一天天减少，全球能源危机和大气污染问题日益突出，对环境造成的危害日益突出，一次能源的大量消耗导致全球能源短缺和气候恶化，已经成了迫在眉睫的全球性问题。但全球得不到正常的能源供应的人约有20亿。于是全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。电力作为国民经济的基础产业和主要能源行业。资源环境引起的的压力给电力系统带来了新的挑战，利用新能源逐步取代传统能源进行发电将是今后电力工业发展的趋势，可见新能源发电具有良好的发展前景和实用价值。本文介绍燃料电池，太阳能发电，地热发电，潮汐发电等几种发电技术。

关键词：新能源发电、燃料电池、太阳能发电、地热发电、潮汐发电

2.正文

2.1燃料电池

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。按燃料电池所用原始燃料的类

型，大致分为氢燃料电池、甲烷燃料电池、

甲醇燃料电池和汽油燃料电池。燃料电池

不受卡诺循环限制，能量转换效率高，洁净、

无污染、噪声低，模块结构、积木性强、比

功率高，既可以集中供电，也适合分散供

电。

使用燃料电池发电，是将燃料的化学

能直接转换为电能，不需要进行燃烧，没有转动部件，理论上能量转换率为100%，装置无论大小实际发电效率可达40%～60%，可以实现热电联产联用，没有输电输热损失，综合能源效率可达80%，装置为集木式结构，容量可小到只为手机供电、大到和目前的火力发电厂相比，非常灵活。

燃料电池其原理与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极（负极即燃料电极和正极即氧化剂电极）以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名副其实的能把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂

由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。

燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、

易维护以及成本低的特点，它不仅是汽车最有前途

的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、

水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，

又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的

电力供给，还能解决电网调峰问题。随着燃料电池

的商业化推广，市场前景十分广阔。人们预测，燃

料电池将成为继火电、水电、核电后的第四代发电

方式，它将引发21世纪新能源与环保的绿色革

命。

2005年，从事燃料电池开发的公司总投资额已超过10亿美元。据统计，2005年全球拥有50万个固定的（静止式）燃料电池装置，到2010年，将有250万户家庭使用燃料电池，同时全球拥有60万台燃料电池汽车，占世界汽车生产量的1%。

2.2太阳能发电

太阳能被称为是取之不竭、用之不尽的能源，只要有空间、有装置，就可以进行太阳能热利用。

中国太阳能热水器已商业化，生产应用世界第一。现阶段主要考虑的是建筑一体化问题。现在建设部抓得挺紧，考虑以后在建筑设计时规划进去，那么无论是美观问题，还是技术问题，就都解决了。今后太阳能热利用和建筑物结合上会有一个较快的发展。

利用太阳能发电，能源来源有保障，现在的关键问题是经济性。中国现在煤电销售电价

每度才几毛钱；而用太阳能光伏发电，一千瓦

要好几万元（最早是十万，现在可能已经下降

到七万），每度电成本要好几块钱，差不多相当

于煤电的十倍。让老百姓花十倍的钱用电当然

很难普及。

目前，中国太阳能电池板的生产能力已经

居于世界前茅，但在国内的应用不足10%，90%

以上出口。对于这种状况，业界也有很多担忧，因为国内市场不开辟，光依赖国际市场也有风险，一旦别国可以自己生产，国内厂家就有危机。此外还有其他隐患。太阳能电池板的硅单晶现在在国内已大量发展，过去是先在国内做出含硅量较低的，比如99%，出口给人家去提纯、炼精，变成99.999999%（小数点后最少六位九）。这个提纯的环节中国过去做得较差，现在则纷纷进口设备、技术，在国内生产。但是

最近硅单晶国际价格又出现了大幅下降的趋势，对我们新投资的工厂不利。

太阳能业界认为政府对太阳能支持不够，没有出台政策，规定电价。最近国家发展和改革委员会出台了“两个示范装置”——上海东海大桥太阳能装置、鄂尔多斯太阳能装置——

的电价，规定为每千瓦小时四元钱。而今后太阳

能的发展，我认为首先应该走招标定价而不是

统一定价的道路。当前，太阳能技术发展很快，

硅材料价格有可能大幅下降，光电元件的转换

效率在试验室已有成倍的增长，低成本的薄膜

电池已规模化投入生产，自适应跟踪聚光理论

已经进入产业化，太阳能发电的价格已经进入

下行的轨道。此时，如果我们能适时引入招标定

价机制，经过竞争，必然会降低太阳能发电的电

价。

总之，太阳能要进一步发展，关键是应该在技术上、原理上有所突破，要有新意、求低价、求高效，增强其进入社会的竞争力。

2.3 地热发电

地球是一个巨大的热仓库。其内部的热能根据科学家的推算，全球潜在地热能源的资源量约4×1013MW，相当于现在全球能耗的45×104倍。地热是一种洁净的可再生能源。地热发电是利用超过沸点的中、高温地热（蒸汽）直接进入并推动汽轮机，并带动发电机发电，或

者通过热交换利用地热来加

热某种低沸点的工作流体，使

之变成蒸气，然后进入并推动

汽轮机，带动发电机发电。最

近发展起来的“热干研过程法”

地热发电法不受地理限制，可

以在任何地方进行地热开采。

原理是首先将水通过压力泵压入地下4到6km深处，在此处岩石层的温度大约在200℃左右。睡在高温岩石层被加热后通过管道，加压被提取到地面并输入一个热交换器中。热交换器通过推动汽轮发电机转动将地热转化成电能。而推动汽轮机工作的热水冷冻后再重新输入到地下供循环使用。

1904年在意大利的拉德雷诺建成的第一座地热发电站要算是小型地热电站，它是用地热蒸汽推动涡轮机发电的，但功率很小，只点亮了5盏电灯。后来经过充实发展，目前该电站

的装机容量已达548MW。当初这座电站虽然只能点亮

5盏电灯，却开创了地热发电的历史。目前世界上最

大的地热发电站装机容量已经达到了1000MW，位于

美国加利福尼亚盖瑟尔斯。

我国地热发电在新中国成立后开始研究，于

1970年，中国科学院在广东省丰顺县汤坑镇邓屋村

建起了发电量60kW的地热发电站，是我国第一座地

热试验发电站。1976年，全世界海拔最高的地热发

电站在我国羊八井盆地建成发电，现已兴起了一座

崭新的地热城，地热开发利用正向综合性方向发展。

目前，该电厂已有8台3000kW机组，总装机25MW，

年发电量在拉萨电网中占到45％。我国目前最大的

地热发电站是羊八井地热发电站。

2.4 潮汐发电

潮汐能与水力发电原理差不多。它建筑一条大坝把靠海的河口或者海湾与大海隔开，形成一个大水库，发电机组安装在拦海大坝里面，大部分机器在地面下，利用潮汐涨落的位能差来推动水力涡轮发电机组发电。

潮汐发电与水力发电的原理相

似，它是利用潮水涨、落产生的水位

差所具有势能来发电的，也就是把

海水涨、落潮的能量变为机械能，再

把机械能转变为电能（发电）的过程。

具体地说，由于潮水的流动与河水

的流动不同，它是不断变换方向的，

因此就使得潮汐发电出现了不同的

型式，例如：（1）单库单向型，只能在落潮时发电。（2）单库双向型：在涨、落潮时都能发电。（3）双库双向型：连续发电但经济上不合算。

世界上第一座潮汐电站——法国的郎斯河口电站，其装机容量240MW，年均发电量544GWh。中国沿海已建成小型潮汐电站9座，我国第一座双向潮汐电站是1980年建成的江厦潮汐电站，也是世界上较大的一座，其总装机容量3200kW，年发电量10.70GWh。

世界较大的潮汐电站至今运行正常，证明潮汐发电在技术上是可行的，可是从20世纪80年代至今，近20年来几乎没有建新的潮汐电站，100MW级的潮汐电站没有一个建设投产。没建新的潮汐电站的原因，主要是考虑电站的经济性和潮汐大坝对环境的影响。

3.结语

本文综述了各种新能源发电技术的原理和研究现状，成本过高是限制它们大量推广应用的瓶颈，因此通过技术革新降低成本将是今后新能源发电技术的重要研究方向。虽然新能源源发电为人类未来资源短缺问题描绘了令人振奋的前景，但要使这幅蓝图真正成为现实的确还面临着诸多问题，需要科学家、研究人员和政府部门等来共同解决。相信随着科技的进步，电路电子器件的发展，新能源发电技术将会发挥出它们巨大的潜力，在电力系统中占据更重要的地位，为人类的持续发展铺平道路。

4.参考文献

[1] 赵新一. 新能源发展展望[J]. 电力技术，2009，10

[2] 孙元章，李裕能. 走进电世界——电气工程与自动化（专业）概论[M]. 北京：中国

电力出版社.2009.

[3] 刑运民，张文娟. 新能源与可再生能源发电技术的发展[J]. 西华大学学报，2007，1

[4] 叶峰. 新能源发电——实现人类的可持续发展[J].能源与环境，2008，3

[5] 王长贵，崔容强新能源发电技术中国电力出版社，2003

[6] 邢运民，陶永红现代能源与发电技术西安电子科技大学出版社，2007

5.心得体会

感知电世界是一门非常有

意思也非常有意义的一门课程，

它给我们这些非专业的同学们

提供了一个非常好的交流学习

的机会，让我们体验了奇妙的电

世界，开阔了眼界，增长了见识，

实验课上我们见识了很多奇妙

的装置，如指纹识别器，模拟电

梯，传送器等等，给我们的大学

学习生活增添了很多的乐趣。也拓展了相对本专业以外的电学相关知识。我们进行试验进一步了解电，了解生活中常用的电器，如洗衣机，微波炉等的工作原理。更了解了像机器人，红外测温仪，自动绘图仪等高技术的设备的工作原理。丰富了视野，开拓了知识面。通过对这门课程的学习，使我很受启发和教育，以前很多不懂不会的知识得到了很好的补充。让我们更加明确了，作为一名在技术上不断学习和追求的人，不仅要具备一定的科学文化素质，而且一个学术上有追求的人更应该具备学术道德品质，学术法规常识。同时也应该具备查找文献学习新知识的能力，能够寻求突破。同时要学会尊重知识，尊重创造，尊重别人的劳动成果，同时也要学会利用和整合资源。课堂上的讨论课与辩论课，更是提高了自己的语言交际能力，收获满满。

6.课程建议

1.根据学生兴趣讲学

作为一个男生，我们一直对很多新兴词汇内容充满好奇。比如电在我国国防上的运用，如电磁炮，电池弹射这些新兴的词汇的具体内容。兴趣是最好的老师，按照兴趣讲学，课程也能收到更多的好评。

2.拓展新型技术与内容

在讲课过程中，跟多的讲述新型的社会前沿的内容，能更好的调动同学们的积极性，提起同学们的兴趣。

3.学生结合本专业学习讨论课

同学根据自己专业特色，结合电的方面进行讲学。专业所学新电学知识结合，做一个拓展。同学们能在了解和查阅资料的过程中更好的了解本专业知识与其他内容的结合。同时，相互交流的过程中，不仅仅能了解本专业的内容，更能了解到其他专业的电与专业的结合内容。能更好的拓展同学们的知识面，让同学们了解到更多别的专业前沿的内容。同时也是一个不错的锻炼机会。