新能源发电小论文(精)

研究生课程论文

学院信息与电气工程学院专业电气工程

课程名称电气工程专业技术前沿讲座

研究生姓名李峰学号16020401007

开课时间2016至2017学年第一学期

说明

一、研究生课程论文必须与本封面一起装订。阅卷教师务必用红笔批阅，并在本封面规定位置打分、写完评语后连同成绩登记表（一式两份）交学院研究生秘书，各学院研究生秘书在第二学期开学后两周内将成绩登记表交研究生学院。论文由开课学院研究生办公室保管。

二、该封面请用A4纸双面打印，将此说明打印于封面背面。

新能源发电发展与应用综述

李峰

（湖南科技大学，湖南省湘潭市411100）

Development and Application of New Energy Power Generation

LI Feng

(Hunan University of Science and Technology,Xiangtang 411100, Hunan Province, China)

ABSTRACT:Energy is an important material condition for human survival and development. Coal, oil, natural gas and other fossil energies have supported the progress of human civilization and economic and social development in the past 19 years and 20 centuries, but the massive consumption of non-renewable energy sources such as coal, oil and natural gas not only makes mankind face the pressure of resource exhaustion, But also felt a serious threat to environmental problems. At present, the improvement of energy efficiency, development and utilization of renewable energy, the protection of the ecological environment and achieve sustainable development has become the international community to act together renewable energy rich, clean and sustainable use. Strengthening the development and utilization of renewable energy is the only way to deal with the increasingly serious energy and environmental problems, and the only way for human society to achieve sustainable development.

KEYWORDS：newenerg y;powergeneration technology;prospect

摘要：能源是人类生存和发展的重要物质条件。煤炭、石油、天然气等化石能源支持了19和20世纪近200年来人类文明进步和经济社会发展，但煤炭、石油、天然气等不可再生能源持续增长的大量消耗，不仅使人类面临资源枯竭的压力，同时更感到了环境问题的严重威胁。目前，提高能源利用效率、开发利用可再生能源、保护生态环境、实现可持续发展已成为国际社会的共同行动可再生能源丰富、清洁，可永续利用。加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。

关键词：中新能源；发电技术；前景

0引言

自第三次工业革命以来，人类社会在经济和科技方面取得了空前的发展，伴随而来的是常规化石能源的大量消耗及其引起的环境污染和资源短缺等一系列问题，迫使人类不得不开始寻找清洁的可再生能源，也即新能源。相对于传统的煤、石油、天然气等化石能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界日益严重的环境污染和资源匮乏等问题具有十分重要的意义[1]。资源与环境的压力也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。

1新能源发电类型及其原理特点

可再生能源包括生物质能、水能、太阳能、风能、地热、海洋能等。1995年全球可再生能源占一次能源的18％，预计到2050年将达22％，到21世纪末，将达到33％，即11G吨标煤。因此可以说，21世纪是可再生能源世纪。目前技术比较成熟，已经开始大规模利用的新能源是风能、太阳能、生物质能、燃料电池这四种[2]。现有的新能源发电方法很多，其中有：地面太阳能发电、卫星太阳能发电、地面风能发电、高空风能发电、地壳热能发电、岩浆热能发电、潮汐发电、波浪发电、海水温差发电、核聚变能发电等等。由此可见，人类对新能源发电方法探索，已处在全方位、高科技、重资金投入的时期，目的只有一个，就是要找到一种可以解决人类能源需求的新能源发电方法。自20世纪70年代以来，许多国家开展了对新型可再生能源的研究、开发和利用工作，到目前为止，除水电外，全世界可再生能源发生的总容量已经接近4×104MW，占全世界总装机容量的1%。其中风力发电装机容量已达到1.8×104MW，太阳能光伏发电装机容量近的1×104MW。美国、日本、澳大

利亚等国家和欧盟都制订了相关政策积极发展新能源产业。

1.1 太阳能发电

太阳能是指太阳内部连续不断的核聚变反应过程所产生的能量，它是一个巨大的能源，据估计，我国陆地面积每年接收到的太阳能辐射能相当于2.4万亿吨煤[3]。太阳能发电又叫光伏发电，它的基本原理是利用光伏效应，通过光照产生电动势，进而输出电能，实现光电转换。简单地说，太阳能发电就是通过太阳能电池直接将太阳光转换成电能，太阳能电池是由各种具有不同电子特性的半导体材料薄膜制成的平展晶体，可以产生强大的内部电场[4]，主要包括单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅电池三种类型。

太阳能作为清洁无污染的新能源方式之一，同样具有广阔的发展前景。美国是世界上太阳能发电技术开发较早的国家，太阳能槽式发电系统已经积累了10多年联网营运的经验，1×104kW塔式和5~25kW盘式太阳能发电系统正处于示范阶段。法国、西班牙、日本、意大利等国太阳能发电的应用也有一定发展。太阳能光伏发电最早用于缺电地区，从80年代开始，联网问题得到很大重视。目前，在世界范围内已建成多个兆瓦级的联网光伏电站，光伏发电总装机容量约1×103MW。我国的太阳能电池制造水平比较先进，实验室效率已经达到21%，一般商业电池效率是10%~13%。已建成1座光伏电站，容量约40MW。其中容量最大的是1998年投运的西藏安多100kW电站。太阳能发电项目正在启动，计划在拉萨建立一座35MW的鲁兹型太阳能电站。在我国太阳能发电主要以光伏发电为主，近年来，我国通过国陈合作．光伏发电取得了一定的进展。据统计，到2001年我国的太阳电池年产量已达4 MW，累计装机容量达到23MW，此后陆续建成了一些新的生产厂，使我国太阳电池的生产能力得到了较大的增长，到2002年底我国的光伏系统累计的装机容量达40 MW，但是多晶硅太阳能电池还仅仅处于少量的试生产阶段。虽然我国的光伏生产和开发研究取得了一些成绩，但与国外相比，还有很大的差距，投人太少，生产规模小，技术水平较低，应用系统的商品化程度不高，市场发展迟缓等，另外目前我国的太阳能发电还处于中小规模利用阶段[5-7]。

常见的太阳能发电系统由太阳能电池、控制器和逆变器三部分构成，按其运行方式可分为独立太阳能发电系统和并网太阳能发电系统，其中后者是目前的主流发展趋势，即太阳能电池发出的直流电，通过逆变装置转换成交流，进而并入电网使用。太阳能发电安全可靠，具有许多优点，如能源充足，太阳能无处不在，

不受地域限制；建设周期短，运行成本低；不需要

消耗燃料，无环境污染；结构简单，维护方便，适

合无人值守。但是，太阳能发电受气候条件影响，具有间歇性，且价格昂贵。

1.2风力发电

风力发电是将风能转换成机械能，再转换为电能，其基本原理是利用风吹动风轮，通过风轮的机械转动驱动发电机转子旋转，进而产生电能[8]。风能是清洁的可再生能源，风力发电与常规发电相比，具有能源充足、不消耗燃料、无环境污染、占地面积小、工程建设周期短、发电技术成熟等优点。在当今世界的新能源开发技术中，风力发电是最成熟、最有商业利用价值的发电方式，其装机容量正在不断扩大，全球风电发电量占总发电量的比例也在逐步增加。

风力发电是新能源中技术最成熟的、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式，随着利用风能发电的技术逐渐成熟，其发电成本已可以和常规能源相比拟了，在美国其上网电价5美分，而其他国家大体上也是如此。风力发电经历了从独立系统到并网系统的发展过程，大规模风力田的建设已成为发达国家风电发展的主要形式。目前，风力田建设投资已降至1000美元/kW，低于核电投资且建设时间可少于一年，其成本与煤电成本接近，因而具有很大的竞争潜力。世界上最大的风力田位于美国加利福尼亚州，年发电约221×108kW·h。全世界风电装机容量已达17706MW。美国将在俄勒冈州至华盛顿州沿线建立一个世界最大的风力发电基地，德国计划30年后用风力发电取代核电，风发电在德国供电系统中的比重将占到25%。我国独立风电装置有10多万台，总容量20MW左右，80%以上在内蒙古。

80年代中后期以来，联网风电场建设迅速发展，全国共建成20个联网风电场，容量234MW。新疆达板城风电二场是我国目前最大的联网风电场，我国自行研制的7.5MW 风力发电机组已经投入运行[9-12]。同时国产化风力机组的开发也取得了一定成果，但我国风力发电成本仍然较高，主要原因之一是大型风力发电机组几乎都是引进的。我国小型风力发电技术已经比较成熟。我国能够自行研制和开发容盆从100W-l0kW共约10个风力发电机组品种，累计保有量已经居于世界第一位，与国外同类型机组相比，具有启动风速低、低速发电性好、限速可靠、运行平稳等优点，而且成本低，价格便宜。但在外观质量、叶片材料的应用和制作工艺水平上以及在较大容量的离网型机组的生产制造技术方面，还存在一定差距。我国发展风力发电的三大支柱是：技术、政策。投资。可以期望，进入新的世纪之时，风力发电会得到迅速发展，为我国经济可持续发展提供能源与环保的保证[13-17]。

1.3生物质能

生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸

地球内部蕴藏秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。特点：可再生、低污染、分布广泛。

2013年中国生物质能源的特点分析，可再生性，生物质能源是从太阳能转化而来，通过植物的光合作用将太阳能转化为化学能，储存在生物质内部的能量，与风能、太阳能等同属可再生能源，可实现能源的永续利用。

清洁、低碳。生物质能源中的有害物质含量很低，属于清洁能源。同时，生物质能源的转化过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物质能源的使用过程又生成二氧化碳和水，形成二氧化碳的循环排放过程，能够有效减少人类二氧化碳的净排放量，降低温室效应。

替代优势。利用现代技术可以将生物质能源转化成可替代化石燃料的生物质成型燃料、生物质可燃气、生物质液体燃料等。在热转化方面，生物质能源可以直接燃烧或经过转换，形成便于储存和运输的固体、气体和液体燃料，可运用于大部分使用石油、煤炭及天然气的工业锅炉和窑炉中。国际自然基金会2011年2 月发布的《能源报告》认为，到2050 年，将有60%的工业燃料和工业供热都采用生物质能源。

原料丰富。生物质能源资源丰富，分布广泛。根据世界自然基金会的预计，全球生物质能源潜在可利用量达350EJ/年（约合82.12 亿吨标准油，相当于2009年全球能源消耗量的73%）。根据我国《可再生能源中长期发展规划》统计，我国生物质资源可转换为能源的潜力约5 亿吨标准煤，随着造林面积的扩大和经济社会的发展，我国生物质资源转换为能源的潜力可达10 亿吨标准煤。在传统能源日渐枯竭的背景下，生物质能源是理想的替代能源，被誉为继煤炭、石油、天然气之外的“第四大”能源[18]。

1.4潮汐发电

地球内部蕴藏着巨大的热能，地热能就是地球内部的热释放到地表的能量，地热发电就是将地热能转变为机械能，再将机械能转变为电能，它是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术，其原理与火力发电基本一样，即将蒸汽的热能通过汽轮机转变为机械能，然后带动发电机发电。

2中国新能源发电前景展望

改革开放以来，我国经济高速发展，经济规模跃居世界前列，与此同时，能源消费结构的不合理引起的资源环境问题日益突出，大力发展新能源发电技术，是调整能源结构、促进节能减排、实现可持续发展的要求[19]。我国可再生能源资源丰富，通过近年来的发展，新能源发电已经取得了一定进展，

已经形成了一定规模、体系相对完善的新能源产业。中国新能源发电虽然刚刚起步，但是却有着广阔的发展前景。

1）风力发电和太阳能发电发展迅速。中国风能资源丰富且风力发电技术较为成熟，目前正在以“建设大基地，融入大电网”的方式进行规划和布局。太阳能发电同样也具有较好的发展前景，我国的太阳能电池制造水平较高，应该大规模推广太阳能发电。根据国家能源局制定的《新能源产业振兴发展规划》，到2011年，新能源在能源结构中的比重达到2%（含水电为10%），新能源发电占电力总装机容量的比重达到5%（含水电为25%）。而风电装机容量将达到3500万千瓦（陆地风电3000万千瓦，海上风电500万千瓦），太阳能发电装机容量将达到200万千瓦。除此之外，《2015年中国风电发展报告》预言，到2020年末，全国风电开发建设规模有望达到1亿kW。

2）生物质能发电优势明显，前景较好。相对于风力发电和太阳能发电的间歇性特点，生物质能发电具有突出的优点，经济价值较高。2012年，我国可再生能源发电装机容量4234.6万kW，其中生物质能发电装机容量80万kW，在众多新能源和可再生能源发电中仅次于小水电。预计到2020年，可再生能源发电将达0.9~1亿kW，其中生物质能发电为1000万kW；另一种估计结果是2020年可再生能源发电装机容量将达到1.21亿kW，其中生物质能为2000万kW。

3）在有条件的区域发展地热发电和潮汐发电。受地理条件的限制，地热发电和潮汐发电均具有地域性。目前，中国高温地热电站主要集中在西藏地区，总装机容量为27.18MW，其中羊八井地热电站装机容量25.18MW，其发电量已经占到拉萨电网的40%以上，对缓和拉萨地区电力紧缺的情况起到了重要的作用。今后，可继续在西藏地区大力发展地热发电。我国潮汐能蕴藏量中可开发利用部分的92%集中在经济发达、能源需求迫切的华东沿海地区，发展潮汐发电可缓解这些地区的电力不足。但是，潮汐发电由于开发成本较高和技术上的原因，目前发展并不是很快，我国江厦潮汐电站装机容量为3200kW，年发电量1070万kWh，今后可视情况适当发展潮汐发电。

3结论

能源短缺和环境恶化已经成为威胁人类生存的全球化问题，发展新能源是实现人类可持续发展的必经之路，中国应该加快开发利用新能源的步伐，大力发展新能源发电，逐步实现从常规能源向清洁能源转变[20]。目前，我国的新能源发电已经取得了一定的进展，但同时还存在着一些亟待解决的问题，主要表现在技术基础薄弱、相关体制尚不规范等方面。为此，提出一些建议：

1）制定发展目标，科学规划布局。新能源发电必须进行合理规划和布局，有必要将其纳入国家经济社会发展总体规划。

2）加快体系建设，规范行业发展。对于新能源发电的设备要求和并网技术标准，应该尽快制定相关准则。

3）加大投资力度，鼓励自主创新。目前，我国新能源研究力量分散，缺乏跨学科的交流，有必要对各类科研机构进行整合。除此之外，新能源发电是智能电网的一个重要组成部分，必须构建全国统一的新能源电网，以促进我国智能电网的建设[20]。

参考文献

[1]叶峰．新能源发电实现人类的可持续发展

[J]．能源与环境，2013，23(6)：56-62．

[2]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，2012，1(26)：50-52．[3]汪缪华．新能源发电技术的现状与发展趋势分

析[J]．机电信息，2011，56(21)：67-69．

[4]朱科业，潘新华，张大庆等．.浅谈我国太阳能

热利用产业的现状及发展[J]．发电技术，2011，

46(55)：78-83．

[5]路宾等．太阳能在建筑中规模化应用的关键技

术研究[J]．供电新思路，2009，26(3)：76-81．[6]常春等．储热材料在太阳能热发电领域中的应

用与展望[J]．新能源开发，2013，13(2)：36-42．[7]杨艳玲，叶丽等．塔式太阳能热发电技术及其

在我国的应用前景分析[J]．供电前沿，2013，

23(6)：56-62．

[8]孙元章．走进电世界电气工程与自动化概论

[M]．北京：中国电力出版社，2012：123-153．[9]赵新一．新能源发展展望[J]．电力技术，2011，

10(10)：7-14．

[10]Edward F Crawley．The CDIO syllabus - A

statement of goals for undergraduate engineer in

education．

[11]张伟波，潘宇超，崔志强．我国新能源发电发

展思路探析[J]．中国能源，2012，45(4)：12-16．[12]BLaabjeng F，Kazmierkowski M P，Pedersen J k，

et at．An industry-university collaboration in

power electmnics and drives [J]．IEEE Trans

Education，2004，43(1)：52-57．

[13]黄其励．21世纪发电新技术[J]．供电技术，2011，

56(3)：156-162．

[14]周春平，孙瑶廷，白旭．当今世界风力发电最

新动向[J]．发电设备，2011，12(3)：36-40．[15]Jose Carlos Pedro, Nuno Borges Carvalho.

Intermod-ulation Distortion in Microwave and

Wireless Circuits [M]．Boston：Artech House

Publishers，2003：63-70．

[16]SteveC Cripps. RF Power Amplifiers for

Wireless Communications[M]．Boston：

ArtechHouse Publish-ers，1999：93-114．[17]赵洪杰，马春宁．风力发电的发展状况与发展

趋势[J]．水利科技与经济，2010，15(9)：119-123．[18]迟永宁，刘燕华，王伟胜．风电接入对电力系

统的影响[J]．电网技术，2007，34(2)：12-16．[19]于三义．浅谈新能源发电技术[J]．中国电力教

育，2011，1(15)：23-26．

[20]张伟波，潘宇超，崔志强．我国新能源发电发

展思路探析[J]．中国能源，2012，23(2)：78-80．