现代电源技术第7章 新能源发电技术
新能源发电技术教学大纲
《新能源发电技术》课程教学大纲课程编号：G0110764学时数：16学分数：1适用专业：电气工程及其自动化专业本科学生先修课程：电力系统分析、电力电子技术考核方式：考查一、课程的性质和任务通过学习使学生了解太阳光伏、太阳热能、风能、生物质能、潮汐能、地热能等可再生能源发电及燃料电池发电技术；了解电力系统中的各种储能技术及最新发展，包括超导储能、飞轮储能、电池储能、超级电容及抽水蓄能技术等；了解用于可再生能源的电力变换技术，包括变换拓扑、工作原理及性能分析；以及分布式发电系统和主干系统的相互影响及其运行与控制；了解国内外最新的可再生能源发电应用工程情况等。
二、教学内容与要求理论教学（学时：48）第一章能源概述（1学时）教学目的与要求：了解能源的概念；掌握能源分类方法；了解能源与环境关系；理解新能源分类及发展的重要意义。
1、能源利用的历史2、能源的概念3、能源与环境问题4、新能源发展战略第二章太阳能及其利用（2学时）教学目的与要求：了解太阳能资源及分布情况；掌握太阳能的利用方式；了解太阳能的直接利用方式；理解太阳能热发电系统原理，掌握太阳能热发电系统特点及应用形式；理解光伏发电原理，了解光伏发电的类型，掌握光伏发电系统的构成和特点。
1、太阳能资源及其分布2、太阳能的利用方式3、太阳能直接热利用4、太阳能热发电5、太阳能光伏发电6、太阳能光伏发电的发展第三章风能与风力发电（2学时）教学目的与要求：了解风能资源分布；了解风力机的种类和特点；了解水平轴风力机结构，理解风能利用系数等基本概念，理解工作风速的概念，了解风力机功率调节方式；掌握风电场的特点；了解风力发电的发展方向。
1、风能利用的历史2、风和风资源3、风力机的种类4、水平轴风力机的结构和原理5、风力发电机组6、风电场7、风电的发展第四章潮汐能与潮汐发电（2学时）教学目的与要求：了解潮汐的利用方式；掌握潮汐的特征和类型；理解潮汐发电的方式，了解潮汐电站的结构；掌握潮汐发电的特点；了解潮汐发电的发展。
新能源发电技术PPT课件
太阳能供电系统的特点
❖ 不必拉设电线，不必挖开马路，安装使用方便； ❖ 一次性投资，可保证二十年不间断供电（蓄电池
一般为5年需更换）； ❖ 免维护，无污染。
❖ 系统可分为： 直流供电系统和交直流供电系统两种。
直流供电系统
❖ 控制器作用：
图5 直流供电系统
ü 控制蓄电池组的放电、充电过程，防止过冲和过放；
❖目前主要依靠化石燃料提供能量。化石 燃料储量与日递减，面临化石能源枯竭 的危机。
❖优点:
❖ 太阳能取之不尽，用之不竭，照射 到地球上的太阳能要比人类消耗的能量 大6000倍。只要在美国阳光丰富的西南 部沙漠地区，建立一个面积为100哩 ×100哩的巨型光伏电站，所发的电力 可以满足全美国的用电需要。太阳能发 电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料 市场不稳定的冲击。
二、太阳能光伏发电
图1 光伏发电系统示意图
光伏发电系统组成：
❖ 太阳能电池组 ❖ 太阳能控制器 ❖ 蓄电池 ❖ 逆变器
2.1 太阳能电池
过去30多年（1980年开始）始终是晶体硅光伏技术 为主 ❖单晶硅硅电池 ❖多晶硅硅电池 ❖非晶硅硅电池
太阳能电池类型
❖1.单晶硅电池 ❖单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也
❖ 住宅并网光伏系统，特别是与建筑结合的住宅屋 顶并网光伏系统，投资小，有诸多优越性，在发 达国家备受青睐，发展迅速。
❖ 住宅并网光伏系统的主要特点，是所发的电能可 直接分配到负载上，多余或不足的电力通过联接 电网来调节。根据系统是否允许向电网馈电，可 分为可逆流与不可逆流并网光伏发电系统
❖ 根据是否有储能装置，分为有储能系统和无储能 系统。有储能系统主动性强，在电网掉电、停电 情况下可正常供电。
新能源发电技术
新能源发电技术的研究和应用
新能源发电技术的研究和应用一、引言能源是国家经济和社会发展的重要支撑，也是世界和平与安全的重要保障。
然而，随着全球能源需求的不断增长、传统能源资源的日益枯竭，我们迫切需要开发和利用新能源，以满足人们日益增长的能源需求和维护全球能源安全。
因此，新能源发电技术的研究和应用已成为科学技术领域的重要研究方向和国际竞争力的制高点。
二、太阳能发电技术1. 太阳能光伏发电技术太阳能光伏发电技术是利用太阳能电池将太阳能转化为电能的一种技术。
近年来，随着太阳能电池的效率不断提高，太阳能光伏发电成为全球兴起的新兴能源之一。
目前，太阳能发电成本逐年下降，逐渐取代传统的火电、核电等能源成为重要的清洁能源。
2. 太阳能热发电技术太阳能热发电技术是利用太阳能的热量产生蒸汽，进而驱动涡轮发电机发电的一种发电技术。
该技术主要有塔式光热发电技术和槽式光热发电技术两种技术。
太阳能热发电技术不仅是一种高效、清洁的发电方式，而且可以在储能系统的支持下24小时运行，以应对电能需求的不确定性。
三、风能发电技术风能发电技术是利用风力转动风轮，进而带动发电机产生电能的一种发电技术。
随着风电机组的不断升级和技术的不断改进，风能发电已成为世界上利用最广泛的清洁能源之一。
根据国际能源署的预测，到2030年，全球风力发电装机将占到全球发电装机的14%。
四、生物质发电技术生物质发电技术是将可再生能源生物质燃烧后产生热能，进而通过汽轮机转化为电能的一种发电技术。
该技术不仅可以利用农业废弃物、城市垃圾等废弃物资源，还可以利用薪柴、秸秆、兽粪等农村广泛存在的资源。
因此，生物质发电技术被视为解决农村能源发展、实现农村清洁能源供应的重要途径。
五、海洋能发电技术海洋能发电技术是利用海洋资源的能量，生产清洁的电能的一种发电技术，主要包括潮汐能、波浪能、温差能等。
由于海洋能拥有广阔的空间和巨大的潜力，因此海洋能发电成为未来可再生能源的重要方向之一。
六、结论随着全球新能源技术的不断发展和成熟，新能源发电已成为实现清洁能源资源优化配置、构建绿色低碳发展的必然选择。
新能源发电技术
25
感谢您的关注！
20
燃料电池工作原理
燃料电池由阳极、阴 极和离子导电的电解 质构成，其工作原理 与普通电化学电池类 似，燃料的阳极氧化， 氧化剂在阴极还原， 电子从阳极通过负载 流向阴极构成电回路， 产生电流。
21
燃料电池
日本燃料电池车
22
23
燃料电池的特点及优势
• 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。 • 它丌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 、中小觃模电站、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 不环保的绿色革命。
14
沼气及沼气发电简介
沼气是将人畜粪便、庄稼秸秆等有机物在隔绝空 气（还原条件），并必适宜的温度、湿度下，经过微 生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。 沼气的主要成分是甲烷，约占所产生的各种气体 的60%一80%。甲烷是一种理想的气体燃料，它无色 无味，不适量空气混合后即对燃烧。每立方米纯甲烷 的发热最为 34000焦耳，每立方米沼气的发热量约为 20800－23600焦耳。即1立方米沼气完全燃烧后，能 产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。利用这种可燃 气体发电，就是沼气发电。沼气发电是随着沼气综合 利用的丌断发展而出现的一项新型沼气利用技术。 15
新能源发电技术
再过40年左右 石油将消耗所剩无几
再过60年左右 天然气也将宣布告竭 煤炭资源也只能
新能源是指传统能源之外的各种 能源形式。
目前技术比较成熟，已经开始大觃模利用的新能源
新能源发电技术简介
2018/9/3
15
9.3.1 地热能发电 利用地热蒸汽发电：系统最简单，经济性也高，主要分布在几 个地热带上，如美国的盖塞尔斯、意大利的拉德瑞罗、日本的 松川、墨西哥的塞罗普利托等。
地 热 电 站 类 型
闪蒸地热发电系统(又称减压扩容法) 利用地下热水发电 双循环地热发电系统(又称中间介质法)
6-抽气
17
9.3.1 地热能发电
地热能发电方式：热水型地热发电
6 3 4 7
G
8 2 1 5 9
11 10 12
13 图9-8 热水型闪蒸地热发电
1-热水井 2-地下热水 3-除气器 4-闪蒸器 5-排水泵 6-旁通阀 7-汽轮发电机组 8-凝汽器 9-凝结泵 10-循环水泵 11-抽气器 12-射水泵 13-冷却水源
波浪能发电原理及应用
波浪鸭装置：他的形状设计成能最大限度地吸收波浪能 的形状。从左边过来的波浪使波浪鸭摆动，波浪鸭右边做成 柱形，使右边的海面不再有波浪，能量从摇摆轴上获得。这 个装置的效率比较高，该装置需要解决这样两个问题：①需 要把低速的摇摆运动转换成发电机需要的高速转动；②需要 把电能从一定水深中活动的装置上输送到较远的地方去。
2018/9/3 24
7.4.2 海洋能发电原理及应用
波浪能发电原理及应用
波动水柱波浪能发电装置
波动水柱波浪能发电装置工作原理
2018/9/3
波动水柱波浪能发电装置 ：当波浪遇到部分浸在水中的 空腔时，空腔中水柱会上下波动，从而引起上部气体或液体 的压力变化。空腔可通过某种涡轮机与大气相连，并从涡轮 机获得能量。这类装置的主要优点是可以把低速的波浪运动 变成速度较高的气流，设备可以不浸在海水中。
新能源发电技术资料
新能源发电技术资料随着能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视，新能源发电技术成为了当今世界发展的热点话题。
新能源发电技术与传统能源发电技术相比，具有环保、可持续、高效等优势，对于解决能源紧缺和减少二氧化碳排放具有重要意义。
本文将从太阳能、风能和水能等几个方面介绍新能源发电技术的相关资料。
一、太阳能发电技术资料太阳能是一种广泛存在且取之不尽的能源，通过太阳能发电技术可以将太阳辐射转化为电能。
太阳能发电技术主要包括光伏发电和热发电两种形式。
1. 光伏发电光伏发电是将太阳能转化为直流电能的过程。
光伏电池是光伏发电的核心组件，它将太阳光中的光子转化为电能。
光伏电池的主要材料是硅，通过P-N结构形成正负载流。
光伏发电系统通常由光伏电池组、逆变器、电网连接等组成。
根据需要，可以选择单晶硅、多晶硅、非晶硅等不同类型的光伏电池。
光伏发电技术广泛应用于太阳能电站、分布式发电和光伏扶贫等领域。
2. 热发电热发电利用太阳能将水加热为蒸汽，蒸汽驱动涡轮机产生动力，进而驱动发电机发电。
热发电系统包括太阳能集热器、锅炉、涡轮机和发电机等部件。
热发电技术常见的应用形式有塔式集热式、槽式和碟式等。
热发电技术广泛应用于太阳能热电站、工业生产和农村供热等领域。
二、风能发电技术资料风能是一种可再生的清洁能源，通过风能发电技术可以将风的动能转化为电能。
风能发电技术主要有风力发电和风能热泵两种形式。
1. 风力发电风力发电是利用风的动能驱动风轮旋转，通过发电机将机械能转化为电能。
风力发电机一般由风轮、轴、发电机和塔架等组成。
根据风轮的形式，风力发电机可以分为水平轴风力发电和垂直轴风力发电两种。
风力发电技术广泛应用于风电场、离岸风电和家庭小型风力发电等领域。
2. 风能热泵风能热泵是利用风能将低温能量转化为高温能量的过程。
风能热泵系统一般由风能热能转化装置、热泵系统和热源系统等组成。
风能热泵技术主要应用于供暖、供热和制冷等领域。
三、水能发电技术资料水能是一种丰富的可再生能源，在水能发电技术中主要应用于水力发电和潮汐能发电。
新能源发电技术教学大纲
《新能源发电技术》课程教学大纲课程编号：G0110764学时数：16学分数：1适用专业：电气工程及其自动化专业本科学生先修课程：电力系统分析、电力电子技术考核方式：考查一、课程的性质和任务通过学习使学生了解太阳光伏、太阳热能、风能、生物质能、潮汐能、地热能等可再生能源发电及燃料电池发电技术；了解电力系统中的各种储能技术及最新发展，包括超导储能、飞轮储能、电池储能、超级电容及抽水蓄能技术等；了解用于可再生能源的电力变换技术，包括变换拓扑、工作原理及性能分析；以及分布式发电系统和主干系统的相互影响及其运行与控制；了解国内外最新的可再生能源发电应用工程情况等。
二、教学内容与要求理论教学（学时：48）第一章能源概述（1学时）教学目的与要求：了解能源的概念；掌握能源分类方法；了解能源与环境关系；理解新能源分类及发展的重要意义。
1、能源利用的历史2、能源的概念3、能源与环境问题4、新能源发展战略第二章太阳能及其利用（2学时）教学目的与要求：了解太阳能资源及分布情况；掌握太阳能的利用方式；了解太阳能的直接利用方式；理解太阳能热发电系统原理，掌握太阳能热发电系统特点及应用形式；理解光伏发电原理，了解光伏发电的类型，掌握光伏发电系统的构成和特点。
1、太阳能资源及其分布2、太阳能的利用方式3、太阳能直接热利用4、太阳能热发电5、太阳能光伏发电6、太阳能光伏发电的发展第三章风能与风力发电（2学时）教学目的与要求：了解风能资源分布；了解风力机的种类和特点；了解水平轴风力机结构，理解风能利用系数等基本概念，理解工作风速的概念，了解风力机功率调节方式；掌握风电场的特点；了解风力发电的发展方向。
1、风能利用的历史2、风和风资源3、风力机的种类4、水平轴风力机的结构和原理5、风力发电机组6、风电场7、风电的发展第四章潮汐能与潮汐发电（2学时）教学目的与要求：了解潮汐的利用方式；掌握潮汐的特征和类型；理解潮汐发电的方式，了解潮汐电站的结构；掌握潮汐发电的特点；了解潮汐发电的发展。
新能源发电技术ppt课件
中国潮汐能的理论蕴藏量达到1.1亿千瓦，
在中国沿海，特别是东南沿海有很多能量密度
较高，平均潮差4～5m，最大潮差7～8m。其中
浙江、福建两省蕴藏量最大，约占全国的80.9%。
我国的江夏潮汐实验电站，建于浙江省乐清湾
北侧的江夏港，装机容量3200kW，于1980年正
式投入运行。
23
核能发电
核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方 式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代 替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。
17
潮汐能发电
18
潮汐能
潮汐能就是潮汐所具有的能量。 潮汐涨落的动能和位能可以说是一种取之不尽用
之不竭的动力资源 “蓝色的煤海” 潮汐能的大小直接与潮差有关，潮差越大，能量
越大
19
第一，潮汐的幅度必须大，至少要 有几米。
第二，海岸的地形必须能储蓄大量 海水，并可进行土建工程。
利用潮汐发电必须具备两个物理条件
20
潮汐能发电原理 21
利用海水的涨落及其所造成的 水位差来推动水轮机，再由水轮 机带动发电机来发电
动能（势能） 机械能 电能
潮汐发电站的优缺点
优点：
可再生能源,对环境污染相对于火力,核能等污染较小
缺点：
发电量没有火力,核能发电稳定和大，同时必须建设在海 边
22
潮汐能发电技术在我国的应用
我国已发布《核电中长期发展规划 （2011―2020年）》，到
2020年我国在运核电装机将达到5800万千瓦，在建3000万千瓦，
总装机容量将达到8800万千瓦。预计2030年核电装机规模将达到
1.6亿～2亿千瓦，占一次能源消费总量的比重将提高到5%～6%。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
海洋能
波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能 波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源 波浪能具有能量密度高，分布面广等优点 波浪发电是波浪能利用的主要方式 波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制
氢等
海洋能
温差能资源非常丰富 海洋温差能主要来自太阳 海洋温差能发电主要采用开式和闭式两种循环系
桨叶
离合器
发电机
制动机 支撑塔
加速机 控制箱
尾舵
螺旋桨型风力发电机结构示意图
风力发电机的原理
风扫过风轮时，产生的气流受风轮叶片头部 的影响发生分流，从叶片两侧绕过
叶片结构不同，致使两侧周界长度不一致 叶片两侧所受压力大小不同
风力发电供电系统
风力发电
含整流器的风 机控制器
直 流 屏
风力发电机 假负载
pn结位于和光伏电池受光表面平行的平面内
上电极（负极）采用栅状结构
受光面上，还蒸发或溅射了一层很薄的一氧化硅SiO膜
pn结在光照射下会产生电动势，这种效应叫做光生伏特效应
p型区
pn结
n型区
P （+）
N （-）
空间电荷区 势垒电场
空穴 电子
光子 光生电动势
光伏电池的种类
光伏电池的种类很多，有肖特基结光伏电池、异质 结光伏电池等。目前，因材料、工艺等一系列问题， 实际生产并有应用前景的只有硅光伏电池、砷化镓 光伏电池、碲化镉薄膜光伏电池和铜铟镓硒薄膜光 伏电池等少数几种
储能装置
直流负载
交流
联网装置
交流负载
交流
电
力
系
统
控
制
电
装 置
网
海洋能
狭义的水能是指河流水能 海洋能指依附在海水中的可再生能源 潮汐能是地球旋转所产生的能量通过太阳和月亮
的引力作用而传递给海洋的 潮汐是潮波运动引起的海水垂直升降，潮流是潮
波运动引起的海水水平流动 广义地讲，潮汐能也是
A1
电路
A2
太阳 电池 阵列
充电
V1
管理
电路
负
V2
载
V3
储能装置
光伏电池交流供电系统
太 阳
交流开关
电 池
逆变器
滤波器
阵
列
储
能 装
驱动电路
置
驱动电路
驱动电路
控制电路
市 电
交 流 开 关
负 载
光伏电池直—交混合供电系统
控制装置
太 阳 电 池 阵 列
串 并 联 切 换
直流
直-交 逆变器
风力发电机由室外和室内两部分组成 室外部分一般由塔架、风轮、变速器、发电机和尾翼
构成 室内部分有风力发电机控制器和假负载等
风力发电机的构成
双叶式
三叶式
“S”形叶片式 “S”形多叶片式
戴瑞斯式
典型样式的风轮
风力发电机的原理
以翼式风轮机为核心部件的风力发电机组又称为螺旋桨型风 力发电机或风车式发电机
统
盐差能
海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间 的化学电位差能
主要存在与河海交接处 主要利用形式是发电 渗透压式方案最受重视
核能
原子能 裂变能 聚变能 重水堆核电站 沸水堆核电站 压水堆核电站 气冷堆核电站 快堆核电站
新能源发电技术
能源
能否从自然界直接获取 一次能源 二次能源
原材料能否再生 可再生能源 不可再生能源
技术状况 常规能源 新能源
对环境的影响 清洁能源 非清洁能源
风能
由地球表面空气流动所产生一种能量，空气 流具有的动能
太阳辐射导致各地气压存在差异
风能利用状况
清洁的可再生能源 蕴量巨大 东南沿海地 无污染物排放、用之不竭、基建周期短、装机规
太阳能
太阳能的热利用是通过集热器进行光热转化的 太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种
发电方式 包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生
物发电四种形式
光伏电池的原理
太阳光
栅状上电极 （负极）
防反射膜 p型层 pn结 n型层
下电极（正极）
上电极引线
下电极引线
硅光伏电池的结构
光伏电池的原理
模灵活 产生噪声和视觉污染、影响鸟类、需要占用大片
土地、发电能力不稳定不可控
风能利用状况
50.000
6.282 6.859
8.114 8.386
11.331 15.111 19.808 26.972 38,312 44.000
45.000
40.000
35.000
30.000
25.000
20.000
元素
光伏电池的组装方式
平板式 聚光式
光伏电池的等效电路
RS
Id IL
Ish
I
Vj C Rsh
Uo RL
pn结光伏电池等效电路
光伏电池供电系统
光伏电池必须配以储能设备才能完成随时供电的 任务
光伏电池与蓄电池组成的直流供电系统，按硅光 伏电池组件形式可分为平板式和聚光式两种
根据负载的不同主要有三种供电系统
碲化镉薄膜光伏电池
两种结构：将碲化镉粉末压制成片状电池；通过蒸发 或喷涂制成薄膜电池
具有可绕性、携带包装方便、能量与重量比大、工艺 简单、成本低等优点
生产成本低 和太阳的光谱最一致 但是镉会污染环境
铜铟镓硒薄膜光伏电池
具有多层膜结构 转换效率高、生产工艺简单、生产成本低、污染
小、无光衰、弱光性能好 材料来源存在问题，因为铟和硒都是比较稀有的
蓄电池组
单纯的独立风力发电供电系统方框图
用电设备 DC/DC变换
风力发电供电系统
风力发电机 含整流器的风机控制器 风力发电机假负载 储能装置 配电装置
太阳能
太阳内部连续不断地发生核聚变反应产生的能量 太阳每秒钟照射到地球上的能量大概相当于500万吨煤 地球上最根本的能源 无枯竭风险 绝对清洁，不产生噪声和排放有毒有害物质 几乎不受资源分布的限制 可在用电地就近发电 能源质量高 照射的能量分布密度小 气象条件影响较大
硅光伏电池
单晶硅、多晶硅、非晶硅都可以用于制作光伏电池 单晶硅光伏电池是目前开发较早、转换率最高和产
量较大的一种光伏电池 为了降低价格，可采用廉价的多晶硅或非晶硅制作
硅光伏电池
砷化镓化合物薄膜光伏电池
砷化镓的光吸收系数很大，因此是制造薄膜光伏电 池较理想的材料
砷化镓光伏电池的抗辐射能力很强 砷化镓光伏电池的工作温度较高
15.000
10.000
5.000
0
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2001-2010全球风电新增装机量（单位：GW）
风力发电机的构成
把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力 动能
风力发电装置是指利用风能推动风轮旋转，带动发电 机发电的风车式发电机