新能源发电技术概述

新能源发电技术概述 专业论文选读与写作训练 所属系别： 物理与电子工程系 专 业： 物理学 （太阳能、风能开发和利用方向） 班 级： 1402

姓 名： 姚腾辉 学 号： 2014070221 日 期： 2017-06-13

新能源发电技术综述 系 别： 物理与电子工程系 学科专业： 物理学 （太阳能、风能开发和利用方向） 姓 名： 姚腾辉

运 城 学 院 2017年 06 月 目录 1 引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 2 风力发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．1

3 太阳能发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

4 其他新能源发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

3.1燃料电池发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 3.2地热发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 3.3潮汐能发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 3.4磁流体发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 5 可再生能源的储能技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

6 结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 英文摘要和关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 作者简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 1 新能源发电技术综述

姚腾辉 运城学院物理系1402班 山西省 运城市 044000

摘要：新能源的开发和利用在近20年来得到了越来越广泛的重视。本文针对我国的新能源应用和发展重点介绍了目前比较成熟的风能、太阳能等发电技术的现状、研究:热点、存在问题以及在我国的应用前景等。透过本文的分析和比较，可以预见到新能源发电技术必将更加成熟、实用，同时成本也将大大下降。新能源电力在不远的未来将成为我国电力建设的不可缺少的一部分。

关键词:新能源发电；风能；太阳能 1 引言 我国具有丰富的新能源和可再生能源资源。据统计,太阳能年辐照总量大于502万kJW/mZ,年日照时数在220h以上的地区约占我国国土面积的三分之二以上,具有良好的开发条件和应用价值。风能资源也十分丰富,陆地上风能资源的理储量为犯.26亿kw,而可开发的风能资源储量为.253亿kw,在沿海水深Zm到巧m的海域,可开发利用的风能储量为.75亿kw。新能源和可再生能源还包括可用作能源的地热能、潮汐能、波浪能、潮流能、生物质能,另外固体废弃物和温差能源等也具有很大的开发潜力。 2

目前利用新能源的主要方式是发电,这其中风能、太阳能等发电技术代表着其发展方向,而且已经进入实用阶段。本文就新能源发电方式的技术现状、研究热点、存在问题以及在我国的应用前景等做一些简介。

2风力发电

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,目前其发电成本已接近常规发电方式。截止到2003年底,全国已建成风电场40座,累计运行风力发电机组1042台,总容量达567.02MW,同时国产化风力机组的开发也取得了一定成果。但是由于大型风力发电机组几乎都是引进的,我国风力发电成本仍然较高。我国小型风力发电的技术比较成熟,能够自行研发容量从loow到10kw的风力发电机组,累计保有量已经居于世界第一位,与国外同类型机组相比,具有起动风速低、低速发电性好、限速可靠、运行平稳等优点,而且价格便宜。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。 3

风力发电系统中最主要的组成部分是风机和发电机。目前投入运行的机组的风机主要有两类:一类是定桨距失速控制;另一类是变桨距控制。定桨距失速控制风机的功率调节完全依靠叶片的空气动力学特性,其输出功率随风速改变而改变。变桨距风机通过对桨距进行调整来提高风能转换效率,其输出功率比定桨距失速控制风机平稳的多,变桨距风机在定桨距基础上加装桨距调节结构,依靠改变与叶片相匹配的叶片攻角来进行功率调节。风力发电机系统按照发电机运行的方式来分有恒速恒频系统和变速恒频系统两大类。恒速恒频系统一般使用同步电机或者笼型异步电机作为发电机,通过定桨距失速控制的风机使发电机的转速保持在恒定的数值继而保证发电机端输出电压的频率和幅值的恒定,其运行范围比较窄。变速恒频系统一般采用永磁同步电机或者双馈电机作为发电机,通过变桨距控制风机使整个系统在很大的速度范围内按照最佳的效率运行,这是当前风力发电发展的一个趋势。

3太阳能发电

太阳能作为清洁无污染的新能源方式之一, 4

具有广阔的发展前景,在我国太阳能发电的主要以光伏发电为主。近些年我国太阳电池的生产能力得到了较大的提高,据统计到2002年底我国的光伏系统累计的装机容量达40MWst],但是多晶硅太阳能电池还仅仅处于少量的试生产阶段。与国外相比我国的光伏生产和开发研究还有很大的差距,太阳能发电还处于中小规模利用阶段。

太阳能发电可分为太阳能光发电(又称为光伏)和太阳能热发电两大类。太阳能光发电是利用半导体NP结的光电效应,把太阳光能直接转换成电能,其主要设备是太阳能电池,其典型的应用结构如图4所示。太阳能电池按照其生产材料分可分为晶硅、非晶硅和化合半导体太阳电池。硅系太阳能电池因其材料丰富目前被80%光伏发电普遍使用。以单晶硅为材料的太阳电池,实际应用中最高转换效率大约是16%。制造单晶硅太阳能电池须拉制单晶硅,拉制单晶成本高,随后在20世纪80年代研制成多晶硅电池,成本下降了许多,但是转换效率也随之下降。90年代初又研制出薄膜光伏电池,包括多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池,因其材料对太 5

阳光的吸收系数大所以可以做的很薄,成本下降,但是其效率只有8%一10%。

4其他新能源发电 除了上述两种新能源发电方式外,还有一些其他新的发电方式。如燃料电池发电、地热发电、磁流体发电、潮汐能发电、生物质能、温差能以及其他一些联合发电方式等等。

4.1燃料电池发电

燃料电池(FC)发电是迄今为止发电效率最高、污染物排放最少的化石燃料发电技术。燃料电池发电装置按运行温度分四种类型:聚合物电解质隔膜型燃料电池(PEMF);磷酸型燃料电池(PAF);熔融碳酸盐型燃料电池(MCF);固体氧化物型燃料电池(SOF)。

4.2地热发电

地热发电是以地下热水和蒸气为动力源推动汽轮机发电,其基本原理与火力发电类似。地热发电主要有四种方式:(l)干蒸气发电,将地下热蒸气直接引入汽轮机去驱动发电机发电,这是地热发电的主要形式。(2)全流发电,充分利用地热 6

流体(蒸气、热水、不凝气体)的全部能量直接送进动力机械中膨胀做功。(3)双循环发电,以低沸点有机物为工质,将地下热水引入蒸气发生器,加热另一侧通过的低沸点有机化合物液体,产生有机质蒸气去推动汽轮机发电。(4)干热岩发电，在我国地热发电成功的应用是西藏地区的羊八井地热电站,建成以来一直稳定运行,已累计发电30亿kw·h左右。

4.3潮汐能发电

潮汐发电是利用潮水涨落产生的水位势能来发电的。由于潮水的流动与河水的流动不同,它是不断变换方向的,因此潮汐发电出现了不同的型式,一是单库单向型,只能在落潮时发电;二是单库双向型,在涨或落潮时都能发电;三是双库双向型,可以连续发电。由于成本的制约,我国目前有只有少量的潮汐电站在运行,主要集中在广东,浙江等地。

4.4磁流体发电 磁流体发电技术基本原理是利用导电流体高速通过发电通道切割磁力线产生感生电流而发电。磁流体发电从不同角度可以有以下三种分 7

类:从循环类型不同的角度,磁流体发电可以分为开环磁流体发电和闭环磁流体发电,其中开环磁流体发电是研究较多且成果也较多的一种。从工作时间和产生电流的不同,可分为常规磁流体发电和脉冲磁流体发电。根据磁流体发电燃料不同也可分为燃煤磁流体发电、燃气磁流体发电和燃油磁流体发电等。我国是世界上开始磁流体发电研究较早的国家之一。

5可再生能源的储能技术

由于可再生能源,如风能、太阳能具有很强的时间性,与用电负荷不能保持很好的一致,特别在中小型的分布式发电系统中,所以能量的存储在其发电技术中就显得十分重要了。目前的储能技术主要有抽水蓄能,压缩空气储能,铅酸蓄电池组,超级电容器,飞轮储能,超导储能等等。

6结论 本文介绍了目前比较成熟风能、太阳能等的新能源发电技术现状,研究热点,存在问题以及在我国的应用前景等。我国传统能源逐渐减少,新能源和新型发电方式的开发和利用将是一项大产业,大力发展应用以风能、太阳能等其他新