新能源发电技术..doc

新能源发电综述报告 1 前言 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。面对能源资源和环境问题，国际社会采取了积极的应对措施，特别是1992年召开的联合国环境与发展大会和2002年召开的可持续发展世界首脑会议，使可持续发展思想逐渐成为国际社会的共识。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。加强全球合作，妥善应对能源和环境挑战，实现可持续发展，是世界各国的共同愿望，也是世界各国的共同责任。随着世界经济的不断发展，能源和环境问题日益突出。如果能源和环境问题得不到有效解决，不仅人类社会可持续发展的目标难以实现，而且人类的生存环境和生活质量也会受到严重影响。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。 2 新能源发电技术概述 2.1 燃料电池 燃料电池是一种在等温状态下直接将化学能转变为直流电能的电化学装置。燃料电池工作时，不需要燃烧，是直接将燃料（天然气　煤制气　石油等）中的氢气借助于电解质与空气中的氧气发生化学反应，在生成水的同时进行发电。在获得电能的过程中，副产品仅为水和少量二氧化碳等。 根据所使用电解质的不同，把燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸盐型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)等7种类型。但目前只有磷酸盐型燃料电池和熔融碳酸盐型燃料电池已达到商业发电的试运转水平。 对于燃料电池而言，一切含有氢原子的物质都可用来作为其燃料，即除纯氢气之外，煤炭、石油、天然气的汽化产物，以及甲醇、酒精、沼气等物质均可。不过，作为反应所需电解质的具体燃料种类需根据燃料电池的不同类型而进行配备。 表4.1不同类型燃料电池的基本特性 2.2 风能发电 我国拥有丰富的风能资源，以距地面10 m处的风速来计算，陆地风能资源理论储量为32.26亿kW，可开发的风能资源储量为2.53亿kW。我国近海风能资源约为内陆的3倍，即近海可开发的风能资源储量约为10亿kW.我国风能丰富地区主要分布在西北、华北和东部的草原或戈壁，以及东部和东南沿海及岛屿等地区。 风力发电技术是将风能转化为电能的发电技术。近年来，风力发电技术进步很快。风光互补发电，即风力发电与光伏发电联合运行也是近年来的主要技术应用之一。 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。 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。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。 图2.1 永磁同步风力发电系统结构框图 图2.2 双馈异步风力发电系统结构框图 2.3 太阳能发电 太阳能是地球永恒的能源，我国陆地面积每年接收的太阳辐射得热量在3.3×103～8.4×106kJ/(m2·a)之间，相当于2.4×104亿t标准煤的发热量，属太阳能资源丰富的国家。全国总面积2/3以上的地区年日照时数大于2 000 h，日照得热量在5×106kJ/(m2·a)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的年太阳辐射得热量和日照时数均较高，属太阳能资源丰富地区;除四川盆地、贵州等地太阳能资源稍差外，东部、南部及东北等地区均为太阳能资源较丰富和中等地区。 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。光电式硅太阳能电池是当前应用最广泛和成熟的光电转换器件，其制造成本逐步下降。新一代“薄膜”太阳能电池，采用的原材料不仅少而且价格低，并逐步走向了产业化。 太阳能并网光伏发电系统一般由光伏阵列模块、逆变器和控制器三部分组成。逆变器将光伏电池所产生的电能逆变成正弦电流并入电网中；控制器控制光伏电池最大功率点跟踪、控制逆变器并网的功率和电流的波形，从而使向电网转送的功率与光伏阵列模块所发的最大电能功率相平衡。控制器一般基于单片机或数字信号处理芯片。 图1.1带工频变压器结构的光伏逆变器 2.4 海洋