新能源發(fā)電技術(shù)概述

專業(yè)論文選讀與寫作訓(xùn)練所屬系別：物理與電子工程系班 級(jí)：1402姓 名： 姚騰輝學(xué) 號(hào)： 2014070221日 期： 2017-06-13新能源發(fā)電技術(shù)綜述系別： 物理與電子工程系姓名：姚騰輝運(yùn)城學(xué)院2017年06月目錄TOC\o"1-5"\h\z1引言 12風(fēng)力發(fā)電 13太陽(yáng)能發(fā)電 24其他新能源發(fā)電 23.1燃料電池發(fā)電 23.2地?zé)岚l(fā)電 33.3潮汐能發(fā)電 33.4磁流體發(fā)電 35可再生能源的儲(chǔ)能技術(shù) 36結(jié)論 3致謝 4參考文獻(xiàn) 4英文摘要和關(guān)鍵詞 4作者簡(jiǎn)介 4新能源發(fā)電技術(shù)綜述姚騰輝

運(yùn)城學(xué)院物理系1402班山西省運(yùn)城市044000摘要：新能源的開發(fā)和利用在近20年來(lái)得到了越來(lái)越廣泛的重視。本文針對(duì)我國(guó)的新能源應(yīng)用和發(fā)展重點(diǎn)介紹了目前比較成熟的風(fēng)能、太陽(yáng)能等發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀、研究：熱點(diǎn)、存在問(wèn)題以及在我國(guó)的應(yīng)用前景等。透過(guò)本文的分析和比較，可以預(yù)見到新能源發(fā)電技術(shù)必將更加成熟、實(shí)用，同時(shí)成本也將大大下降。新能源電力在不遠(yuǎn)的未來(lái)將成為我國(guó)電力建設(shè)的不可缺少的一部分。關(guān)鍵詞:新能源發(fā)電；風(fēng)能；太陽(yáng)能1引言I三」I三」1=1我國(guó)具有豐富的新能源和可再生能源資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，太陽(yáng)能年輻照總量大于502萬(wàn)kJW/mZ,年日照時(shí)數(shù)在220h以上的地區(qū)約占我國(guó)國(guó)土面積的三分之二以上,具有良好的開發(fā)條件和應(yīng)用價(jià)值。風(fēng)能資源也十分豐富，陸地上風(fēng)能資源的理儲(chǔ)量為犯.26億kw,而可開發(fā)的風(fēng)能資源儲(chǔ)量為.253億kw,在沿海水深Zm到巧m的海域,可開發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量為.75億kw。I三」I三」1=1目前利用新能源的主要方式是發(fā)電，這其中風(fēng)能、太陽(yáng)能等發(fā)電技術(shù)代表著其發(fā)展方向，而且已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。本文就新能源發(fā)電方式的技術(shù)現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)、存在問(wèn)題以及在我國(guó)的應(yīng)用前景等做一些簡(jiǎn)介。2風(fēng)力發(fā)電1=1l=j風(fēng)力發(fā)電是新能源中技術(shù)最成熟的、最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式，目前其發(fā)電成本已接近常規(guī)發(fā)電方式。截止到2003年底，全國(guó)巳建成風(fēng)電場(chǎng)40座，累計(jì)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組1042臺(tái),總?cè)萘窟_(dá)567.02MW,同時(shí)國(guó)產(chǎn)化風(fēng)力機(jī)組的開發(fā)也取得了一定成果。但是由于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組幾乎都是引進(jìn)的,我國(guó)風(fēng)力發(fā)電成本仍然較高。我國(guó)小型風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)比較成熟,能夠自行研發(fā)容量從loow到10kw的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，累計(jì)保有量已經(jīng)居于世界第一位,與國(guó)外同類型機(jī)組相比，具有起動(dòng)風(fēng)速低、低速發(fā)電性好、限速可靠、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)格便宜。但在外觀質(zhì)量、葉片材料的應(yīng)用和制作工藝水平上以及在較大容量的離網(wǎng)型機(jī)組的生產(chǎn)制造技術(shù)方面，還存在一定差距。

1=1l=j=J風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中最主要的組成部分是風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。目前投入運(yùn)行的機(jī)組的風(fēng)機(jī)主要有兩類:一類是定槳距失速控制；另一類是變槳距控制。定槳距失速控制風(fēng)機(jī)的功率調(diào)節(jié)完全依靠葉片的空氣動(dòng)力學(xué)特性,其輸出功率隨風(fēng)速改變而改變。變槳距風(fēng)機(jī)通過(guò)對(duì)槳距進(jìn)行調(diào)整來(lái)提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率,其輸出功率比定槳距失速控制風(fēng)機(jī)平穩(wěn)的多，變槳距風(fēng)機(jī)在定槳距基礎(chǔ)上加裝槳距調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，依靠改變與葉片相匹配的葉片攻角來(lái)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)按照發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方式來(lái)分有恒速恒頻系統(tǒng)和變速恒頻系統(tǒng)兩大類。恒速恒頻系統(tǒng)一般使用同步電機(jī)或者籠型異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī),通過(guò)定槳距失速控制的風(fēng)機(jī)使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持在恒定的數(shù)值繼而保證發(fā)電機(jī)端輸出電壓的頻率和幅值的恒定，其運(yùn)行范圍比較窄。變速恒頻系統(tǒng)一般采用永磁同步電機(jī)或者雙饋電機(jī)作為發(fā)電機(jī),通過(guò)變槳距控制風(fēng)機(jī)使整個(gè)系統(tǒng)在很大的速度范圍內(nèi)按照最佳的效率運(yùn)行，這是當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。=J3太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能作為清潔無(wú)污染的新能源方式之一,

l=j

w具有廣闊的發(fā)展前景,在我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電的主要以光伏發(fā)電為主。近些年我國(guó)太陽(yáng)電池的生產(chǎn)能力得到了較大的提高，據(jù)統(tǒng)計(jì)到2002年底我國(guó)的光伏系統(tǒng)累計(jì)的裝機(jī)容量達(dá)40MWst],但是多晶硅太陽(yáng)能電池還僅僅處于少量的試生產(chǎn)階段。與國(guó)外相比我國(guó)的光伏生產(chǎn)和開發(fā)研究還有很大的差距，太陽(yáng)能發(fā)電還處于中小規(guī)模利用階段。l=j

w太陽(yáng)能發(fā)電可分為太陽(yáng)能光發(fā)電（又稱為光伏）和太陽(yáng)能熱發(fā)電兩大類。太陽(yáng)能光發(fā)電是利用半導(dǎo)體NP結(jié)的光電效應(yīng)，把太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)換成電能，其主要設(shè)備是太陽(yáng)能電池，其典型的應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖4所示。太陽(yáng)能電池按照其生產(chǎn)材料分可分為晶硅、非晶硅和化合半導(dǎo)體太陽(yáng)電池。硅系太陽(yáng)能電池因其材料豐富目前被80%光伏發(fā)電普遍使用。以單晶硅為材料的太陽(yáng)電池,實(shí)際應(yīng)用中最高轉(zhuǎn)換效率大約是16%。制造單晶硅太陽(yáng)能電池須拉制單晶硅，拉制單晶成本高，隨后在20世紀(jì)80年代研制成多晶硅電池，成本下降了許多,但是轉(zhuǎn)換效率也隨之下降。90年代初又研制出薄膜光伏電池,包括多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池，因其材料對(duì)太

陽(yáng)光的吸收系數(shù)大所以可以做的很薄，成本下降,但是其效率只有8%—10%。4其他新能源發(fā)電除了上述兩種新能源發(fā)電方式外，還有一些其他新的發(fā)電方式。如燃料電池發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、磁流體發(fā)電、潮汐能發(fā)電、生物質(zhì)能、溫差能以及其他一些聯(lián)合發(fā)電方式等等。4.1燃料電池發(fā)電=1燃料電池(FC)發(fā)電是迄今為止發(fā)電效率最高、污染物排放最少的化石燃料發(fā)電技術(shù)。燃料電池發(fā)電裝置按運(yùn)行溫度分四種類型：聚合物電解質(zhì)隔膜型燃料電池(PEMF);磷酸型燃料電池(PAF);熔融碳酸鹽型燃料電池(MCF);固體氧化物型燃料電池(SOF)。=14.2地?zé)岚l(fā)電地?zé)岚l(fā)電是以地下熱水和蒸氣為動(dòng)力源推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電,其基本原理與火力發(fā)電類似。地?zé)岚l(fā)電主要有四種方式:(l)干蒸氣發(fā)電，將地下熱蒸氣直接引入汽輪機(jī)去驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，這是地?zé)岚l(fā)電的主要形式。(2)全流發(fā)電,充分利用地?zé)醝=j流體（蒸氣、熱水、不凝氣體）的全部能量直接送進(jìn)動(dòng)力機(jī)械中膨脹做功。（3）雙循環(huán)發(fā)電,以低沸點(diǎn)有機(jī)物為工質(zhì),將地下熱水引入蒸氣發(fā)生器,加熱另一側(cè)通過(guò)的低沸點(diǎn)有機(jī)化合物液體,產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)蒸氣去推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。（4）干熱巖發(fā)電，在我國(guó)地?zé)岚l(fā)電成功的應(yīng)用是西藏地區(qū)的羊八井地?zé)犭娬?，建成以?lái)一直穩(wěn)定運(yùn)行，已累計(jì)發(fā)電30億kw?h左右。i=j4.3潮汐能發(fā)電潮汐發(fā)電是利用潮水漲落產(chǎn)生的水位勢(shì)能來(lái)發(fā)電的。由于潮水的流動(dòng)與河水的流動(dòng)不同，它是不斷變換方向的，因此潮汐發(fā)電出現(xiàn)了不同的型式，一是單庫(kù)單向型,只能在落潮時(shí)發(fā)電;二是單庫(kù)雙向型，在漲或落潮時(shí)都能發(fā)電；三是雙庫(kù)雙向型,可以連續(xù)發(fā)電。由于成本的制約，我國(guó)目前有只有少量的潮汐電站在運(yùn)行，主要集中在廣東，浙江等地。4.4磁流體發(fā)電磁流體發(fā)電技術(shù)基本原理是利用導(dǎo)電流體高速通過(guò)發(fā)電通道切割磁力線產(chǎn)生感生電流而發(fā)電。磁流體發(fā)電從不同角度可以有以下三種分類:從循環(huán)類型不同的角度，磁流體發(fā)電可以分為開環(huán)磁流體發(fā)電和閉環(huán)磁流體發(fā)電,其中開環(huán)磁流體發(fā)電是研究較多且成果也較多的一種。從工作時(shí)間和產(chǎn)生電流的不同，可分為常規(guī)磁流體發(fā)電和脈沖磁流體發(fā)電。根據(jù)磁流體發(fā)電燃料不同也可分為燃煤磁流體發(fā)電、燃?xì)獯帕黧w發(fā)電和燃油磁流體發(fā)電等。我國(guó)是世界上開始磁流體發(fā)電研究較早的國(guó)家之一。5可再生能源的儲(chǔ)能技術(shù)由于可再生能源,如風(fēng)能、太陽(yáng)能具有很強(qiáng)的時(shí)間性，與用電負(fù)荷不能保持很好的一致，特別在中小型的分布式發(fā)電系統(tǒng)中，所以能量的存儲(chǔ)在其發(fā)電技術(shù)中就顯得十分重要了。目前的儲(chǔ)能技術(shù)主要有抽水蓄能,壓縮空氣儲(chǔ)能,鉛酸蓄電池組，超級(jí)電容器，飛輪儲(chǔ)能，超導(dǎo)儲(chǔ)能等等。6結(jié)論本文介紹了目前比較成熟風(fēng)能、太陽(yáng)能等的新能源發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀,研究熱點(diǎn)，存在問(wèn)題以及在我國(guó)的應(yīng)用前景等。我國(guó)傳統(tǒng)能源逐漸減少,新能源和新型發(fā)電方式的開發(fā)和利用將是一項(xiàng)大產(chǎn)業(yè),大力發(fā)展應(yīng)用以風(fēng)能、太陽(yáng)能等其他新

型發(fā)電方式是必要的。隨著新能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展的更加成熟，成本的下降，新能源電力將成為我國(guó)電力建設(shè)的不可缺少的一部分。致謝III本論文是在蘇曉琴老師的悉心指導(dǎo)下完成的。蘇曉琴老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。本論文從選題到完成，每一步都是在蘇老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了老師大量的心血。在此，謹(jǐn)向蘇老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！III參考文獻(xiàn)1國(guó)家經(jīng)貿(mào)委資源節(jié)約與綜合利用司?2001一2015年新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃2楊金煥.太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社?2013?43姚興佳，宋俊等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組原理與應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社?2015?94惠晶等.新能源發(fā)電與控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社?2012.9L.H.Hansen,L.Helle,F.Blaabjerg,E.Ritchie,S.Munk一Nielsen,H.Bindner,P.SerensenandB.Bak-Jensen.ConceptualsurveyofGeneratorsandPowerElectronicsforWindTurbines.RiseNationalLaboratory,Roskilde,Denmark.2001PenaR,ClareJC,AsherGM.DoublyfedinductiongeneratorusingbacktobackPWMconverteranditsapplicationtovariablespeedwindenergygeneration.IEEProc,May1996.pp:231-241Abstract:AschemeispresentedfbrteleportingtheLocksu-perpositionstatesofacavityfieldv