谈谈新能源发电技术.docx

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1、展的重点；而燃料电池是一种将化学能直接转换成电能的装置，它能量转化效率高，几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物；风光互补发电技术是一种综合类发电技术，目前处于起步阶段。本文主要介绍了燃料电池发电系统和风光互补发电两种新能源发电技术。关键词：能源转型；发电及其互补技术；新能源；1 .前言随着社会的发展和人口的增长，人类对能源的消耗量急剧增加。就二氧化碳的排放量来说，现在的排放量是35万年以来最大的，因此，地球表面的平均温度也较以前上升了 0.76o过高的消耗量使全球正面临着能源紧缺的危机，有关专家对世界能源形势预测：到2030年，化石燃料的总性能将达到峰值，那以后可以使用的化石燃料将会变得非常有限；

2、而到2050年，化石燃料的总性能将降到最低值，换句话说，到2050年将不再会有可以供人类使用的化石燃料，那时人类将面临非常严峻的考验。能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈，如何开发先进安全的新能源使用技术、如何提高能源利用率也随之成为世界各国关心的课题。本文综述了各种新能源发电技术的原理和研究现状，成本过高是限制它们大量推广应用的瓶颈，因此通过技术革新降低成本将是今后新能源发电技术的重要研究方向。虽然能源发电为未来人类解决能源短缺问题描绘了令人振奋的前景，但要使这幅蓝图真正成为现实的确还面临着诸多问题，需要科学家、研究人员和政府部门等来共同解决。相信随着科技的进步，电路电子器件的发展,新能源发

3、电技术将会发挥出它们巨大的潜力，在电力系统中占据更重要的地位,为人类的持续发展铺平道路。2 .我国能源和发电技术的现状我国作为工业大国和人口大国，对能源的消耗量非常大。近年来，消耗总量的增长速度也非常快:标准煤从2001年的14亿吨增长到2005年的22亿吨,原油进口从2001年的7300万吨增长到2008年的1.79亿吨。电力电能作为能源输出的最大方向，其消耗总量从2001年的3.2亿千瓦增长到了 2008年的7.9亿千瓦。如此巨大的电能消耗，必然会加剧能源的需求，对于我国的能源政策也更加不利。电能是国民生活和生产的根基，无论是从能源角度，还是电力系统自身方面来看，研究新能源发电技术对于我国

4、的现代化建设和人民生活都具有相当大的现实意义和战略意义2。3 .新能源发电技术现状从新能源发电成本变化趋势看，尽管由于技术尚未完全成熟、关键设备仍需要依靠进口、设备利用小时低、配套政策不完善等因素的影响，新能源发电成本在短期内还没有大幅下降的可能，在与传统能源的竞争中暂时处于劣势。另一方面我们应当看到，中国在发展新能源方面有着自己的优势，随着技术的进步、规模的扩大、供应链的完善和政策扶持力度的进一步加大，为新能源的规模化、商业化、产业化发展铺平了道路。尤其是考虑到煤炭、石油、天然气等传统能源价格上涨因素及环保成本，预计再过510年，部分新能源电力成本将接近传统化石能源，市场竞争优势将逐步显现。

5、第一，“十四五”期间政策扶持力度将进一步加大。制定切实可行的发展目标。可再生能源发展“十四五”规划提出，至2025年底，并网风电累计装机容量要达到1亿千瓦，年发电量要达到1900亿千瓦时。光伏发电装机要达到1400万千瓦，光热发电装机100万千瓦，太阳能热水器推广面积要达到4亿平方米。政策上还首次提出地热能、潮汐能和海洋能的发展目标。进一步加大资金投入规模。即将出台的新兴能源产业发展规划在具体实施路径、发展规模以及重大政策举措等方面，对新能源的开发利用和传统能源的升级变革进行了部署，预计规划期累计直接增加投资5万亿元，每年增加产值1.5万亿元。研究推出可再生能源配额制。“十四五”期间，国家将建

6、立和实施可再生能源配额制，即按各地电力消费总量来规定可再生能源比例。可再生能源电力配额管理办法（讨论稿）2012年5月初已下发各地政府和相关企业，征求意见后即出台最终方案，讨论稿要求，对于总装机容量超过500万千瓦的发电企业，可再生能源发电占自身发电比例要达到11%,下一步国家发改委将把配额下发至各省份。完善新能源价格补贴机制。可再生能源发展“十四五”规划提出，要通过市场竞争的机制，完善可再生能源产品的政策补贴机制，鼓励可再生能源发电企业与用电户的直接交易，全面落实完善可再生能源发电补贴政策及可再生能源集中供热、供气和液体燃料的价格及服务收费标准。第二，新能源发电技术逐渐成熟。“十一五”期间，

7、中国风电产业在机组适合中国低风速、低温、高海拔等特殊环境条件方面进行了大量的创新，兆瓦级风机、海上风机等科技难关被相继攻克，大容量机组开发方面已实现了与世界同步，关键零部件基本实现国产化，风电设备供应链日趋完善。科技部发布的国家“十四五”科学和技术发展规划指出：“十四五”期间，我国将重点发展5兆瓦以上风电机组整机及关键部件设计、核心装备部件制造、并网、电网调度等关键技术，形成从风况分析到风电机组、风电场、风电并网技术的系统布局，推动近海和陆上风力发电产业技术达到世界先进水平。光伏行业在硅锭制造技术、冶金级多晶硅、高效能电池片、SE、ESE、MWT等方面的技术已达国际先进水平。多晶硅生产技术持续

8、进步，2012年，我国万吨级多晶硅生产线将投产，低能耗还原、冷氢化、高效提纯等关键技术环节进一步提高，副产物综合利用率进一步增强，先进企业的综合电耗将达到80千瓦时/千克、生产成本达到19美元/千克的国际先进水平。我国百万千瓦级压水堆核电站关键设备的设计制造已基本立足国内，通过大规模的技术改造，我国形成了世界一流的核电装备研发制造基地，可为未来二十年我国核电发展提供可靠的设备保障。国家能源局积极打造国家级研发平台，分两批设置了十个国家级核电研发中心，目前我们已全面掌握二代改进型压水堆核电技术，并实现了批量化、系列化发展，AP1000三代压水堆技术引进、消化吸收和示范工程建设稳步推进。第三，原材

9、料及设备制造成本将持续下降。作为新能源中技术最成熟、最具规模开发和商业化发展前景的发电方式，目前风能发电的技术已经较成熟，国内风电机组普遍采用当今世界主流技术，世界领先的3MW机和海上风电项目均在国内落户，同时风电市场化运作机制不仅吸引了大量资本进入风机制造领域，也使得风机厂商在技术、质量和成本控制上实现充分竞争，推动国内风电技术和管理水平快速提高，由于竞争激烈，风电整机价格大幅下滑，整机价格从2008年的6500元/千瓦，降至I2009年的5400元/千瓦，再到2010年跌破4000元/千瓦，直至如今的低于3500元/千瓦，较三年前几乎腰斩。当前光伏组件价格大幅下降，2012年太阳能电池生产

10、成本将进一步下降，多晶硅、硅片、电池片和组件环节加工成本分别有望降至19美元/千克、0.18美元/瓦、0.18美元/瓦和0.25美元/瓦，届时垂直一体化企业的组件成本将达到0.73美元/瓦，同比将下降27%。在降低成本的同时提高产品质量，部分企业已经做出10年的产品做工保证，产品性能保修期延长至25年，并保证组件功率输出在首次使用后每年的衰减在0.7%以下。随着薄膜电池的发展，光电发电成本会越来越低。欧美国家预计，2025年至2030年之后光伏发电成本将接近煤电成本，有望实现平价上网。4 .几种新能源发电技术简介4. 1.燃料电池燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装

11、置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)及质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。按燃料电池所用原始燃料的类型，大致分为氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池和汽油燃料电池。燃料电池不受卡诺循环限制，能量转换效率高，洁净、无污染、噪声低，模块结构、积木性强、比功率高，既可以集中供电，也适合分散供电。使用燃料电池发电，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧,没有转动部件，理论上能量转换率为100%,装置无论大小实际发电效率

12、可达40%60%,可以实现热电联产联用，没有输电输热损失，综合能源效率可达80%,装置为集木式结构，容量可小到只为手机供电、大到和目前的火力发电厂相比，非常灵活。燃料电池其原理与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名副其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。燃料电池具有高效率、无污染、建设周

13、期短、易维护以及成本低的特点，它不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、中小规模电站、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世纪新能源与环保的绿色革命。2005年，从事燃料电池开发的公司总投资额已超过10亿美元。据统计，2005年全球拥有50万个固定的（静止式）燃料电池装置，到2010年，将有250万户家庭使用燃料电池，同时全球拥有60万台燃料电池汽车，占世界汽车生产量的1%。4. 2.

14、沼气发电沼气具有较高热值，与其他燃气相比，抗爆性能较好，是一种可再生的清洁能源。沼气一般在农村比较多使用，传统上大多利用沼气取暧、炊事和照明。沼气发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项新型沼气利用技术，它将沼气用作发动机燃料，驱动发电机产生电能。由于城市化进程大城市，利用垃圾沼气发电也成为了可再生能源的一大热点。在我国，上海，北京，深圳等大城市正在或准备建立垃圾沼气发电厂。我国第一家垃圾沼气发电厂是在1998年10月，在杭州天子岭垃圾填埋场建成。在我国，目前拥有1000万座沼气池。但总体上沼气应用范围不够广，利用率也比较低。我国城市垃圾量以每年6%7%的速度递增，而我国90%以上的城市处

15、理垃圾的方式采取的是填埋方式，许多大城市垃圾填埋场日处理垃圾在千吨以上，如果能变废为宝，我国可以明显减少对化石能源的依赖，减少石油进口。在国外，沼气发电也是蓬勃发展，在2006年12月12日，世界上最大规模的利用垃圾沼气发电站在韩国建成并正式投入运营，发电规模为50MW级，这座沼气发电站生产的电力可为18万户家庭供电，它将替代韩国每年50万桶重油进口。在此之前，全世界50MW级的沼气发电站仅在美国有1座。随着沼气发电站的容量提高，沼气发电并网运行将会对整个电力系统造成冲击，继电保护相关问题也会随着容量提高而变得突出。文献沼气发电机并网一次主接线及继电保护配置的探讨阐述了沼气发电机并网的接线方式及保护配置问题。4. 3.潮汐发电潮汐能发电的工作原理与一般的水力发电原理差不多。它建筑一条大坝把靠海的河口或者海湾与大海隔开，形成一个大水库，发电机组安装在拦海大坝里面，大部分机器在地面下，利用潮汐涨落的位能差来推动水力涡轮发电机组发电。潮汐发电与水力发电的原理相似，它是利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮