电气工程的新方向--新能源.docx

《电气工程的新方向--新能源.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气工程的新方向--新能源.docx（5页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、电气工程的新方向一一新能源半个世纪以来，世界各国为了自身的开展，加大了对煤炭，石油，天然气的开采力度，然而他的储量毕竟是有限的，日益加剧的开采，必然会导致这些石化燃料日渐衰竭，对于竭力依靠能源开展的电气工程专业来说，探究一个新兴方向的必要性不言而喻，而能够既保证解决能源危机又能够促进电气工程本身最好的途径就是研究新能源。新能源的界定：技术上比拟成熟，已经被人类广泛应用的能源，称之为常规能源；新能源般是指在新技术根底上进行开发利用的能源。新能源与常规能源是相对而言的，现在的常规能源过去也曾是新能源；如今的新能源将来也会成为常规能源。新能源“新”到的程度：先来看看我国的新能源开展现状：（1）产业规

2、模不断扩大，开展速度加快目前，中国新能源开展较快，利用比拟广泛的新能源包括太阳能、风能和生物质能。中国太阳能热水器利用居世界首位，热水器保有量一直以来都占据世界总保有量的一半以上，到2006年，中国太阳能热水器年生产能力已超过1800万平方米，运行保有量到达9000万平方米。全国有3000多家太阳能热水器生产企业，年总产值近200亿元。我国光伏产业近年来开展迅速，其中的太阳能电池生产近年来开展速度惊人，引起世界瞩目。2003年底，中国太阳电池的累计装机到达552005年底国内光伏电池生产139MW,生产能力400MW。2006年生产光伏电池369UW,生产能力1200MW,在世界上排在第三位。

3、风力发电是中国开展最快的发电技术。仅2006年一年新增装机容量就增长一倍。中国已经建成了100多个风电场，2006年共安装1450台风机，新增总装机容量到达1.3GW,占全球新增装机的8.9%。截至2006年，风电装机容量260万kW,占全国装机容量的0.42%。中国风电装机容量增长次于德国、美国、西班牙和印度，居世界第五位，发电装机规模从2004年的第十位升至2006年的第四位，其开展速度已经居世界第二位。截止2006年底，国内生物质发电装机容量为220万千瓦，占全国发电装机容量的0.35%,约占全世界生物质发电总装机容量的4%左右。2006年我国乙醇总产量约350万吨，其中燃料乙醇产量到达

4、130万吨，位居世界第三，以废弃油脂为原料生产的生物柴油到达6万吨，农村沼气产量突破1.7亿立方米。（2）产业链尚不完整我国新能源产业普遍存在产业链不完整或上下游产业链无法对接问题。矛盾比拟突出的是风电和光伏发电产业。对于风电产业，产业链上下不对接是制约风电产业化的主要因素。（3）平均技术水平偏低、利用本钱较高，产品竞争能力弱相对于兴旺国家，我国新能源利用起步较晚，新能源利用技术平均水平偏低。目前，我国新能源利用的大局部核心技术和设备制造依赖进口，技术和设备国产化程度不高，而技术和设备局部一般占新能源投资的绝比照重，导致我国新能源利用本钱高，同类产出产品竞争能力弱。再来看看世界新能源开展现状：

5、近年来，受石油价格上涨和全球气候变化的影响，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视，许多国家提出了明确的开展目标，制定了支持可再生能源开展的法规和政策，使可再生能源技术水平不断提高，产业规模逐渐扩大，成为促进能源多样化和实现可持续开展的重要能源。总体而言，不计算大水电，2005年全球可再生能源发电总装机容量已上升至1.82亿千瓦（182GW）,比2004年（1.6亿千瓦，160GW）增加了2200万千瓦（见22页表4和图4）。排名前六位的国家分别是中国（4200万千瓦）、德国（2300万千瓦）、美国（2300万千瓦）、西班牙（1200万千瓦）、印度（700万千瓦）和日本1600万千瓦）。印度

6、可再生能源装机容量首次超过了日本。开展中国家的可再生能源装机容量从7000万千瓦上升到了8000万千瓦，以中国（主要是小水电）和印度（风能）的增长最多，占全球装机总量的比例与2004年持平，保持在44%左右。如果将大水电计算在内，2005年可再生能源发电装机容量到达了9.3亿千瓦(930GW)。新能源的优势(1)新能源的年可开采量大全球新能源可开采量是非常大的，其中太阳能为25.533TJ,相当于87TtCe；水能为2.26TW,相当于540Etce;风能和海洋能为37.30TW,相当于370Gtce;地热能为640TW；生物能为162GW,相当于115Ztce,其中太阳能占绝大的比例。新能源

7、情节干净，污染物排放少，有利于保护环境：全球气候变化是当前国际社会普遍关注的重大环境问题，出现的主要原因是大量燃用石化燃料产生的二氧化碳等温室气体排放造成的。在1990年全世界一次能源消费向大气排放了60亿65亿吨碳。在过去的100年中，全球平均气温上升了0.30.6C,全球海平面平均上升了1025cm.如果不对温室气体采取减排措施，在未来的几十年内，全球平均气温每10年将升高0.2,到2100年，全球平均气温将升高1-3.5C。(2)新能源清洁干净，应用过程中排放的污染物很少目前各种发电方式的碳排放率g(kWh):煤发电为275g(kWh),油发电为204g(kWh),天然气发电为181g(

8、kWh),太阳能发电为92g(kWh),太阳能光伏发电为55g(kWh),波浪发电为41g(kWh),海水温差发电为36g(kWh),潮汐发电为35g(kWh),锋利发电为20g(kWh),地热发电为llg(kWh),核能发电为8g(kWh),水里发电为6g(kVh)o这些数据是将各种发电方式所用的原料与燃料的开发和运输、发电设备的制造、电源及网架的建设、发电设备运行和维护保养、废弃物的处理等所有环节中消费的能源的碳排放量和各种发电方式在寿命期的发电量计算得出的。从中可见，使用新能源是保护人类赖以生存的地球生态环境，走经济社会可持续开展指路的重大措施。(3)新能源分布广泛，可就地采用新能源多种

9、多样，分布及其广泛，在世界各个地方，都有一种或几种新能源资源，人们可以根据需要就地开采、就地使用。新能源发电原理目前世界利用最多最广的新能源一一风能发电风力发电的优缺点优点：(1)风力发电环境友好、技术成熟、可靠性高、本钱低且规模效益显著，是开展最快的新型能源；(2)风力发电环境友好、技术成熟、可靠性高、本钱低且规模效益显著，是开展最快的新型能源(3)风力发电技术可以灵活应用，既可以并网运行，也可以离网独立运行，还可以与其它能源技术组成互补发电系统(4)风电场运营模式可以为国家电网补充电力，小型风电机组可以为遥远地区提供生产、生活用电(5)风能是最清洁、无污染的可再生能源之一(6)在风能电能的

10、转换过程中，不消耗任何燃料，根本不占用耕地，单台发电设备投资不大，建设周期短，不会对环境构成严重威胁；缺点：(1)噪音大；(2)连续性缺乏，天气影响较大；最廉价富产的新能源一一太阳能发电太阳能利用及太阳能发电概述太阳能发电是将太阳能辐射能先转换为热能，再通过各种发电装置将热能转换为电能的发电方式。由于太阳能能量密度低，具有间歇性和不稳定性等特点，推广使用的技术难度较大。随着技术水平的提高和试验运行，太阳能发电本钱可望得到降低。目前，太阳能热发电技术已处于商业化应用的前期。太阳能发电的优缺点优点：(1)它是人类可以利用的最丰富的能源。据估计，在过去漫长的11亿年中，太阳消耗了它本身能量的2%。今

11、后足以供给地球人类，使用几十亿年，几乎是取之不尽，用之不竭；(2)地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不兴旺的农村、海岛和遥远地区更具有利用的价值；(3)太阳能是一种洁净的能源。在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡。绝对不会造成污染和公害；缺点：(1)能量密度较低；(2)天气影响较大；来自地底深处的新能源一一地热能发电地热发电系统分类地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其根本原理与火力发电类似，也是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。地热发电系统主要有四种：(1)地热蒸汽发电

12、系统利用地热蒸汽推动汽轮机运转，产生电能。本系统技术成熟、运行平安可靠，是地热发电的主要形式。西藏羊八井地热电站采用的便是这种形式。(2)双循环发电系统也称有机工质朗肯循环系统。它以低沸点有机物为工质，使工质在流动系统中从地热流体中获得热量，并产生有机质蒸汽，进而推动汽轮机旋转，带动发电机发电。(3)全流发电系统本系统将地热井口的全部流体，包括所有的蒸汽、热水、不凝气体及化学物质等，不经处理直接送进全流动力机械中膨胀做功，其后排放或收集到凝汽器中。这种形式可以充分利用地热流体的全部能量，但技术上有一定的难度，尚在攻关。(4)干热岩发电系统利用地下干热岩体发电的设想，是美国人莫顿和史密斯于197

13、0年提出的。1972年，他们在新墨西哥州北部打了两口约4000米的深斜井，从一口井中将冷水注入到干热岩体，从另一口井取出自岩体加热产生的蒸汽，功率达2300千瓦。进行干热岩发电研究的还有日本、英国、法国、德国和俄罗斯，但迄今尚无大规模应用。地热发电原理利技术地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术，它涉及地质学、地球物理、地球化学、钻探技术、材料科学和发电工程等多种现代科学技术。地热发电和火力发电的根本原理是一样的，都是将蒸汽的热能经过汽轮机转换为机械能，然后带动发电机发电。不同处：(1)地热发电不像火力发电具有庞大的锅炉；(2)不需要消耗燃料；地热发电的过程，就是把地下热能首先

14、转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。要利用地下热能，首先需要有“载热体”把地下的热能带到地面上来。目前能够被地热电站利用的载热体，主要是地下的天然蒸汽和热水。按照载热体类型、温度、压力和其它特性的不同，可把地热发电的方式划分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类。(1)蒸汽型地热发电它是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电，但在引入发电机组前应把蒸汽中所含的岩屑和水滴别离出去。这种发电方式最为简单，但干蒸汽地热资源十分有限，且多存于较深的地层，开采技术难度大，故开展受到限制。主要有背压式和凝汽式两种发电系统。(2)热水型地热发电热水型地热发电是地热发电的主要方式。目前热水型地热

15、电站有两种循环系统：(i)闪蒸系统。当高压热水从热水井中抽至地面，于压力降低局部热水会沸腾并“闪蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽轮机做功；而别离后的热水可继续利用后排出，当然最好是再回注入地层。(ii)双循环系统。地热水首先流经热交换器，将地热能传给另一种低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸汽。蒸汽进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器而完成发电循环。地热水那么从热交换器回注入地层。这种系统特别适合于含盐量大、腐蚀性强和不凝结气体含量高的地热资源。开展双循环系统的关键技术是开发高效的热交换器。地热能发电的优缺点优点：(1)一般不需要燃料，发电本钱在多数情况下都比水电、火电及核电要低；(2)设备的利用时间长，建厂投资一般都低于水电站，且不受降雨、季节变化的影响，发电稳定；(3)可大大减少环境的污染。缺点：技术要求高，例如抗腐蚀的管线会提高投资本钱。目前经济技术条件下最为现实的新能源一一潮汐能发电海水涨落及潮水流动所产生的动能和势能称为潮汐能。很多时候，将潮水流动所具有的动能称为潮流能，而潮汐能特指海水涨落形成的势能。内陆河川的水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。潮汐发电和水力发电的根本原理是一样的，所用设备也大致相同。潮汐能发电的方式广义的潮汐发电，按能量利用的形式分为两种：一种是利用潮汐时流动的海水所具有的动能驱动水轮机带动发电机发