新能源发电技术.doc

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1、一、 常见的新能源发电技术 常见的新能源发电技术主要分为：地热能、海洋能、氢能、核能、太阳能、风能、生物质能、天然气水合物等发电技术。1. 地热能Geothermal Energy由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000，而在80至100公英里的深度处，温度会降至650至1200。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。地热能是可再生资

2、源。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。开发的地热资源主要是蒸汽型和热水型两类，因此，地热发电也分为两大类。地热蒸汽发电有一次蒸汽法和二次蒸汽法两种。一次蒸汽法直接利用地下的干饱和（或稍具过热度）蒸汽，或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽发电。二次蒸汽法有两种含义，一种是不直接利用比较脏的天然蒸汽（一次蒸汽），而是让它通过换热器汽化洁净水，再利用洁净蒸汽（二次蒸汽）发电。第二种含义是，将从第一次汽水分离出来的高温热水进行减压扩容生产二次蒸汽，压力仍高于当地大气压力，和一次蒸汽分别进入汽轮机发电。地热水中的水，按常规发电方法是不能直

3、接送入汽轮机去做功的，必须以蒸汽状态输入汽轮机做功。对温度低于100的非饱和态地下热水发电，有两种方法：一是减压扩容法。利用抽真空装置，使进入扩容器的地下热水减压汽化，产生低于当地大气压力的扩容蒸汽然后将汽和水分离、排水、输汽充入汽轮机做功，这种系统称“闪蒸系统”。低压蒸汽的比容很大，因而使气轮机的单机容量受到很大的限制。但运行过程中比较安全。另一种是利用低沸点物质，如氯乙烷、正丁烷、异丁烷和氟里昂等作为发电的中间工质，地下热水通过换热器加热，使低沸点物质迅速气化，利用所产生气体进入发电机做功，做功后的工质从汽轮机排入凝汽器，并在其中经冷却系统降温，又重新凝结成液态工质后再循环使用。这种方法称

4、“中间工质法”，这种系统称“双流系统”或“双工质发电系统”。这种发电方式安全性较差，如果发电系统的封闭稍有泄漏，工质逸出后很容易发生事故。20世纪90年代中期，以色列奥玛特（Ormat）公司把上述地热蒸汽发电和地热水发电两种系统合二为一，设计出一个新的被命名为联合循环地热发电系统，该机组已经在世界一些国家安装运行，效果很好。联合循环地热发电系统的最大优点是，可以适用于大于150的高温地热流体（包括热卤水）发电，经过一次发电后的流体，在并不低于120的工况下，再进入双工质发电系统，进行二次做功，这就是充分利用了地热流体的热能，既提高发电的效率，又能将以往经过一次发电后的排放尾水进行再利用，大大地

5、节约了资源。地热技术：高温地热资源的最佳利用方式是地热发电。200400的地热可以直接用来发电。蒸汽型地热发电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分离出去。这种发电方式最为简单，但干蒸汽地热资源十分有限，且多存在于较深的地层中，开采难度大，故其发展受到了限制。主要有背压式和凝气式两种发电系统。热水型地热发电：1）闪蒸系统当高压热水从热水井中抽至地面，由于压力降低部分热水沸腾并“闪蒸”成蒸气，蒸气送至汽轮机做功；而分离后的热水可继续利用后排出，当然最好是再回注入地层。2）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

6、沸腾而产生蒸气。蒸气进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器从而完成发电循环，地热水则从热交换器回流注入地下。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。发展双循环系统的关键技术是开发高效的热交换器。2. 海洋能海洋能是一种蕴藏在海洋中的可再生能源，包括潮汐能、波浪引起的机械能和热能。海洋能同时也涉及一个更广的范畴，包括海面上空的风能、海水表面的太阳能和海里的生物质能。海洋热能发电有两种方式：第一种是将低沸点工质加热成蒸汽；第二种是将温水直接送入真空室使之沸腾变成蒸汽。蒸汽用来推动汽轮发电机发电，最后从6001000米深处抽冷水使蒸汽冷凝。第一种采取闭式循环，第二种采取

7、开式循环。海水温差发电，1930年在法国首次试验成功，只是当时发出的电能不如耗去的电力多，因而未能付诸实施。许多国家都在进行海水温差发电研究。温差发电是以非共沸介质（氟里昂-22与氟里昂-12的混合体）为媒质，输出功率是以前的1.11.2倍。一座75千瓦试验工厂的试运行证明，由于热交换器采用平板装置，所需抽水量很小，传动功率的消耗很少，其他配件费用也低，再加上用计算机控制，净电输出功率可达额定功率的70%。一座3000千瓦级的电站，每千瓦小时的发电成本只有50日元以下，比柴油发电价格还低。人们预计，利用海洋温差发电，如果能在一个世纪内实现，可成为新能源开发的新的出发点。潮汐发电就是利用潮汐能的

8、一种重要方式。据初步估计，全世界潮汐能约有10亿多千瓦，每年可发电23万亿千瓦时。我国的海岸线长度达18000千米，据1958年普查结果估计，至少有2800万千瓦潮汐电力资源，年发电量最低不下700亿千瓦时。上述不同形式的能量有的已被人类利用，有的已列入开发利用计划，但人们对海洋能的开发利用程度至今仍十分低。尽管这些海洋能资源之间存在着各种差异，但是也有着一些相同的特征。每种海洋能资源都具有相当大的能量通量：潮汐能和盐度梯度能大约为2TW；波浪能也在此量级上；海洋能能至少要比此大两个数量级。但是这些能量分散在广阔的地理区域，因此实际上它们的能流密度相当低，而且这些资源中的大部分均蕴藏在远离用电

9、中心区的海域。因此只能有一小部分海洋能资源能够得以开发利用。3. 风能 风能(wind energy)是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量，属于可再生能源。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。相比其他的能源利用技术，风能为洁净的能量来源，有着许多特别的优势：风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态；风力发电是可再生能源，节能环保；同时风能技术也存在着一定的缺点：风力发电对生态具有一定的破坏的问题，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失；在一些地区，风力发电的经济性不足，风能的转换效率低

10、；许多地区的风力有间歇性，风速不稳定，产生的能量大小不稳定；风力发电受地理位置限制严重，需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源；进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。4. 生物质能生物质能（biomass energy），是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。根据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。当前，生物质

11、能运用的方式包括直接燃烧、生化法、化学法、热化学法、物理化学法等。生物质发电的推广有助于生物质能的运用，其发电形式常见的有：直燃发电、混燃发电、气化发电、沼气发电等等。尽管生物质能资源数量巨大，但原料的收集、储存、加工及运输过程需要额外投入，导致原料总成本相对较高。国家有必要尽快建立健全相关配套政策与立法，包括可再生能源的税收优惠政策、财政贴息优惠贷款办法，进一步完善可再生能源管理体制，制订推动相关配套产业以及加强宣传教育等，才能对生物质能实现进一步的利用，解决现在的能源短缺的问题。5. 太阳能 太阳能（Solar Energy）发电分为两类：一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳

12、热发电（亦称太阳能热发电）。太阳光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式。太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式：一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等；另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。相比其他的能源利用技术，太阳能发电有其无可比拟的优势，主要表现在：太阳能资源没有枯竭危险，且资源分布广泛，受地域限制小；太阳能电池主要的

13、材料为硅，原料丰富；无机械转动部件，没有噪声，稳定性好；系统为组件，可快速安装无污染；相对于其他的能源利用技术，太阳能发电也有其不足之处：太阳能照射的能量分布密度小，约100 W/m2；年发电时数较低，平均1300 h；不能连续发电，受季节、昼夜以及阴晴等气象状况影响大；精准预测系统发电量比较困难；光伏系统的造价较高，系统成本4000060000元/kW。二、 核能 核能和其他的能源相比有着相应的优势：1核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。2核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。3核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，暂时没有其他的用途。4

14、核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。5核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。6.核能发电实际上是最安全的电力生产方式.相比较而言，在煤炭、石油和天然气的开采过程中，爆炸和坍塌事故已杀死了成千上万的从业者。同时核能也存在着自身的一些弊端：1核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。2核能发电厂热效率

15、较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境中，故核能电厂的热污染较严重。3核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。4核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。5兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。6核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。总之，核电是一种清洁、安全、技术成熟、供应能力强、能大规模应用的发电方式；加快我国核电建设，提高核电在电力供给中的比重，有助于缓解电力增长与交通运输、环境保护的矛盾；发展核电对带动高科技产业和装备制造业的发展，促进经济增长，调整能源结构，保障能源安全，实施可持续发展战略，都有重要意义。但由于自身存在着一定的限

16、制性的缺点和不足，我们在使用的时候应该制定相关规定和方法来使用，在避免这些缺点的同时发挥核能的重大作用来解决能源问题。三、 分布式能源系统 分布式能源系统(Distributed Energy System)是相对传统的集中式供能的能源系统而言的，传统的集中式供能系统采用大容量设备、集中生产，然后通过专门的输送设施(大电网、大热网等)将各种能量输送给较大范围内的众多用户；而分布式能源系统则是直接面向用户，按用户的需求就地生产并供应能量，具有多种功能，可满足多重目标的中、小型能量转换利用系统。1. 分布式光伏发电分布式光伏发电是指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型

17、的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。其有着独特的特点：它的输出功率相对较小，一个分布式光伏发电项目的容量在数千千瓦以内。与集中式电站不同，光伏电站的大小对发电效率的影响很小，因此对其经济性的影响也很小，小型光伏系统的投资收益率并不会比大型的低。并且其污染小，环保效益突出。分布式光伏发电项目在发电过程中，没有噪声，也不会对空气和水产生污染。能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况，但不能从根本上解决用电紧张问题。其主要分为两种：1.独立光伏发电系

18、统（离网系统） 2.并网光伏发电系统在近几年的光伏发电体系中，并网光伏发电系统是主要的发展方向，它可以节省了蓄电池的费用；通过研究理想的最大功率追踪控制技术，也将降低太阳电池发电的成本。其独立系统主要组成部分为：1. 光伏阵列2. 光伏3. 蓄电池组4. 逆变器5. 监控系统6. 负载并网系统主要组成部分1. 光伏阵列单一组件的发电量是十分有限的，实际运用中，是单一组件通过电缆和汇线盒实现组件的串、并联，组成整个的组件系统，称为光伏阵列。2. 并网逆变器逆变器就是把直流电（例如12VDC）逆变成交流电（例如220VAC）的设备。一般分为独立逆变器和并网逆变器3. 公共电网4. 监控系统监控系统

19、是监控整个系统的运行状态，设备的各个参数，记录系统的发电量，环境等的数据，并对故障进行报警。光伏发电技术有着自己独特的的优势：1. 太阳能资源丰富且免费2. 没有会磨损、毁坏或需替换的活动部件3. 保持系统运转仅需很少的维护4. 系统为组件，可在任何地方快速安装5. 无噪声、无有害排放和污染气体2. 地热发电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。其基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。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。地热蒸汽发电分为一次蒸汽法和二次蒸汽法两

20、种。一次蒸汽法直接利用地下的干饱和（或稍具过热度）蒸汽，或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽发电。二次蒸汽法二次蒸汽法有两种含义，一种是不直接利用比较脏的天然蒸汽（一次蒸汽），而是让它通过换热器汽化水，再利用洁净蒸汽（二次蒸汽）发电。将从第一次汽水分离出来的高温热水进行减压扩容生产二次蒸汽，压力仍高于当地大气压力，和一次蒸汽分别进入汽轮机发电。地热水中的水，按常规发电方法是不能直接送入汽轮机去做功的，必须以蒸汽状态输入汽轮机做功。对温度低于100的非饱和态地下热水发电，利用抽真空装置，使进入扩容器的地下热水减压汽化，产生低于当地大气压力的扩容蒸汽然后将汽和水分离、排水、输汽充入汽轮机做功，这

21、种系统称“闪蒸系统”。低压蒸汽的比容很大，因而使气轮机的单机容量受到很大的限制。但运行过程中比较安全。如氯乙烷、正丁烷、异丁烷和氟里昂等作为发电的中间工质，地下热水通过换热器加热，使低沸点物质迅速气化，利用所产生气体进入发电机做功，做功后的工质从汽轮机排入凝汽器，并在其中经冷却系统降温，又重新凝结成液态工质后再循环使用。这种方法称“中间工质法”，这种系统称“双流系统”或“双工质发电系统”。这种发电方式安全性较差，如果发电系统的封闭稍有泄漏，工质逸出后很容易发生事故。在各种可再生能源的应用中，地热能显得较为低调，人们更多地关注来自太空的太阳能量，却忽略了地球本身赋予人类的丰富资源，地热能将有可能

22、成为未来能源的重要组成部分。相对于太阳能和风能的不稳定性，地热能是较为可靠的可再生能源，这让人们相信地热能可以作为煤炭、天然气和核能的最佳替代能源。另外，地热能确实是较为理想的清洁能源，能源蕴藏丰富并且在使用过程中不会产生温室气体，对地球的环境不产生危害。对于我国，要促进地热产业的发展，要做到以下几个方面：一是合理规划地热资源的开发利用，引导和规范产业发展。二是积极开展浅层地热能资源勘查评价，促进产业可持续发展。三是创造良好的政策环境，支持地热产业发展。四是加大地热开发利用的技术创新，完善技术支撑体系。分布式能源系统还包括燃料电池和微型燃气轮机复合系统、生物质能、风力发电等等许多种方式，虽然能给我们带来许多益处，但仍然有着一些问题等着我们去解决：负荷分析不够全面、准确、细致；对于过渡季节，分布式能源系统利用不充分；缺乏权威的评价标准；需要进一步加强天然气的价格稳定机制；分布式能源站的并网、电价问题。