新能源发电技术综述(修订版)

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1、新能源发电技术综述新能源发电技术综述专业班级：电气 083 姓名:张呈祥 学号：08010234摘要：摘要：在科学技术迅猛发展的今天，能源已经成了生产生活中必不可少的资源，而在众多 能源中，被人们直接利用最多的就是电能。人们发明了很多办法将其他能源转化为电能， 目前使用最广泛的仍然是火力发电，而新兴能源发电技术包括太阳能发电、水力发电、风 力发电、核能发电、垃圾焚烧发电等等。 关键词：关键词：火力发电；太阳能发电；水力发电；风力发电；核能发电；垃圾焚烧发电。1 引言引言随着国民经济的迅猛发展以及人民生活水平的飞速提高，国人对电能的需求也呈现出 膨胀性增长的趋势。2011 年 9 月以来，全国出

2、现电荒省市已达 11 个，预计电力缺口到 2000 多万千瓦时甚至 3000 万千瓦时。而在缺电的同时，电力企业非计划停机却骤增，归 根究底就是因为煤炭短缺。在过去 20 年中，全世界能源消耗量增加了 40%，其中 85%以上使用的是矿物燃料， 这些矿物燃料燃烧时要产生大量温室气体，全球单是 CO2排放量每年就超过 500 亿 t，而 且还在不断扩大1，其中作为目前发电的主要燃料煤炭，探明储量仅够维持 200 年， 所以，发展新能源势在必行！2 各种新能源发电技术发展概述各种新能源发电技术发展概述2.1 太阳能发电技术概况太阳能发电技术概况太阳内部进行着剧烈的由氢聚变成氦的核反应，并不断向宇宙

3、空间辐射出巨大的能量， 可以说是“取之不尽，用之不竭”的能源。地面上的太阳辐射能随时间、地理纬度、气候 变化，实际可利用量较低，但可利用资源仍远远大于满足现在人类全部能耗及 2100 年后规 划的能源利用量2。 目前，美国、澳大利亚、德国等国太阳能发电技术较为成熟，西班牙更是在近年投入 使用两座 10Mw 级别的太阳能发电站。我国太阳能发电技术起步较晚，直到上世纪 70 年 代才开始一些基础研究，与发达国家差距较大，我国太阳能工作者任重道远。 2.2 水力发电技术概况水力发电技术概况 2002 年底，全世界已经修建 49700 多座大坝，分布在 140 多个国家。南美大部分国家 依靠水电提供全

4、国能源的 40%以上，巴西更是达到 90%以上。全世界大坝发电量占所有发 点量的 19%，水电装机总容量为 728.49Gw。其中发达国家水电平均开发程度已达 60%以 上，美日更是达到 80%以上。我国的水力资源非常丰富，根据 19771980 年第五次全国水能资源普查结果，中国大 陆总的理论谁能资源蕴藏量为 6.76 亿 kW，年发电量为 5.92 亿 kWh。1994 年台湾省完 成主要河流的谁能资源普查，理论谁能资源蕴藏量为 1173 万 kW，年发电量为 1028 亿kWh。由此可得出全中国的理论谁能资源蕴藏为 6.878 亿 kW，年发电量为 6.025 万亿 kWh3。 2.3

5、风力发电技术概况风力发电技术概况 风能是一种绿色能源，随着能源危机和环境保护的双重压力，风力发电技术的发展， 设备成本的不断降低，风能已成为一种极具经济利用和产业话开发价值的可再生能源。根 据欧洲风能歇会提供的最新数据，2005 年全球风力发电新增容量共为 11.8GW，比 2004 年增长 43.4%，目前世界风力发电装机总容量已经达到 59.32GW，比 2004 年增加 25%4。目 前欧洲依然保持这风力发电的领先地位，其装机总量占全球的 69%。而从世界范围来看， 预计 2020 年，风电装机容量会达到 12.31 亿 kW，年安装量达到 1.5 亿 kW，年发电量相当 于届时世界需求

6、的 12%5。 我国风力发电始于 20 世纪 50 年代后期，后处于停滞状态，于 70 年代中期，在世界能 源危机的影响下重新得到重视，至 1991 年起快速发展推广，截止 2007 年，中国除台湾省 外新增风电机组 3144 台，累积装机容量达 5890MW。 因此，在建设资源节约型社会的国度里，风力发电已不再是无足轻重的补充能源，而 是最具商业化发展前景的新兴能源产业之一。 2.4 核能发电技术概况核能发电技术概况 二战中，原子弹的爆炸让人们意识到核能的威力。而 1954 年 6 月，随着世界上第一座 核电站在苏联建成，人类和平利用核能也拉开了序幕。 在全世界 30 个已具有核发电能力的国

7、家中，核电发电能力有很大不同。核反应堆的发 电百分比从法国的 78%到中国的 2%不等。截止 2008 年，全世界总计有 439 座核反应堆， 另有 35 座正在建造。其中美国 104 座，法国次之有 59 座，日本 55 座，俄罗斯有 31 座并 另有 7 座在建。核电发展主要在亚洲，在建的 35 座反应堆中有 20 座在亚洲，而最近并网 发电的 39 座反应堆中有 28 座也是在亚洲6。 对于我国来说，核能在未来能源结构中占有总要地位。我国大气污染严重，温室气体 排放量相当大，而核能发电实际上不产生任何温室气体。更为重要的是，我国人均资源严 重不足，石油和煤炭都是重要的化工原料，开发和保有

8、一定的储量是十分重要的，从可持 续发展的角度来说，发展核电十分有益于我国的能源结构。 2.5 垃圾焚烧发电技术概况垃圾焚烧发电技术概况 随着城市规模不断扩大和农村城市化进程加快，城市垃圾处理问题已成为我国不容忽 视的问题。据不完全统计：全国年均生活垃圾清运量 1.6 亿 t，处理率为 52.15%，历年堆 存的垃圾已高达 60 亿 t，1/3 的城市处于垃圾的包围中7，这些垃圾不仅占用大量土地，而 且污染环境、传播疾病，严重威胁着居民的健康8，所以生活垃圾的处理必须做到减量化、 无害化、资源化，符合可持续发展要求。 许多国家根据自身经济技术发展水平、自然条件、垃圾特性及环保政策采用了不同的 垃

9、圾处理方法。发达国家通常采取焚烧的形式，而发展中国家通常才去掩埋形式。目前， 欧洲每年约有 5000 万吨垃圾被 400 座垃圾焚烧发电厂用与焚烧发电。在美国，55%的垃圾 被弃置于全国 1800 个填埋场，有 17%的垃圾通过 89 个垃圾焚烧发电厂转化为能源。 我国于 1985 年由深圳市市政环卫综合处理厂首先应用垃圾焚烧发电技术，可处理深圳 市 50%的垃圾，1t 垃圾可发电 50kWh。至 2008 年，我国垃圾焚烧发电厂已达 70 余座， 每天垃圾焚烧处理量超过 5.5 万吨9。3 3 各种新能源发电技术的原理各种新能源发电技术的原理3.13.1 太阳能发电技术的原理太阳能发电技术的

10、原理太阳能发电主要有太阳能光发电和太阳能热发电两种基本方式。不通过热过程直接将 太阳的光能转换成点能的利用方式成为太阳能光发电，目前得到实际应用的是光伏电池。 太阳能热发电是将吸收的太阳辐射热能转换为点能的装置。太阳能热发电有多种类型，主 要有一下几种：塔式系统、槽式系统、盘式系统、太阳池和太阳能塔热气流发电。前三种 是聚光型太阳能热发电系统，后两种是非聚光型10。一些发达国家将太阳能发电技术作为 国家研发重点，制造了数十台各种类型的太阳能热发电示范电站11，已达到并网发电的实 际应用水平。3.23.2 水力发电技术的原理水力发电技术的原理水力发电的基本原理是利用水位落差们配合水轮发电机产生电

11、力，也就是利用水的未 能转为水轮机的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。人们以此水位裸车的天然 条件，有效的利用流力工程及机械物理等，精心搭配已达到最高的发电量，供人们使用廉 价又无污染的电力。而低位水通过吸收阳光进行水循环分布在地球各处，从而回复高位水 源，所以水电是可再生能源。 3.33.3 风力发电技术的原理风力发电技术的原理 风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发 电机发电。依据目前的风车技术，大约每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。 3.43.4 核能发电技术的原理核能发电技术的原理核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料（核燃料）进行裂变反

12、应所释放的裂变能。 裂变反应是指铀-235、钚-239、铀-233 等总要元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放 出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两 三个中子。若这些中子出去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子裂变，是裂变自持地 进行，则这种反应称为链式裂变反应，实现链式裂变反应是核能发电的前提。 核反应堆是一种特殊锅炉，也有人称它为原子反应炉。现代的核反应堆，从外面看是 一个立式球形顶的圆柱体或球形建筑物，这就是所谓的核岛。至于发电部分，也称为常规 岛，核电站与火电站都用蒸汽膨胀做功，推动蒸汽轮机旋转，带动发电机发电，核电厂与 火电厂主要的不通是蒸

13、汽供给系统。火电厂依靠燃烧画室燃料释放的化学能制造蒸汽。核 电站依靠燃料裂变反应释放的核能来制造蒸汽。原子反应堆，有人称它为“原子锅炉”当它燃烧时，既看不到火也看不到烟，却有一 个高高的“烟囱” 。但它从来不冒黑烟，因为它只是一个排风设备，生炉子要用火柴和木材 点火，反应堆“点火”是提供引发裂变反应的第一代中子，这是依靠反应堆内安装的点火 中子源来实现的12。 3.53.5 垃圾焚烧发电技术的原理垃圾焚烧发电技术的原理城市生活垃圾焚烧发电处理技术是将垃圾在专用锅炉中焚烧产生蒸汽，蒸汽直接应用 之外的部分用与发电回收能源的技术。它与燃烧发电的工艺流程基本相同，其工艺流程大 体是先将垃圾投入暂存仓

14、，进过料斗、均质进入炉膛焚烧，加热锅炉产生蒸汽带动汽轮机 和发电机，从而产生电力。 垃圾焚烧发电与燃煤发电主要有两点不同：首先，焚烧垃圾要设计专门的锅炉，一般 采用马丁回转平炉、流化床路、特殊沸腾炉、回转炉和热解气化炉等，要求炉温高于 850 摄氏度，以使二恶英这样的有害气体充分分解。其次，烟气处理除了除尘和脱硫、脱硝外， 还要处理汞、铅、镉等金属及有害气体，并监控烟气中的 HCL、HF、SO2、CO、CH4和尘 埃等13。4 4 新能源发电技术的优缺点新能源发电技术的优缺点新能源发电技术的共同优点就是使用了“绿色能源” ，相比煤炭、天然气发电，新能源 发电技术能减少温室气体排放量，较好的保护

15、环境，并且多为可再生能源或为储量较大的 能源，符合可持续发展的目标。但是相比火电等传统发电技术，新能源发电技术普遍存在 发电成本较高、建设困难、能源不可控、发电不能持续、对公众安全存在的隐患等缺点， 亟待科学家解决。5 总结总结新能源发电技术是全世界未来发电技术的趋势，不仅能够节约所剩不多的煤炭、石油等不可再生能源，又能保护环境。虽然，新能源发电技术在前景光明的同时又都或多或少 的存在一些技术上、应用上、成本上的难题有待我们今后解决，但是随着科学技术的日新 月异，新能源发电技术终有一天会成为世界发电技术的主流。参考文献参考文献1 Singh D,et al.Can solar phovolta

16、lc become the major sourse of energy for village electrification and signigicandy contribute towards the reduction of greeenhouse gas emissions in the 21st century?C.Hofburg Kongresszentrum.2nd World Conference and Exhibition on Photocoltalc solar Energy Conversion,Vienna Austria：Hofburg Kongresszentrum，July 1998:3313-3316. 2 UNDP, UNDESA,WEC.World Energy AssessmentR.USA：Economic Aspects，June，1999. 3 高季章.中国水力发电现状、问题和