新能源發(fā)電與控制技術(shù)

1、新能源發(fā)電與控制技術(shù) 姓名：林思凱 院系：國(guó)際教育學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)：一班學(xué)號(hào)：5510140032二一六年十二月目錄 緒 論 一、新能源發(fā)電技術(shù)興起的背景 1. 中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)2. 中國(guó)的資源和能源儲(chǔ)備二、新能源發(fā)電技術(shù)太陽(yáng)能發(fā)電1.1太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)概況1.2太陽(yáng)能發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電2.1風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概況2.2風(fēng)力發(fā)電原理核能發(fā)電 3.1核能發(fā)電技術(shù)概述3.2核能發(fā)電原理三、結(jié)論和我國(guó)趨勢(shì)四、結(jié)語(yǔ)緒 論 新能源利用包括可再生能源(風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、水能、海洋能)和地?zé)崮?、氫能、核能轉(zhuǎn)換及其利用新技術(shù)（高效利用能源、資源綜合利用、替代能源、節(jié)能等新技術(shù)）。 新能源發(fā)電與控制

2、技術(shù)涉及：（1）利用可再生能源和清潔能源發(fā)電，以便持續(xù)獲得二次清潔能源電能；（2）對(duì)電能通過變換與控制，滿足高質(zhì)量的終端能源消費(fèi)需求和電力的高效管理。一、新能源發(fā)電技術(shù)興起的背景1中國(guó)的能源結(jié)構(gòu) 中國(guó)是一個(gè)能源大國(guó)，在能源結(jié)構(gòu)中煤炭?jī)?chǔ)量最為豐富 ，僅次于俄羅斯、美國(guó)。但是，中國(guó)又是一個(gè)能源貧國(guó)，中國(guó)的人均能源資源占有量為全世界人均水平的1/2，僅為美國(guó)人均水平的1/10。 煤多油少是中國(guó)能源儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)到今后20年，甚至到本世紀(jì)中葉，我以煤為主的能源結(jié)構(gòu)將不會(huì)改變。在能源生產(chǎn)與消費(fèi)中，以煤炭為主要能源直接進(jìn)行燃燒，因燃燒工藝落后，燃燒不充分，造成環(huán)境污染嚴(yán)重、效率低下、浪費(fèi)驚人

3、。2中國(guó)的資源和能源儲(chǔ)備 我國(guó)對(duì)能源的開發(fā)利用已達(dá)到相當(dāng)高的強(qiáng)度，但能源利用效率的低下。我國(guó)能源利用效率僅為30%左右。中國(guó)能源短缺在很大程度上是能源利用結(jié)構(gòu)同資源稟賦結(jié)構(gòu)矛盾的表現(xiàn)。煤電油供需矛盾相當(dāng)突出。 建立高度節(jié)約型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)體制，深入研究、大力開發(fā)和利用新能源，是中國(guó)實(shí)現(xiàn)和平崛起的唯二、新能源發(fā)電技術(shù)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)1.1太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)概況太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行著劇烈的由氫聚變成氦的核反應(yīng)，并不斷向宇宙空間輻射出巨大的能量，可以說是“取之不盡，用之不竭”的能源。地面上的太陽(yáng)輻射能隨時(shí)間、地理緯度、氣候變化，實(shí)際可利用量較低，但可利用資源仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滿足現(xiàn)在人類全部能耗及2100年后規(guī)劃的能源利用量

4、。目前，美國(guó)、澳大利亞、德國(guó)等國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)較為成熟，西班牙更是在近年投入使用兩座10Mw級(jí)別的太陽(yáng)能發(fā)電站。我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)起步較晚，直到上世紀(jì)70年代才開始一些基礎(chǔ)研究，與發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大，我國(guó)太陽(yáng)能工作者任重道遠(yuǎn)。太陽(yáng)能的主要缺點(diǎn)是：（1）不能連續(xù)發(fā)電，受季節(jié)、晝夜以及陰晴等氣象狀況影響大； （2）精準(zhǔn)預(yù)測(cè)系統(tǒng)發(fā)電量比較困難； （3）目前光伏系統(tǒng)的造價(jià)還比較高，系統(tǒng)成本4000060000元/kW1.2太陽(yáng)能發(fā)電原理太陽(yáng)能發(fā)電主要有太陽(yáng)能光發(fā)電和太陽(yáng)能熱發(fā)電兩種基本方式。不通過熱過程直接將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)換成點(diǎn)能的利用方式成為太陽(yáng)能光發(fā)電，目前得到實(shí)際應(yīng)用的是光伏電池。太陽(yáng)能熱發(fā)電是將吸

5、收的太陽(yáng)輻射熱能轉(zhuǎn)換為點(diǎn)能的裝置。太陽(yáng)能熱發(fā)電有多種類型，主要有一下幾種：塔式系統(tǒng)、槽式系統(tǒng)、盤式系統(tǒng)、太陽(yáng)池和太陽(yáng)能塔熱氣流發(fā)電。前三種是聚光型太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，后兩種是非聚光型。一些發(fā)達(dá)國(guó)家將太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)作為國(guó)家研發(fā)重點(diǎn)，制造了數(shù)十臺(tái)各種類型的太陽(yáng)能熱發(fā)電示范電站，已達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用水平。風(fēng)力發(fā)電2.1風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概況風(fēng)能是一種綠色能源，隨著能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備成本的不斷降低，風(fēng)能已成為一種極具經(jīng)濟(jì)利用和產(chǎn)業(yè)話開發(fā)價(jià)值的可再生能源。根據(jù)歐洲風(fēng)能歇會(huì)提供的最新數(shù)據(jù)，2005年全球風(fēng)力發(fā)電新增容量共為11.8GW，比2004年增長(zhǎng)43.4%，目前世界風(fēng)

6、力發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘恳呀?jīng)達(dá)到59.32GW，比2004年增加25%。目前歐洲依然保持這風(fēng)力發(fā)電的領(lǐng)先地位，其裝機(jī)總量占全球的69%。而從世界范圍來(lái)看，預(yù)計(jì)2020年，風(fēng)電裝機(jī)容量會(huì)達(dá)到12.31億kW，年安裝量達(dá)到1.5億kW，年發(fā)電量相當(dāng)于屆時(shí)世界需求的12%。我國(guó)風(fēng)力發(fā)電始于20世紀(jì)50年代后期，后處于停滯狀態(tài)，于70年代中期，在世界能源危機(jī)的影響下重新得到重視，至1991年起快速發(fā)展推廣，截止2007年，中國(guó)除臺(tái)灣省外新增風(fēng)電機(jī)組3144臺(tái)，累積裝機(jī)容量達(dá)5890MW。因此，在建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的國(guó)度里，風(fēng)力發(fā)電已不再是無(wú)足輕重的補(bǔ)充能源，而是最具商業(yè)化發(fā)展前景的新興能源產(chǎn)業(yè)之一。風(fēng)力發(fā)電的

7、優(yōu)點(diǎn)：（1）清潔，環(huán)境效益好； （2）可再生，永不枯竭； （3）基建周期短； （4）裝機(jī)規(guī)模靈活。 缺點(diǎn)：（1）噪聲，視覺污染； （2）占用大片土地； （3）不穩(wěn)定，不可控； （4）目前成本仍然很高。 （5）影響鳥類。2.2風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約每秒三公尺的微風(fēng)速度，便可以開始發(fā)電。核能發(fā)電技術(shù)3.1核能發(fā)電技術(shù)概述二戰(zhàn)中，原子彈的爆炸讓人們意識(shí)到核能的威力。而1954年6月，隨著世界上第一座核電站在蘇聯(lián)建成，人類和平利用核能也拉開了序幕。在全世界30個(gè)已具有核發(fā)電能力的國(guó)家中，核電發(fā)電能力有很大

8、不同。核反應(yīng)堆的發(fā)電百分比從法國(guó)的78%到中國(guó)的2%不等。截止2008年，全世界總計(jì)有439座核反應(yīng)堆，另有35座正在建造。其中美國(guó)104座，法國(guó)次之有59座，日本55座，俄羅斯有31座并另有7座在建。核電發(fā)展主要在亞洲，在建的35座反應(yīng)堆中有20座在亞洲，而最近并網(wǎng)發(fā)電的39座反應(yīng)堆中有28座也是在亞洲6。對(duì)于我國(guó)來(lái)說，核能在未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中占有總要地位。我國(guó)大氣污染嚴(yán)重，溫室氣體排放量相當(dāng)大，而核能發(fā)電實(shí)際上不產(chǎn)生任何溫室氣體。更為重要的是，我國(guó)人均資源嚴(yán)重不足，石油和煤炭都是重要的化工原料，開發(fā)和保有一定的儲(chǔ)量是十分重要的，從可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)說，發(fā)展核電十分有益于我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)。核能還有

9、他的缺陷：（1）資源利用率低 （2）反應(yīng)后產(chǎn)生的核廢料成為危害生物圈的潛在因素，其最終處理技術(shù)尚未完全解決 （3）反應(yīng)堆的安全問題尚需不斷監(jiān)控及改進(jìn) （4）核不擴(kuò)散要求的約束，即核電站反應(yīng)堆中生成的钚-239受控制 （5）核電建設(shè)投資費(fèi)用仍然比常規(guī)能源發(fā)電高，投資風(fēng)險(xiǎn)較大3.2核能發(fā)電原理核能發(fā)電的能量來(lái)自核反應(yīng)堆中可裂變材料（核燃料）進(jìn)行裂變反應(yīng)所釋放的裂變能。裂變反應(yīng)是指鈾-235、钚-239、鈾-233等總要元素在中子作用下分裂為兩個(gè)碎片，同時(shí)放出中子和大量能量的過程。反應(yīng)中，可裂變物的原子核吸收一個(gè)中子后發(fā)生裂變并放出兩三個(gè)中子。若這些中子出去消耗，至少有一個(gè)中子能引起另一個(gè)原子裂變，

10、是裂變自持地進(jìn)行，則這種反應(yīng)稱為鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)是核能發(fā)電的前提。核反應(yīng)堆是一種特殊鍋爐，也有人稱它為原子反應(yīng)爐?，F(xiàn)代的核反應(yīng)堆，從外面看是一個(gè)立式球形頂?shù)膱A柱體或球形建筑物，這就是所謂的核島。至于發(fā)電部分，也稱為常規(guī)島，核電站與火電站都用蒸汽膨脹做功，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，核電廠與火電廠主要的不通是蒸汽供給系統(tǒng)?；痣姀S依靠燃燒畫室燃料釋放的化學(xué)能制造蒸汽。核電站依靠燃料裂變反應(yīng)釋放的核能來(lái)制造蒸汽。 原子反應(yīng)堆，有人稱它為“原子鍋爐”當(dāng)它燃燒時(shí)，既看不到火也看不到煙，卻有一個(gè)高高的“煙囪”。但它從來(lái)不冒黑煙，因?yàn)樗皇且粋€(gè)排風(fēng)設(shè)備，生爐子要用火柴和木材點(diǎn)火，反應(yīng)堆“

11、點(diǎn)火”是提供引發(fā)裂變反應(yīng)的第一代中子，這是依靠反應(yīng)堆內(nèi)安裝的點(diǎn)火中子源來(lái)實(shí)現(xiàn)的三、結(jié)論和我國(guó)趨勢(shì)新能源發(fā)電技術(shù)的共同優(yōu)點(diǎn)就是使用了“綠色能源”，相比煤炭、天然氣發(fā)電，新能源發(fā)電技術(shù)能減少溫室氣體排放量，較好的保護(hù)環(huán)境，并且多為可再生能源或?yàn)閮?chǔ)量較大的能源，符合可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。但是相比火電等傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)，新能源發(fā)電技術(shù)普遍存在發(fā)電成本較高、建設(shè)困難、能源不可控、發(fā)電不能持續(xù)、對(duì)公眾安全存在的隱患等缺點(diǎn)，亟待科學(xué)家解決?？v觀新能源發(fā)展的各種形式可以得出已下結(jié)論（1）部分新能源發(fā)電技術(shù)會(huì)取得更加長(zhǎng)足的發(fā)展（2）加快開發(fā)新能源是人類的明智選擇（3）將會(huì)改變環(huán)境意義和能源安全新局面中國(guó)政府高度重視可再

12、生能源的研究與開發(fā)。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十五”規(guī)劃，制定頒布了中華人民共和國(guó)可再生能源法，重點(diǎn)發(fā)展太陽(yáng)能光熱利用、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能高效利用和地?zé)崮艿睦?。近年?lái)在國(guó)家的大力扶持下，中國(guó)在風(fēng)力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽(yáng)能利用等領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。新能源發(fā)電技術(shù)主要有：太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等。生物質(zhì)能在經(jīng)過了幾十年的探索后，國(guó)內(nèi)外許多專家都表示這種能源方式不能大力發(fā)展，它不但會(huì)搶奪人類賴以生存的土地資源，更將會(huì)導(dǎo)致社會(huì)不健康發(fā)展；地?zé)崮艿拈_發(fā)和空調(diào)的使用具有同樣特性，如大規(guī)模開發(fā)必將導(dǎo)致區(qū)域地面表層土壤環(huán)境遭到破壞，必將引起再一次生態(tài)環(huán)境變化；而風(fēng)能和太陽(yáng)能對(duì)于地球來(lái)講是取之不盡、用