新能源及其轉(zhuǎn)換

1、第三次第三次ppt研討研討新能源及其轉(zhuǎn)換新能源及其轉(zhuǎn)換東南大學(xué)東南大學(xué) 電氣學(xué)院電氣學(xué)院風(fēng)能發(fā)電風(fēng)機(jī)的頭部結(jié)構(gòu)水平軸水平軸垂直軸垂直軸風(fēng)機(jī)的類型風(fēng)機(jī)的應(yīng)用位置風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)及分類風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)及分類 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類一般有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類一般有3 3種，如下表所示。種，如下表所示。按風(fēng)輪軸的安裝型式按風(fēng)輪軸的安裝型式水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率按風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率微型（額定功率微型（額定功率501000W）、小型（額定功率）、小型（額定功率1.010kW）、中型（額定功率）、中型（額定功率10100kW）

2、和大）和大型（額定功率大于型（額定功率大于100kW） 按運(yùn)行方式按運(yùn)行方式獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率調(diào)節(jié)控制并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率調(diào)節(jié)控制 風(fēng)力機(jī)的功率調(diào)節(jié)方式有定槳距失速調(diào)節(jié)、變槳距調(diào)節(jié)和主動(dòng)失速調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)的功率調(diào)節(jié)方式有定槳距失速調(diào)節(jié)、變槳距調(diào)節(jié)和主動(dòng)失速調(diào)節(jié)三種三種。 1 1、定槳距失速調(diào)節(jié)、定槳距失速調(diào)節(jié) 定槳距失速調(diào)節(jié)一般用于恒速控制，其風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：槳葉與輪定槳距失速調(diào)節(jié)一般用于恒速控制，其風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：槳葉與輪轂的連接是固定的，槳距角固定不變，當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度不能轂的連接是固定的，槳距角固定不變，當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角

3、度不能隨之變化。在風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速后利用槳葉翼型本身的失速特性，維持發(fā)電隨之變化。在風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速后利用槳葉翼型本身的失速特性，維持發(fā)電機(jī)組的輸出功率在額定值附近。機(jī)組的輸出功率在額定值附近。 定槳距失速控制的優(yōu)點(diǎn)是失速調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單可靠，由風(fēng)定槳距失速控制的優(yōu)點(diǎn)是失速調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單可靠，由風(fēng)速變化引起的輸出功率的控制只通過(guò)槳葉的被動(dòng)失速調(diào)節(jié)實(shí)速變化引起的輸出功率的控制只通過(guò)槳葉的被動(dòng)失速調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有功率反饋系統(tǒng)和變槳距機(jī)構(gòu)，使控制系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化，現(xiàn)，沒(méi)有功率反饋系統(tǒng)和變槳距機(jī)構(gòu)，使控制系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、部件小、造價(jià)低。其缺點(diǎn)是葉片重量大、成整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、部件小、造價(jià)低。其缺點(diǎn)是葉片重量大、成

4、形工藝復(fù)雜，槳葉、輪轂、塔架等部件受力較大，機(jī)組的整形工藝復(fù)雜，槳葉、輪轂、塔架等部件受力較大，機(jī)組的整體效率較低。體效率較低。 2 2、變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)與控制、變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)與控制 變槳距風(fēng)力機(jī)的整個(gè)葉片可以繞葉片中心軸旋轉(zhuǎn)，使葉片的攻角在一定變槳距風(fēng)力機(jī)的整個(gè)葉片可以繞葉片中心軸旋轉(zhuǎn)，使葉片的攻角在一定范圍（范圍（0 09090）變化，變槳距調(diào)節(jié)是指通過(guò)變槳距機(jī)構(gòu)改變安裝在輪轂上的）變化，變槳距調(diào)節(jié)是指通過(guò)變槳距機(jī)構(gòu)改變安裝在輪轂上的葉片槳距角的大小，使風(fēng)輪葉片的槳距角隨風(fēng)速的變化而變化，一般用于變?nèi)~片槳距角的大小，使風(fēng)輪葉片的槳距角隨風(fēng)速的變化而變化，一般用于變速運(yùn)行的

5、風(fēng)力發(fā)電機(jī)，主要目的是改善機(jī)組的起動(dòng)性能和功率特性。速運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，主要目的是改善機(jī)組的起動(dòng)性能和功率特性。 （1 1）根據(jù)其作用可分為三個(gè)控制過(guò)程：起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速控制，額定轉(zhuǎn)速以下）根據(jù)其作用可分為三個(gè)控制過(guò)程：起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速控制，額定轉(zhuǎn)速以下（欠功率狀態(tài)）的不控制和額定轉(zhuǎn)速以上（額定功率狀態(tài)）的恒功率控制。（欠功率狀態(tài)）的不控制和額定轉(zhuǎn)速以上（額定功率狀態(tài)）的恒功率控制。 a. a. 起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速控制起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速控制 變距風(fēng)輪的槳葉在靜止時(shí)，槳距角變距風(fēng)輪的槳葉在靜止時(shí)，槳距角為為9090，當(dāng)風(fēng)速達(dá)起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，槳，當(dāng)風(fēng)速達(dá)起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，槳葉向葉向0 0方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到氣流對(duì)槳葉產(chǎn)生一定的攻角，

6、風(fēng)力機(jī)獲得最大的起動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到氣流對(duì)槳葉產(chǎn)生一定的攻角，風(fēng)力機(jī)獲得最大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的起動(dòng) b. b. 額定轉(zhuǎn)速以下（欠功率狀態(tài)）的控制額定轉(zhuǎn)速以下（欠功率狀態(tài)）的控制 為了改善低風(fēng)速時(shí)的槳葉性能，近幾年來(lái)，在并網(wǎng)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)為了改善低風(fēng)速時(shí)的槳葉性能，近幾年來(lái)，在并網(wǎng)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)上，利用新技術(shù)，根據(jù)風(fēng)速的大小調(diào)整發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，使其盡量運(yùn)行在最上，利用新技術(shù)，根據(jù)風(fēng)速的大小調(diào)整發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，使其盡量運(yùn)行在最佳葉尖速比上，以優(yōu)化功率輸出。佳葉尖速比上，以優(yōu)化功率輸出。 c. c. 額定轉(zhuǎn)速以上（額定功率狀態(tài)）的恒功率控制額定轉(zhuǎn)速以上（額定功率

7、狀態(tài)）的恒功率控制 當(dāng)風(fēng)速過(guò)高時(shí)，通過(guò)調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對(duì)葉片的攻角，使槳當(dāng)風(fēng)速過(guò)高時(shí)，通過(guò)調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對(duì)葉片的攻角，使槳距角距角 向迎風(fēng)面積減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，向迎風(fēng)面積減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，增大，功角增大，功角 減小，減小，如圖所示。從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，使功率輸出保如圖所示。從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，使功率輸出保持在額定值附近，這時(shí)風(fēng)力機(jī)在額定點(diǎn)的附近具有較高的風(fēng)能利用因數(shù)。持在額定值附近，這時(shí)風(fēng)力機(jī)在額定點(diǎn)的附近具有較高的風(fēng)能利用因數(shù)。 影響風(fēng)力發(fā)電普及的主要因素影響風(fēng)力發(fā)電普及的主要因素 風(fēng)力發(fā)電并非完全是依靠科學(xué)技術(shù)就可以完成的，

8、風(fēng)力發(fā)電并非完全是依靠科學(xué)技術(shù)就可以完成的，他有很多局限性，其中發(fā)電成本是其重要因素。所以只他有很多局限性，其中發(fā)電成本是其重要因素。所以只有在收益大于成本的基礎(chǔ)上才會(huì)實(shí)施。這也是其地域分有在收益大于成本的基礎(chǔ)上才會(huì)實(shí)施。這也是其地域分布的主要原因。布的主要原因。 風(fēng)力發(fā)電成本的影響因素很多，變化范圍很大，其風(fēng)力發(fā)電成本的影響因素很多，變化范圍很大，其中以初期建設(shè)投資、運(yùn)行時(shí)的發(fā)電量及管理、稅收政策中以初期建設(shè)投資、運(yùn)行時(shí)的發(fā)電量及管理、稅收政策等為主要影響因素。等為主要影響因素。 13下面我們介紹另一種新能源下面我們介紹另一種新能源14太陽(yáng)能貯存太陽(yáng)能貯存（1）熱能貯熱）熱能貯熱 （2）電能

9、貯存）電能貯存（3）氫能貯存）氫能貯存（4）機(jī)械能貯存）機(jī)械能貯存太陽(yáng)能的儲(chǔ)存方式其中電能儲(chǔ)存的用途最大熱能儲(chǔ)存的范圍最廣機(jī)械能形式儲(chǔ)存不常見(jiàn)氫能儲(chǔ)存在研究中并未廣泛應(yīng)用常見(jiàn)的太陽(yáng)能熱水器16太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的應(yīng)用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的應(yīng)用17國(guó)外的自給自足的電力18美國(guó)最大的光伏發(fā)電站美國(guó)最大的光伏發(fā)電站-219現(xiàn)在比較熱門的太陽(yáng)能汽車20生活中可以存在的小發(fā)明21 太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理 1.太陽(yáng)能電池陣列太陽(yáng)能電池陣列2.逆變器逆變器3.用電設(shè)備用電設(shè)備4.進(jìn)戶計(jì)量?jī)x表進(jìn)戶計(jì)量?jī)x表生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社231 1生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化的能源形式生

10、物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化的能源形式（1 1）直接燃燒獲取熱能）直接燃燒獲取熱能 （2 2）沼氣）沼氣 （3 3）乙醇）乙醇 （4 4）甲醇）甲醇 （5 5）生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的可燃?xì)猓┥镔|(zhì)氣化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w及裂解產(chǎn)品體及裂解產(chǎn)品 第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)第第5章章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)24機(jī)械工業(yè)出版社沼氣發(fā)電的流程圖生物質(zhì)能的應(yīng)用25生物質(zhì)燃?xì)鉅t生物質(zhì)燃?xì)鉅t生物質(zhì)水暖鍋爐生物質(zhì)水暖鍋爐沼氣發(fā)電26 生物質(zhì)直接液化制燃料油發(fā)電技術(shù)生物質(zhì)直接液化制燃料油發(fā)電技術(shù)27 生物柴油是一種清潔的可再生能源，是生物柴油是一種清潔的可再生能源，是以大豆、油菜

11、籽等油料作物以及油棕、黃以大豆、油菜籽等油料作物以及油棕、黃連木等油料林木果實(shí)為原料制成的液體燃連木等油料林木果實(shí)為原料制成的液體燃料，具有原料來(lái)源廣泛、可再生性強(qiáng)、污料，具有原料來(lái)源廣泛、可再生性強(qiáng)、污染性低等特點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的石油、柴油代用染性低等特點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的石油、柴油代用品。品。 281生物柴油特性生物柴油特性 （1）比普通柴油更優(yōu)異的產(chǎn)品性能）比普通柴油更優(yōu)異的產(chǎn)品性能1）較好的低溫流動(dòng)性和燃燒性能）較好的低溫流動(dòng)性和燃燒性能2）具有無(wú)腐蝕性的特點(diǎn)）具有無(wú)腐蝕性的特點(diǎn)3）較好的潤(rùn)滑性）較好的潤(rùn)滑性 （2）比普通柴油更多元的環(huán)保特質(zhì)）比普通柴油更多元的環(huán)保特質(zhì)1）排放煙度低、保護(hù)大氣環(huán)境）

12、排放煙度低、保護(hù)大氣環(huán)境2）不含對(duì)人體有害的重金屬）不含對(duì)人體有害的重金屬3）可再生的原料）可再生的原料天燃?xì)獍l(fā)電天然氣水合物樣品天然氣水合物樣品純凈的天然氣水合物純凈的天然氣水合物可燃冰在深海的發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了天然氣的應(yīng)用 微型燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電機(jī)組工作原理微型燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電機(jī)組工作原理1 1、工作原理及機(jī)構(gòu)示意圖、工作原理及機(jī)構(gòu)示意圖 一般的燃?xì)廨啓C(jī)主要結(jié)構(gòu)有三部分：壓氣機(jī)（空氣壓縮機(jī)）、燃燒一般的燃?xì)廨啓C(jī)主要結(jié)構(gòu)有三部分：壓氣機(jī)（空氣壓縮機(jī)）、燃燒室、透平室、透平 ( (動(dòng)力渦輪動(dòng)力渦輪) )。 微型燃?xì)廨啓C(jī)的核心技術(shù)包括：利用空氣軸承保持一個(gè)整體化的高微型燃?xì)廨啓C(jī)的核心技術(shù)包括：利用空氣軸承保持一個(gè)整體

13、化的高速轉(zhuǎn)子在速轉(zhuǎn)子在6 61515萬(wàn)萬(wàn)r/minr/min狀態(tài)下運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)小型永磁式中頻發(fā)電機(jī)發(fā)狀態(tài)下運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)小型永磁式中頻發(fā)電機(jī)發(fā)電。電。 2 2、回?zé)嵯到y(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng) 在回?zé)嵯到y(tǒng)中，透平（動(dòng)力渦輪機(jī)）產(chǎn)生的煙氣溫度很高，通常被排在回?zé)嵯到y(tǒng)中，透平（動(dòng)力渦輪機(jī)）產(chǎn)生的煙氣溫度很高，通常被排入大氣中或再加以回收利用（如利用余熱鍋爐進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)）。入大氣中或再加以回收利用（如利用余熱鍋爐進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)）。 微型燃機(jī)的余熱可用于船舶、汽車動(dòng)力，制冷、采暖，以及生產(chǎn)凈水。微型燃機(jī)的余熱可用于船舶、汽車動(dòng)力，制冷、采暖，以及生產(chǎn)凈水。通過(guò)能源的梯級(jí)利用，燃料通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)裝置發(fā)電后，變?yōu)榈推肺坏臒嵬ㄟ^(guò)能

14、源的梯級(jí)利用，燃料通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)裝置發(fā)電后，變?yōu)榈推肺坏臒崮苡糜诓膳?、生活供熱等用途的供熱，這一熱量也可驅(qū)動(dòng)吸收式制冷機(jī)，能用于采暖、生活供熱等用途的供熱，這一熱量也可驅(qū)動(dòng)吸收式制冷機(jī)，用于夏季的空調(diào)，從而形成熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)。用于夏季的空調(diào)，從而形成熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)。 為了協(xié)調(diào)熱、電和冷三種動(dòng)態(tài)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)最佳的整體系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，系為了協(xié)調(diào)熱、電和冷三種動(dòng)態(tài)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)最佳的整體系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，系統(tǒng)往往需要設(shè)置壓縮式制冷機(jī)和鍋爐，甚至蓄能裝置等。統(tǒng)往往需要設(shè)置壓縮式制冷機(jī)和鍋爐，甚至蓄能裝置等。 微燃機(jī)控制與電源變換系統(tǒng)微燃機(jī)控制與電源變換系統(tǒng)圖圖6-4 6-4 微型燃機(jī)控制與電力變換系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)微型燃機(jī)控制與電力變換系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 水壩小型水力發(fā)電機(jī)小型水力發(fā)電機(jī)水電站水電站圖73為水力發(fā)電站發(fā)電原理示意圖水流水流水流1234圖73 水力發(fā)電站發(fā)電原理示意圖1擋河大壩 2打開(kāi)導(dǎo)管的閥門 3水輪機(jī)的葉輪 4發(fā)電機(jī) 圖79為軸流式水輪機(jī)。a） b） 圖79 軸流式水輪機(jī)a）軸流式水輪發(fā)電機(jī)組 b）軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪 軸流式水輪機(jī)又可分為轉(zhuǎn)槳式和定槳式水輪機(jī)。（2）軸流式水輪機(jī)