生物質能分布式發(fā)電技術及意義

1、    生物質能分布式發(fā)電技術及意義         摘要：本文分析了現有幾種分布式發(fā)電技術的工作原理和研發(fā)現狀。介紹了生物質能發(fā)電的優(yōu)點及利用形式，并闡明了生物質能分布式發(fā)電技術的意義。關鍵詞：分布式發(fā)電，生物質能，開發(fā)現狀，利用形式2009年12月7-18日在丹麥首都哥本哈根召開的關于全球環(huán)境的會議已曲終人散，此次會議的最大成果是對全世界做了一次應對氣候變化的總動員。哥本哈根會議是全球范圍積極關注氣候變化，采取行動向低碳經濟轉型的開始，發(fā)展高效、清潔的電力，無疑是解決環(huán)境

2、問題的一個重要措施。從上世紀開始，西方發(fā)達工業(yè)國家興起了研制新型高效綠色的新能源和可再生能源的熱潮，其具體的含義是指除常規(guī)能源和大型水力發(fā)電之外的風能、太陽能、小水電、潮汐能、燃料電池、生物質能、地熱能等能源資源，其功率在幾十千瓦到幾十兆瓦范圍內，分布在負荷附近，它可以起到節(jié)約能源、削峰填谷、緩建輸配電設備、減少線損、提高供電可靠性等經濟效益。分布式發(fā)電的發(fā)展及其應用被認為是最受重視的高科技領域之，近年來歐美一些發(fā)達國家開始研究一次能源多樣化的，高效、經濟的分布式發(fā)電技術。已經取得了突破性進展，使分布式發(fā)電在電能生產中所占比重不斷增加，對電力系統(tǒng)的影響也越來越大。一、生物質能分布式發(fā)電技術1.

3、分布式發(fā)電技術分布式發(fā)電是指將電力系統(tǒng)以小規(guī)模（發(fā)電功率在數千瓦至50MW的小型模塊）、分散式方式布置在用戶附近，可獨立地輸出電能的系統(tǒng)。1分布式發(fā)電技術多種多樣，常見的有如下幾類。（1）太陽能發(fā)電技術：利用半導體界面將光能直接轉變?yōu)殡娔?，從單戶供電到接入電網。其工作原理為：2白天，在光照條件下，太陽電池組件產生一定的電動勢，通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達到系統(tǒng)輸入電壓的要求。再通過充放電控制器對蓄電池進行充電，將由光能轉換而來的電能貯存起來。晚上，蓄電池組為逆變器提供輸入電，通過逆變器的作用，將直流電轉換成交流電，輸送到配電柜，由配電柜的切換作用進行供電。（2）風力發(fā)電技

4、術：3風力發(fā)電技術是把風能轉變?yōu)殡娔艿募夹g，現代風力發(fā)電機采用空氣動力學原理，風吹過葉片形成葉片方面的壓差，這種壓差會產生升力，令風輪旋轉并不斷橫切風流，風輪在風力的作用下旋轉，它把風的動能轉變?yōu)轱L輪軸的機械能。發(fā)電機在風輪軸的帶動下旋轉發(fā)電。風力發(fā)電機一般有風輪、發(fā)電機（包括裝置）、調向器（尾翼）、塔架、限速安全機構和儲能裝置等構件組成。（3）海洋能發(fā)電技術：指依附在海水中的可再生能源，海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發(fā)能量，這些能量以潮汐波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在于海洋之中。比較成熟的是潮汐能發(fā)電技術，潮汐發(fā)電與水力發(fā)電的原理相似，它是利用潮水漲、落產生的水位差所具有的勢能來

5、發(fā)電，也就是把海水漲、落潮的能量變?yōu)闄C械能，再把機械能轉變?yōu)殡娔艿倪^程。（4）燃料電池發(fā)電技術：燃料電池是一種化學電池，它利用物質發(fā)生化學反應時釋出的能量，直接將其變換為電能。它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質板所組成。燃料電池的工作原理是：4在能量水平高的氫與氧結合產生水時，首先氫氣放出電子具有正電荷；同時，氧氣從氫氣中得到電子具有負電荷，兩者結合成為中性的水。在氫氣和氧氣進行化學反應中，發(fā)生了電子的轉移，把電子的轉移取出，加到外部連接的負載上面，實現了對負載供電。2.生物質能發(fā)電技術在眾多的分布式發(fā)電技術中，生物質能發(fā)電技術是惠及最廣最大的技術。我國幅員遼闊，人口眾多，生物質能分布十分

6、廣泛，約有80%的人口居住在農村；太陽能資源豐富，全國各地太陽能年輻射總量在335-835kJ/cm2之間。因此，通過光合作用產生的生物質能儲量大、分布廣。我國是農業(yè)大國，具有豐富的生產生物質能資源的潛力。據測算，我國理論生物質能資源相當于50億噸標準煤，可作為能源利用的生物質能約5億噸標準煤，主要是能源作物、農作物秸稈、稻草、動物糞便、生活垃圾等。生物質能發(fā)電技術工作原理是：利用秸稈、稻草、蔗渣、木糠等植物燃料直接燃燒或發(fā)酵成沼氣后燃燒，燃燒產生的熱量使水蒸汽帶動汽輪機發(fā)電。生物質能發(fā)電主要是利用農業(yè)、林業(yè)和工業(yè)廢棄物為原料，也可以將城市垃圾為原料，采取直接燃燒或氣化的發(fā)電方式。3.生物質能

7、發(fā)電技術優(yōu)點生物質能發(fā)電技術具有傳統(tǒng)發(fā)電方式和其他分布式發(fā)電所不具備的優(yōu)點。（1）促進農村經濟的發(fā)展，增加農民的收入。生物質能資源分布在廣大的農村中，生物質能資源較分散、廉價和易得，建立生物質能發(fā)電廠可以大量的收購農村中閑置的生物能源，不但可以讓農民增加直接的收入，還可以帶動農民積極投身農業(yè)生產。因地制宜利用農村生物質資源，加快生物質能源技術的普及，將使得生物質能產業(yè)形成良性循環(huán)。擴大農民就業(yè)機會，增加農民收入。（2）環(huán)境影響小，無污染。與其他發(fā)電方式相比，生物質能發(fā)電污染小，環(huán)境影響小。生物質能是二氧化碳零排放的能量，利用生物質能時排放的二氧化碳和生物質植物成長過程中吸收的二氧化碳可以相互循

8、環(huán)、抵消。而生物質中的其他有害物質含量僅為中質煙煤的1/10左右，因此生物質產業(yè)在環(huán)境問題日益嚴重的情況下它是極好的一種清潔能源。（3）分布廣泛，補充方便，可再生性。生物質能是太陽能以化學能蘊藏在植物、動物和微生物等可以生長的有機物中。有機物中除礦物燃料以外的所有來源于動植物的能源物質均屬于生物質能，通常包括木材、森林廢棄物、農業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機廢棄物和動物糞便等。所以生物質能是取之不竭，用之不盡的能源。二、生物質能發(fā)電技術分類及應用1.生物質能發(fā)電技術分類生物質能發(fā)電技術主要包括：直接燃燒發(fā)電技術、熱化學轉換發(fā)電技術、生物化學轉換發(fā)電技術等3種途徑。（1）直接燃燒發(fā)

9、電技術。是指生物質原料送入適合的鍋爐內燃燒，生產蒸汽，產生的蒸汽膨脹做功，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。生物質的直接燃燒在今后相當長的時間內將是我國生物質能利用的主要方式。當前改造熱效率僅為10%左右的傳統(tǒng)燒柴灶，推廣效率可達20%-30%的節(jié)柴灶，其技術簡單、易于推廣，是效益明顯的節(jié)能措施。（2）熱化學轉換發(fā)電技術。生物質的熱化學轉換是指在一定的溫度和條件下，使生物質汽化、炭化、熱解和催化液化，以生產氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學物質的技術，由燃料的熱能轉換為電能的方式。（3）生物化學轉換發(fā)電技術。指汽輪機和往復式發(fā)動機以生物化學轉換燃料作為主要的燃料來源，以發(fā)動機的動力驅動發(fā)電機發(fā)電的過程。生物質的生物化

10、學轉換包括有生物質沼氣轉換和生物質乙醇轉換等。沼氣轉化是有機物質在厭氧環(huán)境中，通過微生物發(fā)酵產生一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體即沼氣，乙醇轉換是利用糖質、淀粉和纖維素等原料經發(fā)酵制成乙醇。沼氣發(fā)電是指汽輪機和往復式發(fā)動機以沼氣作為主要的燃料來源，以發(fā)動機的動力驅動發(fā)電機發(fā)電的過程。2.生物質能發(fā)電技術應用現狀世界生物質發(fā)電起源于20世紀70年代，世界性的石油危機爆發(fā)后，丹麥開始積極開發(fā)清潔的可再生能源，大力推行秸稈等生物質發(fā)電。已建立了15家大型生物質直燃發(fā)電門年耗農林廢棄物約150萬噸，提供丹麥全國5%的電力供應。目前美國有350多座生物質發(fā)電站，主要分布在紙漿、紙產品加工廠和其他林產

11、品加工廠這些工廠大都位于郊區(qū)，提供了大約616萬千工作崗位。國外生物質發(fā)電技術，伴隨各國的重視，相關技術已逐漸成熟起來。目前，秸稈發(fā)電技術已走向世界，丹麥5BWE公司研發(fā)的秸稈焚燒發(fā)電機組已在丹麥、西班牙、瑞典、法國等國投產運行多年。美國開發(fā)出利用纖維素廢料生產酒精的技術，建立了1000kW的稻殼發(fā)電示范工程，年產酒精2500t。巴西是乙醇燃料開發(fā)應用最有特色的國家，實施了世界上規(guī)模最大的乙醇開發(fā)計劃。國外的生物質能技術和裝置多已達到商業(yè)化應用程度，實現了規(guī)?；a業(yè)經營，以美國、瑞典和奧地利三國為例，生物質轉化為高品位能源利用已具有相當可觀的規(guī)模，分別占該國一次能源消耗量的4%、16%和10%

12、。中國已經開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產燃氣，年生產生物質燃氣2，000萬立方米。2005年全國生物質能發(fā)電裝機容量2000MW，山東單縣25MW生物質發(fā)電項目和江蘇興化5MW生物質能發(fā)電等項目并網發(fā)電。目前，我國已經出臺相關政策，6對生物質能發(fā)電上網給予每度電0.25元的補貼，這無疑提高了投資生物質發(fā)電的積極性。三、生物質能分布式發(fā)電技術意義生物質能分布式發(fā)電可以作為電力行業(yè)的一種重要的補充，基于生物質能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)具有促進農村經濟的發(fā)展，增加農民的收入、減少環(huán)境污染、分布廣泛、補充方便、可再生性的優(yōu)點。與大型的電站及發(fā)電設施相比總投資較少，燃料成本

13、低，因此生物質能能源分布式發(fā)電的作用將會日益明顯和重要，會提高整個社會的能源利用率。中國人口眾多，自身資源有限，積極發(fā)展生物質能能源技術，推動能源服務體系的普及，有利于人類與生態(tài)環(huán)境的和諧，是解決能源供應困難的途徑。中國發(fā)展的惟一選擇就是全力提高資源的利用效率，最大限度地減少環(huán)境污染，是社會實現可持續(xù)發(fā)展的必由之路。四、結語目前，傳統(tǒng)的能源資源日益枯竭，發(fā)展新能源是各國的必由之路。生物質能能源作為新能源的一類，具有資源豐富、改善生態(tài)環(huán)境、增加農民經濟收入等優(yōu)點，其發(fā)展的前景廣闊。因此，要發(fā)展生物質能發(fā)電技術要做以下兩方面的努力：（1）大力發(fā)展生物質能發(fā)電技術以提高利用效率。（2）生物質能的發(fā)展離不開國家財政、稅收等政策的支持。參考文獻：1 王成山，陳愷，謝瑩華，等.配電網擴展規(guī)劃中分布式電源的選址和定容 J. 電力系統(tǒng)自動化，2006，（3）：38-43.2 齊學義，季煒，董士奎.基于太陽能及生物質能綜合利用的分布式能源系統(tǒng)探討 J. 節(jié)能技術，2007，（3）：348-550.3 吳廣龍.淺談風力發(fā)電的技術現狀與發(fā)展趨勢 J. 裝備制造，2010（1）：115.4 秦介海，任慶保.燃料電池發(fā)電系統(tǒng) J. 華東電力，2000，（4）：57-58.5 楊素萍，趙永亮，