最全的可再生能源發(fā)電原理

1、3. 2自然資源電能轉(zhuǎn)換電能原理3. 2. 1太陽能光伏發(fā)電原理太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)（Photovoltaic Power System , PVS主要涉及太陽 能電池和矩陣、電源轉(zhuǎn)換（逆變器、充電器）、控制系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、并網(wǎng)技術(shù) 等領(lǐng)域。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。太陽能電池板田=宜潦村一逆譴一交流負(fù)驟充電器單片機(jī)控制器 *檢測電路爵電池_|_太削白動跟蹤系統(tǒng)圖1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 （此圖用VISO畫）pvss：電是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能。光一電轉(zhuǎn)換的基 本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一個半導(dǎo)體光電二極管， 當(dāng)太陽光照到光 電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能

2、， 產(chǎn)生電流。太陽能電池 一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池 三種。當(dāng)許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電 池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源， 具有永久性、清潔性和靈活 性三大優(yōu)點(diǎn)。太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而 長期使用。與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染；太陽能 電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池 組，這是其它電源無法比擬的。太陽能控制器全稱為太陽能充放電控制器， 是用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，控制 多路太陽能電池方陣對蓄電池充電以及蓄電池給

3、太陽能逆變器負(fù)載供電的自動 控制設(shè)備。太陽能控制器是一個微機(jī)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測控制系統(tǒng)，既可快速實(shí)時采 集光伏系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)，隨時獲得PV占的工作信息，又可詳細(xì)積累PV占的歷 史數(shù)據(jù)，為評估PV（統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性及檢驗(yàn)系統(tǒng)部件質(zhì)量的可靠性提供了準(zhǔn)確而 充分的依據(jù)。太陽能控制器通常有6個標(biāo)稱電壓等級：12V、24V、48V、110M 220V、 500V。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源， 當(dāng)負(fù)載是交流負(fù)載時，逆變器是將直 流電轉(zhuǎn)換成交流電的必不可少的設(shè)備。 逆變器按運(yùn)行方式，可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電；并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的

4、太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)。 逆變器按輸出波型 可分為方波逆變器和正弦波逆變器。太陽能發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的主要要求是可 靠、效率高、波形畸變小、功率因數(shù)高。在可靠性和可恢復(fù)性方面，要求逆變器 應(yīng)具有一定的抗干擾能力、環(huán)境適應(yīng)能力、瞬時過載能力及各種保護(hù)功能。由于建筑的多樣性，勢必導(dǎo)致太陽能電池板安裝的多樣性， 為了使太陽能的 轉(zhuǎn)換效率最高同時又兼顧建筑的外形美觀， 這就要求我們的逆變器的多樣化，來集中逆用公式(3-1)實(shí)現(xiàn)最佳方式的太陽能轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在世界上比較通行的太陽能逆變方式為: 變器、組用逆變器，多組用逆變器和組件逆變。工程上光伏發(fā)電的I-V關(guān)系為：（以下公式已損壞，不好調(diào)整格式, 編輯器重新寫）1

5、 = 1 scref 一 C1 1 scref exP( V / C2Vocref ) - 1最大功率點(diǎn)時: TOC o 1-5 h z eXp(Vmref / C2Vocref ) _1 定 eXp(Vmref / C2Vocref ) 口p解的 CC2C1 (1 I mref I scref ) exP( Vmref / C2V ocref )(32)C2 =(Vmref/V ocref -1肋(1-I mref I scref)(3.3)當(dāng)日照強(qiáng)度和光照溫度均有變化時，從新計(jì)算I sc_newVoc _newI m _newVm_new? ? ? ?即可得新的I-V曲線:S = -S-

6、-1Sref(3-4)T =T -Tref(3-5)Vocqew =Vocref(1-c：T)(1b：S)(3-6)，S。 T、I sc -new - I scref(1a T)Sref(3-7). S 一 .一I m -new 一 I mref (1 a， T )Sref(3-8)Vmqew 二Vmref(1-c ：T)(1 b ：S)(3-9)式中系數(shù)a, c采用典型化 a=0.0025/C； c = 0.00288/C系數(shù)b采用優(yōu)化后的參數(shù)值:b - -0.1949 7.056 10% S設(shè)”為任意的環(huán)境溫度，則光伏電池板溫度T為:T =Te KS式中K據(jù)試驗(yàn)測得大量數(shù)據(jù)取為0.003o

7、Cm2/W(3-10)(3-11)對于M父N光伏電站陣列，可以等效成一個光伏電池，工程模型的參數(shù)等效如下,I scNIsc(3-12)Voc =MVIm =NIVm = MVm (3-13)3. 2. 2風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電是把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⒓右岳玫囊环N方式。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有 風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)（包括裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)等構(gòu)件組成。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理比較簡單，風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變 為風(fēng)輪軸的機(jī)械能。發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪軸的帶動下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示,圖2風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)風(fēng)輪是集風(fēng)裝置，它的作用是把流動空氣具有的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)

8、輪由2個或3個葉片構(gòu)成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)中調(diào)向器的功能是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪隨時都迎著風(fēng)向，從而能最大限度地獲取風(fēng)能。一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)幾乎全部是利用尾翼來控制風(fēng)輪的迎風(fēng)方 向的。限速安全機(jī)構(gòu)是用來保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全的。 限速安全機(jī)構(gòu)的設(shè)置可以 使風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)保持基本不變。塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支撐機(jī)構(gòu)，稍大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架一般采用由角鋼或圓 鋼組成的桁架結(jié)構(gòu)。風(fēng)力機(jī)的輸出功率與風(fēng)速的大小有關(guān)。機(jī)械連接與功率傳遞 水平軸風(fēng)機(jī)槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯(lián)軸節(jié)相連，將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā) 電機(jī)的傳動軸，此聯(lián)軸節(jié)應(yīng)按具有很好的吸收阻尼和震動的特性，表現(xiàn)為吸收適 量的徑向、軸向和一定角度

9、的偏移，并且聯(lián)軸器可阻止機(jī)械裝置的過載。 另一種 為直驅(qū)型風(fēng)機(jī)槳葉不通過齒輪箱直接與電機(jī)相連風(fēng)機(jī)電機(jī)類型。風(fēng)力機(jī)的風(fēng)功率轉(zhuǎn)換模型可以用下式表示：Tm=*R3 *（*兀：（3-14）2式中Tm為風(fēng)力機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩；P為空氣密度；R為風(fēng)力機(jī)葉片半徑；Vw為風(fēng)速，入為風(fēng)力機(jī)的葉尖速比；Cp為風(fēng)能利用系數(shù)，表達(dá)式為：2.5116-CP（九，P） =0.22（0.4P 5）e 兒（3-15）,i(3-16)11_ 0.035 0.081：, I3 1根據(jù)貝茨定理，風(fēng)力機(jī)捕獲的風(fēng)能與風(fēng)速的立方成正比例的關(guān)系，同時還 與風(fēng)力機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速及結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。根據(jù)風(fēng)力機(jī)功率特性方程有：:3 103(3-17)Pt =

10、CpA-2 pN式中：Pt為風(fēng)力機(jī)機(jī)械功率（P.U）； Cp為風(fēng)能轉(zhuǎn)換系數(shù)，它是槳距角葉尖速率比入（7u=Rm/v）的函數(shù)；R為葉片半徑（m）;缶為風(fēng)力機(jī)葉片轉(zhuǎn)速(rad/s) ; A為葉片掃掠面積(m2)； P為空氣密度，(kg/m3)； v為風(fēng)速(m/s) ; Pn 為功率基值(kw)。(文字中出現(xiàn)的英文字母、拉丁字母、希臘字母用不建議用公 式編輯器寫，否則不好調(diào)整格式，可以用“插入”一“符號”來編輯)3. 2. 2水力發(fā)電原理水力發(fā)電是利用河川、湖泊等位于高處具有位能的水流至低處，將其中所含 之位能轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)的動能，就是利用流水量及落差來轉(zhuǎn)動水渦輪。利用水輪機(jī) 為原動機(jī)，推動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生

11、電能。因水力發(fā)電廠所發(fā)出的電力其電壓低， 要輸送 到遠(yuǎn)距離的用戶，必須將電壓經(jīng)過變壓器提高后，再由架空輸電路輸送到用戶集 中區(qū)的變電所，再次降低為適合于家庭用戶、工廠之用電設(shè)備之電壓，并由配電 線輸電到各工廠及家庭用戶。在天然河流上，修建水工建筑物，集中水頭，通過一定的流量將“載能水” 輸送到水輪機(jī)中，使水能一旋轉(zhuǎn)機(jī)械能一帶動發(fā)電機(jī)組發(fā)電一輸電線路一用戶。 具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3水能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)水力發(fā)電輸出功率公式為:(3-18)P =9.81 QH式中：Q 通過水輪機(jī)的流量，Q =V/t , nVs ；H 一水輪機(jī)的工作水頭，m；“一水輪機(jī)的效率。3. 2. 2地?zé)岚l(fā)電原理地?zé)岚l(fā)電是利用地下熱

12、水和蒸汽為動力源的一種新型發(fā)電技術(shù)。具基本原理 與火力發(fā)電類似，也是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，首先把地?zé)崮苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。而地?zé)岚l(fā)電實(shí)際上就是這種能量的轉(zhuǎn)變過程是一種重要的清潔地?zé)崮軄碓从诘厍蛏钐幍娜廴趲r漿和放射性物質(zhì)的衰變，能源。自20世紀(jì)70年代以來，隨著地?zé)崮芑A(chǔ)研究、勘測技術(shù)、利用技術(shù)的發(fā)展，全球地?zé)崮芾玫乃脚c規(guī)模大幅提高。地?zé)岚l(fā)電是一種利用地下熱水和蒸汽力動力源的發(fā)電技術(shù)，其原理類似于火力發(fā)電，是利用蒸汽的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同，地?zé)岚l(fā)電可分為蒸汽型地?zé)岚l(fā)電和熱水型地?zé)岚l(fā)電兩大類。具體結(jié)構(gòu)圖如圖 3所示。圖4地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（此圖用VISO畫）地?zé)豳Y源主要分為蒸汽型和熱水型兩類，因此，地?zé)岚l(fā)電也分為兩大類。地?zé)嵴羝l(fā)電有一次蒸汽法和二次蒸汽法兩種。一次蒸汽法直接利用地下的 干飽和（或稍具過熱度）蒸汽，或者利用從汽、水混合物