新能源及分布式發(fā)電技術(shù)chapter1

新能源及分布式發(fā)電技術(shù)孫云蓮主編1概述2太陽能發(fā)電3風(fēng)能發(fā)電4地?zé)崮馨l(fā)電目錄6海洋能發(fā)電5生物質(zhì)能的利用7分布式發(fā)電與現(xiàn)行電網(wǎng)的關(guān)系1概述2太陽能發(fā)電3風(fēng)能發(fā)電4地?zé)崮馨l(fā)電目錄6海洋能發(fā)電5生物質(zhì)能的利用7分布式發(fā)電與現(xiàn)行電網(wǎng)的關(guān)系1.1節(jié)新能源的簡介1.2節(jié)新能源對我國可持續(xù)發(fā)展的作用1.3節(jié)新能源發(fā)電技術(shù)我國新能源開發(fā)的基礎(chǔ)本章的主要內(nèi)容常規(guī)能源：技術(shù)上比較成熟，已被人類廣泛利用，在生產(chǎn)和生活中起著重要作用的能源。新能源：目前尚未被人類大規(guī)模利用，還有待進(jìn)一步研究試驗與開發(fā)利用的能源。優(yōu)點：清潔干凈、可以再生、資源豐富。1.1什么是新能源

常規(guī)能源煤炭石油天然氣水能核能常規(guī)能源

新能源大中型水電傳統(tǒng)生物質(zhì)能可再生能源小水電太陽能風(fēng)能地?zé)崮芎Ｑ竽墁F(xiàn)代生物質(zhì)能新能源

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展將面臨的問題：能源供需缺口加大石油后備資源不足以煤為主的能源結(jié)構(gòu)帶來嚴(yán)重環(huán)境污染等為了實現(xiàn)能源與社會經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，除了積極實現(xiàn)常規(guī)能源的高效化、優(yōu)質(zhì)化利用，提高能源利用效率外，開發(fā)新能源是解決能源危機(jī)的重要途徑之一。1.2新能源對我國能源可持續(xù)發(fā)展的作用

優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，改善環(huán)境；促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展；緩沖西部邊遠(yuǎn)地區(qū)能源短缺問題；從源頭上改善生態(tài)環(huán)境，有利于西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。我國大力開發(fā)新能源的作用

據(jù)財經(jīng)雜志報道，2014年10月，國家能源局起草的《可再生能源電力配額考核辦法（試行）》（下稱《考核辦法》），已經(jīng)由國家發(fā)改委主任辦公會討論并原則通過，目前正在征求各方建議，方案再次修訂后將上報國務(wù)院審定。傳聞已久的新能源配額制，已經(jīng)越來越近，對于光伏、風(fēng)電等可再生新能源行業(yè)而言，這將是一次重大利好。各?。▍^(qū)、市）均須達(dá)到使用可再生能源的基本指標(biāo)，在電源中強(qiáng)制規(guī)定必須有一定的可再生能源配額。如果達(dá)不到既定目標(biāo)，基層政府和電網(wǎng)企業(yè)都將被問責(zé)。從歐美等新能源裝機(jī)大國的情況來看，強(qiáng)制配額制度對可再生能源的發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。新能源配額制

太陽以光輻射的形式每秒鐘向太空發(fā)射約3.8×10^20MW能量，其中有22億分之一投射到地球上。充分利用太陽能具有可持續(xù)發(fā)展能源和綠色環(huán)保雙重意義。1.3新能源發(fā)電技術(shù)及我國新能源的開發(fā)基礎(chǔ)

1.3.1太陽能發(fā)電技術(shù)

我國幅員遼闊且多處于中低緯度太陽高度角較大且輻射較強(qiáng)2/3地區(qū)的年日照小時數(shù)大于2000h青藏高原大部分地區(qū)年日照小時數(shù)超過3000h，是世界上的高值區(qū)之一。我國發(fā)展太陽能資源的優(yōu)勢

地區(qū)分類全年日照時數(shù)（h）太陽輻射年總量(106kJ/m2)地區(qū)I3200～33006.7～8.4寧夏北部、甘肅北部、新疆東南部和西藏西部II3000～32005.9～6.7河北北部、山西北部、內(nèi)蒙古和寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部表1.1中國太陽能資源的分類及分布III2200～30005.0～5.9山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、山西北部、甘肅東南部、廣東和福建南部、北京IV1400～22004.2～5.0江蘇、安徽、湖北、湖南、江西、浙江、廣西和廣東北部、陜西南部、黑龍江V1000～14003.4～4.2四川、貴州續(xù)表1.1中國太陽能資源的分類及分布太陽能的轉(zhuǎn)換和利用方式有：光-熱轉(zhuǎn)換光-電轉(zhuǎn)換光-化學(xué)轉(zhuǎn)換其中光-熱轉(zhuǎn)換為基本方式，采用接收器或聚集板接收或聚集太陽能使之轉(zhuǎn)換為熱能，以用于生產(chǎn)和生活的一些方面。在新能源中，應(yīng)用最廣，最有發(fā)展前途的是太陽能發(fā)電，可分為太陽能光發(fā)電(又稱為光伏)和太陽能熱發(fā)電兩大類。太陽能發(fā)電的方式主要有通過太陽能熱發(fā)電的塔式發(fā)電、拋物面聚光發(fā)電、太陽能煙囪發(fā)電、熱離子發(fā)電、熱光伏發(fā)電、溫差發(fā)電等和不通過熱過程發(fā)電的光伏發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電及光生物發(fā)電等。太陽能利用風(fēng)是由于空氣的流動而產(chǎn)生的，風(fēng)具有一定的質(zhì)量和速度，因而它具備產(chǎn)生能量的基本要素。風(fēng)能是一種干凈、儲量極為豐富的可再生能源，與煤、石油、天然氣等不同，風(fēng)能是不會因為其本身的利用和轉(zhuǎn)化而減少的。1.3.2風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

由于風(fēng)能是隨機(jī)性的，風(fēng)力的大小時刻變化，風(fēng)力發(fā)電必須根據(jù)風(fēng)力的大小及電能需要量的變化及時通過控制裝置來實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動、調(diào)節(jié)(轉(zhuǎn)速、電壓、頻率)、停機(jī)、故障保護(hù)(主要是超速、振動、過負(fù)荷等)以及對電能用戶所接負(fù)荷的接通、調(diào)整及斷開等操作。因此，風(fēng)力發(fā)電的控制技術(shù)十分關(guān)鍵。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的機(jī)械、電氣及其控制設(shè)備的組合。我國位于亞洲大陸東部，瀕臨太平洋，季風(fēng)強(qiáng)盛，有較豐富的風(fēng)能資源。根據(jù)全國氣象臺部分風(fēng)能資料的統(tǒng)計和計算，中國風(fēng)能分區(qū)及占全國面積的百分比見表1.2。指標(biāo)豐富區(qū)較豐富區(qū)可利用區(qū)貧乏區(qū)年有效風(fēng)能密度W/m2≥200200~150150~50≤50風(fēng)速≥m/s的年小時數(shù)h≥50005000~40004000~2000≤2000占全國面積%8185024表1.2中國風(fēng)能分區(qū)及占全國面積的百分比1、不消耗資源、不污染環(huán)境；2、建設(shè)周期短、裝機(jī)規(guī)模靈活；3、運行簡單，可完全做到無人值守；4、占地面積少，對土地的要求也低；5、在發(fā)電方式上既可聯(lián)網(wǎng)運行，也可和柴油發(fā)電機(jī)組等形成互補(bǔ)系統(tǒng)，脫離電網(wǎng)獨立運行。風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點

風(fēng)力發(fā)電

生物質(zhì)能是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。有機(jī)物中除礦物燃料以外，所有來源于動植物的能源物質(zhì)均屬于生物質(zhì)能。生物質(zhì)能的利用主要有：直接燃燒；熱化學(xué)轉(zhuǎn)換；生物化學(xué)轉(zhuǎn)換。1.3.3生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)

直接燃燒技術(shù)，是我國農(nóng)村生物質(zhì)能利用的主要方式，恐怕在今后相當(dāng)長的時期內(nèi)仍將是。熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定溫度和條件下，使生物質(zhì)氣化、炭化、熱解和催化液化以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)。生物化學(xué)轉(zhuǎn)換包括生物質(zhì)－沼氣轉(zhuǎn)換和生物質(zhì)－乙醇轉(zhuǎn)換等。沼氣轉(zhuǎn)換是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體。乙醇轉(zhuǎn)換是利用糖質(zhì)、淀粉和纖維素等原料經(jīng)發(fā)酵制成乙醇。生物質(zhì)發(fā)電是利用生物質(zhì)本身的能量，將其轉(zhuǎn)化為可驅(qū)動發(fā)電機(jī)的能量形式，如燃?xì)?、燃油、酒精等，再按照通用的發(fā)電技術(shù)發(fā)電，然后直接提供給用戶或并入電網(wǎng)提供給用戶。生物質(zhì)能發(fā)電

地?zé)峋褪莵碜缘叵碌臒崮埽吹厍騼?nèi)部的熱能。地?zé)豳Y源按儲存形式可分為水熱型（分為干蒸汽型、濕蒸汽型和熱水型）地壓型干熱巖型巖漿型四大類地?zé)岚礈囟雀叩涂煞譃楦?、中、低溫型。主要利用方式：地?zé)岚l(fā)電和地?zé)嶂苯永谩?.3.4地?zé)岚l(fā)電

地?zé)崮芰黧w溫度/℃利用方式200～400發(fā)電、綜合利用150～200發(fā)電、工業(yè)熱加工、工業(yè)干燥、制冷100～150采暖、工業(yè)干燥、脫水加工、回收鹽類、雙循環(huán)發(fā)電50～100溫室、采暖、家用熱水、工業(yè)干燥、制冷20～50洗浴、養(yǎng)殖、種植、醫(yī)療地?zé)崮芰黧w的利用方式

地?zé)岚l(fā)電是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發(fā)電技術(shù)，地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的基本原理是一樣的，都是將蒸汽的熱能經(jīng)過汽輪機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。我國地處環(huán)太平洋地?zé)釒Ш偷刂泻！柴R拉雅山地?zé)釒В責(zé)豳Y源較豐富。地?zé)岚l(fā)電

全球海洋的面積占地球表面積的70.9％，海洋是個龐大的能源寶庫，它既是吸能器，又是貯能器，蘊(yùn)藏著巨大的動力資源。海洋能：海水中蘊(yùn)藏的巨大的動力資源。海洋能發(fā)電有潮汐能發(fā)電波浪能發(fā)電海洋溫差能發(fā)電1.3.5海洋能發(fā)電技術(shù)

潮汐發(fā)電

潮汐能是指海水漲潮和落潮形成的水的動能和勢能。潮汐發(fā)電，就是利用海水漲落及其所造成的水位差來推動水輪機(jī)，再由水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)來發(fā)電。潮汐能在我國沿海蘊(yùn)藏量極其豐富，特別是東南沿海，有很多能量密度較高、平均潮差4～5m、最大潮差7～8m自然條件優(yōu)越的地點可供開發(fā)利用。我國擁有豐富的海洋能資源，據(jù)有關(guān)資料報道，全國沿海潮汐能資源可開發(fā)總裝機(jī)容量約為21.79GW，以福建和浙江省的潮汐能資源最多，兩省合計占全國總?cè)萘康?8.3%。潮汐發(fā)電

波浪能發(fā)電從原理上主要有浮體式和氣室式二類,前者利用浮體在水面上利用波浪搖動或上下運動轉(zhuǎn)換為動力功,后者利用波浪的上下運動產(chǎn)生氣流,驅(qū)動空氣透平發(fā)電機(jī)組。海洋溫差發(fā)電用低沸點工質(zhì)、以海洋