新能源發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析

汪浩

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)浙江省電力設(shè)計(jì)院有限公司，杭州310012）

新能源發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析

汪浩

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)浙江省電力設(shè)計(jì)院有限公司，杭州310012）

隨著全球化石資源越來(lái)越少以及環(huán)境問(wèn)題的日益突出，如何更多更好地利用可再生能源，并使可再生能源逐步替代化石能源滿足人類(lèi)社會(huì)的能源需求，成為目前能源領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。論文從新能源的概念出發(fā)，對(duì)當(dāng)前比較成熟的新能源發(fā)電技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)從業(yè)者提供參考。

新能源；發(fā)電技術(shù)；現(xiàn)狀

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.148

1 引言

傳統(tǒng)的一次能源主要以煤和石油為主，但是這些化石資源在利用的過(guò)程中，會(huì)給人類(lèi)環(huán)境造成很大的破壞。隨著人們的生活質(zhì)量逐漸提高，人類(lèi)在保護(hù)環(huán)境方面的意識(shí)日益增強(qiáng)。為了滿足社會(huì)的能源需求，也為了減少傳統(tǒng)能源對(duì)環(huán)境造成的污染，各種新型綠色能源開(kāi)始產(chǎn)生和發(fā)展，尤其是太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電以及地?zé)岚l(fā)電等方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

2 新能源發(fā)電技術(shù)概念及現(xiàn)狀

能源緊缺、環(huán)境污染嚴(yán)重已經(jīng)成為全球性問(wèn)題，而且這些問(wèn)題已經(jīng)成為制約全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一，開(kāi)發(fā)新能源并利用新能源滿足社會(huì)發(fā)展的需要已迫在眉睫[1]。目前，開(kāi)發(fā)和利用的可再生能源包括風(fēng)能、水能、沼氣、生物能等，而新能源發(fā)電就是利用這些天然可再生的清潔能源發(fā)電，滿足社會(huì)的需要。由于新能源分布較為分散，不具備集中開(kāi)發(fā)利用的優(yōu)勢(shì)，所以利用新能源發(fā)電主要是通過(guò)在資源分布較多的區(qū)域，建立中小型發(fā)電裝置，將新能源中蘊(yùn)含的能源轉(zhuǎn)化為電能。新能源發(fā)電可以直接供給電力負(fù)荷，也可以與公用電網(wǎng)連在一起，將電量通過(guò)電網(wǎng)運(yùn)輸?shù)截?fù)荷中心。截至目前，利用新能源發(fā)電技術(shù)生產(chǎn)的電能相對(duì)規(guī)模還比較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需求，在實(shí)際中仍然只是作為傳統(tǒng)化石能源的補(bǔ)充。但是，走綠色可持續(xù)發(fā)展之路的方向是不變的，新能源發(fā)電在很大程度上緩解了環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)也提高了能源的實(shí)際利用率，增加了社會(huì)效益，為社會(huì)的進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。

3 主要的新能源發(fā)電技術(shù)形式

3.1 太陽(yáng)能發(fā)電

近年來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始利用太陽(yáng)能發(fā)電，解決能源短缺的問(wèn)題。為此，我國(guó)專(zhuān)門(mén)建立了金太陽(yáng)示范工程，同時(shí)為了鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)積極利用太陽(yáng)能，促進(jìn)光伏發(fā)電的快速發(fā)展，國(guó)家還制定了一系列的法律法規(guī)，為我國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電拓寬了渠道。預(yù)計(jì)到2020年，光伏發(fā)電裝機(jī)目標(biāo)是1億kW[2]。

太陽(yáng)能發(fā)電主要包括光熱發(fā)電和光伏發(fā)電兩種方式。

3.1.1 光熱發(fā)電

所謂光熱發(fā)電，就是通過(guò)聚光器將太陽(yáng)的能量收集到一起，利用太陽(yáng)能把某些液態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，再利用氣態(tài)物質(zhì)中存在的能量推動(dòng)汽輪進(jìn)行發(fā)電，進(jìn)而得到我們需要的

電能。目前，光熱發(fā)電系統(tǒng)主要包括碟式、槽式以及塔式三種，并且以槽式光熱發(fā)電為主。我國(guó)在光熱發(fā)電方面受到很多技術(shù)條件的限制，發(fā)展十分緩慢，研究成果比較少。

3.1.2 光伏發(fā)電

光伏發(fā)電，是利用太陽(yáng)能電池將電能輸出，通過(guò)相應(yīng)的變化裝置直接接入電網(wǎng)或者給負(fù)荷供電。常用的光伏發(fā)電系統(tǒng)分為兩種，即離網(wǎng)型和并網(wǎng)型[3]。

圖1是離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖，圖中表明了，太陽(yáng)能電池可以直接給直流負(fù)荷供電，也可以經(jīng)過(guò)相應(yīng)的逆變器，將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姙榻涣髫?fù)荷供電。并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)屬于直接連接電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，并且分為可調(diào)度式與不可調(diào)度式兩種類(lèi)型，分別如圖2和圖3所示，從圖中可以看出，可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)與不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)最主要的區(qū)別就是是否配備了儲(chǔ)能裝置。

圖1 離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)

圖2 可調(diào)度式并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)

圖3 不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

3.2 風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的系統(tǒng)，具體轉(zhuǎn)化過(guò)程可以簡(jiǎn)單地表述為：風(fēng)吹動(dòng)槳葉，帶動(dòng)槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)，利用這種轉(zhuǎn)動(dòng)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，通過(guò)特定的機(jī)械系統(tǒng)，將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)，最終形成電能，而這種電能可以直接或者間接的接入電網(wǎng)當(dāng)中。目前，主要的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)包括恒速恒頻以及變速恒頻兩種方式，其中，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在捕獲風(fēng)能、運(yùn)行轉(zhuǎn)速以及靈活性方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)電方式。

3.3 海洋能發(fā)電

3.3.1 波浪發(fā)電

波浪發(fā)電是利用特殊轉(zhuǎn)換裝置，將波浪中蘊(yùn)含的能源轉(zhuǎn)化為其他的機(jī)械能、氣壓或者液壓能，通過(guò)機(jī)械裝置的運(yùn)行將能量傳遞給發(fā)電機(jī)形成電能。在我國(guó)廣東就已經(jīng)建設(shè)成了一個(gè)最典型的100kW振蕩水柱式波浪發(fā)電站。福建、海南等地建立的波浪發(fā)電站，也取得了不小的成果，并且也在向著100kW以上的波浪發(fā)電站發(fā)展[4]。雖然波浪發(fā)電站的建設(shè)資金投入比較多，相應(yīng)的技術(shù)難度較大，但是符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，發(fā)展空間相對(duì)良好。

3.3.2 潮汐發(fā)電

海洋水位在太陽(yáng)以及月球的引力作用下，會(huì)發(fā)生很大變化，這種自然現(xiàn)象稱(chēng)為潮汐。潮汐發(fā)電就是充分利用潮水水位差的變化，將其中存在的勢(shì)能轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程。潮汐屬于可再生資源，資源量大，發(fā)電過(guò)程不會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，但潮汐發(fā)電的成本比較高，提高了電價(jià)費(fèi)用，影響了潮汐發(fā)電的大力推廣。

3.4 生物質(zhì)能發(fā)電

生物質(zhì)能主要蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中，通過(guò)綠色植物的光合作用，把太陽(yáng)能直接或間接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，固定、儲(chǔ)藏在生物體內(nèi)，然后利用化學(xué)能來(lái)發(fā)電，生物質(zhì)能具有可再生、分布廣和低污染等特點(diǎn)，當(dāng)前，主要通過(guò)化學(xué)法、生化法、熱化學(xué)法，直接燃燒和物理化學(xué)法等方式運(yùn)用生物質(zhì)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)在新能源發(fā)電技術(shù)方面已經(jīng)取得了不小的成就，尤其是太陽(yáng)能發(fā)電和光伏發(fā)電，已經(jīng)在實(shí)際生活中大量應(yīng)用，不僅提高了能源的利用率，而且保護(hù)了環(huán)境，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，新能源發(fā)電技術(shù)將會(huì)更加成熟，新能源發(fā)電方式也會(huì)越來(lái)越高效。

【1】周海波,李家坤.新能源發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011(1):82-85.

【2】康小義,白茂楠.新能源發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用情景[J].電子制作, 2014(1):98.

【3】張海龍.中國(guó)新能源發(fā)展研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué),2014.

【4】許霞,唐浩,汪永超.新能源發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用情景[J].信息化建設(shè)，2016(6):310.

Analysis on Status and Application Prospect of New Energy Generation Technology

WANG Hao
(Zhejiang Electric Power Design Institute Co.Ltd.of China Energy Engineering Group,Hangzhou 310012,China)

With the less and less fossil fuel and the increasingly outstanding environmental issues,how to make better use of renewable energy, and replace the fossil fuel gradually to meet the energy needs of human society,has become the urgent problem in the energy field.This paper based on the concept of new energy,briefly introduces the relatively mature new energy generation technology at present,hoping to providere ference for the relevant practitioners.

new energy;generation technology;status

TM6

A

1007-9467（2016）11-0104-02

2016-10-08

汪浩（1981～），男，陜西榆林人，工程師，從事電廠電氣系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究。