新能源及分布式發(fā)電技術chapter1

新能源及分布式發(fā)電技術孫云蓮主編1概述2太陽能發(fā)電3風能發(fā)電4地熱能發(fā)電目錄6海洋能發(fā)電5生物質能的利用7分布式發(fā)電與現(xiàn)行電網(wǎng)的關系1概述2太陽能發(fā)電3風能發(fā)電4地熱能發(fā)電目錄6海洋能發(fā)電5生物質能的利用7分布式發(fā)電與現(xiàn)行電網(wǎng)的關系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)電技術我國新能源開發(fā)的基礎本章的主要內容常規(guī)能源：技術上比較成熟，已被人類廣泛利用，在生產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)生物質能可再生能源小水電太陽能風能地熱能海洋能現(xiàn)代生物質能新能源

我國經濟發(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構帶來嚴重環(huán)境污染等為了實現(xiàn)能源與社會經濟、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)化能源結構，改善環(huán)境；促進能源可持續(xù)發(fā)展和社會經濟可持續(xù)發(fā)展；緩沖西部邊遠地區(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)經濟和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調發(fā)展。我國大力開發(fā)新能源的作用

據(jù)財經雜志報道，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院審定。傳聞已久的新能源配額制，已經越來越近，對于光伏、風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）均須達到使用可再生能源的基本指標，在電源中強制規(guī)定必須有一定的可再生能源配額。如果達不到既定目標，基層政府和電網(wǎng)企業(yè)都將被問責。從歐美等新能源裝機大國的情況來看，強制配額制度對可再生能源的發(fā)展起到了關鍵作用。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)電技術及我國新能源的開發(fā)基礎

1.3.1太陽能發(fā)電技術

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換和利用方式有：光-熱轉換光-電轉換光-化學轉換其中光-熱轉換為基本方式，采用接收器或聚集板接收或聚集太陽能使之轉換為熱能，以用于生產和生活的一些方面。在新能源中，應用最廣，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、光感應發(fā)電、光化學發(fā)電及光生物發(fā)電等。太陽能利用風是由于空氣的流動而產生的，風具有一定的質量和速度，因而它具備產生能量的基本要素。風能是一種干凈、儲量極為豐富的可再生能源，與煤、石油、天然氣等不同，風能是不會因為其本身的利用和轉化而減少的。1.3.2風力發(fā)電技術

由于風能是隨機性的，風力的大小時刻變化，風力發(fā)電必須根據(jù)風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)對風力發(fā)電機組的啟動、調節(jié)(轉速、電壓、頻率)、停機、故障保護(主要是超速、振動、過負荷等)以及對電能用戶所接負荷的接通、調整及斷開等操作。因此，風力發(fā)電的控制技術十分關鍵。風力發(fā)電系統(tǒng)是將風能轉換為電能的機械、電氣及其控制設備的組合。我國位于亞洲大陸東部，瀕臨太平洋，季風強盛，有較豐富的風能資源。根據(jù)全國氣象臺部分風能資料的統(tǒng)計和計算，中國風能分區(qū)及占全國面積的百分比見表1.2。指標豐富區(qū)較豐富區(qū)可利用區(qū)貧乏區(qū)年有效風能密度W/m2≥200200~150150~50≤50風速≥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、建設周期短、裝機規(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)電機組等形成互補系統(tǒng)，脫離電網(wǎng)獨立運行。風力發(fā)電的優(yōu)點

風力發(fā)電

生物質能是蘊藏在生物質中的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而貯存在生物質內部的能量。有機物中除礦物燃料以外，所有來源于動植物的能源物質均屬于生物質能。生物質能的利用主要有：直接燃燒；熱化學轉換；生物化學轉換。1.3.3生物質能發(fā)電技術

直接燃燒技術，是我國農村生物質能利用的主要方式，恐怕在今后相當長的時期內仍將是。熱化學轉換是指在一定溫度和條件下，使生物質氣化、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。生物化學轉換包括生物質－沼氣轉換和生物質－乙醇轉換等。沼氣轉換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。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。生物質發(fā)電是利用生物質本身的能量，將其轉化為可驅動發(fā)電機的能量形式，如燃氣、燃油、酒精等，再按照通用的發(fā)電技術發(fā)電，然后直接提供給用戶或并入電網(wǎng)提供給用戶。生物質能發(fā)電

地熱就是來自地下的熱能，即地球內部的熱能。地熱資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熱按溫度高低可分為高、中、低溫型。主要利用方式：地熱發(fā)電和地熱直接利用。1.3.4地熱發(fā)電

地熱能流體溫度/℃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)療地熱能流體的利用方式

地熱發(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，地熱發(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過汽輪機轉變?yōu)闄C械能，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。我國地處環(huán)太平洋地熱帶和地中?！柴R拉雅山地熱帶，地熱資源較豐富。地熱發(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，蘊藏著巨大的動力資源。海洋能：海水中蘊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

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，再由水輪機帶動發(fā)電機來發(fā)電。潮汐能在我國沿海蘊藏量極其豐富，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)有關資料報道，全國沿海潮汐能資源可開發(fā)總裝機容量約為21.79GW，以福建和浙江省的潮汐能資源最多，兩省合計占全國總容量的88.3%。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換為動力功,后者利用波浪的上下運動產生氣流,驅動空氣透平發(fā)電機組。海洋溫差發(fā)電用低沸點工質、以海洋