新能源的应用_范文大全

新能源的应用

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【专家解析】新能源的应用

【优秀范文】新能源的应用

范文一:新能源的应用论文 投稿:程犡犢

新能源的应用与技术

摘要:世界能源需求的不断攀升和自然资源的日益枯竭,对能源供应商、工业企业及消费者都提出了新的挑战,尽可能以高效和可持续的方式使用能源成为了当务之急。能源效率对所有类型的能源转换都有所影响:从电能和热能的高效生成、输送和分配,到工业、楼宇和交通对能源的高效利用,无所不包。

引言:新能源是相对于常规能源说的,有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种。新能源的共同特点是比较干净,除核裂变燃料外,几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,因此,人类越来越重视新能源的开发和利用。

正文:全世界消耗能源量160亿tce,其中可再生能源利用总量折合为12亿tce。2009年,在全世界消耗的能源中,石油最多,占到35%,煤炭占到29%,天然气占到24%,核电占5%。从中我们不难看出目前全世界消耗的能源主要是化石能源。而化石能源在为人类带来文明的同时,也带来很多矛盾,很多问题。当前各国在不断地竞争,其中重要的原因就是,化石能源的有限性与人类能源消耗的无限性之间的矛盾在不断加剧。现在究竟化石能源能持续多少年,虽然没有定论,但是这种状况如果不断地持续下去,将来一定会出现能源短缺,这是一个客观的规律。化石能源的大量消耗带来的问题两个严重问题:一个是环境污染,另一个就是气候变化。环境污染主要是二氧化硫和氮氧化物,还包括开采、运输时造成的环境污染。气候变化也算一种环境污染,并对全球产生影响。总的来讲,化石能源是有限的,未来转变能源结构任务非常艰巨。现在全球在做很多预测,将来能源消费结构应该是什么样的?是这样持续下去,还是要不断转变?实际上在不同的国家,特别是发达国家都做了很多研究。从全球来讲,加快能源结构的转变,就是要从现在的以化石能源为主,不断转向以新能源或是以可再生能源为主的时代。有观点认为本世纪到2100年,70%~80%的能源将依赖太阳能、风能、生物质能,或是地热、海洋能等,自觉推动这一转变是我们现在所面临的一项重大任务。从能源的历史变迁看,能源的发展是不断由优质能源替代劣质能源、由清洁能源替代污染能源、由低碳能源替代高碳能源的过程。从能源变化的趋势看,

今后可再生能源一定会替代化石能源,实现能源消费向清洁可再生方向转化,最终进入低碳能源或无碳能源的时代。

2009年,我国能源消费量约31亿tce,是第二能源消费大国。其中煤炭占69%,石油占20%,天然气占3.4%,核电、水电及其他能源占7.2%。但从人均能源消费水平来看,我国能源消费量还很低,还没有达到全球平均水平。随着经济发展和全面建设小康社会目标的推进,我国能源消费量将持续增长,预计到2020年,能源消费量将达到45亿tce以上。与世界能源消费结构相比,我国能源消费具有以煤为主的特点,煤炭消费占能源消费总量的69%,而世界平均水平为28%左右。我国能源发展问题就是煤炭利用问题:一是减少煤炭在能源消费中的比重,加快开发利用新能源等其他能源资源;二是实现煤炭的清洁化利用,包括高效燃烧、煤炭转化、碳捕捉和储存等。

截至2009年底,我国风电装机达到2 268万kW,虽然数量不多但是增长非常快。我国风能资源多数集中在陕北、内蒙古等地,在沿海也很多,如在江苏、山东也都经历了很快的发展过程。经过几年的招标探索,根据招标确定电价基础,形成了一个区域电价。这个电价把全国风能资源分成四个区,从一类风区到四类风区,每个风区电价不一样,根据风区评价的结果进行定价。只要在这个风区建厂,就对应相应的价格。如果在内蒙古建风场就是0.51元/kW·h;如果在江苏就是0.61元/kW·h。风资源不一样,地形条件也不一样,这样的政策对于投资者来说,可以准确估算投资收益,对投资决策起到了很好的引导作用。我国风电产业设备经历了一个从完全进口到完全自主设计生产的历程。在2000年之前的风电设备全部进口,主要利用政府贷款。从2003年开始进行招标来推动国产化,到2006年进入规模化发展,如今我国的设备制造能力已经很强,风电产业在国际上的竞争地位明显提高。除了和技术发达国家继续合作之外,很多发展中国家要和我国谈新能源合作,很多地方明确要求我们提供技术和投资。2006~2009年我国风电装机容量。我国风电装机每年在成倍增加,到2009年底达到了2 500万kW,2010年至少3 500万kW,在2011年第2期煤炭经济研究第31卷全球排第二,估计2011年将会达到全球风电装机第一。我国海上风电也开始启动,上海东海大桥海上风电场是亚洲首个海上风电场,已经建成发电,容量为10.2万kW。2010年江苏又招标确定了100万kW的海上风电,这个风电场要求未来3~4年建成。海上风电在我国市场很好,海上不占用土地,风资源也比

较稳定,对电网运行也很好,所以是将来的发展重点。我国提出了一个风电发展目标,就是到2015年达到9 000万kW,2020年要达到

1.5亿kW。目标是大是小现在还很难准确判断,但产业界认为是偏小了。比如2010年预计为1 000万kW,但是实际达到3 000~4 000万kW。

现在全世界非常关注太阳能,因为太阳能的利用潜力比风电更大。太阳能技术很广泛,有光伏发电,其中多晶硅产业规模已经较大,其他光伏发电技术如非晶硅等技术相对成熟,但市场规模较小。除光伏之外还有热发电,其中包括塔式、槽式、碟式等,但技术尚不成熟,在示范当中。这些年,我国的太阳能产业发展得也很快,太阳能电池的总产量占到全球的40%。太阳能产业发展受到一些限制。生产太阳能电池的生产设备主要依靠欧洲进口,多晶硅也主要靠进口,受国际影响较大。这些年很多企业解决了多晶硅供应,上了大量多晶硅。现在太阳能电池,比如中国的尚德、英利在全球都非常有名,去年欧洲还针对中国的太阳能电池进行反倾销,认为中国产品销售得太便宜。为了启动市场,政府也采取了一些措施,如招标方式。去年在敦煌做了一个试点,当时电价为1.09元/kW·h。2010年招标了13个项目,最低的价格在0.7元上下,高的也不到1元/kW·h。这些信息表明,太阳能产业竞争不断提高,成本在快速下降。以后太阳能价格不可能大幅度提升,这对推动产业的发展意义非常重大。现在多晶硅价格波动很厉害。2008年1kg多晶硅卖到450~500元,2009年和2010年年初只卖到30~40元/kg,现在又达到了100多元。价格不稳定对供需影响非常大。产业初期发展阶段,价格出现一些不稳定,也是可以理解的。太阳能装机和产能增长也非常快,去年装机容量达到160万kW。但太阳能电池产量增长更快,2010年产量要达到1 000万kW,每个企业产能都在成倍扩大。我国为了推动太阳能产业发展,已提出一个规划上报国务院。按照规划,2015年实现装机容量500万kW;到2020年达到2 000万kW。即使到那时,一个省也就100多万kW的规模,只要技术进步加快,产业规模扩张是很迅速的。现在太阳能面临一些制约因素:太阳能成本比较高,是风电的两倍,传统火电的4倍左右,如果没有市场竞争和大规模推广,就会面临很多困难。管理也是非常大的难题。太阳能发电的优势在于分布式发电,每个建筑都可以利用太阳能来发电,但是这样的管理体系、标准体系还没有建立,其中面临的技术和生产关系都非常复杂,解决起来还需一段时间。

太阳能的技术路线也有争论。目前我国尚未全面掌握各种太阳能利用的核心技术。

我们目前面临的挑战是提高能源使用效率和对开发地球可再生能源进行投资。目前我国看好的是低碳产业。低碳经济作为一种新的经济发展模式与可持续发展理念和资源节约型、环境友好型社会的要求是一致的与当前大力推行的节能减排和循环经济也有密切联系。理解低碳经济需要把握三个重要特性1、综合性。低碳经济不是一个简单的技术或经济问题而是一个涉及到经济、社会、环境系统的综合性问题。从第一个层面理解低碳经济意味着经济发展与温室气体排放之间关系的“脱钩”即GDP的增长率高于温室气体排放的增长率经济稳定增长而温室气体排放量零增长甚至减少;从第二个层面看低碳经济所确立的是一种在促进发展的前提下解决气候变化问题的基本思路与单纯的节能减排思路不同它强调发展与减排的结合重点在低碳目的在发展。通过改善经济发展方式和消费方式来减少能源需求和排放而不是以降低生活质量和经济增长为代价实现低碳目的;从第三个层面看低碳经济还关系到人类的发展权和社会公平问题。因为几乎人类所有的生产和消费活动都在一定程度上依赖能源产生相应的温室气体排放不同的国家由于发展水平不同面临的发展潜力和减排空间也不同要设计合理的、能为国际社会所认同的碳排放方案必须从社会公平与人类可持续发展的角度进行考虑。2、战略性。气候变化所带来的影响对人类发展的影响是长远的。低碳经济要求能源消费方式、经济发展方式和人类生活方式进行一次全新变革是人类调整自身活动、适应地球生态系统的长期战略性选择而非一时的权宜之计。3、全球性。全球气候系统是一个整体气候变化的影响具有全球性涉及人类共同的未来超越主权国家的范围任何一个国家都无力单独面对全球气候变化的严峻挑战低碳发展需要全球合作。

在实现新能源开发和可再生能源开发利用的道路上我们必须做的努力有以下几方面

1、提高全社会的认识。全社会都要从战略和全局高度认识可再生能源的重要作用国务院各有关部门和各级政府都要制定相关配套政策和规章制定可再生能源发展专项规划明确发展目标将可再生能源开发利用作为建设资源节约型、环境友好型社会的考核指标。2、建立持续稳定的市场需求。根据可再生能源发展目标要求培育持续稳

定增长的可再生能源市场促进可再生能源的开发利用、技术进步和产业发展确保可再生能源中长期发展规划目标的实现。3、改善市场环境条件。4、制定电价和费用分摊政策。5、加大财政投入和税收优惠力度。国家运用税收政策对水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等可再生能源的开发利用予以支持对可再生能源技术研发、设备制造等给予适当的企业所得税优惠。在全面建设惠及13亿人口的小康社会进程中能源是事关中国经济社会发展的一个重要问题。以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展是长期而艰巨的任务。我国政府将努力解决好能源问题实现能源的可持续发展。尽管我国能源消费增长较快但人均能源消费水平还很低仅相当于世界平均水平的四分之三人均石油消费只相当于世界平均水平的二分之一石油人均进口量也只相当于世界平均水平的四分之一远低于世界发达国家水平。据我国一位领导曾说中国过去不曾、现在没有、将来也不会对世界能源安全构成威胁。中国将继续以本国能源的可持续发展促进世界能源的可持续发展为维护世界能源安全作出积极贡献。和平与发展仍然是时代主题求和平、谋发展、促合作已成为不可阻挡的时代潮流。随着经济全球化深入发展科技进步日新月异生产要素流动和产业转移速度加快世界各国各地区间的互联互动日益加深。国际社会需要加强合作共同维护世界能源安全。我国政府将与世界各国一道为维护世界能源的稳定和安全为实现互利共赢和共同发展为保护人类共有的家园而不懈努力相信在党的领导下进行多学科研究全社会通力合作二十一世纪的中国能源问题必将得到完善解决和促进经济的更大发展。

范文二:新能源的应用 投稿:姜豲豳

新能源的应用

参考文献:《新能源现状与发展对策》、《新能源的开发和利用》

摘要:世界能源需求的不断攀升和自然资源的日益枯竭,对能源供应商、工业企业及消费者都提出了新的挑战,尽可能以高效和可持续的方式使用能源成为了当务之急。能源效率对所有类型的能源转换都有所影响:从电能和热能的高效生成、输送和分配,到工业、楼宇和交通对能源的高效利用,无所不包。

关键词 能源现状 新能源的前景 利用新能源

引言:新能源是相对于常规能源说的,有核能、太阳能、风能、 生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种。新能源的共同特点是比较干净,除核裂变燃料外,几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,因此,人类越来越重视新能源的开发和利用。

正文:全世界消耗能源量160亿tce,其中可再生能源利用总量折合为12亿tce。2009年,在全世界消耗的能源中,石油最多,占到35%,煤炭占到29%,天然气占到24%,核电占5%。从中我们不难看出目前全世界消耗的能源主要是化石能源。而化石能源在为人类带来文明的同时,也带来很多矛盾,很多问题。当前各国在不断地竞争,其中重要的原因就是,化石能源的有限性与人类能源消耗的无限性之间的矛盾在不断加剧。现在究竟化石能源能持续多少年,虽然没有定论,但是这种状况如果不断地持续下去,将来一定会出现能源短缺,这是一个客观的规律。化石能源的大量消耗带来的问题两个严重问题:一个是环境污染,另一个就是气候变化。环境污染主要是二氧化硫和氮氧化物,还包括开采、运输时造成的环境污染。气候变化也算一种环境污染,并对全球产生影响。总的来讲,化石能源是有限的,未来转变能源结构任务非常艰巨。现在全球在做很多预测,将来能源消费结构应该是什么样的?是这样持续下去,还是要不断转变?实际上在不同的国家,特别是发达国家都做了很多研究。从全球来讲,加快能源结构的转变,就是要从现在的以化石能源为主,不断转向以新能源或是以可再生能源为主的时代。有观点认为本世纪到2100年,70%~80%的能源将依赖太阳能、风能、生物质能,或是地热、海洋能等,自觉推动这一转变是我们现在所面临的一项重大任务。从能源的历史 变迁看,能源的发展是不断由优质能源替代劣质能源、由清洁能源替代污染能源、由低碳能源替代高碳能源的过程。从能源变化的趋势看,今后可再生能源一定会替代化石能源,实现能源消费向清洁可再生方向转化,最终进入低碳能源或无碳能源的时代。

2009年,我国能源消费量约31亿tce,是第二能源消费大国。其中煤炭占69%,石油占20%,天然气占3.4%,核电、水电及其他能源占7.2%。但从人均能源消费水平来看,我国能源消费量还很低,还没有达到全球平均水平。随着经济发展和全面建设小康社会目标的推进,我国能源消费量将持续增长,预计到2020年,能源消费量将达到45亿tce以上。与世界能源消费结构相比,我国能源消费具有以煤为主的特点,煤炭消费占能源消费总量的69%,而世界平均水平为28%左右。我国能源发展问题就是煤炭利用问题:一是减少煤炭在能源消费中的比重,加快开发利用新能源等其他能源资源;二是实现煤炭的清洁化利用,包括高效燃烧、煤炭转化、碳捕捉和储存等。 全球所指的新能源包括风能、太阳能、生物

质能等,核能在我国算新能源,在发达国家已经是常规能源,比如在法国全部都是核电。所以,各个国家的情况不一样。新能源的特点是资源潜力很大,现在技术还不是特别成熟,产业基础也比较薄弱,总的来讲全球都比较薄弱。要开发新能源,必须有很强的或者很明确的政策支持,这是全球共同的特点。中国为了推动可再生能源发展,2006年就制定了《可再生能源法》,这几年发展很快,每年风电发电量成倍增长。我国新能源产业支持政策,主要包含以下几个方面:一是优惠价格。总的来讲,新能源发电比常规能源价格高得多,生物质发电0.75元/kW·h,风电是0.51~0.61元/kW·h,太阳能将近1元/kW·h,都比较高。第二是全网分摊。因为电价比较高,高出去的电价怎么解决?如果把这样一个电价集中在一个比较局部的地区,比如内蒙古风电很多,现在已经是1 000万kW的风电装机容量,如果高出的价格都让自己来承担,风电肯定发展不了。现在采用的政策就是全网分摊,所有地区都来进行分担,这样就不会加重地方负担,鼓励地方政府来更好地支持这个产业发展。第三是优先上网。可再生能源国家实行优先调用政策,但在实际过程中没有完全做到优先调度,大家在尽最大努力做到优先使用。总的来讲,这三个政策促进了这些年新能源的快速发展,起到了很大的作用。优惠电价使投资的积极性得到了保障,全网分摊使得地方的积极性得到了发挥,两者作用的结合使得各地上马新能源的积极 性比较高。所以社会上出现产业过热、产能过剩的担心。

风能

截至2009年底,我国风电装机达到2268万kW,虽然数量不多但是增长非常快。我国风能资源多数集中在陕北、内蒙古等地,在沿海也很多,如在江苏、山东也都经历了很快的发展过程。经过几年的招标探索,根据招标确定电价基础,形成了一个区域电价。这个电价把全国风能资源分成四个区,从一类风区到四类风区,每个风区电价不一样,根据风区评价的结果进行定价。只要在这个风区建厂,就对应相应的价格。如果在内蒙古建风场就是0.51元/kW·h;如果在江苏就是0.61元/kW·h。风资源不一样,地形条件也不一样,这样的政策对于投资者来说,可以准确估算投资收益,对投资决策起到了很好的引导作用。我国风电产业设备经历了一个从完全进口到完全自主设计生产的历程。在2000年之前的风电设备全部进口,主要利用政府贷款。从2003年开始进行招标来推动国产化,到2006年进入规模化发展,如今我国的设备制造能力已经很强,风电产业在国际上的竞争地位明显提高。除了和技术发达国家继续合作之外,很多发展中国家要和我国谈新能源合作,很多地方明确要求我们提供技术和投资。2006~2009年我国风电装机容量。我国风电装机每年在成倍增加,到2009年底达到了2 500万kW,2010年至少3 500万kW,在2011年第2期煤炭经济研究第31卷全球排第二,估计2011年将会达到全球风电装机第一。我国海上风电也开始启动,上海东海大桥海上风电场是亚洲首个海上风电场,已经建成发电,容量为10.2万kW。2010年江苏又招标确定了100万kW的海上风电,这个风电场要求未来3~4年建成。海上风电在我国市场很好,海上不占用土地,风资源也比较稳定,对电网运行也很好,所以是将来的发展重点。我国提出了一个风电发展目标,就是到2015年达到9 000万kW,2020年要达到1.5亿kW。目标是大是小现在还很难准确判断,但产业界认为是偏小了。比如2010年预计为1 000万kW,但是实际达到3 000~4 000万kW。

太阳能

现在全世界非常关注太阳能,因为太阳能的利用潜力比风电更大。太阳能技术很广泛,有光伏发电,其中多晶硅产业规模已经较大,其他光伏发电技术如非晶硅等技术相对成熟,但市场规模较小。除光伏之外还有热发电,其中包括塔式、槽式、碟式等,但技术尚不成熟,在示范当中。这些年,我国的太阳能产业发展得也很快,太阳能电池的总产量占到全球的40%。太阳能产业发展受到一些限制。生产太阳 能电池的生产设备主要依靠欧洲进口,多晶硅也主要靠进口,受国际影响较大。这些年很多企业解决了多晶硅供应,上了大量多晶硅。现在太阳能电池,比如中国的尚德、英利在全球都非常有名,去年欧洲还针对中国的太阳能电池进行反倾销,认为中国产品销售得太便宜。为了启动市场,政府也采取了一些措施,如招标方式。去年在敦煌做了一个试点,当时电价为1.09元/kW·h。2010年招标了13个项目,最低的价格在0.7元上下,高的也不到1元/kW·h。这些信息表明,太阳能产业竞争不断提高,成本在快速下降。以后太阳能价格不可能大幅度提升,这对推动产业的发展意义非常重大。现在多晶硅价格波动很厉害。2008年1kg多晶硅卖到450~500元,2009年和2010年年初只卖到30~40元/kg,现在又达到了100多元。价格不稳定对供需影响非常大。产业初期发展阶段,价格出现一些不稳定,也是可以理解的。太阳能装机和产能增长也非常快,去年装机容量达到160万kW。但太阳能电池产量增长更快,2010年产量要达到1 000万kW,每个企业产能都在成倍扩大。我国为了推动太阳能产业发展,已提出一个规划上报国务院。按照规划,2015年实现装机容量500万kW;到2020年达到2 000万kW。即使到那时,一个省也就100多万kW的规模,只要技术进步加快,产业规模扩张是很迅速的。现在太阳能面临一些制约因素:太阳能成本比较高,是风电的两倍,传统火电的4倍左右,如果没有市场竞争和大规模推广,就会面临很多困难。管理也是非常大的难题。太阳能发电的优势在于分布式发电,每个建筑都可以利用太阳能来发电,但是这样的管理体系、标准体系还没有建立,其中面临的技术和生产关系都非常复杂,解决起来还需一段时间。太阳能的技术路线也有争论。目前我国尚未全面掌握各种太阳能利用的核心技术。 我们目前面临的挑战是提高能源使用效率和对开发地球可再生能源进行投资。

目前我国看源节约型、环境友好型社会的要求是一致的与当前大力推行的节能减排和循环经济也有密切联系。理解低碳经济需要把握三个重要特性1

、综合性。低碳经济不

GDP

的增长率高于温室气体排放的增

气体排放量零增长甚至减少;从第二个层面

看低碳经济所确立的是一种在促进调发展与减排的结合重点在低碳目的在发展。

通过改善经济发展方式和消费方式的;从第三个层面看低碳经济还关系到人类的发展权和社会公平问题。因为几乎

人类所有的生产和消费活动都在一定程度上依赖能源产生相应的温室气体排放理的、

角度进行考虑。

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的。低碳经济要求能源消费方式、

经济发展方式和人类生活方式进行一次全新变宜之计。

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在实现新能源开发和可再生能源开发利用的道路上我们必须做的努力有以下几方面

1、提高全社会的认识。全社会都要从战略和全局高度认识可再生能源的重要作用国务院各有关部门和各级政府都要制定相关配套政策和规章制定可再生能源发展专项规划明确发展目标将可再生能源开发利用作为建设资源节约型、环境友好型社会的考核指标。

2、建立持续稳定的市场需求。根据可再生能源发展目标要求培育持续稳定增长的可再生能源市场促进可再生能源的开发利用、技术进步和产业发展确保可再生能源中长期发展规划目标的实现。

3、改善市场环境条件。

4、制定电价和费用分摊政策。

5、加大财政投入和税收优惠力度。国家运用税收政策对水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等可再生能源的开发利用予以支持对可再生能源技术研发、设备制造等给予适当的企业所得税优惠。

在全面建设惠及13亿人口的小康社会进程中能源是事关中国经济社会发展的一个重要问题。以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展是长期而艰巨的任务。我国政府将努力解决好能源问题实现能源的可持续发展。尽管我国能源消费

增长较快但人均能源消费水平还很低仅相当于世界平均水平的四分之三人均石

石油人均进口量也只相当于世界

平均水平的四分之一远低于世界发达国家水平。据我国一位领导曾说中国过去不曾、现在没有、将来也不会对世界能源安全构成威胁。中国将继续以本国能源的可持续发展促进世界能源的可持续发展为维护世界能源安全作出积极贡献。和平与发展仍然是时代主题求和平、谋发展、促合作已成为不可阻挡的时代潮流。

随快世界各国各地区间的互联互动日益加深。国际社会需要加强合作共同维护世界能源安全。我国政府将与世界各国一道为维护世界能源的稳定和安全为实现互利

共赢和

学科研究全社会通力合作二十一世纪的中国能源问题必将得到完善解决和促进经济的更大发展。

范文三:新能源应用-ljs 投稿:崔悳悴

新能源发电应用

林金水

目前传统的电力主要来自水电和火电,新能源领域主要是太阳能、风能、核能、生物质能、地热能、海洋潮汐能等,新能源目前能进入真正商业应用的只有核能,目前几种主要几种发电

风能发电基本还需要靠政府补贴才能运行,但是已经比较接近市场价格,太阳能发电目前仍然存在发电成本过高,所发电占市场份额很小,严重依靠政府补贴才能运行。 在下来的几期当中,我们将重点介绍太阳能和风能发电相关知识。

一、 太阳能

1、 太阳能资源情况介绍:

太阳能具有无任何污染,且取之不尽,地球上某点24小时年平均辐射功率大约是

0.2KW/m2,也就是每年的辐射能量大约是0.2KW*24小时*365天=1752KWH,若是光伏发电,目前商业应用的太阳能电池板组件的转换效率在15%左右,则每平方米可以发电1752KWH*15%=262度。

我国是属于太阳能资源丰富的国家,全国年平均日照时间2200小时(每天6小时),

年平均辐射总量5852MJ/m2(1625KWH),按照15%发电效率,每平方米年可发电243度。根据年辐射总量的大小,可以将全国分为5类地区,可以作为今后光伏发电工程的初步参考:

(1)一类地区

全年日照时数为3200~3300h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为

6680~8400M],相当于225~285kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东南部、青海西部和西藏西部等地。是中国太阳能资源最丰富的地区,与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。尤以西藏西部的太阳能资源最为丰富,全年日照时数达2900~3400h,年辐射总量高达7000~8000M]/m2,仅次于撒哈拉大沙漠,居世界第2位。

(2)二类地区

全年日照时数为3000~3200h。在每平方米面积上一年内接受的太阳能辐射总量为

5852~6680M],相当于200~225kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。为中国太阳能资源较丰富区。相当于印度尼西亚的雅加达一带。

(3)三类地区

全年日照时数为2200~3OOOh。在每平方米面积上一年接受的太阳辐射总量为

5016~5852M],相当于170~200kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东东南部、河南东南部、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、天津、北京和台湾西南部等地。为中国太阳能资源的中等类型区。相当于美国的华盛顿地区。

(4)四类地区

全年日照时数为1400~2200h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为

4190~5016MJ,相当于140~170kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。是中国太阳能资源较差地区。相当于意大利的米兰地区。

(5)五类地区

全年日照时数为1000,-.....,1400h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为3344,-.....,4190MJ,相当于115,-.....,140kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州、重庆等地。此区是中国太阳能资源最少的地区。相当于欧洲的大部分地区。 也可以利用图1的太阳能资源分布图表示:

图1 我国太阳能资源分布图

Ⅰ资源丰富带6700MJ(m2.a)*

Ⅱ资源较富带5400-6700MJ/(m2.a) Ⅲ资源一般带4200-5400MJ/(m2.a) Ⅳ资源贫乏带

目前对太阳能的应用主要是太阳光热和太阳光电。太阳光热应用主要是太阳能热水器,我们不做介绍。太阳光电可分为太阳能发电和太阳能光热发电,太阳能发电指利用太阳能电池板直接进行光电转换发电,太阳光热发电是指利用聚焦装置收集太阳能热量,然后加热水产生蒸汽推动汽轮机带动发电机发电,与传统的火力发电比较相似。系统如图2所示:

图2 太阳光热发电系统图

原理:集热装置收集太阳能,将管中的油加热到800℃左右,通过热交换器,将水加热成500℃左右的蒸汽,推动汽轮机带动发电机进行发电。

光热发电在同等占地面积下,具有比太阳能电池板发电更高的容量和效率,但是投资也比太阳能发电大,每度电的发电成本在2~3元左右,在早几件光伏发电成本还很高时具有较大优势,目前随着光伏组件的成本下降,已经不具备发电成本优势。国内目前只有内蒙古鄂尔多斯有50MW槽式太阳能热发电特许经营权招标,大唐新能源以0.93元/度中标,而实际发电成本应该在2.50/度左右。因为光热发电的设备造价成本降低的速度很慢,在未来很难和太阳能发电竞争。

在下一期,我们将开始介绍太阳能发电系统。

在上一期中,我们介绍到人类对太阳能的利用方式主要有太阳光热和太阳光电两种方式。太阳能光电应用主要是有太阳能发电和太阳能光热发电,目前成熟的技术和普及应用的是太阳能发电,我们这期将重点介绍。

太阳能发电系统,依据其输出是否与电网联网,主要分成离网应用和并网应用系统。 离网应用系统:主要应用在偏远无电地区,如海岛、边防哨所、湖泊、高速交通、高山通信基站等,系统的组成如下图:

太阳能离网应用系统

太阳能并网系统:将太阳能电池板发出的直流电经过逆变器后,将电能送入电网应用,系统示意图如下:

并网系统主要应用在大功率太阳能发电站,小功率的并网应用主要是在发达国家,在政府补贴,法规完整下才能运作起来。

由以上两种应用系统图可以看出,主要差别在: 1. 是否与电网连接 2. 是否有电池储能环节

并网系统应用中,太阳能电池板的发电功率受日照条件影响很大,其功率波动主要由电网承受消纳,而离网系统只能靠蓄电池来进行功率稳定和能量储存。

不论离网还是并网系统,都离不开最主要的部件-----太阳能电池板,下面我们来介绍一下太阳能电池板。目前太阳能电池板大致可以分为三代:

第一代:单晶/多晶硅电池板,是目前最为主流,占太阳能发电电池板90%份额,目前商业化应用组件效率在14-17%左右,我国2010年硅晶太阳能电池板产量约为8000MW(8GW),占全球50%。晶硅太阳能电池主要存在生产过程能耗大,温度特性不良(温度升高,发电

单晶硅电池片 多晶硅电池片

量下降)。

第二代:薄膜电池,晶体硅电池生产流程要经过提纯-拉棒-切片等流程,耗能非常大,导致其能量回收期需要3年左右(也就是需要3年发出的电量才能等于生产投入的电量),为此,推出了第二代薄膜电池,完全抛去晶体硅高耗能的生产流程。目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种:硅基薄膜太阳能电池(a-Si)、铜铟镓硒薄膜太阳能电池(CIGS)、碲化镉薄膜太阳能电池(CdTe)。这三种电池主要是以硅基薄膜电池为主,薄膜的电池组件存在生产成本较低,耗能较少,弱光发电特性好等优点,但是一直存在效率较低(目前商业组件6-7%),初期效率衰减大等问题。随着技术的发展,其市场份额正在逐步增长。

柔性非晶薄膜太阳能板 玻璃底板非晶薄膜太阳能板

第三代:高倍率聚光电池,采用多结的GaAs(砷化镓) III-V族化合物电池 ,理论上转换效率可以达到50%,目前商业化的可以达到25%,是转换效率最高的太阳能电池。但是因为成本最高,市场份额较小。

聚光电池-砷化镓

目前的应用仍然以晶体硅电池为主,但是薄膜电池的低成本优势以及不断的技术改良提升效率,市场份额也在不断提升。

下期我们将对离网系统做详细介绍。

在本期我们将对离网光伏发电系统进行介绍

离网光伏系统,从小到1-几瓦的草坪灯到用于偏远无电地区的集中供电系统的几百KW都能看到。按照功率大小来分,大致可以分成以下三种:

1、 微小型系统:几瓦~几百瓦功率,一般应用在草坪灯、路灯、无电地区游牧民户用系统等,

如下图所示:

草坪灯应用 路灯应用

2、 中型系统:1-10KW左右,主要用在通信基站、微波站、部队海岛、边防哨所,一般是交直

流负载都有,对于通信应用,一般采用直流48V系统。如下图:

离网光伏系统在通信基站应用

中型系统若应用所在地风能资源丰富,也常采用风光互补方案,以减低昂贵的光伏板功率,减低系统投资。对于部队等需要连续供电的重点单位,一般还配置发电机组成风光柴互补系统。 3、 大型系统:主要是为偏远无电地区人口聚集区供电:在太阳能资源丰富的西藏、新疆、内蒙

等地有使用,功率在10-100KW之间,主要是采用大型蓄电池组和大功率离网逆变器组成微型电网供电系统。因为投资很大,一般是政府作为扶贫或者示范工程居多。如下图:

偏远无电地区集中太阳能供电系统

除了像太阳能抽水灌溉系统这样的离网应用不用蓄电池外,一般的光伏离网应用系统,都要用到蓄电池,这也是和并网系统的最大区别,不管微型系统还是大型系统,光伏离网应用系统的基本框图都是如下:

光伏离网应用系统框图 以下对几大部件进行介绍: 一、光伏板:

为整套系统的能量来源,在实际应用中,会涉及到光伏板的类型选择、光伏板的电压选择、光伏板的功率选择问题。 (1) 光伏板类型选择:在上期我们介绍了目前光伏板大致有晶体硅、薄膜电池、聚光电池,

目前主要应用最为广泛的还是晶体硅电池。

(2) 光伏板电压选择:

(2.1) 系统的蓄电池电压决定光伏板的串联总电压

(2.2) 光伏板的串联总电压,由几个光伏组件串联而成,单个的光伏组件电压由其

光伏电池片串联数量决定,下表是某厂家的组件技术指标:

指标中可以看出,开路电压21.5V的组件是采用36片太阳能片串联组成的,开路电压为43V的组件则是由72片串联组成。

(2.3) 光伏板串联总电压同时还受光伏控制器的类型影响:现在市场上可供选择的

光伏控制器有带MPPT控制功能和不带MPPT控制功能的。以48V直流系统为例,选用带MPPT功能控制器时,其最大光伏开路电压允许到150VDC,而若是选择不带MPPT功能的控制器,则对光伏板电压有严格的限制,对于48V直流系统一般选择4片开路电压21.5V的组件串联组成。

(2.4) 光伏板总电压选择还受温度影响:对于无MPPT控制功能的系统,光伏板总

电压的选择必须考虑温度对电压的影响,单晶/多晶硅光伏板的电压-温度曲线如下图:

太阳能电池板开路电压与温度关系图

可见,在夏季光伏板上的温度可高达65°C,标称开路电压25°C时为21.5V的组件的开路电压将下降到21.5*((1-0.4%*(65-25))=18V左右,最佳工作点电压14.7V,加上隔直二极管的压降,只能勉强将电池充到均充电压,

因此,对应12V电池组,光伏板一般选择开路电压21,5V,最大工作点电压17.5V的组件就是考虑这个原因。

(2.5) 光伏组件的功率选择:主要是根据负载大小和需要多长时间来将蓄电池充足

电来决定光伏组件的功率。 一般组件太阳能电池片的面积大小决定功率大小,相同太阳片面积,效率高的可输出更大功率。下表是某厂家的多晶硅太阳能电池片技术规格:

(2.6)光伏板容量设计还应注意:

 系统组件的效率比单个组件要低2-3%。

必须考虑运行几年后的光伏板转换效率衰退问题,一般取98%为有效值  考虑灰尘对光伏板发电效率的影响,尤其是在西北多灰尘地区,可以根

据当地情况取5-10%的发电损失

 厂家标称光伏板功率都是指实验室理想光照下的峰值发电功率,在实际

使用中,根本无法达到,一般实际发电功率取标称功率70-80%。

 对于选用不带MPPT功能的控制器,因为光伏板不能工作在最大工 作

点,发电效率也要损失5%左右。

综合以上几点,取损失的低端,累加损失在34%左右,以上几点在设计时若不加于考虑,往往会造成所选择太阳能电池板功率不足,造成蓄电池长期充电不足,非常容易导致蓄电池寿命大大缩短。

二、控制器:

不管系统大小,离网光伏系统都离不开控制器,控制器的主要作用是:一是控制光伏板对蓄电池的充电,避免过充电。二是控制蓄电池对负载的放电,避免蓄电池过渡放电。这是最基本的功能,其他都是附加功能。

目前市场上的离网光伏控制器可以分为两大类,带MPPT功能和不带MPPT功能。

市场上某进口知名品牌的带MPPT功能控制器如下图:

图中可以看出,电路采用具有MPPT控制功能的BUCK电路,当电池选用48V系统时,太

阳能电池板的开路电压范围可以达到150VDC,在一个较宽的电压范围内,都可以让太阳能电池板工作在MPPT状态,最大限度的发挥其发电功率。但是此控制器最多只能称是带MPPT的充电器,因为其不具备对电池的放电管理,电池可能面临过放电的危险。而且目前带MPPT的控制器价格昂贵,尤其是系统功率在10KW以上时,基本不用带MPPT功能的控制器。

带MPPT的太阳能控制器

不带MPPT功能的控制器原理框图如下:

典型光伏离网控制器原理框图

当蓄电池充电到设定电压,K1断开,电池对负载放电一小会儿后,K1再接通,太阳能电池板再对电池充电,因为K1需要频繁闭合,一般选用低内阻的MOSFT管。也有厂家选用继电器的,寿命存在较大隐患。D1用于无日照时,避免蓄电池对太阳能电池板方向放电。J1是一旦K1击穿时,可以断开,起到对电池的保护!J2是对电池的放电进行保护,当电池电压低于设定值时断开。另外设计比较好的控制器一般都具有完善的监控接口,部分还具有发电机控制功能。另外,若应用在通信系统,一般要选择正极接地方式,而且对负载一般要设计有二次下电功能,当电池放电到一定程度时,可以先将次要负载断开,继续对重要负载保持供电到保护点,J2断开了保护。

因为蓄电池的放电深度对循环使用寿命影响很大,因此,电池欠压保护点的设置就非常关键。不少的控制器保护点是固定,或者是可以人为调整,但是电池的保护点一点设定死后,随着负载电流的减小,放电深度必然加深,好的控制器应该能根据实际的电池安装容量和负载电流大小,自动调整保护电压点,将放电深度控制在设计范围。

另外,不少的控制器其电源单纯取自蓄电池,一旦蓄电池在最恶劣的情况下,被完全放电,此时,及时太阳能电池板能正常发电,也无法启动控制器对蓄电池进行充电,因此一般要求控制器的电源板取电需要来自蓄电池和光伏板。

三、蓄电池:蓄电池在离网光伏系统中主要起到能量储存和能量稳定的作用。

离网光伏系统中,最容易失效的主要部分应该就是电池,而电池的投资一般和PV板差不多,一旦电池达不到设计寿命,损失就非常大。

目前比较适合在光伏离网系统应用的电池,一般是免维护铅酸电池,具有较高的综合性价比,常规的免维护铅酸电池设计寿命为3-5年,但是在实际应用中往往达不到设计寿命,主要因素有以下几点:

循环寿命:

所有的铅酸蓄电池厂家所给的电池寿命一般有循环寿命和浮充寿命,以下是汤浅电池NP系列的循环使用寿命和浮充使用寿命曲线图。

汤浅NP系列循环寿命曲线

汤浅NP系列浮充寿命曲线

光伏离网应用系统,一般需要在白天利用光伏板对电池进行充电,晚上则靠蓄电池储存的能量对负载进行放电,这样的应用显然不适合浮充使用寿命曲线,而是要采用循环使用寿命曲线来分析。

从循环使用寿命曲线图可以看出,在环境温度理想的情况下,当放电深度50%是,循环次数可以达到400次以上,而100%深度放电,则只有不足200次,为降低系统造价,电池的放电深度不可能取的太小,否则蓄电池的容量要非常大,经济上不划算,根据应用场合不同,是否配置备用发电机或者采用风力发电补充等,对放电深度的取值往往不同!常规取50-70%左右的放电深度,可以在容量投入和使用寿命之间折中。当取放电深度为70%时,循环寿命为300次左右,50%深度则有400多次。这还是理想的状况,以下情况不考虑好会再缩短使用寿命: 环境温度:

光伏离网应用,有相当多是在户外,或者无空调的场合,温度范围很大,低温主要影响可放电容量,高温则对寿命有非常大的影响,下图是汤浅NP系列的温度与浮充寿命关系图:

汤浅NP系列电池温度与浮充寿命关系图

上图可以看出,当环境温度高于25°C时,电池的使用寿命大幅下降,而离网光伏系统的电池在夏季,温度常常在30°C以上,部分在太阳直晒的地方,可能达到50°C以上,导致电池寿命远达不到设计寿命。因此在户外应用时,建议将电池埋在地下,是在不行,也避免太阳直晒电池,最好在电池箱上做简单的遮阳罩,尽可能的降低电池温度。

高温对电池寿命有很大影响,低温则严重的影响电池的放电能力,常规的密闭式铅酸电池的工作温度下限一般在-10℃左右,低于此温度,电池的可放电容量一般就缩减的很厉害。低于-25℃左右,容量基本就放不出来。

电池厂家所给的参数都是指针对单节电池的试验数据,当实际使用时多结电池串联时,随着循环次数的增加,电池间的差异必然加大,电池组的实际使用循环次数要少于单节电池的次数,串联的电池越多,可用循环次数越少,目前尚无准确数据,只能是根据经验估算。 充电电压:

因此光伏离网系统,电池必然处于循环应用下,蓄电池组的充电电压设置就非常关键,因为白天光伏板有效发电时间一般只有4-5小时,电池必须在这么短的时间内将晚上放出的能量补回来,因此充电电压一般要按均充电压来设置,即每单体电池2.35-2.45V(不同电池厂家有所不同),原则是,晚上的放电深度越深,均充电压就设置越高。

温度补偿:

因为光伏离网应用,电池不少处于户外环境,冬夏季温度变化非常大,要求控制器必须具备温度补偿功能,电池厂家一般会给出补偿曲线,下图为汤浅NP系列充电电压与温度关系图。从图中可以看出,随着环境温度的提高,充电电压要适当下调。一般是以25℃为中心,温度增加1℃,充电电压每单体下调5mV.。控制器不具备此功能,或者设置不当,就容易造成夏季过充电,冬季欠充电的情况。

汤浅NP系列充电电压与温度关系图

因此,在电池的选择上,因重点考虑:

1、 尽量浅深度放电设计,以加大循环使用次数

2、 尽量创造一个合适的电池环境温度,尤其是高温

3、 选择合适的充电电压和温度补偿措施

在预算允许的情况下,可以考虑采用胶体电池,适合在较高温度下工作。

对于低温下可以考虑采用卷绕式电池,一般在-25℃非高倍率放电下,仍然可以放出80%以上容量。

对于要求循环寿命较长的用户,若电池串联节数不多(例如通信系统48VDC),也可考虑采用磷酸铁锂电池,单体循环寿命可以在2000次左右,电池组循环寿命可以在800次以上。

四、逆变器:

1、 逆变器分类:

(1) 离网逆变器按输出波形可以分为:

方波:适合一些家用的小功率交流设备,如笔记本电脑、小尺寸彩电等,不适合带感性

负载,如电冰箱、空调、水泵等。

正弦波:可以带任何负载,但是带感性负载时,必须考虑电机类的启动冲击,一般电机

的启动电流达到正常工作电流的6-7倍,要求逆变器具备强大的过载能力才能带

电机类负载。

(2) 按输出相数可以分为:

单相输出:适合家用设备和不需要三相负载的地方,一般逆变器的功率在1-30KW左

右。

三相输出:适合工业场合和有三相负载的地方,一般功率在10-几百KW都有。

(3) 按输出是否带有隔离变压器分为:

工频逆变器:输出带有隔离变压器,体积、重量较大,但是有隔离变压器,机器比较

皮实耐用,尤其是在带有感性负载情况下,可靠性较高。

高频逆变器:具有体积小、重量轻的优点,但是在带复杂负载时,可靠性不如工频逆变器。

2、 逆变器的选用:

(1) 主要是考虑根据负载大小来选择逆变器的功率:一般控制逆变器的长期运行功

率为额定功率的60-70%最为经济可靠,但是要注意若负载当中有电机类类负载,又没有变频器或者软启动设备,则逆变器的功率要大很多,或者选用专门可以启动电机的特殊逆变器。应用在高海拔地区时,还应适当降容使用。

(2) 逆变器的直流输入电压范围:一般由离网系统的电池电压决定,逆变器的直流

输入范围应该和蓄电池和控制器匹配。

(3) 因具备无人值守功能:很多应用场合是在高山等无人地区应用,逆变器应该设

计为可以自动保护、自动启动,完善的远程通信管理功能。

下期,我们将介绍太阳能并网发电系统。

范文四:新能源的应用论文 投稿:刘雋雌

新能源的应用

参考文献:《新能源现状与发展对策》、《新能源的开发和利用》 摘要:世界能源需求的不断攀升和自然资源的日益枯竭,对能源供应商、工业企业及消费者都提出了新的挑战,尽可能以高效和可持续的方式使用能源成为了当务之急。能源效率对所有类型的能源转换都有所影响:从电能和热能的高效生成、输送和分配,到工业、楼宇和交通对能源的高效利用,无所不包。

关键词 能源现状 新能源的前景 利用新能源 引言:新能源是相对于常规能源说的,有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种。新能源的共同特点是比较干净,除核裂变燃料外,几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,因此,人类越来越重视新能源的开发和利用。

正文:全世界消耗能源量160亿tce,其中可再生能源利用总量折合为12亿tce。2009年,在全世界消耗的能源中,石油最多,占到35%,煤炭占到29%,天然气占到24%,核电占5%。从中我们不难看出目前全世界消耗的能源主要是化石能源。而化石能源在为人类带来文明的同时,也带来很多矛盾,很多问题。当前各国在不断地竞争,其中重要的原因就是,化石能源的有限性与人类能源消耗的无限性之间的矛盾在不断加剧。现在究竟化石能源能持续多少年,虽然没有定论,但是这种状况如果不断地持续下去,将来一定会出现能源短缺,这是一个客观的规律。化石能源的大量消耗带来的问题两个严重问题:一个是环境污染,另一个就是气候变化。环境污染主要是二氧化硫和氮氧化物,还包括开采、运输时造成的环境污染。气候变化也算一种环境污染,并对全球产生影响。总的来讲,化石能源是有限的,未来转变能源结构任务非常艰巨。现在全球在做很多预测,将来能源消费结构应该是什么样的?是这样持续下去,还是要不断转变?实际上在不同的国家,特别是发达国家都做了很多研究。从全球来讲,加快能源结构的转变,就是要从现在的以化石能源为主,不断转向以新能源或是以可再生能源为主的时代。有观点认为本世纪到2100年,70%~80%的能源将依赖太阳能、风能、生物质能,或是地热、海洋能等,自觉推动这一转变是我们现在所面临的一项重大任务。从能源的历史

变迁看,能源的发展是不断由优质能源替代劣质能源、由清洁能源替代污染能源、由低碳能源替代高碳能源的过程。从能源变化的趋势看,今后可再生能源一定会替代化石能源,实现能源消费向清洁可再生方向转化,最终进入低碳能源或无碳能源的时代。

2009年,我国能源消费量约31亿tce,是第二能源消费大国。其中煤炭占69%,石油占20%,天然气占3.4%,核电、水电及其他能源占7.2%。但从人均能源消费水平来看,我国能源消费量还很低,还没有达到全球平均水平。随着经济发展和全面建设小康社会目标的推进,我国能源消费量将持续增长,预计到2020年,能源消费量将达到45亿tce以上。与世界能源消费结构相比,我国能源消费具有以煤为主的特点,煤炭消费占能源消费总量的69%,而世界平均水平为28%左右。我国能源发展问题就是煤炭利用问题:一是减少煤炭在能源消费中的比重,加快开发利用新能源等其他能源资源;二是实现煤炭的清洁化利用,包括高效燃烧、煤炭转化、碳捕捉和储存等。

全球所指的新能源包括风能、太阳能、生物质能等,核能在我国算新能源,在发达国家已经是常规能源,比如在法国全部都是核电。所以,各个国家的情况不一样。新能源的特点是资源潜力很大,现在技术还不是特别成熟,产业基础也比较薄弱,总的来讲全球都比较薄弱。要开发新能源,必须有很强的或者很明确的政策支持,这是全球共同的特点。中国为了推动可再生能源发展,2006年就制定了《可再生能源法》,这几年发展很快,每年风电发电量成倍增长。我国新能源产业支持政策,主要包含以下几个方面:一是优惠价格。总的来讲,新能源发电比常规能源价格高得多,生物质发电0.75元/kW·h,风电是0.51~0.61元/kW·h,太阳能将近1元/kW·h,都比较高。第二是全网分摊。因为电价比较高,高出去的电价怎么解决?如果把这样一个电价集中在一个比较局部的地区,比如内蒙古风电很多,现在已经是1 000万kW的风电装机容量,如果高出的价格都让自己来承担,风电肯定发展不了。现在采用的政策就是全网分摊,所有地区都来进行分担,这样就不会加重地方负担,鼓励地方政府来更好地支持这个产业发展。第三是优先上网。可再生能源国家实行优先调用政策,但在实际过程中没有完全做到优先调度,大家在尽最大努力做到优先使用。总的来讲,这三个政策促进了这些年新能源的快速发展,起到了很大的作用。优惠电价使投资的积极性得到了保障,全网分摊使得地方的积极性得到了发挥,两者作用的结合使得各地上马新能源的积极

性比较高。所以社会上出现产业过热、产能过剩的担心。

截至2009年底,我国风电装机达到2 268万kW,虽然数量不多但是增长非常快。我国风能资源多数集中在陕北、内蒙古等地,在沿海也很多,如在江苏、山东也都经历了很快的发展过程。经过几年的招标探索,根据招标确定电价基础,形成了一个区域电价。这个电价把全国风能资源分成四个区,从一类风区到四类风区,每个风区电价不一样,根据风区评价的结果进行定价。只要在这个风区建厂,就对应相应的价格。如果在内蒙古建风场就是0.51元/kW·h;如果在江苏就是0.61元/kW·h。风资源不一样,地形条件也不一样,这样的政策对于投资者来说,可以准确估算投资收益,对投资决策起到了很好的引导作用。我国风电产业设备经历了一个从完全进口到完全自主设计生产的历程。在2000年之前的风电设备全部进口,主要利用政府贷款。从2003年开始进行招标来推动国产化,到2006年进入规模化发展,如今我国的设备制造能力已经很强,风电产业在国际上的竞争地位明显提高。除了和技术发达国家继续合作之外,很多发展中国家要和我国谈新能源合作,很多地方明确要求我们提供技术和投资。2006~2009年我国风电装机容量。我国风电装机每年在成倍增加,到2009年底达到了2 500万kW,2010年至少3 500万kW,在2011年第2期煤炭经济研究第31卷全球排第二,估计2011年将会达到全球风电装机第一。我国海上风电也开始启动,上海东海大桥海上风电场是亚洲首个海上风电场,已经建成发电,容量为10.2万kW。2010年江苏又招标确定了100万kW的海上风电,这个风电场要求未来3~4年建成。海上风电在我国市场很好,海上不占用土地,风资源也比较稳定,对电网运行也很好,所以是将来的发展重点。我国提出了一个风电发展目标,就是到2015年达到9 000万kW,2020年要达到

1.5亿kW。目标是大是小现在还很难准确判断,但产业界认为是偏小了。比如2010年预计为1 000万kW,但是实际达到3 000~4 000万kW。

现在全世界非常关注太阳能,因为太阳能的利用潜力比风电更大。太阳能技术很广泛,有光伏发电,其中多晶硅产业规模已经较大,其他光伏发电技术如非晶硅等技术相对成熟,但市场规模较小。除光伏之外还有热发电,其中包括塔式、槽式、碟式等,但技术尚不成熟,在示范当中。这些年,我国的太阳能产业发展得也很快,太阳能电池的总产量占到全球的40%。太阳能产业发展受到一些限制。生产太阳

能电池的生产设备主要依靠欧洲进口,多晶硅也主要靠进口,受国际影响较大。这些年很多企业解决了多晶硅供应,上了大量多晶硅。现在太阳能电池,比如中国的尚德、英利在全球都非常有名,去年欧洲还针对中国的太阳能电池进行反倾销,认为中国产品销售得太便宜。为了启动市场,政府也采取了一些措施,如招标方式。去年在敦煌做了一个试点,当时电价为1.09元/kW·h。2010年招标了13个项目,最低的价格在0.7元上下,高的也不到1元/kW·h。这些信息表明,太阳能产业竞争不断提高,成本在快速下降。以后太阳能价格不可能大幅度提升,这对推动产业的发展意义非常重大。现在多晶硅价格波动很厉害。2008年1kg多晶硅卖到450~500元,2009年和2010年年初只卖到30~40元/kg,现在又达到了100多元。价格不稳定对供需影响非常大。产业初期发展阶段,价格出现一些不稳定,也是可以理解的。太阳能装机和产能增长也非常快,去年装机容量达到160万kW。但太阳能电池产量增长更快,2010年产量要达到1 000万kW,每个企业产能都在成倍扩大。我国为了推动太阳能产业发展,已提出一个规划上报国务院。按照规划,2015年实现装机容量500万kW;到2020年达到2 000万kW。即使到那时,一个省也就100多万kW的规模,只要技术进步加快,产业规模扩张是很迅速的。现在太阳能面临一些制约因素:太阳能成本比较高,是风电的两倍,传统火电的4倍左右,如果没有市场竞争和大规模推广,就会面临很多困难。管理也是非常大的难题。太阳能发电的优势在于分布式发电,每个建筑都可以利用太阳能来发电,但是这样的管理体系、标准体系还没有建立,其中面临的技术和生产关系都非常复杂,解决起来还需一段时间。太阳能的技术路线也有争论。目前我国尚未全面掌握各种太阳能利用的核心技术。

我们目前面临的挑战是提高能源使用效率和对开发地球可再生能源进行投资。目前我国看好的是低碳产业。低碳经济作为一种新的经济发展模式与可持续发展理念和资源节约型、环境友好型社会的要求是一致的与当前大力推行的节能减排和循环经济也有密切联系。理解低碳经济需要把握三个重要特性1、综合性。低碳经济不是一个简单的技术或经济问题而是一个涉及到经济、社会、环境系统的综合性问题。从第一个层面理解低碳经济意味着经济发展与温室气体排放之间关系的“脱钩”即GDP的增长率高于温室气体排放的增长率经济稳定增长而温室气体排放量零增长甚至减少;从第二个层面

看低碳经济所确立的是一种在促进发展的前提下解决气候变化问题的基本思路与单纯的节能减排思路不同它强调发展与减排的结合重点在低碳目的在发展。通过改善经济发展方式和消费方式来减少能源需求和排放而不是以降低生活质量和经济增长为代价实现低碳目的;从第三个层面看低碳经济还关系到人类的发展权和社会公平问题。因为几乎人类所有的生产和消费活动都在一定程度上依赖能源产生相应的温室气体排放不同的国家由于发展水平不同面临的发展潜力和减排空间也不同要设计合理的、能为国际社会所认同的碳排放方案必须从社会公平与人类可持续发展的角度进行考虑。2、战略性。气候变化所带来的影响对人类发展的影响是长远的。低碳经济要求能源消费方式、经济发展方式和人类生活方式进行一次全新变革是人类调整自身活动、适应地球生态系统的长期战略性选择而非一时的权宜之计。3、全球性。全球气候系统是一个整体气候变化的影响具有全球性涉及人类共同的未来超越主权国家的范围任何一个国家都无力单独面对全球气候变化的严峻挑战低碳发展需要全球合作。

在实现新能源开发和可再生能源开发利用的道路上我们必须做的努力有以下几方面

1、提高全社会的认识。全社会都要从战略和全局高度认识可再生能源的重要作用国务院各有关部门和各级政府都要制定相关配套政策和规章制定可再生能源发展专项规划明确发展目标将可再生能源开发利用作为建设资源节约型、环境友好型社会的考核指标。2、建立持续稳定的市场需求。根据可再生能源发展目标要求培育持续稳定增长的可再生能源市场促进可再生能源的开发利用、技术进步和产业发展确保可再生能源中长期发展规划目标的实现。3、改善市场环境条件。4、制定电价和费用分摊政策。5、加大财政投入和税收优惠力度。国家运用税收政策对水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等可再生能源的开发利用予以支持对可再生能源技术研发、设备制造等给予适当的企业所得税优惠。在全面建设惠及13亿人口的小康社会进程中能源是事关中国经济社会发展的一个重要问题。以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展是长期而艰巨的任务。我国政府将努力解决好能源问题实现能源的可持续发展。尽管我国能源消费增长较快但人均能源消费水平还很低仅相当于世界平均水平的四分之三人均石油消费只相当于世界平均水平的二分之一石油

人均进口量也只相当于世界平均水平的四分之一远低于世界发达国家水平。据我国一位领导曾说中国过去不曾、现在没有、将来也不会对世界能源安全构成威胁。中国将继续以本国能源的可持续发展促进世界能源的可持续发展为维护世界能源安全作出积极贡献。和平与发展仍然是时代主题求和平、谋发展、促合作已成为不可阻挡的时代潮流。随着经济全球化深入发展科技进步日新月异生产要素流动和产业转移速度加快世界各国各地区间的互联互动日益加深。国际社会需要加强合作共同维护世界能源安全。我国政府将与世界各国一道为维护世界能源的稳定和安全为实现互利共赢和共同发展为保护人类共有的家园而不懈努力相信在党的领导下进行多学科研究全社会通力合作二十一世纪的中国能源问题必将得到完善解决和促进经济的更大发展。

范文五:新能源技术及应用 投稿:金裵裶

新能源技术概述

新能源技术是高技术的支柱,包括核能技术、太阳能技术、燃煤、磁流体发

电技术、地热能技术、海洋能技术、风能技术等。其中核能技术与太阳能技术是新能源技术的主要标志,通过对核能、太阳能的开发利用,打破了以石油、煤炭为主体的传统能源观念,开创了能源的新时代。

洁净煤技术 采用先进的燃烧和污染处理技术和高效清洁的煤炭利用途径(如煤的气化与液化),减少燃煤的污染物排放,提高煤炭利用率,已成为我国乃至全世界的一项重要的战略性任务。

太阳能

太阳向宇宙空间辐射能量极大,而地球所接受的只是其中极其微小的一部分。因地理位置以及季节和气候条件的不同,不同地点和在不同时间里所接受到的太阳能有所差异,地面所接受到的太阳能平均值大致是:北欧地区约为每天每一平方米2千瓦/小时,大部分沙漠地带和大部分热带地区以及阳光充足的干旱地区约为每平方米6千瓦/小时。目前人类所利用的太阳能尚不及能源总消耗量的1%。

地热能

据测算,在地球的大部分地区,从地表向下每深人100米温度就约升高3℃,地面下35公里处的温度约为1100℃一1300℃,地核的温度则更高达2000℃以上。估计每年从地球内部传到地球表面的热量,约相当于燃烧370亿吨煤所释放的热量。如果只计算地下热水和地下蒸汽的总热量,就是地球上全部煤炭所储藏的热量的1700万倍。

现在地热能主要用来发电,不过非电应用的途径也十分广阔。世界_L第一座利用地热发电的试验电站于1904年在意大利运行。地热资源受到普遍重视是本世纪60年代以后的事。目前世界上许多国家都在积极地研究地热资源的开发和利用。地热能主要用来发电,地热发电的装机总容量已达数百万千瓦。 我国地热资源也比较丰富,高温地热资源主要分布在西藏、云南西部和台湾等地。 核能

核能与传统能源相比,其优越性极为明显。1公斤铀235裂变所产生的能量大约相当于2500吨标准煤燃烧所释放的热量。现代一座装机容量为100万千瓦的火力发电站每年约需200一300万吨原煤,大约是每天8列火车的运量。同样规模的核电站每年仅需含铀235百分之三的浓缩铀28吨或天然铀燃料150吨。所以,即使

不计算把节省下来的煤用作化工原料所带来的经济效益,只是从燃料的运输、储存上来考虑就便利得多和节省得多。据测算,地壳里有经济开采价值的铀矿不超过400万吨,所能释放的能量与石油资源的能量大致相当。如按目前速度消耗,充其量也只能用几十年。不过,在铀235裂变时除产生热能之外还产生多余的中子,这些中子的一部分可与铀238发生核反应,经过一系列变化之后能够得到怀

239,而怀239也可以作为核燃料。运用这些方法就能大大扩展宝贵的铀235资源。 目前,核反应堆还只是利用核的裂变反应,如果可控热核反应发电的设想得以实现,其效益必将极其可观。核能利用的一大问题是安全问题。核电站正常运行时不可避免地会有少量放射性物质随废气、废水排放到周围环境,必须加以严格的控制。现在有不少人担心核电站的放射物会造成危害,其实在人类生活的环境中自古以来就存在着放射性。数据表明,即使人们居住在核电站附近,它所增加的放射性照射剂量也是微不足道的。事实证明,只要认真对待,措施周密,核电站的危害远小于火电站。据专家估计,相对于同等发电量的电站来说,燃煤电站所引起的癌症致死人数比核电站高出50一1000倍,遗传效应也要高出100倍。 海洋能

海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能和海水温差能等,这些都是可再生能源。 海水的潮汐运动是月球和太阳的引力所造成的,经计算可知,在日月的共同作用下,潮汐的最大涨落为0.8米左右。由于近岸地带地形等因素的影响,某些海岸的实际潮汐涨落还会大大超过一般数值,例如我国杭州湾的最大潮差为8一9米。潮汐的涨落蕴藏着很可观的能量,据测算全世界可利用的潮汐能约109千瓦,大部集中在比较浅窄的海面上。潮汐能发电是从上世纪50年代才开始的,现已建成的最大的潮汐发电站是法国朗斯河口发电站,它的总装机容量为24万千瓦,年发电量5亿度。我国从50年代末开始兴建了一批潮汐发电站,目前规模最大的是1974年建成的广东省顺德县甘竹滩发电站,装机容量为500。千瓦。浙江和福建沿海是我国建设大型潮汐发电站的比较理想的地区,专家们已经作了大量调研和论证工作,一旦条件成熟便可大规模开发。

大海里有永不停息的波浪,据估算每一平方公里海面上波浪能的功率约为10x104至20x104千瓦。70年代末我国已开始在南海上使用以波浪能作能源的浮标航标灯。1974年日本建成的波浪能发电装置的功率达到100千瓦。许多国家目前都在积极地进行开发波浪能的研究工作。 海流亦称洋流,它好比是海洋中的河流,有一定宽度、长度、深度和流速,一般宽度为几十到几百海里之间,长度可达数千海里,深度约几百米,流速通常为1一2海里/小时,最快的可达4?5海里/小时。太平洋上有一条名为“黑潮”的暖流,宽度在100海里左右,平均深度为400米,平均日流速30一80海里,它的流量为陆地上所有河流之总和的20倍。现在一些国家的海流发电的试验装置已在运行之中。

水是地球上热容量最大的物质,到达地球的太阳辐射能大部分都为海水所

吸收,它使海水的表层维持着较高的温度,而深层海水的温度基本上是恒定的,这就造成海洋表层与深层之间的温差。依热力学第二定律,存在着一个高温热源和一个低温热源就可以构成热机对外作功,海水温差能的利用就是根据这个原理。上世纪20年代就已有人作过海水温差能发电的试验。1956年在西非海岸建成了一座大型试验性海水温差能发电站,它利用20℃的温差发出了7500千瓦的电能。

风能

风是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。风能就是空气的动能,风能的大小决定于风速和空气的密度。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能,但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为

2.74X109MW,其中可利用的风能为2X107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。空气流动所形成的动能及为风能。风能是太阳能的一种转化形式。太阳的辐射造成地球表面受热不均,引起大气层中压力分布不均,空气沿水平方向运动形风。风的形成乃是空气流动的结果。

风能的利用主要是以风能作为动力和风力发电两种形式,其中以风力发电为主。我国风力资源丰富,可开发利用的风能储量为10亿千瓦。对风能的利用,特别是对我国沿海岛屿,交通不变的边远山区,地广任曦的草原牧场,以及远离电网的农村,作为解决生产和生活的一种可靠途径,具有十分重要的意义。

在自然界中,风是一种可再生、无污染而其储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机,各国都在加紧对风力的开发和利用,尽量减少二氧化碳等温室气体的排放,保护我们赖以生存的地球。

范文六:新能源技术及其应用 投稿:郝礌礍

新能源技术及其应用------生物质能、海洋能

前言:能源、材料、信息、生物技术是现代文明的四大支柱,能源是人类生存及发展的物质基础,也是人类从事各种经济活动的原动力。新能源与常规能源是一个相对的概念,新能源包括太阳能、氢能、核能、生物质能、化学电源、风能、海洋能和地热能等。

(一)生物质能

生物质能简介

生物质(biomass)是指有机物中除了化石燃料以外的所有来源于动、植物能再生的物质。生物质能则是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用,把太阳能转化为化学能后固定贮藏在生物体内的能量。

生物质能源是人类用火以来,最早直接应用的能源。随着人类文明的进步,生物质能源的应用研究开发几经波折,在第二次世界大战前后,欧洲的木质能源应用研究达到高峰,然后随着石油化工和煤化工的发展,生物质能源的逐渐趋于低谷。到20世纪70年代中期,由于中东战争引发大的全球性能源危机,可再生能源,包括木质能源在内的开发利用研究,重新引起人们的重视。人类深刻认识到石油、煤、天然气等化石能源的资源有限性和环境污染问题。日益严重的环境问题,已引起国际社会共同关注,环境问题与能源问题密切相关,成为当今社会共同关注的焦点之一。化石燃料的使用是大气污染的主要原因。“酸雨”、“温室效应”等都已给人类赖以生存的地球带来了灾难性的后果。而使用大自然馈赠的生物质能,几乎不产生污染,使用过程中几乎没有二氧化硫的产生,产生的二氧化碳气体与植物生长过程中需要吸收的大量二氧化碳在数量上保持平衡,被称之为二氧化碳中性的燃料。生物质能将成为未来可持续能源系统的组成部分,预计到本世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总耗能的40%以上。

生物质能开发利用在许多国家得到高度重视,联合国开发计划署、世界能源委员会、美国能源部都把它当作可再生能源的首要选择。联合国粮农组织热门为,生物质能有可能成为未来可持续能系统的主要能源,扩大其利用是减排二氧化碳的最主要的途径,应大规模植树造林和种植能源作物,并是生物质能从“穷人的燃料”变成高品位现代能源。

生物质能的特点

生物质由C、H、O、N、S等元素组成,是空气中二氧化碳、水、和太阳光通过光合作用的产物。其挥发性高,碳活性高,硫、氮含量低(S:0.1%~1.5%,N:0.5%~3.0%),灰分低(0.1%~3.0%)。

1) 可再生性

生物质能属可再生资源 生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用;据统计,全球可再生能源资源可以转换为二次能源约185.55亿tce,相当于全球、气和煤等化石燃料年消费量的2倍,其中生物质能占35%,位居首位。

2) 低污染性,节能、环保效果好

用生物质能代替化石燃料,由于生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少,不仅可以永续使用,而且环保和生态效果突出,对

改善大气酸雨环境;生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应;

3) 广泛分布性,便于就地利用,利用形式多样

缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能;

4) 生物质燃料总量十分丰富

生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。

5)相关技术已成熟,可贮性好

利用薪材和作物秸秆直燃历史悠久,通过发酵生产沼气用于炊事和照明在农村也很普遍,利用甘蔗、玉米等制造燃料乙醇,用以代替车用汽油的做法在美国、巴西已具规模。另一方面,与太阳能、风能相比生物质能突出的优点是可贮存。 生物质能的分类

依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。

1)林业资源

林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源,包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等;木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等;林业副产品的废弃物,如果壳和果核等

2)农业资源

农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物,如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物,通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。

3)生活污水和工业有机废水

生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成,如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等,其中都富含有机物。

4)城市固体废物

城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂,受当地居民的平均生

活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。

5)畜禽粪便

畜禽粪便是畜禽排泄物的总称,它是其他形态生物质(主要是粮食、农作物秸秆和牧草等)的转化形式,包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。

生物质燃料中可燃烧部分主要是纤维素、半纤维素、木质素。按质量计算,纤维素占生物质的40%~50%,半纤维素占生物质的20%~40%,木质素占生物质的10%~25%。

生物质利用的主要技术:化学转换、物理转换和生物转换

生物质能开发利用前景

生物质能是重要的可再生能源,预计在本世纪,世界能源消费的40%将会来自生物质能。但真正实际应用还取决于生物质的各种转化技术是否能突破。目前生物质能利用技术的主要研究方向为:①各种生物质能源转换技术;②生活垃圾能源的规模化利用与示范推广;③生物质热解液化的实用技术,这是最要研究方向,不但可以初级化工产品,而且可以减轻化石能源枯竭带来的能源危机;④沼气和热解气化的集中供气系统相关技术。此外,利用热解气来合成甲醇、乙醇也是今后研究的主要方向之一。

长期以来人们依赖化石能源,年消耗量不断增加,造成日益严重的环境问题,而且预计到2050年左右,化石燃料将濒临枯竭。生物质能源由于其可再生性和利用时不产生大量的二氧化碳而越来越引起重视,开发利用生物质被称为第三次能源转变,20世纪80年代末至90年代初,许多国家尤其是西欧及北美的一些发达国家投入大量人力物力进行技术开发。据估计世界范围内对可再生能源的技术开发投资已达315亿美元。

综上,生物质作为可再生清洁能源其开发利用已势在必行,无论从废弃资源回收或能源结构转换,还是从环境的改善和保护等各方面均具有重大的意义。

(二)海洋能

海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、 储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。

海洋能简介

海洋能(ocean energy)是海水运动过程中产生的可再生能,主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球引力,其他海洋能均源自太阳辐射。

海水温差能是一种热能。低纬度的海面水温较高,与深层水形成温度差,可产生热交换。其能量与温差的大小和热交换水量成正比。潮汐能、潮流能、海流能、波浪能都是机械能。潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比。波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比。在河口水域还存在海水盐差能(又称海水化学

能),入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差,若隔以半透膜,淡水向海水一侧渗透,可产生渗透压力,其能量与压力差和渗透能量成正比。

地球表面积约为5.1×10^8km^2,其中陆地表面积为1.49×10^8km^2占29%;海洋面积达3.61×10^8km^2,以海平面计,全部陆地的平均海拔约为840m,而海洋的平均深度却为380m,整个海水的容积多达1.37×10^9km^3。一望无际的大海,不仅为人类提供航运、水源和丰富的矿藏,而且还蕴藏着巨大的能量,它将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水里,不像在陆地和空中那样容易散失。 海洋能有显著特点

1)海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大,而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说,要想得到大能量,就得从大量的海水中获得。

2)海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力,只要太阳、月球等天体与地球共存,这种能源就会再生,就会取之不尽,用之不竭。

3)海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。人们根据潮汐潮流变化规律,编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报,预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波浪能。

4)海洋能属于清洁能源,也就是海洋能一旦开发后,其本身对环境污染影响很小。

海洋能缺点:获取能量的最佳手段尚无共识,大型项目可能会破坏自然水流、潮汐和生态系统。

海洋能主要能量形式

1)潮汐能

因月球引力的变化引起潮汐现象,潮汐导致海水平面周期性地升降,因海水涨落及潮水流动所产生的能量成为潮汐能。

潮汐与潮流能来源于月球、太阳引力,其它海洋能均来源于太阳辐射,海洋面积占地球总面积的71%,太阳到达地球的能量,大部分落在海洋上空和海水中,部分转化成各种形式的海洋能。

潮汐能的主要利用方式为发电,目前世界上最大的潮汐电站是法国的朗斯潮汐电站,我国的江夏潮汐实验电站为国内最大。

2)波浪能

波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能,是一种在风的作用下产生的,并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能。波浪的能量波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面 的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。

波浪发电是波浪能利用的主要方式,此外,波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。

3)海水温差能

海水温差能是指涵养表层海水和深层海水之间水温差的热能,是海洋能的一种重要形式低纬度的海面水温较高,与深层冷水存在温度差,而储存着温差热能,其能量与温差的大小和水量成正比

温差能的主要利用方式为发电,首次提出利用海水温差发电设想的是法国物理学家阿松瓦尔,1926年,阿松瓦尔的学生克劳德试验成功海水温差发电。1930年,克劳德在古巴海滨建造了世界上第一座海水温差发电站,获得了10kW的功率。

温差能利用的最大困难是温差大小,能量密度低,其效率仅有3%左右,而且换热面积大,建设费用高,目前各国仍在积极探索中。

4)盐差能

盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能,是以化学能形态出现的海洋能。主要存在与河海交接处。同时,淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。

据估计,世界各河口区的盐差能达30TW,可能利用的有2.6TW。我国的盐差能估计为1.1×10^8kw,主要集中在各大江河的出海处,同时,我国青海省等地还有不少内陆盐湖可以利用。盐差能的研究以美国、以色列的研究为先,中国、瑞典和日本等也开展了一些研究。但总体上,对盐差能这种新能源的研究还处于实验室实验水平,离示范应用还有较长的距离。

5)海流能

海流能是指海水流动的动能,主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量,是另一种以动能形态出现的海洋能。

海流能的利用方式主要是发电,其原理和风力发电相似。全世界海流能的理论估算值约为10^8kW量级。利用中国沿海130个水道、航门的各种观测及分析资料, 计算统计获得中国沿海海流能的年平均功率理论值约为1.4X10^7kW。属于世界上功率密度最大的地区之一,其中辽宁、山东、浙江、福建和台湾沿海的海流能较为丰富,不少水道的能量密度为15~30kW/m^2,具有良好的开发值。特别是浙江的舟山群岛的金塘、龟山和西候门水道,平均功率密度在20kW/m2以上,开发环境和条件很好。 利用现状

上述不同形式的能量有的已被人类利用,有的已列入开发利用计划,但人们对海洋能的开发利用程度至今仍十分低。尽管这些海洋能资源之间存在着各种差异,但是也有着一些相同的特征。每种海洋能资源都具有相当大的能量通量:潮汐能和盐度梯度能大约为2TW;波浪能也在此量级上;而海洋热能至少要比此大两个数量级。但是这些能量分散在广阔的地理区域,因此实际上它们的能流密度相当低,而且这些资源中的大部分均蕴藏在远离用电中心区的海域。因此只能有一小部分海洋能资源能够得以开发利用。

前景展望

全球海洋能的可再生量很大。根据联合国教科文组织1981年出版物的估计数字,五种海洋能理论上可再生的总量为766亿千瓦。其中温差能为

400亿千瓦,盐差能为300亿千瓦,潮汐和波浪能各为30亿千瓦,海流能为6亿千瓦。但如上所述是难以实现把上述全部能量取出,设想只能利用较强的海流、潮汐和波浪;利用大降雨量地域的盐度差,而温差利用则受热机卡诺效率的限制。因此,估计技术上允许利用功率为64亿千瓦,其中盐差能30亿千瓦,温差能20亿千瓦,波浪能10亿千瓦,海流能3亿千瓦,潮汐能1亿千瓦(估计数字)。

海洋能的强度较常规能源为低。海水温差小,海面与500~1000米深层水之间的较大温差仅为20℃左右;潮汐、波浪水位差小,较大潮差仅7—10米,较大波高仅3米;潮流、海流速度小,较大流速仅4~7节。即使这样,在可再生能源中,海洋能仍具有可观的能流密度。以波浪能为例, 每米海岸线平均波功率在最丰富的海域是50千瓦,一般的有5~6千瓦;后者相当于太阳能流密度1千瓦/米2)。又如潮流能,最高流速为3米/秒的舟山群岛潮流,在一个潮流周期的平均潮流功率达4.5千瓦/米2。 海洋能作为自然能源是随时变化着的。但海洋是个庞大的蓄能库,将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水里,不象在陆地和空中那样容易散失。海水温差、盐度差和海流都是较稳定的,24小时不间断,昼夜波动小,只稍有季节性的变化。潮汐、潮流则作恒定的周期性变化,对大潮、小潮、涨潮、落潮、潮位、潮速、方向都可以准确预测。海浪是海洋中最不稳定的,有季节性、周期性,而且相邻周期也是变化的。但海浪是风浪和涌浪的总和,而涌浪源自辽阔海域持续时日的风能,不像当地太阳和风那样容易骤起骤止和受局部气象的影响。

海洋能的利用目前还很昂贵,以法国的朗斯潮汐电站为例,其单位千瓦装机投资合1500美元(1980年价格),高出常规火电站。但在目前严重缺乏能源的沿海地区(包括岛屿),把海洋能作为一种补充能源加以利用还是可取的。

人类生活的地球面临着不可回避的压力:人口迅速增长和人类生活质量不断提高;能源需求的大幅增加与化石燃料的日益减少;各种能源形势的开发利用和生态环境的门槛提升。时代呼吁新能源技术的高速发展,太阳能、氢能、核能、生物质能、化学电源、风能、海洋能和地热能的能量转化、能量储存和能量传输的理论与技术是21世纪能源与工程的前沿性课题。

范文七:新能源的军事应用 投稿:苏琯琰

新能源的军事应用

可再生能源学院 刘珏麟

摘要:21世纪的能源危机已经渗透到了社会的各个方面,国防军事领域也不例外。再加上军事装备的不断发展、作战规模不断扩大,军事能源的需求急剧增长,新型能源在军事上的开发利用便成为了许多国家共同关注的话题,不少国家甚至已经开始了这方面的研究,并且已经将新能源运用到军事领域……

能源是社会发展和进步的物质基础,对于特殊社会活动的军事集团来说,能源的利用和变革更是显得尤为重要,有了足够的能源支持,才能保证国家军事的竞争力,在国防活动和战争中掌握主动权。

因此,古今中外,兵家无一不是新能源的酷爱者,同时也是能源变革的最先受益者。煤的开发利用,冶金技术得到发展,用铁打造的兵器面世;而后,火药的发明将人类带入了一个全新的热兵器时代;随着时代的发展,石油的开发利用和第二次工业革命促使军事领域又发生一次新的变革,出现了如飞机、舰艇等大量的新式战斗机械。至今,石油依旧是军事能源的主体,显示军队实力的飞机、舰艇、装甲车、汽车等时时刻刻都在吞噬着大量的石油制品。

但是, 21世纪的能源危机已经渗透到了社会的各个方面,国防军事领域也不例外。再加上军事装备的不断发展、作战规模不断扩大,军事能源的需求急剧增长,新型能源在军事上的开发利用便成为了许多国家共同关注的话题,不少国家甚至已经开始了这方面的研究,并且已经将新能源运用到军事领域。

作为可再生能源学院的学子,新能源始终是我们关注的中心话题;作为党员和入党积极分子,国防军事的发展也时刻牵动着我们的心。因此,我们决定利用暑假的时间对新能源在军事领域的发展做一个调查,一方面,普及大家的国防知识,增强国防意识,也在建党90年之际,了解一下军队的历史;另一方面,也为我们可再生能源学子以后的研究方向提供一些新的思路。

由于军队的特殊性质,不接受我们实地的采访,我们主要是通过电话、邮件等通讯方式对一些军人、军校老师和军事爱好者进行了采访。在访谈中我们了解到,其实大部分的军人对能源在军队上的应用了解的很少,关注军事新闻的时候偶尔能看到一些这方面的信息,他们了解比较多的还是核能和太阳能在军事上的利用。相对而言,军校的老师就显得专业很多,部分老师所教授的专业还涉及到了军事能源方面,他们为我们提供一些比较专业的资料,让我们比较系统的了解了军事能源的发展以及新能源在军事上得利用情况。除此之外,我们还通过网络、军事杂志等途径对已经收集到的材料进行了补充,了解了新能源在军事上应用的最新情况。

军事上对新能源技术的需求主要还是出于能源危机的考虑。一种新的能源从开始研发到推广应用的周期需要30年至50年,而石化能源也总有枯竭的一天,于是在军事上越来越多的国家开始呼吁要降低对石油资源的依赖,对新能源的开发利用的要求也就呼之欲出。

在调查实践中我们发现,我国新能源在军事上的应用和研究成果并不是很多,主要还是集中在一些已经比较广泛应用的新能源上,在资料中很少有关于我国新能源技术创新方面的信息,在我们收集的资料中,谈到最多的还是核能的利用。

核能在军事上得应用主要是核武器和为大型军事机械提供动力。核武器的杀伤力和破坏力都是其他武器无法比拟的,随着原子弹和氢弹的研制成功,我国成为了继美、苏之后第三个拥有核武器的国家,我国在核武器研究方面在世界范围内还是比较领先的。另一方面,核

反应堆也是舰艇等大型军事机械的最佳动力源,我国海军是世界上第五支拥有核潜艇的海军,核潜艇也是中国海军强大的“撒手锏”。

跟石油制品和核能一样,电能也是必不可少的军事能源,而且它不仅直接应用于军队,同时也间接应用于国防工业。而我们小组成员所学习的专业正好是新能源发电,大家对新能源发电在军事上的应用表现了浓厚的兴趣。

目前在军事上的新能源发电运用最多的是太阳能发电技术,战术太阳能系统的主要优点是轻便、便于携带;更高的能量-重量比(是其他设备的2倍);减少了电池与燃料的运输要求;具有更高的战场生存力(没有噪声,可以进行伪装,没有突出的反射面,没有热辐射);可以满足部队能源需求(充电、净化水,可供个人电子设备、指控设备、医疗设备、生活使用)。由于这些优势,太阳能发电领域也成为了兵家必争之地。但是,太阳能发电技术也存在其不可忽视的缺点。首先,太阳能发电技术是通过半导体材料直接将太阳能转化为电流,目前最主要采用的是硅材料,但是硅材料的缺点是易碎,难以设计出坚固的适合野外部署的太阳能发电设备。另外,太阳能也依赖天气,从而有了间歇性,成本高也在一定程度上限制了太阳能发电在军事上的利用。

另外一些新能源也在逐渐进入军事能源利用领域,我国一些沿海的部队已经引入了风能、潮汐能等新能源发电,为部队的日常用电提供保障。在美国加利福尼亚州中国湖海军空中力量试验中心,那里有一个地热电力发生装置,可以利用本地的温泉能源,同时美国还并计

划在内华建一座30兆瓦规模的地热电站。

除了新能源在武器和发电等方面的应用,新能源在军事燃料方面的应用也非常值得关注,而且也有着比较喜人的成果。

氢能是高能燃料,由于其来源广、运输方便且价格便宜、能量转化形式多样的特点在军工领域中占有得天独厚的条件。由于氢的能量密度高,是汽油的3倍,因而可大大减轻燃料重量氢燃料,也由此氢能源航天飞船上得到了广泛的应用,美国也开始积极研究以液态氢作为燃料的战斗机。

除了氢能源以外,生物柴油替代石油制品的可应用领域更加广泛。我国是能源消费大国,生物柴油的可再生性可以解决一些石化能源枯竭而引起的能源危机,保证能源安全。生物柴油可作为一种战略石油资源储备,同时是一种生物质能,能够用于生活、生产、军事等领域的新兴能源,是石化柴油很好的替代品。其不受地理等的影响,可以因地制宜种植生物柴油原料植物,形成绿色能源储备库,加上生物柴油的生产也不受地理环境的影响,可免去了勘探、钻井、采矿及长途运输等环节,比石化石油更容易普及和推广。因此,生物柴油的布局更合理,在能源上更加独立,使得各国的能源不易受到别国的干涉和控制,减少对石油市场的依赖。所以在目前这个能源竞争的时代,生物柴油是一种最好的战略石油储备。同时,生物柴油的发展可以解决目前一些由于石油而引起的一系列斗争,有利于维护国际环境安定。生物柴油比核能等更安全,不易发生爆炸、泄露等安全事故。

通过此次社会实践活动,我们发现,由于能源危机逼近,各个国

家对于新能源在军事的利用都有着迫切的需求,但是大部分国家在这方面仍处于起步的阶段。另外由于新能源应用技术的不成熟,其能源利用的可靠性和可行性都还达不到军工要求的标准,很多的新能源技术都处于研制阶段,未能真正投入军事能源利用。除此之外,新能源应用的成本也成为其广泛运用于军事的一个难题,军队对于能源的消耗惊人,如果解决不了成本的问题,很多新能源的利用也就只能停滞于研究,无法真正得到运用。

新能源发电技术是我们研究的方向,但是如果将其运用于军事,情况又将复杂得多,对发电的效率和稳定性都有更高的要求,而且还要适应战争的特点,要携带方便、安全、易使用。

虽然新能源发展在军事上的利用困难重重,但是我们坚信新能源迟早会替代石油,能为新时代军事能源的霸主。不管是军事还是民用,在未来的学习中,我们都将认真学习,积极投身到新能源技术的研发中,通过技术的革新来弥补新能源自身的缺陷,促进其在国防军事和社会生活中的广泛应用,为祖国新时代的建设贡献自己的力量。

最后要感谢防化学院的孙老师为我们提供的宝贵资料,以及云南军区的蒋先生、四川内江的退伍军人邓先生和陈先生对我们实践的支持,积极配合我们的采访,让我们得到了不少有用的信息。

范文八:论新能源在中国的应用 投稿:蒋聉聊

论新能源在中国的应用

学生姓名:高城成

学号:2131201011

专业班级:电气311

新能源领衔两会热词榜

时值两会召开,背负着选民希冀的代表委员们各抒己见,一系列利国利民的政策正在出炉,一大批热气腾腾的两会热词随之涌出。其中,新能源受到了广泛且热切的关注,成为了两会“热词榜”的领头羊。然而,联系到我国的实际,情况却不容乐观,新能源在我国的发展和推广遇到了多座“大山”。

新能源发展中的问题

第一个问题是弃风弃光现象严重。很多新能源项目执行者只追求“量”而过分忽略“质”,加上相关技术方面上的不成熟,不可避免地导致并网效率低,浪费严重!同时值得一提的是,我国现有的能源体制因利益分配等一系列问题对新能源有着较强烈的抵制,这也造成了风光等新能源利用率很低。

第二个值得堪忧的问题就是有关项目的工程和设备质量了。我们不得不承认的一个事实是新能源行业的一些私营业主确实值得鄙视,套补贴、钻空子、投机倒把、偷工减料,对行业的危害非常大。由于监督、惩罚体制的不完善,他们可以说是到了为所欲为的地步,这是我国新能源发展大潮中的一颗不得不重视的毒瘤!

„„

推广新能源的必须性

既然新能源的推广陷入这般境地,那我们为什么还要坚持呢?

第一个,从国家安全角度来说:中国能源需求的急剧增长打破了中国长期以来自给自足的能源供应格局,自1993年起中国成为石油净进口国,且石油进口量逐年增加,使得中国接入世界能源市场的竞争。由于中国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足,未来中国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。国际贸易存在着很多的不确定因素,国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定,但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响中国的石油供给,对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少中国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的依赖程度,提高中国能源、经济安全。

第二个,从环保角度来说:传统能源主要产生烟气污染和粉尘污染等。烟气污染指煤炭直接燃烧排放的SO2、NOx等酸性气体不断增长,使我国很多地区酸雨量增加,据统计全国每年产生140万吨SO2。粉尘污染指对电站附近环境造成粉煤灰污染,对人们的生活及植物的生长造成不良影响,据统计全国每年产生1500万吨烟尘!

第三个,从新能源的不可替代性以及巨大的潜力来看:新能源在国计民生上都有着重大的意义。以核能为例:核电站现在已成为各个国家重点发展的新能源项目,我国在核电站领域也处于世界领先地位。同时,对于中国这样的大国来说,核能在军事方面也是不可或缺的,我国现在正在积极探索以核能为动力的航母制造,这对于我国的近海防守和维护世界和平有着举足轻重的意义。

推广新能源的措施

既然发展新能源能已是势在必行,那我们该怎么做呢?

第一:国家在对新能源项目给予优惠鼓励政策时也须尽快建立相应的、配套的监督惩罚体系,以惩戒一些投机倒把、钻空子的人。这样可以提高新能源利用的“质”,有效遏制弃光弃电现象。

第二:向发达国家学习,支持国与国之间的交流合作。我国与英国的合作,便是我国核能发展迈出的重要一步。 英国核能发展居世界领军水平,是核能企业寻求商务与技术合作的理想伙伴。英国的核能产业拥有巨大的消费市场,其发展也获得了政府机构和政策上的大力支持;与此同时,英国核能产业还拥有世界领先的技术经验以及人才基地;不仅如此,英国核能成套的产业链及完备的配套服务体系也为行业发展创造了稳定健康的环境。

伦敦时间2013年10月21日,英国政府正式批准了中国广核集团与中国核工业集团公司参与投资当地新核电站的计划,这标志着中国核电企业终于如愿登陆西方发达国家。此前,中英两国政府在10月15日北京举行的第五次中英经济财金对话(EFD)之后签署了《关于加强民用核能领域合作的谅解备忘录》。英国财政部商业大臣戴顿勋爵(LordDeighton)作为英方代表参与了此备忘录的签订,这为英国政府正式批准中国核电企业参与欣克利C角的建设作了铺垫。

英国是民用核电历史最悠久的国家,中国则是民用核电发展最快的国家。这项合作会同时使中英双方受益。中国拥有全球最大的核电装备制造能力,同时拥有全球最为充沛的资金,这也正是中国核电企业走向海外的一大动力。

学习的同时也须理论联系实际。这里有一个典型的例子,丹麦的风电使用极为发达,其中不乏我们可以学习借鉴的地方,但切记不能生搬硬套。中国所谓‘大规模’指的是千万千瓦级风场,而这些较小国家的‘大规模’指的是几十万千瓦级的风场;中国所说的‘远距离’指的是几百上千公里的输送,丹麦的‘远距离’却基本上在一百公里左右。

第三:发展新能源的同时也不能忘了旧能源的重要性。煤炭清洁开发当今也是一个热点项目,不仅能实现基本上“零排放”,同时也大大提高了能源的利用率,并且我国有着丰富的煤炭能源使用经验,万不可“忘本”!

总而言之,利用好新能源,必要而紧迫,任重而道远!

范文九:新能源发电及其应用 投稿:赵慌慍

新能源发电及其应用

内容摘要

风光互补发电系统近几年引起了许多专家学者的关注,也取得了一定的成果,并已经推广了日常生活中来。风光互补照明供电系统,充分利用清洁能源,实现零耗电、零排放、零污染,产品广泛应用于道路、景观、小区照明及监控、通讯基站、船舶等领域。本文通过对风光互补发电系统的现状分析,从其技术原理入手,将重点放在了风光互补的发电部分,主要通过对风光互补发电原理及电路分析,为风光互补发电系统提供了一个很好的基础。并通过对风光互补系统的逐步分析,对风光互补发电系统做了一个整体研究,通过研究得出,作为两种新型能源的充分利用系统,风光互补发电系统更加适合现在生活需要。

关键词:风光互补的发展历程;风光互补发电技术原理;风光互补发电技术的

应用;风光互补发电的结构.

目 录

内容摘要 ........................................................................................................................... I

引 言 .......................................................................................................................... 1

1风光互补的发展历程 ................................................................................................... 2

2风光互补技术原理 ....................................................................................................... 3

2.1风光互补技术原理简介 .................................................................................... 3

2.2风光互补系统发电结构 ...................................................................................... 3

2.3风光互补系统发电技术优势 .............................................................................. 4

3 风光互补发电控制系统的运行 .................................................................................. 4

4 风光互补的应用 .......................................................................................................... 5

4.1无电农村的生活、生产用电 ............................................................................ 5

4.2半导体室外照明中的应用 ................................................................................ 5

4.3室外道路照明工程主要包括 ............................................................................. 5

4.4航标上的应用 ..................................................................................................... 5

4.5监控摄像机电源中的应用 ................................................................................. 6

4.6通信基站中的应用 ............................................................................................. 6

4.7抽水蓄能电站中的应用 ..................................................................................... 7

结 论 .............................................................................................................................. 7

参考文献 .......................................................................................................................... 8

引 言

在西方工业化进程的100多年中,已经消耗了全球资源量的60%左右。中国现在能源消费将近70%依靠煤,这给我国带来很大压力。近年来我国积极调整能源结构,大力发展可再生能源,尤其是太阳能和风能。2007年底我国太阳能热水器总集热面积为13000万平方米,年生产能力超过1500万平方米。太阳能电池产量达1088兆千瓦,超过欧盟和日本,成为当今世界太阳能电池第一大国。同时与2010年底,中国全年风力发电新增装机达1600万千瓦,累计装机容量达到4182.7万千瓦,跃居世界第一。虽然中国跃升最大太阳能、风电装机国,但效率,效益仍较低。而风光互补发电系统充分利用可再生能源的互补性,节能环保,高效可靠,是目前最合理的独立电源系统。

风光互补,是一套发电应用系统,该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电(将交流电转化为直流电)将发出的电能存储到蓄电池组中,当用户需要用电时,逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电,通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。

最初的风光互补发电系统,就是将风力机和光伏组件进行简单的组合,因为缺乏详细的数学计算模型,同时系统只用于保证率低的用户,导致使用寿命不长。

近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大,保证率和经济性要求的提高,国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。其中colorado state university和national renewable energy laboratory合作开发了hybrid2应用软件。 hybrid2本身是一个很出色的软件,它对一个风光互补系统进行非常精确的模拟运行,根据输入的互补发电系统结构、负载特性以及安装地点的风速、太阳辐射数据获得一年8760小时的模拟运行结果。但是hybrid2只是一个功能强大的仿真软件,本身不具备优化设计的功能,并且价格昂贵,需要的专业性较强。

在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定:一是功率匹配的方法,即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率,只要用于系统的优化控制;另一是能量匹配的方法,即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的发电量和风机的发电量的和大于等于负载的耗电量,主要用于系统功率设计。

目前国内进行风光互补发电系统研究的大学,主要有中科院电工研究所、内蒙古大学、内蒙古农业大学、合肥工业大学等。各科研单位主要在以下几个方面进行研究:风光互补发电系统的优化匹配计算、系统控制等。目前中科院电工研究所的生物遗传算法的优化匹配和内蒙古大学新能源研究中推出来的小型户用风光互补发电系统匹配的计算即辅助设计,在匹配计算方面有着领先的地位,而合肥工业大学智能控制在互补发电系统的应用也处在前沿水平。

据国内有关资料报道,目前运行的风光互补发电系统有:西藏纳曲乡离格村风光互补发电站、用于气象站的风能太阳能混合发电站、太阳能风能无线电话离转台电源系统、内蒙微型风光互补发电系统等[1]。

2.1风光互补技术原理简介

风光互补是一套发电应用系统,该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机(将交流电转化为直流电)将发出的电能存储到蓄电池组中,当用户需要用电时,逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电,通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。

风光互补发电站采用风光互补发电系统,风光互补发电站系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统,将电力并网送入常规电网中。夜间和阴雨天无阳光时由风能发电,晴天由太阳能发电,在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用,实现了全天候的发电功能,比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。适用于道路照明、农业、牧业、种植、养殖业、旅游业、广告业、服务业、港口、山区、林区、铁路、石油、部队边防哨所、通讯中继站、公路和铁路信号站、地质勘探和野外考察工作站及其它用电不便地区[2]。

2.2风光互补系统发电结构

风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成。该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。

(1)风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能,通过风力发电机将机械能转换为电能,再通过控制器对蓄电池充电,经过逆变器对负载供电;

(2)光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能,然后对蓄电池充电,通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电;

(3)逆变系统由几台逆变器组成,把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电,保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能,可改善风光互补发电系统的供电质量;

(4)控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化,不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节:一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时,控制器把蓄电池的电能送往负载,保证了整个系统工作的连续性和稳定性;

(5)蓄电池部分由多块蓄电池组成,在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来,

以备供电不足时使用[3]。

2.3风光互补系统发电技术优势

风光互补发电系统由太阳能光电板、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成,发电系统各部分容量的合理配置对保证发电系统的可靠性非常重要。

由于太阳能与风能的互补性强,风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时,风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的,所以风光互补发电系统的造价可以降低,系统成本趋于合理。 3风光互补发电控制系统的运行

风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成。

风力发电部分利用风力机将风能转换为机械能,借助风力发电机将其转换为电能,通过控制器对蓄电池充电,经过逆变器对负载供电。光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能,然后对蓄电池充电,通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电。逆变系统由几台逆变器组成,把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电,保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能,可改善风光互补发电系统的供电质量。控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化,不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节:一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。

风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况,可以在以下三种模式下运行:风力发电机组单独向负载供电;光伏发电系统单独向负载供电;风力发电机组和光伏发电系统联合向负载供电。

风光互补系统关键的控制部分能根据日照强度、风力大小及负载的变化不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节。在发电量充足时把一部分电量供给负载,另一部分电能则存入蓄电池组中,当发电量不足时。由蓄电池组提供部分负载所需电能,从而延长了蓄电池组的寿命,保证了系统的稳定性与可靠性。而且通过合理的设计与匹配,可以设计较低的光电阵列容量和蓄电池容量同时在不配备其他电源的情况下可以基本上保障用户电力供应,使整个系统的成本下降,获得较好的社会效益和经济效益。

4 风光互补的应用

4.1无电农村的生活、生产用电

中国现有9亿人口生活在农村,其中5%左右目前还未能用上电。在中国无电乡村往往位于风能和太阳能蕴藏量丰富的地区。因此利用风光互补发电系统解决用电问题的潜力很大。采用已达到标准化的风光互补发电系统有利于加速这些地区的经济发展,提高其经济水平。另外,利用风光互补系统开发储量丰富的可再生能源,可以为广大边远地区的农村人口提供最适宜也最便宜的电力服务,促进贫困地区的可持续发展。

我国已经建成了千余个可再生能源的独立运行村落集中供电系统,但是这些系统都只提供照明和生活用电,不能或不运行使用生产性负载,这就使系统的经济性变得非常差。可再生能源独立运行村落集中供电系统的出路是经济上的可持续运行,涉及到系统的所有权、管理机制、电费标准、生产性负载的管理、电站政府补贴资金来源、数量和分配渠道等等。但是这种可持续发展模式,对中国在内的所有发展中国家都有深远意义。

4.2半导体室外照明中的应用

世界上室外照明工程的耗电量占全球发电量的12%左右,在全球日趋紧张的能源和环保背景下,它的节能工作日益引起全世界的关注。

基本原理是:太阳能和风能以互补形式通过控制器向蓄电池智能化充电,到晚间根据光线强弱程度自动开启和关闭各类led室外灯具。智能化控制器具有无线传感网络通讯功能,可以和后台计算机实现三遥管理(遥测、遥讯、遥控)。智能化控制器还具有强大的人工智能功能,对整个照明工程实施先进的计算机三遥管理,重点是照明灯具的运行状况巡检及故障和防盗报警。

4.3室外道路照明工程主要包括:

●车行道路照明工程(快速道/主干道/次干道/支路);

●小区(广义)道路照明工程(小区路灯/庭院灯/草坪灯/地埋灯/壁灯等)。

目前已被开发的新能源新光源室外照明工程有:风光互补led智能化路灯、风光互补led小区道路照明工程、风光互补led景观照明工程、风光互补led智能化隧道照明工程、智能化led路灯等。

4.4航标上的应用

我国部分地区的航标已经应用了太阳能发电,特别是灯塔桩,但是也存在着

一些问题,最突出的就是在连续天气不良状况下太阳能发电不足,易造成电池过放,灯光熄灭,影响了电池的使用性能或损毁。冬季和春季太阳能发电不足的问题尤为严重。

天气不良情况下往往是伴随大风,也就是说,太阳能发电不理想的天气状况往往是风能最丰富的时候,针对这种情况,可以用以风力发电为主,光伏发电为辅的风光互补发电系统代替传统的太阳能发电系统。风光互补发电系统具有环保、无污染、免维护、安装使用方便等特点,符合航标能源应用要求。在太阳能配置满足春夏季能源供应的情况下,不启动风光互补发电系统;在冬春季或连续天气不良状况、太阳能发电不良情况下,启动风光互补发电系统。由此可见,风光互补发电系统在航标上的应用具备了季节性和气候性的特点。事实证明,其应用可行、效果明显。

4.5监控摄像机电源中的应用

目前,高速公路道路摄像机通常是24小时不间断运行,采用传统的市电电源系统,虽然功率不大,但是因为数量多,也会消耗不少电能,采用传统电源系统不利于节能;并且由于摄像机电源的线缆经常被盗,损失大,造成使用维护费用大大增加,加大了高速公路经营单位的运营成本。

应用风光互补发电系统为道路监控摄像机提供电源,不仅节能,并且不需要铺设线缆,减少了被盗了可能,有效防盗。但是我国有的地区会出现恶劣的天气情况,如连续灰霾天气,日照少,风力达不到起风风力,会出现不能连续供电现象,可以利用原有的市电线路,在太阳能和风能不足时,自动对蓄电池充电,确保系统可以正常工作。

4.6通信基站中的应用

目前国内许多海岛、山区等地远离电网,但由于当地旅游、渔业、航海等行业有通信需要,需要建立通信基站。这些基站用电负荷都不会很大,若采用市电供电,架杆铺线代价很大,若采用柴油机供电,存在柴油储运成本高,系统维护困难、可靠性不高的问题。

要解决长期稳定可靠地供电问题,只能依赖当地的自然资源。而太阳能和风能作为取之不尽的可再生资源,在海岛相当丰富,此外,太阳能和风能在时间上和地域上都有很强的互补性,海岛风光互补发电系统是可靠性、经济性较好的独立电源系统,适合用于通信基站供电。由于基站有基站维护人员,系统可配置柴油发电机,以备太阳能与风能发电不足时使用。这样可以减少系统中太阳电池方

阵与风机的容量,从而降低系统成本,同时增加系统的可靠性。

4.7抽水蓄能电站中的应用

风光互补抽水蓄能电站是利用风能和太阳能发电,不经蓄电池而直接带动抽水机实行补丁时抽水蓄能,然后利用储存的水能实现稳定的发电供电。这种能源开发方式将传统的水能、风能、太阳能等新能源开发相结合,利用三种能源在时空分布上的差异实现期间的互补开发,适用于电网难以覆盖的边远死去,并有利于能源开发中的生态环境保护[4]。

结 论

风能和太阳能都是清洁能源,随着光伏发电技术、风力发电技术的日趋成熟及实用化进程中产品的不断完善,为风光互补发电系统的推广应用奠定了基础。风光互补发电系统推动了我国节能环保事业的发展,促进资源节约型和环境友好型社会的建设。

总之,相信随着设备材料成本的降低、科技的发展、政府扶持政策的推出,该清洁、绿色、环保的新能源发电系统将会得到更加广泛的应用。

风光互补发电系统分析与应用

参考文献

[1] 田浩.风光互补并网发电系统的研究与开发[D]. 中国优秀硕士学位论文全文数据库,2007,(04)

[2] 王宇. 风光互补发电控制系统的研究与开发[D]天津大学, 2004 2009, (02)

[3] 李爽. 风/光互补混合发电系统优化设计[D]中国科学院电工研究所

[4] 张瑞钰. 风光互补利用的分布式能量系统可行性分析[D]. 中国优秀硕士学位论文全文数据库, 2009, (02) .

8

范文十:新能源的应用与发展 投稿:蔡鈹鈺

User

]

上海绿茶网络科技

新能源的应用与发展

源是整个人类世界发展和经济增长的最基本驱动力,

(1)

(2)

资源丰富,可以再生;

(3)清洁干净,使用中几乎没有损害生态环境的污染物排放;

(4)太阳能、风能、潮汐能等资源具有间歇性和随机性;

(5)开发利用的技术难度大。

三.新能源和可再生能源的种类

62

1 太阳能

2 风能

3.小水电

1.2

4. 生物质能

3

一‘

5.地热能

地热能是来自地球深处且可再生的热能资源。

100

也可以为建筑物供热和制冷。地热能资源按赋存形式可分为水热型(

)、地压型、干热岩型和岩浆型4

(大于150

摄氏度)、中温型(90

—149)

和低温型(小于89

摄氏度)3

作用也是不同的。液体温度为200

一400

一200100

脱水加工、;50一

50

6.海洋能

7.氢能和燃料电池

氢能是世界新能源和可再生能源领域产业中正在积极开发的—种二次能源。2

1

四、新能源与可再生能源发展概况

20世纪

70年代以来,

据预测,到

2070年世界上80

20

世纪

27

年新能源和可再生能源的利用将减少

200多万吨二氧化硫等污染物的排放。

据国际能源署(EIA)

预测,到21世纪下半叶,

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