新能源發(fā)電與控制技術(shù)

1、新能源發(fā)電與控制技術(shù)姓名：林思凱專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)：5510140032院系：國際教育學(xué)院班級(jí)：一班二O六年十二月目錄緒論一、新能源發(fā)電技術(shù)興起的背景1. 中國的能源結(jié)構(gòu)2. 中國的資源和能源儲(chǔ)備二、新能源發(fā)電技術(shù)太陽能發(fā)電1.1太陽能發(fā)電技術(shù)概況1.2太陽能發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電2.1風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概況22風(fēng)力發(fā)電原理核能發(fā)電3.1核能發(fā)電技術(shù)概述3.2核能發(fā)電原理三、結(jié)論和我國趨勢(shì)四、結(jié)語新能源利用包括可再生能源（風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、水能、海洋 能）和地?zé)崮?、氫能、核能轉(zhuǎn)換及其利用新技術(shù)（高效利用能源、資源 綜合利用、替代能源、節(jié)能等新技術(shù)）。新能源發(fā)電與控制技術(shù)涉及：（1）利用可再

2、生能源和清潔能源發(fā)電，以便持續(xù)獲得二次清潔能源一 電能；（2）對(duì)電能通過變換與控制，滿足高質(zhì)量的終端能源消費(fèi)需求和電力 的高效管理。一、新能源發(fā)電技術(shù)興起的背景1中國的能源結(jié)構(gòu)中國是一個(gè)能源大國，在能源結(jié)構(gòu)中 煤炭儲(chǔ)量最為豐富，僅次于俄羅斯、美 國。但是，中國又是一個(gè)能源貧國，中國 的人均能源資源占有量為全世界人均水 平的1/2，僅為美國人均水平的1/10。煤多油少是中國能源儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)到今后20年，甚至到本世紀(jì)中葉，我以煤為主的能源結(jié)構(gòu)將不會(huì)改變。在能源 生產(chǎn)與消費(fèi)中，以煤炭為主要能源直接進(jìn)行燃燒，因燃燒工藝落后， 燃燒不充分，造成環(huán)境污染嚴(yán)重、效率低下、浪費(fèi)驚人。2中國的資

3、源和能源儲(chǔ)備我國對(duì)能源的開發(fā)利用已達(dá)到相當(dāng)高的強(qiáng)度，但能源利用效率的 低下。我國能源利用效率僅為 30%左右。中國能源短缺在很大程度上是能源利用結(jié)構(gòu)同資源稟賦結(jié)構(gòu)矛盾 的表現(xiàn)。煤電油供需矛盾相當(dāng)突出。建立高度節(jié)約型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)體制，深入研究、大力開發(fā)和利用新 能源，是中國實(shí)現(xiàn)和平崛起的唯二、新能源發(fā)電技術(shù)太陽能發(fā)電技術(shù) 1.1太陽能發(fā)電技術(shù)概況太陽內(nèi)部進(jìn)行著劇烈的由氫聚變 成氦的核反應(yīng)，并不斷向宇宙空間輻射 出巨大的能量，可以說是“取之不盡， 用之不竭”的能源。地面上的太陽輻射 能隨時(shí)間、地理緯度、氣候變化，實(shí)際 可利用量較低，但可利用資源仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大 于滿足現(xiàn)在人類全部能耗及2100年后規(guī)劃的能源

4、利用量。目前，美國、澳大利亞、德國等國太陽能發(fā)電技術(shù)較為成熟，西班牙更是在近年投入使用兩座 10Mw級(jí)別的太陽能發(fā)電站。我國太陽 能發(fā)電技術(shù)起步較晚，直到上世紀(jì) 70年代才開始一些基礎(chǔ)研究，與 發(fā)達(dá)國家差距較大，我國太陽能工作者任重道遠(yuǎn)。太陽能的主要缺點(diǎn)是：(1) 不能連續(xù)發(fā)電，受季節(jié)、晝夜以及陰晴等氣象狀況影響大；(2) 精準(zhǔn)預(yù)測(cè)系統(tǒng)發(fā)電量比較困難；(3 )目前光伏系統(tǒng)的造價(jià)還比較高，系統(tǒng)成本 40000 60000元/kW1.2太陽能發(fā)電原理太陽能發(fā)電主要有太陽能光發(fā)電和太陽能熱發(fā)電兩種基本方式。不通過熱過程直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換成點(diǎn)能的利用方式成為太陽能光 發(fā)電，目前得到實(shí)際應(yīng)用的是光伏電

5、池。太陽能熱發(fā)電是將吸收的太 陽輻射熱能轉(zhuǎn)換為點(diǎn)能的裝置。太陽能熱發(fā)電有多種類型，主要有一 下幾種：塔式系統(tǒng)、槽式系統(tǒng)、盤式系統(tǒng)、太陽池和太陽能塔熱氣流 發(fā)電。前三種是聚光型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，后兩種是非聚光型。一些 發(fā)達(dá)國家將太陽能發(fā)電技術(shù)作為國家研發(fā)重點(diǎn)，制造了數(shù)十臺(tái)各種類 型的太陽能熱發(fā)電示范電站，已達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用水平。風(fēng)力發(fā)電2.1風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概況風(fēng)能是一種綠色能源，隨著能源危 機(jī)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，風(fēng)力發(fā)電技 術(shù)的發(fā)展，設(shè)備成本的不斷降低，風(fēng)能 已成為一種極具經(jīng)濟(jì)利用和產(chǎn)業(yè)話開發(fā) 價(jià)值的可再生能源。根據(jù)歐洲風(fēng)能歇會(huì) 提供的最新數(shù)據(jù)，2005年全球風(fēng)力發(fā) 電新增容量共為11.8

6、GW，比2004年增長43.4%，目前世界風(fēng)力 發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘恳呀?jīng)達(dá)到 59.32GW，比2004年增加25% 。目前歐 洲依然保持這風(fēng)力發(fā)電的領(lǐng)先地位， 其裝機(jī)總量占全球的69%。而從 世界范圍來看，預(yù)計(jì)2020年，風(fēng)電裝機(jī)容量會(huì)達(dá)到12.31億kW， 年安裝量達(dá)到1.5億kW，年發(fā)電量相當(dāng)于屆時(shí)世界需求的12%。我國風(fēng)力發(fā)電始于20世紀(jì)50年代后期，后處于停滯狀態(tài)，于70年代中期，在世界能源危機(jī)的影響下重新得到重視，至1991年起快速發(fā)展推廣，截止2007年，中國除臺(tái)灣省外新增風(fēng)電機(jī)組 3144 臺(tái)，累積裝機(jī)容量達(dá)5890MW。因此，在建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的國度里，風(fēng)力發(fā)電已不再是無足輕重的

7、補(bǔ)充能源，而是最具商業(yè)化發(fā)展前景的新興能源產(chǎn)業(yè)之一。風(fēng) 力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)：（1）清潔，環(huán)境效益好；（2）可再生，永不枯竭；（3）基建周期短；（4 ）裝機(jī)規(guī)模靈活。缺點(diǎn)：（1）噪聲，視覺污染；（2 ）占用大片土地；（3）不穩(wěn)定，不可控；（4）目前成本仍然很高。（5）影響鳥類。2.2風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的 速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約每秒三公 尺的微風(fēng)速度，便可以開始發(fā)電。核能發(fā)電技術(shù) 3.1核能發(fā)電技術(shù)概述二戰(zhàn)中，原子彈的爆炸讓人們 意識(shí)到核能的威力。而1954年6 月，隨著世界上第一座核電站在蘇 聯(lián)建成，人類和平利用核能也拉開在

8、全世界30個(gè)已具有核發(fā)電能力的國家中，核電發(fā)電能力有很 大不同。核反應(yīng)堆的發(fā)電百分比從法國的 78%到中國的2%不等。截 止2008年，全世界總計(jì)有439座核反應(yīng)堆，另有35座正在建造。 其中美國104座，法國次之有59座，日本55座，俄羅斯有31座并 另有7座在建。核電發(fā)展主要在亞洲，在建的35座反應(yīng)堆中有20座 在亞洲，而最近并網(wǎng)發(fā)電的 39座反應(yīng)堆中有28座也是在亞洲。對(duì)于我國來說，核能在未來能源結(jié)構(gòu)中占有總要地位。我國大氣 污染嚴(yán)重，溫室氣體排放量相當(dāng)大，而核能發(fā)電實(shí)際上不產(chǎn)生任何溫 室氣體。更為重要的是，我國人均資源嚴(yán)重不足，石油和煤炭都是重 要的化工原料，開發(fā)和保有一定的儲(chǔ)量是十分

9、重要的，從可持續(xù)發(fā)展的角度來說，發(fā)展核電十分有益于我國的能源結(jié)構(gòu)。核能還有他的缺陷：（1）資源利用率低（2） 反應(yīng)后產(chǎn)生的核廢料成為危害生物圈的潛在因素，其最終處理技 術(shù)尚未完全解決（3）反應(yīng)堆的安全問題尚需不斷監(jiān)控及改進(jìn)（4）核不擴(kuò)散要求的約束，即核電站反應(yīng)堆中生成的钚 -239受控制（5）核電建設(shè)投資費(fèi)用仍然比常規(guī)能源發(fā)電高，投資風(fēng)險(xiǎn)較大3.2核能發(fā)電原理核能發(fā)電的能量來自核反應(yīng)堆中可裂變材料（核燃料）進(jìn)行裂變 反應(yīng)所釋放的裂變能。裂變反應(yīng)是指鈾-235、钚-239、鈾-233等總 要元素在中子作用下分裂為兩個(gè)碎片，同時(shí)放出中子和大量能量的過 程。反應(yīng)中，可裂變物的原子核吸收一個(gè)中子后發(fā)生

10、裂變并放出兩三 個(gè)中子。若這些中子出去消耗，至少有一個(gè)中子能引起另一個(gè)原子裂 變，是裂變自持地進(jìn)行，則這種反應(yīng)稱為鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)搅?變反應(yīng)是核能發(fā)電的前提。核反應(yīng)堆是一種特殊鍋爐，也有人稱它為原子反應(yīng)爐?，F(xiàn)代的核 反應(yīng)堆，從外面看是一個(gè)立式球形頂?shù)膱A柱體或球形建筑物，這就是 所謂的核島。至于發(fā)電部分，也稱為常規(guī)島，核電站與火電站都用蒸 汽膨脹做功，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，核電廠與火電廠 主要的不通是蒸汽供給系統(tǒng)?；痣姀S依靠燃燒畫室燃料釋放的化學(xué)能 制造蒸汽。核電站依靠燃料裂變反應(yīng)釋放的核能來制造蒸汽。原子反應(yīng)堆，有人稱它為“原子鍋爐”當(dāng)它燃燒時(shí)，既看不到火 也看不到煙，卻有一

11、個(gè)高高的“煙囪”。但它從來不冒黑煙，因?yàn)樗?只是一個(gè)排風(fēng)設(shè)備，生爐子要用火柴和木材點(diǎn)火，反應(yīng)堆“點(diǎn)火”是 提供引發(fā)裂變反應(yīng)的第一代中子，這是依靠反應(yīng)堆內(nèi)安裝的點(diǎn)火中子 源來實(shí)現(xiàn)的三、結(jié)論和我國趨勢(shì)新能源發(fā)電技術(shù)的共同優(yōu)點(diǎn)就是使用了“綠色能源”，相比煤炭、天然氣發(fā)電，新能源發(fā)電技術(shù)能減少溫室氣體排放量，較好的保護(hù)環(huán)境，并且多為可再生能源或?yàn)閮?chǔ)量較大的能源，符合可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。但是相比火電等傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)，新能源發(fā)電技術(shù)普遍存在發(fā)電成本較高、建設(shè)困難、能源不可控、發(fā)電不能持續(xù)、對(duì)公眾安全存在的隱患等缺點(diǎn)，亟待科學(xué)家解決?？v觀新能源發(fā)展的各種形式可以得出已下結(jié)論（1 ）部分新能源發(fā)電技術(shù)會(huì)取得更加長

12、足的發(fā)展（2）加快開發(fā)新能源是人類的明智選擇（3 ）將會(huì)改變環(huán)境意義和能源安全新局面中國政府高度重視可再生能源的研究與開發(fā)。國家經(jīng)貿(mào)委制定了 新能源和可再能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的 十五”規(guī)劃，制定頒布了中華人民共 和國可再生能源法，重點(diǎn)發(fā)展太陽能光熱利用、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì) 能高效利用和地?zé)崮艿睦?。近年來在國家的大力扶持下，中國在風(fēng) 力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽能利用等領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn) 展。新能源發(fā)電技術(shù)主要有：太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等。生物質(zhì)能在經(jīng)過了幾十年的探索后，國內(nèi)外許多專家都表示這種能源 方式不能大力發(fā)展，它不但會(huì)搶奪人類賴以生存的土地資源，更將會(huì) 導(dǎo)致社會(huì)不健康發(fā)展；地?zé)崮艿拈_發(fā)和空調(diào)的使用具有同樣特性，如 大規(guī)模開發(fā)必將導(dǎo)致區(qū)域地面表層土壤環(huán)境遭到破壞，必將引起再一 次生態(tài)環(huán)境變化；而風(fēng)能和太陽能對(duì)于地球來講是取之