新能源發(fā)電技術(shù)論文

1、新能源發(fā)電技術(shù)學(xué) 院： 電子信息學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動化姓名：學(xué)號：時間：序論生物質(zhì)新能源是指通過生物資源生產(chǎn)的燃料乙醇和生物柴 油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發(fā)利用的重 要方向。受世界石油資源、價格、環(huán)保和全球氣候變化的影響，20 世紀70年代以來，許多國家日益重視生物燃料的發(fā)展，并取得了顯 著的成效。中國的生物燃料發(fā)展也取得了很大的成績，特別是以糧食 為原料的燃料乙醇生產(chǎn)，已初步形成規(guī)模。美國科學(xué)家最新的研究成果顯示，作為目前應(yīng)用最廣泛的兩 種生物燃料，生物柴油和乙醇燃料盡管比化石燃料更加優(yōu)越，但不可 能滿足社會的能源需求。研究人員發(fā)現(xiàn)，即使美國種植的所有玉米和 大

2、豆都用于生產(chǎn)生物能源，也只能分別滿足全社會汽油需求的12%和 柴油需求的6%。而玉米和大豆首先要滿足糧食、飼料和其他經(jīng)濟需 求，不可能都用來生產(chǎn)生物燃料。在新農(nóng)村建設(shè)中起到的作用來證明 新農(nóng)村的建設(shè)離不開生物質(zhì)能的應(yīng)用與發(fā)展，重點講述了秸稈在實際 應(yīng)用中的途徑與意義。而生物質(zhì)能作為一種無污染，效益高的新性能 源，生物質(zhì)新能源大有可為。新能源與生物質(zhì)能通過新能源一生物質(zhì)能的概述，初步展示其性質(zhì)特點。同時，結(jié) 合當提出了幾點對策。當下時事，論述其在新農(nóng)村建設(shè)中起到的作用 來證明新農(nóng)村的建設(shè)離不開生物質(zhì)能的應(yīng)用與發(fā)展，重點講述了秸稈 在實際應(yīng)用中的途徑與意義。而生物質(zhì)能作為一種無污染，效益高的 新性

3、能源，通過查閱相關(guān)文獻了解到其發(fā)展過程中存在的主要問題進 行分析研究，進而生物質(zhì)能，新農(nóng)村建設(shè)，秸稈應(yīng)用，現(xiàn)狀分析生物 質(zhì)而所謂生物質(zhì)能(biomass energy )，就是太陽能以化學(xué)能形式貯 存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接 地來源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃 料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可 再生的碳源依據(jù)來源的不同，可以將適合于能源利用的生物質(zhì)分為林 業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機廢水、城市固體廢物和畜禽 糞便等五大類。盡快全面啟動替代能源戰(zhàn)略，加快再生能源的產(chǎn)業(yè)化。事實上， 近期已有兩件大事發(fā)生

4、：一是國家能源領(lǐng)導(dǎo)小組編制的可再生能源 發(fā)展規(guī)劃提交發(fā)改委修訂，希望到2020年，可再生能源的占比能 達到16%左右，該規(guī)劃很快將由國務(wù)院正式下發(fā)；二是中國頭號石油 企業(yè)，中石油內(nèi)部設(shè)立了專門的替代能源部門，專注于研究發(fā)展替代 燃料，確保未來中國的能源供給。事實上，無論是能源替代還是能 源再生，兩者并不矛盾。我國可再生能源發(fā)展規(guī)劃的總體目標是，提 高可再生能源在能源消費中的比例，解決農(nóng)村無電人口用電問題和農(nóng) 村生活燃料短缺問題，保護生態(tài)環(huán)境。而中石油的能源替代探索則集 中于煤層氣、頁巖油及生物燃料的研究開發(fā)，包括太陽能和風能等可 再生能源。但要落實這兩條，產(chǎn)業(yè)化是關(guān)鍵，換句話說，我國可再生 能

5、源產(chǎn)業(yè)化之路遠未成功。生物質(zhì)能特點1）可再生性 生物質(zhì)屬可再生資源，生物質(zhì)能由于通過植物的光 合作用可以再生，與風能、太陽能等同屬可再生能源，資源豐富，可保 證能源的永續(xù)利用；2）低污染性 生物質(zhì)的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的 SOX、NOX較少；生物質(zhì)作為燃料時，由于它在生長時需要的二氧化碳 相當于它排放的二氧化碳的量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似 于零，可有效地減輕溫室效應(yīng)；3）廣泛分布性 缺乏煤炭的地域，可充分利用生物質(zhì)能；4）生物質(zhì)燃料總量十分豐富。生物質(zhì)能是世界第四大能源，僅 次于煤炭、石油和天然氣。根據(jù)生物學(xué)家估算，地球陸地每年生產(chǎn) 10001250億噸生物質(zhì)；海洋年生產(chǎn)

6、500億噸生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的 年生產(chǎn)量遠遠超過全世界總能源需求量，相當于目前世界總能耗的10 倍。我國可開發(fā)為能源的生物質(zhì)資源到2010年可達3億噸。隨著農(nóng) 林業(yè)的發(fā)展，特別是炭薪林的推廣，生物質(zhì)資源還將越來越多。生物 質(zhì)能應(yīng)用 生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤 炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能 源系統(tǒng)中占有重要地位。有關(guān)專家估計，生物質(zhì)能極有可能成為未來 可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分，到下世紀中葉，采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種 生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的40%以上。首先，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，走新型工業(yè)化道路，是降低能源需求 的根本途徑。其次，建立市場化的

7、能源定價機制是整個能源戰(zhàn)略的核 心所在。價格如果被故意壓低，浪費和低效就在所難免。由此，穩(wěn)步 推動成品油和煤炭定價的市場化。讓價格充分反映資源稀缺程度是當 務(wù)之急。另外，有步驟地出臺限制高耗能的約束性政策（如開征燃油 稅，調(diào)整資源稅稅率，改進資源稅的征收管理辦法等等），中國能源 困境方有望根本扭轉(zhuǎn)。目前人類對生物質(zhì)能的利用，包括直接用作燃料的有農(nóng)作物的秸 稈、薪柴等；間接作為燃料的有農(nóng)林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類 等，它們通過微生物作用生成沼氣，或采用熱解法制造液體和氣體燃 料，也可制造生物炭。生物質(zhì)能是世界上最為廣泛的可再生能源。據(jù) 估計，每年地球上僅通過光合作用生成的生物質(zhì)總量就達144

8、01800 億噸（干重），其能量約相當于20世紀90年代初全世界總能耗的 38倍。但是尚未被人們合理利用，多半直接當薪柴使用，效率低， 影響生態(tài)環(huán)境?，F(xiàn)代生物質(zhì)能的利用是通過生物質(zhì)的厭氧發(fā)酵制取甲 烷，用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭，用生物質(zhì)制造乙醇和 甲醇燃料，以及利用生物工程技術(shù)培育能源植物，發(fā)展能源農(nóng)場。新 農(nóng)村建設(shè)離不開新能源發(fā)展 中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村人口占大多 數(shù)，因此農(nóng)村和農(nóng)民問題是關(guān)系到國家穩(wěn)定與發(fā)展的關(guān)鍵性問題。近 年來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)民生活水平不斷提高，廣大農(nóng)村對于 能源的需求量也在不斷上升，傳統(tǒng)能源的大量使用造成了嚴重的污染 問題，同時日益增大的農(nóng)村能源需求

9、量也給我國本已嚴峻地能源形勢 帶來了更大的挑戰(zhàn)。發(fā)展中國家領(lǐng)導(dǎo)人峰會”上鄭重提出了中國能源 安全主張：各國應(yīng)該“加強能源開發(fā)利用的互利合作；形成先進能源 技術(shù)的研發(fā)推廣體系；維護能源安全穩(wěn)定的良好政治環(huán)境”，“不應(yīng) 該把能源問題政治化”。遵循這一框架，解決國際能源問題應(yīng)該著眼 于國家間的互利合作，著眼于通過先進能源技術(shù)的研發(fā)推廣創(chuàng)造新能 源，著眼于為全球能源安全創(chuàng)建和諧的國際政治環(huán)境。根據(jù)2004 年世界BP能源統(tǒng)計年鑒提供的資料,2003年世界 石油探明總儲量為1567億噸 中國石油探明總儲量僅占世界的2.1%， 但中國的石油年消費量卻占到了世界的7.6%,2003年中國石油對外 依存度達到

10、了 35%，專家預(yù)計這一數(shù)字到2020年將達到60%。同時我 國農(nóng)村許多地區(qū)風能、太陽能、生物質(zhì)能源豐富，蘊含著發(fā)展新能源 的巨大潛力，因此，將可持續(xù)發(fā)展理念引入農(nóng)村能源利用領(lǐng)域，大力 推進新能源建設(shè)，則是解決農(nóng)村能源與環(huán)境之間矛盾的有效途徑。新 農(nóng)村建設(shè)是我國現(xiàn)代化進程中的重大歷史任務(wù)，目的在于改善農(nóng)村生 態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)民生活質(zhì)量。其中一項重要措施就是大力發(fā)展循環(huán)農(nóng) 業(yè)，開發(fā)使用新能源。過去對于農(nóng)村能源有一個十六字方針，即“因 地制宜，多能互補，綜合利用，講求效益”，這是在短缺經(jīng)濟的背景 下，針對能源危機而提出來的。目前，我國農(nóng)村的社會、經(jīng)濟及其能源供需結(jié)構(gòu)形勢發(fā)生了重大 變化，大量商品能源

11、進入農(nóng)村市場，農(nóng)村能源面臨著結(jié)構(gòu)升級和如何 現(xiàn)代化的問題，原十六字方針因缺少生態(tài)觀和市場觀，已不符合現(xiàn)時 和未來農(nóng)村能源可持續(xù)發(fā)展的實際。因而開發(fā)利用生物質(zhì)能對中國農(nóng) 村更具特殊意義。中國80%人口生活在農(nóng)村，秸稈和薪柴等生物質(zhì)能 是農(nóng)村的主要生活燃料。盡管煤炭等商品能源在農(nóng)村的使用迅速增 加，但生物質(zhì)能仍占有重要地位。1998年農(nóng)村生活用能總量3.65億 噸標煤，其中秸稈和薪柴為2.07億噸標煤，占56.7%。因此發(fā)展生 物質(zhì)能技術(shù)，為農(nóng)村地區(qū)提供生活和生產(chǎn)用能，是幫助這些地區(qū)脫貧 致富，實現(xiàn)小康目標的一項重要任務(wù)。1991年至1998年，農(nóng)村能 源消費總量從5.68億噸標準煤發(fā)展到6.72

12、億噸標準煤，增加了 18.3%，年均增長2.4%。而同期農(nóng)村使用液化石油氣和電炊的農(nóng)戶由 1578萬戶發(fā)展到4937萬戶，增加了 2倍多，年增長達17.7%，增長 率是總量增長率的6倍多?？梢婋S著農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民生活水平的 提高，農(nóng)村對于優(yōu)質(zhì)燃料的需求日益迫切。傳統(tǒng)能源利用方式已經(jīng)難以滿足農(nóng)村現(xiàn)代化需求，生物質(zhì)能優(yōu)質(zhì) 化轉(zhuǎn)換利用勢在必行。生物質(zhì)能在新農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用意義 生物質(zhì) 能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在生物質(zhì)內(nèi)部 的能量。有機物中除礦物燃料以外的所有來源于動植物的能源物質(zhì)均 屬于生物質(zhì)能，它通常包括以下幾個方面：一是木材及森林工業(yè)廢棄 物;二是農(nóng)業(yè)廢棄物；三是水生植物

13、;四是油料植物；五是城市和工業(yè) 有機廢棄物；六是動物糞便。在世界能耗中，生物質(zhì)能約占14%，在 不發(fā)達地區(qū)占60%以上。全世界約25億人的生活能源的90%以上是生 物質(zhì)能。以秸稈產(chǎn)能技術(shù)為例，秸稈產(chǎn)能是生物質(zhì)能里面具有代表 性的一種。秸稈屬可再生能源，年復(fù)一年可保證能源的永續(xù)利用。有 資料介紹，植物在燃燒過程中放出二氧化碳，但它在生長過程中要吸 收二氧化碳，這放出和吸收是基本平衡的，所以對環(huán)境保護有利。同 時從秸稈的化學(xué)成分和熱值看亦有它的優(yōu)勢，將它燃燒產(chǎn)生的灰分不 小于10%，而且灰分還是一種好的農(nóng)作物所需的肥料，是發(fā)展循環(huán)經(jīng) 濟的好項目。農(nóng)作物的成熟期主要集中在春季和秋季，由于它們的生 長

14、期和成熟期與氣候密切相關(guān)，因地區(qū)不同也有一些差異。我國秸稈的產(chǎn)生量主要集中在春末或春夏交替期、夏末或夏秋交 替期及秋季。由于中國土地遼闊，秸稈的收獲時間也存在一定的差異， 但趨勢是一致的。這里所談季節(jié)性主要針對農(nóng)作物成熟時產(chǎn)生的秸 稈，至于農(nóng)作物收獲后，經(jīng)過加工過程產(chǎn)生的生物質(zhì)資源如稻殼等不 在此列，它根據(jù)糧食的市場需求加工產(chǎn)生。以上秸稈產(chǎn)生的特點將對 開發(fā)利用秸稈的管理和技術(shù)方面帶來重大影響。當然對于一些具體情 況，應(yīng)該具體問題具體分析處理。從實際應(yīng)用來說，秸稈作為能源 原材料可用于制作秸稈煤或者用于秸稈發(fā)電。秸中國所面臨的能源形 勢，也從來沒有像今天這樣嚴峻。2002年以來我國部分地區(qū)出現(xiàn)

15、“油 荒”、“煤荒”、“電荒”，能源問題由是而受到廣泛關(guān)注，但是， 羅馬城不是一天建成的，中國能源問題也是多年積弊之下的集中爆 發(fā)。在提出結(jié)論之前，我們應(yīng)該先分析中國出現(xiàn)能源危機的原因所在， 個中原因大體包括以下三方面：首先，長期以來我國經(jīng)濟粗放增長， 單位產(chǎn)出的能耗高。中國經(jīng)濟已經(jīng)快速增長將近30年，GDP年平均 增長率9.6%，但增長方式粗放，以大規(guī)模的固定資產(chǎn)投資、高能耗、 重工業(yè)化為主要特征，從中國當前GDP構(gòu)成看，工業(yè)依然是主體：2005 年工業(yè)增加值達7.6萬 億元，占GDP比例超過40%，而全社會固定 資產(chǎn)投資則達8.8萬億元。GDP的這種構(gòu)成表明，我國依然處于工 業(yè)化進程之中，

16、資源消耗巨大但效率不高，單位資源的平均產(chǎn)出不到 發(fā)達國家的1/10。2001年中國加入WTO后，工業(yè)化和城市化進程大 大加快，重工業(yè)化趨勢越發(fā)明顯，對能源的渴求越發(fā)強烈，在近9萬 億元固定資產(chǎn)投資拉動之下，油荒電荒煤荒運荒等等也就不足為怪。 中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重型化在未來20年內(nèi)無法根本扭轉(zhuǎn)，我國在今后較長 的一段時間仍將面臨著能耗增加的壓力。近20年來中國只要GDP年 增長率超過9%，就很可能出現(xiàn)資源緊張、經(jīng)濟過熱等問題。其次， 我國能源價格長期扭曲，能源商品之間定價不盡合理，導(dǎo)致能源配置 效率低下。為了支持重工業(yè)發(fā)展，煤的價格一直低于市場水平；原油 價格與國際接軌，但成品油價格尚未放開，仍然實行

17、政府指導(dǎo)價（低 于國際市場價）；天然氣及電力價格均由政府控制。第三個問題是能 源替代戰(zhàn)略研究與應(yīng)用的滯后，油煤之外沒有其它替代能源。發(fā)達國 家經(jīng)歷過幾次全球性的石油危機，早已開始研究替代燃料和推廣新能 源，美國、德國、日本等國均已取得不俗進展。以美國為例，美國建 有乙醇工廠97家，還有33家正在籌建，乙醇年產(chǎn)量達39億加侖； 風力發(fā)電投資額達30億美元，增加供電2400兆瓦，電力發(fā)電量年增 長率達35%。反觀我國，盡管尋求替代石油的努力始于20多年前， 但一直未有明顯進展，石油及煤占據(jù)了能源的絕大部分。煤比起普通煤炭，秸稈煤不僅投入小、生產(chǎn)安全，還具有易燃耐 燃、熱效率高、殘渣少等特點，在新農(nóng)

18、村建設(shè)中推廣秸稈煤，不僅能 使農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境得到保護，而且能使生產(chǎn)秸稈煤的農(nóng)民家庭帶來豐 厚的利潤回報。目前利用秸稈發(fā)電的途徑有兩種：一是秸稈氣化發(fā)電， 二是秸稈直接燃燒發(fā)電，用得最廣泛的是秸稈直接燃燒發(fā)電。秸稈發(fā) 電與常規(guī)的火力發(fā)電的不同之處主要是燃料不同引起燃燒系統(tǒng)的變 化，重點是燃燒設(shè)備的變化，而熱力系統(tǒng)的其余部分和電氣系統(tǒng)與常 規(guī)一般火電廠類同。秸稈燃燒的另一途徑是利用已經(jīng)運行電廠中的鍋 爐進行摻燒，這既可節(jié)約煤，又可增加秸稈利用的途徑。各地電廠所 配爐型不同，可以由秸稈的各種成型來滿足不同爐型鍋爐燃燒要求。 有一種在煤粉爐中摻燒秸稈的思路是爐膛中下部稍加改造增加一塊 爐排燒秸稈，稱之

19、為聯(lián)合燃燒。還有對將按要求被關(guān)閉的小型火力發(fā) 電廠，可以對其鍋爐改造或重新建設(shè)鍋爐裝置，改造成為生物質(zhì)能電 廠，這也是有利的途徑。在新農(nóng)村建設(shè)中使用秸稈發(fā)電，能夠有利于 減輕農(nóng)民的負擔，同時可以有利于保護環(huán)境。生物質(zhì)能在新農(nóng)村建設(shè)的現(xiàn)狀與發(fā)展對策 我國政府歷來重視生 物質(zhì)能的開發(fā)利用，將其作為能源領(lǐng)域的一個重要方面，納入了國家 能源發(fā)展的基本政策之中，先后簽署了里約宣言、氣候變化框架 公約等國際公約，頒布了中國21世紀議程和中國環(huán)境與發(fā) 展十大對策，在十屆全國人大第四次會議通過了國民經(jīng)濟和社會 發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要，確定了可再生能源的發(fā)展目標,并提出 要實行優(yōu)惠的財稅、投資政策和強制性市場

20、份額政策，鼓勵生產(chǎn)與消 費可再生能源，提高可再生能源在一次能源消費中的比重，出臺了一 些支持可再生能源技術(shù)發(fā)展的政策性文件，這些都有力地推動著可再 生能源（包括生物質(zhì)能）的發(fā)展。十一屆全國人大常委會第十次會議對 可再生能源法修正案（草案）進行了初次審議。在審議中，常委會組成 人員建議-大量消費煤炭造成環(huán)境污染，農(nóng)作物秸稈等發(fā)電利國利 民。但現(xiàn)實卻是，我國可作為能源使用的農(nóng)作物秸稈、林業(yè)剩余物等 卻大量被廢棄。資料顯示，每年全國可作為能源使用的農(nóng)作物秸稈資 源量約為1.5億噸標準煤，林業(yè)剩余物資源量約2億噸標準煤，小桐 子（麻瘋樹）、油菜籽、蓖麻、漆樹、黃連木和甜高粱等油料植物和能 源作物潛在種植面積，理論上可滿足年產(chǎn)5000萬噸生物液體燃料的 原料需求。工業(yè)有機廢水和畜禽養(yǎng)殖場廢水資源量，理論上可以生產(chǎn) 沼氣近800億立方米，相當于5700萬噸標準煤。但到2008年底，全 國生物質(zhì)發(fā)電裝機容僅315萬千瓦，其中蔗渣發(fā)電170萬千瓦，碾米 廠稻殼發(fā)電