新能源及其轉(zhuǎn)換課件

1、第三次ppt研討新能源及其轉(zhuǎn)換東南大學(xué) 電氣學(xué)院第三次ppt研討風(fēng)能發(fā)電風(fēng)能發(fā)電風(fēng)機(jī)的頭部結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī)的頭部結(jié)構(gòu)水平軸垂直軸風(fēng)機(jī)的類型水平軸垂直軸風(fēng)機(jī)的類型風(fēng)機(jī)的應(yīng)用位置風(fēng)機(jī)的應(yīng)用位置風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)及分類 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類一般有3種，如下表所示。按風(fēng)輪軸的安裝型式水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率微型（額定功率501000W）、小型（額定功率1.010kW）、中型（額定功率10100kW）和大型（額定功率大于100kW） 按運(yùn)行方式獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)及分類 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類一般有3種，并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率調(diào)節(jié)控制 風(fēng)力機(jī)

2、的功率調(diào)節(jié)方式有定槳距失速調(diào)節(jié)、變槳距調(diào)節(jié)和主動失速調(diào)節(jié)三種。 1、定槳距失速調(diào)節(jié) 定槳距失速調(diào)節(jié)一般用于恒速控制，其風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：槳葉與輪轂的連接是固定的，槳距角固定不變，當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。在風(fēng)速超過額定風(fēng)速后利用槳葉翼型本身的失速特性，維持發(fā)電機(jī)組的輸出功率在額定值附近。 并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率調(diào)節(jié)控制 風(fēng)力機(jī)的功率調(diào)節(jié)方式有 定槳距失速控制的優(yōu)點(diǎn)是失速調(diào)節(jié)簡單可靠，由風(fēng)速變化引起的輸出功率的控制只通過槳葉的被動失速調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)，沒有功率反饋系統(tǒng)和變槳距機(jī)構(gòu)，使控制系統(tǒng)大為簡化，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、部件小、造價(jià)低。其缺點(diǎn)是葉片重量大、成形工藝復(fù)雜，槳葉、輪轂、塔架等部件

3、受力較大，機(jī)組的整體效率較低。 2、變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)與控制 變槳距風(fēng)力機(jī)的整個(gè)葉片可以繞葉片中心軸旋轉(zhuǎn)，使葉片的攻角在一定范圍（090）變化，變槳距調(diào)節(jié)是指通過變槳距機(jī)構(gòu)改變安裝在輪轂上的葉片槳距角的大小，使風(fēng)輪葉片的槳距角隨風(fēng)速的變化而變化，一般用于變速運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，主要目的是改善機(jī)組的起動性能和功率特性。 定槳距失速控制的優(yōu)點(diǎn)是失速調(diào)節(jié)簡單可 （1）根據(jù)其作用可分為三個(gè)控制過程：起動時(shí)的轉(zhuǎn)速控制，額定轉(zhuǎn)速以下（欠功率狀態(tài)）的不控制和額定轉(zhuǎn)速以上（額定功率狀態(tài)）的恒功率控制。 a. 起動時(shí)的轉(zhuǎn)速控制 變距風(fēng)輪的槳葉在靜止時(shí)，槳距角為90，當(dāng)風(fēng)速達(dá)起動風(fēng)速時(shí)，槳葉向0方向轉(zhuǎn)動，直到

4、氣流對槳葉產(chǎn)生一定的攻角，風(fēng)力機(jī)獲得最大的起動轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的起動 b. 額定轉(zhuǎn)速以下（欠功率狀態(tài)）的控制 為了改善低風(fēng)速時(shí)的槳葉性能，近幾年來，在并網(wǎng)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)上，利用新技術(shù)，根據(jù)風(fēng)速的大小調(diào)整發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，使其盡量運(yùn)行在最佳葉尖速比上，以優(yōu)化功率輸出。 （1）根據(jù)其作用可分為三個(gè)控制過程：起動時(shí)的轉(zhuǎn)速控制，額定 c. 額定轉(zhuǎn)速以上（額定功率狀態(tài)）的恒功率控制 當(dāng)風(fēng)速過高時(shí)，通過調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對葉片的攻角，使槳距角 向迎風(fēng)面積減小的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，增大，功角 減小，如圖所示。從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動力轉(zhuǎn)矩，使功率輸出保持在額定值附近，這時(shí)風(fēng)力機(jī)在額定點(diǎn)的附近具

5、有較高的風(fēng)能利用因數(shù)。 c. 額定轉(zhuǎn)速以上（額定功率狀態(tài)）的恒功率控制 影響風(fēng)力發(fā)電普及的主要因素 風(fēng)力發(fā)電并非完全是依靠科學(xué)技術(shù)就可以完成的，他有很多局限性，其中發(fā)電成本是其重要因素。所以只有在收益大于成本的基礎(chǔ)上才會實(shí)施。這也是其地域分布的主要原因。 風(fēng)力發(fā)電成本的影響因素很多，變化范圍很大，其中以初期建設(shè)投資、運(yùn)行時(shí)的發(fā)電量及管理、稅收政策等為主要影響因素。 影響風(fēng)力發(fā)電普及的主要因素13下面我們介紹另一種新能源13下面我們介紹另一種新能源14太陽能貯存（1）熱能貯熱 （2）電能貯存（3）氫能貯存（4）機(jī)械能貯存太陽能的儲存方式其中電能儲存的用途最大熱能儲存的范圍最廣機(jī)械能形式儲存不常見

6、氫能儲存在研究中并未廣泛應(yīng)用14太陽能貯存（1）熱能貯熱 太陽能的儲存方式其中電能儲存的常見的太陽能熱水器常見的太陽能熱水器16太陽能轉(zhuǎn)化成電能的應(yīng)用16太陽能轉(zhuǎn)化成電能的應(yīng)用17國外的自給自足的電力17國外的自給自足的電力18美國最大的光伏發(fā)電站-218美國最大的光伏發(fā)電站-219現(xiàn)在比較熱門的太陽能汽車19現(xiàn)在比較熱門的太陽能汽車20生活中可以存在的小發(fā)明20生活中可以存在的小發(fā)明21 太陽能光伏發(fā)電原理 太陽能電池陣列逆變器用電設(shè)備進(jìn)戶計(jì)量儀表21 太陽能光伏發(fā)電原理 太陽能電池陣列生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社231生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化的能源形式（1）直接燃燒

7、獲取熱能 （2）沼氣 （3）乙醇 （4）甲醇 （5）生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w及裂解產(chǎn)品 第5章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社231生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化的能源形式（1）直接燃燒第5章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)24機(jī)械工業(yè)出版社沼氣發(fā)電的流程圖第5章 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)24機(jī)械工業(yè)出版社沼氣發(fā)電生物質(zhì)能的應(yīng)用25生物質(zhì)燃?xì)鉅t生物質(zhì)水暖鍋爐生物質(zhì)能的應(yīng)用25生物質(zhì)燃?xì)鉅t生物質(zhì)水暖鍋爐沼氣發(fā)電26沼氣發(fā)電26 生物質(zhì)直接液化制燃料油發(fā)電技術(shù)27 生物柴油是一種清潔的可再生能源，是以大豆、油菜籽等油料作物以及油棕、黃連木等油料林木果實(shí)為原料制成的液體燃料，具有原料來源廣泛、可再生性強(qiáng)、污染性低

8、等特點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的石油、柴油代用品。 生物質(zhì)直接液化制燃料油發(fā)電技術(shù)27 生物柴油是281生物柴油特性 （1）比普通柴油更優(yōu)異的產(chǎn)品性能1）較好的低溫流動性和燃燒性能2）具有無腐蝕性的特點(diǎn)3）較好的潤滑性 （2）比普通柴油更多元的環(huán)保特質(zhì)1）排放煙度低、保護(hù)大氣環(huán)境2）不含對人體有害的重金屬3）可再生的原料281生物柴油特性 （1）比普通柴油更優(yōu)異的產(chǎn)品性能天燃?xì)獍l(fā)電天燃?xì)獍l(fā)電天然氣水合物樣品純凈的天然氣水合物可燃冰在深海的發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了天然氣的應(yīng)用天然氣水合物樣品純凈的天然氣水合物可燃冰在深海的發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了天 微型燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電機(jī)組工作原理1、工作原理及機(jī)構(gòu)示意圖 一般的燃?xì)廨啓C(jī)主要結(jié)構(gòu)有三部分：壓氣機(jī)

9、（空氣壓縮機(jī)）、燃燒室、透平 (動力渦輪)。 微型燃?xì)廨啓C(jī)的核心技術(shù)包括：利用空氣軸承保持一個(gè)整體化的高速轉(zhuǎn)子在615萬r/min狀態(tài)下運(yùn)行，驅(qū)動小型永磁式中頻發(fā)電機(jī)發(fā)電。 微型燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電機(jī)組工作原理1、工作原理及機(jī)構(gòu)示意圖2、回?zé)嵯到y(tǒng) 在回?zé)嵯到y(tǒng)中，透平（動力渦輪機(jī)）產(chǎn)生的煙氣溫度很高，通常被排入大氣中或再加以回收利用（如利用余熱鍋爐進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)）。 微型燃機(jī)的余熱可用于船舶、汽車動力，制冷、采暖，以及生產(chǎn)凈水。通過能源的梯級利用，燃料通過熱電聯(lián)產(chǎn)裝置發(fā)電后，變?yōu)榈推肺坏臒崮苡糜诓膳?、生活供熱等用途的供熱，這一熱量也可驅(qū)動吸收式制冷機(jī)，用于夏季的空調(diào)，從而形成熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)。 為了協(xié)調(diào)熱、

10、電和冷三種動態(tài)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)最佳的整體系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，系統(tǒng)往往需要設(shè)置壓縮式制冷機(jī)和鍋爐，甚至蓄能裝置等。 2、回?zé)嵯到y(tǒng)微燃機(jī)控制與電源變換系統(tǒng)圖6-4 微型燃機(jī)控制與電力變換系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 微燃機(jī)控制與電源變換系統(tǒng)圖6-4 微型燃機(jī)控制與電力變換系統(tǒng)水壩水壩小型水力發(fā)電機(jī)小型水力發(fā)電機(jī)水電站水電站圖73為水力發(fā)電站發(fā)電原理示意圖圖73 水力發(fā)電站發(fā)電原理示意圖1擋河大壩 2打開導(dǎo)管的閥門 3水輪機(jī)的葉輪 4發(fā)電機(jī)圖73為水力發(fā)電站發(fā)電原理示意圖圖73 水力發(fā)電站發(fā)電原 圖79為軸流式水輪機(jī)。a） b） 圖79 軸流式水輪機(jī)a）軸流式水輪發(fā)電機(jī)組 b）軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪 軸流式水輪機(jī)又可分為轉(zhuǎn)槳式和定槳式

11、水輪機(jī)。（2）軸流式水輪機(jī) 圖79為軸流式水輪機(jī)。a） 軸流式水輪機(jī)圖79 軸流式水輪機(jī)c）軸流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu) d）軸流式水輪機(jī)工作原理示意圖1導(dǎo)葉 2輪葉 3轉(zhuǎn)轂 在軸流式水輪機(jī)中，水流徑向進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)葉，軸向進(jìn)入和流出轉(zhuǎn)輪，帶動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動。軸流式水輪機(jī)圖79 軸流式水輪機(jī) 在軸流式水輪機(jī)中， a)貫流式水輪發(fā)電機(jī)組 b）燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組剖面圖 貫流式水輪機(jī)可分為全貫流式和半貫流式。貫流式又分為燈泡式和豎井式，燈泡式如圖710所示。 （3）貫流式水輪機(jī) a)貫流式水輪發(fā)電機(jī)組 國際公認(rèn)的兩個(gè)具有發(fā)展前途、最重要的分布式能源利用形式：微型燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電機(jī)組，這是實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)、高效利用能

12、源和節(jié)能的最主要形式；“燃料電池”技術(shù)，這也是未來最主要的分布式能源利用技術(shù)方向之一。 高效燃料電池國際公認(rèn)的兩個(gè)具有發(fā)展前途、最重要的分布式能源利用形式：高效微型燃?xì)廨啓C(jī)微型燃?xì)廨啓C(jī)新型能源設(shè)想1.海水發(fā)電2.新型浪潮發(fā)電3.地?zé)岚l(fā)電4.空氣溫差發(fā)電5.太陽能源發(fā)電新型能源設(shè)想1.海水發(fā)電海水發(fā)電我對海水發(fā)電的設(shè)想是，利用海水的高濃度的離子含量，與淡水之間形成完美的離子差。同時(shí)，在隔離的兩端設(shè)置一個(gè)離子交換膜這樣可以使陰陽離子在不同的方向定向移動從而形成電流，為用電器所用。海水發(fā)電我對海水發(fā)電的設(shè)想是，利用海水的高濃度的離子含量，與新型浪潮發(fā)電此想法是利用海浪在沙灘上來回流動，所以可以在淺海處設(shè)置很多個(gè)像風(fēng)機(jī)一樣的水力發(fā)電機(jī)。利用水的來回流動帶動發(fā)電機(jī)的運(yùn)行。然后利用整流器將頻率和相位不同電流轉(zhuǎn)換成直流進(jìn)行傳輸。新型浪潮發(fā)電此想法是利用海浪在沙灘上來回流動，所以可以在淺海 地?zé)岚l(fā)電 根據(jù)資料，地?zé)岚l(fā)電主要是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后再利用