《可再生能源技術(shù)與應(yīng)用》課程小結(jié)

可再生能源技術(shù)與應(yīng)用》課程小結(jié)班級學(xué)號姓名、發(fā)展可再生能源發(fā)電技術(shù)的意義及我國的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢可再生能源是指在自然界中可以不斷再生、永續(xù)利用的能源，具有取之不盡，用之不竭的特點(diǎn)，主要包括太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿取？稍偕茉磳Νh(huán)境無害或危害極小，而且資源分布廣泛，適宜就地開發(fā)利用。相對于可能窮盡的化石能源來說，可再生能源在自然界中可以循環(huán)再生?？稍偕茉磳儆谀茉撮_發(fā)利用過程中的一次能源。可再生能源不包含化石燃料和核能。可再生能源是重要的能源資源，開發(fā)利用可再生能源具有以下重要意義：1、開發(fā)利用可再生能源是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、建設(shè)資源節(jié)約型社會、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本要求。充足、安全、清潔的能源供應(yīng)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步的基本保障。我國人口眾多，人均能源消費(fèi)水平低，能源需求增長壓力大，能源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾十分突出。從根本上解決我國的能源問題，不斷滿足經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需要，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，除大力提高能源效率外，加快開發(fā)利用可再生能源是重要的戰(zhàn)略選擇，也是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、建設(shè)資源節(jié)約型社會的基本要求。2、開發(fā)利用可再生能源是保護(hù)環(huán)境、應(yīng)對氣候變化的重要措施。目前，我國環(huán)境污染問題突出，生態(tài)系統(tǒng)脆弱，大量開采和使用化石能源對環(huán)境影響很大，特別是我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭比例偏高，二氧化碳排放增長較快，對氣候變化影響較大?？稍偕茉辞鍧嵀h(huán)保，開發(fā)利用過程不增加溫室氣體排放。開發(fā)利用可再生能源，對優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)環(huán)境、減排溫室氣體、應(yīng)對氣候變化具有十分重要的作用。3、開發(fā)利用可再生能源是建設(shè)社會主義新農(nóng)村的重要措施。農(nóng)村是目前我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展最薄弱的地區(qū)，能源基礎(chǔ)設(shè)施落后，全國還有約1150萬人沒有電力供應(yīng)，許多農(nóng)村生活能源仍主要依靠秸稈、薪柴等生物質(zhì)低效直接燃燒的傳統(tǒng)利用方式提供。農(nóng)村地區(qū)可再生能源資源豐富，加快可再生能源開發(fā)利用，一方面可以利用當(dāng)?shù)刭Y源，因地制宜解決偏遠(yuǎn)地區(qū)電力供應(yīng)和農(nóng)村居民生活用能問題，另一方面可以將農(nóng)村地區(qū)的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為商品能源，使可再生能源成為農(nóng)村特色產(chǎn)業(yè)，有效延長農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，提高農(nóng)業(yè)效益，增加農(nóng)民收入，改善農(nóng)村環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展。4、開發(fā)利用可再生能源是開拓新的經(jīng)濟(jì)增長領(lǐng)域、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、擴(kuò)大就業(yè)的重要選擇?？稍偕茉促Y源分布廣泛，各地區(qū)都具有一定的可再生能源開發(fā)利用條件?？稍偕茉吹拈_發(fā)利用主要是利用當(dāng)?shù)刈匀毁Y源和人力資源，對促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。同時，可再生能源也是高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)，快速發(fā)展的可再生能源已成為一個新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，可以有效拉動裝備制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變，擴(kuò)大就業(yè)，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展意義重大。當(dāng)前，國際石油價格一再飆升，能源消費(fèi)大國苦不堪言，因此發(fā)展可再生能源成為許多國家關(guān)切的問題。中國可再生能源現(xiàn)狀可再生能源是可以永續(xù)利用的能源資源，如水能、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能和海洋能等，不存在資源枯竭問題。中國除了水能的可開發(fā)裝機(jī)容量和年發(fā)電量均居世界首位之外，太陽能、風(fēng)能和生物質(zhì)能等各種可再生能源資源也都非常豐富。中國太陽能較豐富的區(qū)域占國土面積的2/3以上,年輻射量超過6000皿〕/川,每年地表吸收的太陽能大約相當(dāng)于1.7萬億tee的能量；按德國、西班牙、丹麥等風(fēng)電發(fā)展迅速的國家的經(jīng)驗進(jìn)行類比分析，中國可供開發(fā)的風(fēng)能資源量可能超過30億kW；海洋能資源技術(shù)上可利用的資源量估計約為4億-5億kW；地?zé)豳Y源的遠(yuǎn)景儲量為1353億tee,探明儲量為31.6億tee；現(xiàn)有生物質(zhì)能源包括：秸稈、薪柴、有機(jī)垃圾和工業(yè)有機(jī)廢物等，資源總量達(dá)7億tee,通過品種改良和擴(kuò)大種植，生物能的資源量可以在此水平再翻一番。總之中國可再生能源資源豐富,具有大規(guī)模開發(fā)的資源條件和技術(shù)潛力，可以為未來社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供足夠的能源，開發(fā)利用可再生能源大有可為。2006年底，中國可再生能源年利用量總計為2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤（不包括傳統(tǒng)方式利用的生物質(zhì)能），約占中國一次能源消費(fèi)總量的8%，比2005年上升了0.5個百分點(diǎn)，這為2010年可再生能源占全國一次性能源10%的目標(biāo)邁出了堅實(shí)的一步。隨著越來越多的國家采取鼓勵可再生能源的政策和措施，可再生能源的生產(chǎn)規(guī)模和使用范圍正在不斷擴(kuò)大，2007年全球可再生能源發(fā)電能力達(dá)到了24萬兆瓦，比2004年增加了50%。2007年至少有60多個國家制訂了促進(jìn)可持續(xù)能源發(fā)展的相關(guān)政策，歐盟已建立了到2020年實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源占所有能源20%的目標(biāo)，而中國也確立了到2020年使可再生能源占總能源的比重達(dá)到15%的目標(biāo)。2007年，全球并網(wǎng)太陽能發(fā)電能力增加了52%，風(fēng)能發(fā)電能力增加了28%。全球大約有5000萬個家庭使用安放在屋頂?shù)奶柲軣崴鳙@取熱水，250萬個家庭使用太陽能照明，2500萬個家庭利用沼氣做飯和照明?？稍偕茉幢戎氐奶嵘齻鬟f著“綠色經(jīng)濟(jì)”正在興起的信息，2012年《京都議定書》到期后新的溫室氣體減排機(jī)制將進(jìn)一步促進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。根據(jù)中國中長期能源規(guī)劃，2020年之前，中國基本上可以依賴常規(guī)能源滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的能源需要，到2020年，可再生能源的戰(zhàn)略地位將日益突出，屆時需要可再生能源提供數(shù)億噸乃至十多億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能源。因此，中國發(fā)展可再生能源的戰(zhàn)略目的將是：最大限度地提高能源供給能力，改善能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)能源多樣化，切實(shí)保障能源供應(yīng)的安全。取得突破性進(jìn)展的可再生能源發(fā)電在利用可再生能源發(fā)電方面，目前取得突破性進(jìn)展的是風(fēng)力發(fā)電。目前我國的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量不大，而國外正在開發(fā)的已經(jīng)達(dá)到了7500千瓦，投入運(yùn)行的德國的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已經(jīng)達(dá)到單機(jī)容量5000千瓦。這兩年我國投產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其主機(jī)都是從國外進(jìn)口的。目前風(fēng)力發(fā)電的成本還高于火電，要靠國家的財政補(bǔ)貼才能過活，就算這樣，完全收回成本也需要十年時間。除了風(fēng)力發(fā)電，生物質(zhì)能發(fā)電也蓬勃興起，主要是直接燃燒生物質(zhì)，例如秸稈發(fā)電。目前國電集團(tuán)有很多小熱電機(jī)組投產(chǎn)，通過國家的補(bǔ)貼政策，效益也還不錯。它的發(fā)電方式和常規(guī)火電差不多，使用的是鏈條爐，沒有多少技術(shù)創(chuàng)新之處。另外的發(fā)電方式主要是沼氣發(fā)電，在一定條件下生物質(zhì)利用細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，燃燒后推動內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行發(fā)電，能源利用效率較高，但是造價不菲，光一個發(fā)酵容器就需要很大的投資。國內(nèi)有一些養(yǎng)殖場建有小型的沼氣發(fā)電廠。太陽能發(fā)電，在我國近年也有較快的發(fā)展。單晶硅、多晶硅的發(fā)電效率有望在較短的時間內(nèi)，把發(fā)電效率提高到百分之二十以上。但目前來說，盡管太陽能電池板價格下降比較快，它發(fā)電的成本依然是火電的五倍多，投入商業(yè)運(yùn)營還有漫長的路要走。上面說的幾種發(fā)電方式，其最大的缺點(diǎn)是在電力系統(tǒng)中無法做主力機(jī)組，不能滿足電力的大量使用，并且穩(wěn)定性較差。比如風(fēng)力發(fā)電，盡管我國的風(fēng)力資源很豐富，但是由于風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性，它的電量經(jīng)過潮流計算，大約只能占到總發(fā)電量的百分之十。如果機(jī)組過多就會影響整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因為風(fēng)力是不可控的。而另外形式的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電量又比較小，難以滿足需求。另外，還有潮汐發(fā)電，世界上最大的潮汐電站裝機(jī)容量達(dá)到了20多萬千瓦，已經(jīng)十分可觀了。以中國的海岸條件來說，能量密度不大。潮頭最高的地區(qū)是浙江、廣東沿海，最高的潮頭達(dá)到了8.5米左右。另外還有就是必須建攔海大壩，施工相當(dāng)復(fù)雜、困難。壩體的維護(hù)、機(jī)器的防海水腐蝕都需要不菲的費(fèi)用。費(fèi)用不說，壩址的選擇多有困難。目前我國的海洋局作了海水的能源考察報告，認(rèn)為我國目前可以開發(fā)的潮汐電站大約有一千萬千瓦。那么這么一點(diǎn)電量，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求的。我國的能源政策，以前寫入教科書的是：“大力開發(fā)水電，適當(dāng)發(fā)展核電，控制發(fā)展火電?！敝饕顷P(guān)停小的火電機(jī)組，熱電例外。我國的電網(wǎng)實(shí)際狀況是：火電發(fā)電量占百分之八十，水電占百分之二十，其余是核電，還占不上個零頭，別的發(fā)電方式所占比例更小，基本可以忽略不計?？稍偕茉吹氖袌霭l(fā)展美國作為世界第一的能源消費(fèi)大國，其石油和天然氣進(jìn)口都占世界總量的20%左右。2007年全美一次能源消費(fèi)中，以石油、煤炭、天然氣為主，共占80%左右，其中煤炭和天然氣各占20%，石油占40%。在發(fā)電能源消耗中，煤炭占50%左右，核電占20%，天然氣占18%，可再生能源約占10%。可再生能源發(fā)電結(jié)構(gòu)為水電75%，其他的發(fā)電方式占25%，其中生物質(zhì)67%，風(fēng)電16%，地?zé)岚l(fā)電16%，太陽能1%。能源安全涉及到經(jīng)濟(jì)安全，也涉及國家安全，是牽一發(fā)而動全身的。美國一直把能源問題與國家發(fā)展戰(zhàn)略并列，不但增加化石能源進(jìn)口，在煤層氣、天然氣水合物、油頁巖、可再生能源、氫能源等領(lǐng)域也全面開展開發(fā)利用研究。美國雖然沒有簽訂《京都議定書》并做出碳減排承諾，但其在清潔能源領(lǐng)域的研究投入之大足以證明其對全球環(huán)境惡化有一定認(rèn)識。不同于美國，歐盟是化石能源貧乏的地區(qū)，因此歐盟在可再生能源領(lǐng)域的研究和提高能源利用效率上更為關(guān)注。2007年，歐盟通過三個20%的法案，要求可再生能源在整個能源結(jié)構(gòu)中占20%，基于技術(shù)的能效提高20%，溫室氣體排放削減20%。很明顯，歐盟未來的能源戰(zhàn)略將是大力發(fā)展可持續(xù)能源，提高現(xiàn)有能源利用效率以及減少二氧化碳排放。二、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分及作用太陽能熱發(fā)電，也叫聚焦型太陽能熱發(fā)電（ConcentratingSolarPower，簡稱CSP）,通過大量反射鏡以聚焦的方式將太陽能直射光聚集起來，加熱工質(zhì)，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電。太陽能熱發(fā)電就是用反射鏡聚焦陽光，在焦點(diǎn)處加熱水產(chǎn)生蒸汽，再通過汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。一般用在陽光充足的地方。太陽熱能通過熱蒸汽帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，其基本組成與常規(guī)發(fā)電設(shè)備類似，但其根本區(qū)別在于熱蒸氣的產(chǎn)生方式上。槽式太陽能熱發(fā)電槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)全稱為槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，是將多個槽型拋物面聚光集熱器經(jīng)過串并聯(lián)的排列，加熱工質(zhì)，產(chǎn)生高溫蒸汽，驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包括以下五個子系統(tǒng)：a、 聚光集熱子系統(tǒng)。是系統(tǒng)的核心，由聚光鏡、接收器和跟蹤裝置構(gòu)成。接受器主要有兩種：真空管式和腔式；跟蹤方式采用一維跟蹤，有南北、東西和極軸三種方式。b、 換熱子系統(tǒng)。由預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器、過熱器和再熱器組成。當(dāng)系統(tǒng)工質(zhì)為油時，采用雙回路，即接收器中工質(zhì)油被熱后，進(jìn)入換熱子系統(tǒng)中產(chǎn)生蒸汽，蒸汽進(jìn)入發(fā)電子系統(tǒng)發(fā)電。直接采用水為工質(zhì)時，可簡化此子系統(tǒng)。c、 電子系統(tǒng)?；窘M成與常規(guī)發(fā)電設(shè)備類似，但需要配備一種專用裝置，用于工作流體在接收器與輔助能源系統(tǒng)之間的切換。d、 蓄熱子系統(tǒng)。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)在早晚或云遮間隙必須依靠儲存的能量維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。蓄熱的方法主要有顯式、潛式和化學(xué)蓄熱三種方式。e、 輔助能源子系統(tǒng)。在夜間或陰雨天，一般采用輔助能源系統(tǒng)供熱，否則蓄熱系統(tǒng)過大會引起初始投資的增加。塔式太陽能熱發(fā)電塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)也稱集中型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本形式是利用獨(dú)立跟蹤太陽的定日鏡群，將陽光聚集到固定在塔頂部的接收器上，用以產(chǎn)生高溫，加熱工質(zhì)產(chǎn)生過熱蒸汽或高溫氣體，驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，從而將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。碟式太陽能熱發(fā)電拋物面反射鏡/斯特林系統(tǒng)是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成，接收器在拋物面的焦點(diǎn)上，接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)被加熱到750°C左右，驅(qū)動發(fā)動機(jī)進(jìn)行發(fā)電。由于碟式/斯特林系統(tǒng)光學(xué)效率高，啟動損失小，效率高達(dá)29%，在三類系統(tǒng)中位居首位。三、 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要部件及其作用風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國也在西部地區(qū)大力提倡。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風(fēng)力并通過機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量大小不穩(wěn)定,故其輸出的是13?25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。風(fēng)力發(fā)電電源由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、支撐發(fā)電機(jī)組的塔架、蓄電池充電控制器、逆變器、卸荷器、并網(wǎng)控制器、蓄電池組等組成；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)；風(fēng)輪中含葉片、輪轂、加固件等組成；它有葉片受風(fēng)力旋轉(zhuǎn)發(fā)電、發(fā)電機(jī)機(jī)頭轉(zhuǎn)動等功能。風(fēng)輪是指將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的風(fēng)力機(jī)部件，葉片和輪轂組成。發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動力機(jī)械，又稱風(fēng)車。廣義地說，它是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動機(jī)。風(fēng)力發(fā)電利用的是自然能源。相對柴油發(fā)電要好的多。但是若應(yīng)急來用的話，還是不如柴油發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電不可視為備用電源，但是卻可以長期利用。四、 潮汐發(fā)電的類型及發(fā)展趨勢單向電站即只用一個水庫，僅在漲潮（或落潮）時發(fā)電，我國浙江省溫嶺市沙山潮汐電站就是這種類型。潮汐發(fā)電的型式單庫雙向電站用一個水庫，但是漲潮與落潮時均可發(fā)電，只是在平潮時不能發(fā)電，廣東省東莞市的鎮(zhèn)口潮汐電站及浙江省溫嶺市江廈潮汐電站，就是這種型式。雙庫雙向電站它是用二個相鄰的水庫，使一個水庫在漲潮時進(jìn)水，另一個水庫在落潮時放水，這樣前一個水庫的水位總比后一個水庫的水位高，故前者稱為上水庫，后者稱為下水庫。水輪發(fā)電機(jī)組放在兩水庫之間的隔壩內(nèi)，兩水庫始終保持著水位差，故可以全天發(fā)電。前景潮汐發(fā)電是一項潛力巨大的事業(yè)，經(jīng)過多年來的實(shí)踐，在工作原理和總體構(gòu)造上基本成型，可以進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)利用階段。潮汐發(fā)電的前景是廣闊的。20世紀(jì)初，歐、美一些國家開始研究潮汐發(fā)電。第一座具有商業(yè)實(shí)用價值的潮汐電站是1967年建成的法國郎斯電站。該電站位于法國圣馬洛灣郎斯河口。郎斯河口最大潮差13．4米，平均潮差8米。一道750米長的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋，壩下設(shè)置船閘、泄水閘和發(fā)電機(jī)房。郎斯潮汐電站機(jī)房中安裝有24臺雙向渦輪發(fā)電機(jī)，漲潮、落潮都能發(fā)電?？傃b機(jī)容量24萬千瓦，年發(fā)電量5億多度，輸入國家電網(wǎng)。1968年，前蘇聯(lián)在其北方摩爾曼斯克附近的基斯拉雅灣建成了一座800千瓦的試驗潮汐電站。1980年，加拿大在芬地灣興建了一座2萬干瓦的中間試驗潮汐電站。試驗電站、中試電站，那是為了興建更大的實(shí)用電站做論證和準(zhǔn)備用的。由于常規(guī)電站廉價電費(fèi)的競爭，建成投產(chǎn)的商業(yè)用潮汐電站不多。然而，由于潮汐能蘊(yùn)藏量的巨大和潮汐發(fā)電的許多優(yōu)點(diǎn)，人們還是非常重視對潮汐發(fā)電的研究和試驗。據(jù)海洋學(xué)家