火电厂自动化专题结课论文-浅谈我国新能源发电技术及其意义.doc

1、火电厂自动化专题结课论文院 系：专业班级：学生姓名：学 号：指导教师：二一六年十月题 目 浅谈我国新能源发电技术及其意义I摘要本门课程讲述了火电厂自动化专题，分别由 8 个不同的老师讲解，每个老师讲解一个方面，在此我主要围绕新能源发电系统控制技术来深入了解。目前，由于全球受环境问题的影响，使得能源的开发和利用面临新的瓶颈。人类开始不断寻找新能源来代替传统能源。在一些发达国家，新能源发电技术现在已经成了他们解决电力系统问题的一种必不可少的手段。本文首先介绍了新能源的特点，接着详细介绍了几种新能源发电技术，包括风能发电、太阳能发电、潮汐发电等，最后阐释了新能源发电对电力系统发展的重要意义。关键词：

2、新能源；风能；太阳能；潮汐；发电技术。I目 录摘要I1 绪论11.1 课题背景11.2 我国新能源特点12 新能源发电类型12.1 风能发电12.1.1 风能发电及国内外发展应用概况12.1.2 我国风能的分布22.1.3 国内外风电发展概况22.2 太阳能发电22.2.1 我国太阳能利用现状22.2.2 太阳能发电原I理32.3 海洋能发电32.3.1 海洋能种类32.3.2 海洋能特点42.4 生物质发电42.5 地热能发电43 新能源发电对我国未来电力发展的意义43.1 提高电网的可靠性43.2 有利于扩大我国电网覆盖面43.3 节约成本，提高安全性54 总结5参考文献6I1浅谈我国新能

3、源发电技术及其意义1 绪论1.1 课题背景随着科学和社会的进步，全球所面临的资源和环境问题也日益突出，由于传统能源的存量有限，使得对其的开发和利用受到限制，只能寻找可以替代的新能源。目前，全球正在掀起一场以大规模开发和利用新能源为标志的革命。随着我国经济的发展，对电力的需求也不断增大。现在我国所依靠的电力能源主要是煤、石油和天然气等，这些能源在短期内是不可再生的，开采得越多存量就会越少。同时，开发和利用这些能源会引起酸雨、温室效应等严重的环境问题，这也成为整个世界经济发展的重要限制因素。所以，大力发展新能源发电技术迫在眉睫。1.2 我国新能源的特点我国的新能源资源和各地的能源需求呈现逆向分布的

4、特征，且储量丰富。生物质能资源年产出 8.99 亿 tce，据统计，波浪能资源的储量为 1285 万 kW，潮汐能资源储量为 1.1亿 kW，潮流能为 1.4 亿 kW。从资源分布来看，风能较丰富的地区除了东部沿海之外，其它的主要集中在内蒙古、新疆以及甘肃和华北的北部。而太阳能资源只要分布在西藏、青海、新疆南部和内蒙古的西部。但是我国 75%以上的能源需求都是在东部和中部地区，所以资源需求和分布逆向性较明显。 新能源资源都具有地域性，本身是无法实现直接供电，而是通过一定方式转化为电能才能被大规模地利用。目前我国的新能源资源分布地区的用电量相对较少，当地并不能完全消化，可以通过长距离的电网输送到

5、中东部用电量较多的地区。新能源资源的一个明显特点是分散性，因为能流密度较低，分布到每单位面积上的能量并不多，风电和太阳能发电站占用的空间比较大。新能源发电具有间歇性和波动性，受季节和气候的影响比较大。2 新能源发电类型2.1 风能发电2.1.1 风能发电及国内外发展应用概况风能资源既包括陆地资源，又包括近海岸资源。目前来看，风能发电是非水可再生能源发电中技术相对比较成熟且开发规模较大的一种发电方式，也是现在新能源发电的一个重点发展方向。风力发电系统离不开桨叶、机械传动系统、发电机、电力电子装置、升压变压器等这几个部件。我国风能资源十分丰富，我国的风力发电技术虽然与发达国家相比还有一些差距，但是

6、也取得了一些进步。目前，我国的风电场的数量已有上百个，装机总容量高达 260 万千瓦。2015 年我国的风能发电计划达到 1500 万千瓦，2020 年将2达到 3000 万千瓦。风能是一种能量密度较低、稳定性较差的能源，建立风力发电场的地区，都要针对风源、风强、风频、风速的实际情况，进行风场测定，作出风力发电场布局，选择合适的风力发电机型。风能利用有多种形式，其中将风能转换成电能是风能开发利用的主要方式。近年来，世界风电市场中风电机组的单机容量持续增大，世界上主流机型已经从2000 年的 500 千瓦1 兆瓦增加到 23 兆瓦。2013 年全球新安装风电机组平均单机容量为 1923 千瓦。中

7、国新安装风电机组平均单机容量达到 1720 千瓦，1.5 兆瓦和 2 兆瓦风电机组为主流机型。2.1.2 我国风能的分布我国的风能资源主要分布在沿海和内陆两大风带，如附图所示沿海风带主要是：海南、广东、福建、浙江、山东和辽宁沿海及其岛屿；内陆风带主要是内蒙古北部、甘肃、新疆北部以及松花江下游。在这些风带地区，我国已逐步建成二十多个大型风电场，如新疆达坂城、内蒙古辉腾锡勒、河北张北、吉林通榆、广东南澳、福建平潭等，其中许多风电场装机容量达 100MW 以上。2.1.3 国内外风电发展概况国外风电发展方向：提高单机容量，减轻单位 kW 重量，提高转换效率，提高系统可靠性。目前国际主流风电机组单机容

8、量已达到 23MW，MW 级以上单机装机容量均超过装机总容量的 75%。国外大多数风电机组都采用了变桨变速控制技术。德国的风电机组中，有 91.2%的风电机组采用的是变桨距调节方式。全球所安装的风电机组中，有 92%的风电机组采用了变速恒频技术，而且这个比例正在逐渐提高。2.2 太阳能发电2.2.1 我国太阳能利用现状我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接 收的太阳辐射能约为 50x10kJ，全国各地太阳年辐射总量达 335837kJ/cm,中值为586kJ/cm。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西

9、部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在 4000m 以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。例如被人们称为“日光城”的拉萨市，1961 年至 1970 年的平均值，年平均日照时间 3005.7h，相对日照为 68，年平均晴天为 108.5 天，阴天为 98.8 天，年平均云量为 4.8 太阳总辐射为 816kJ/cm，比全国其它省区和同纬度的地区都高。全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以四川盆地为最，那里雨多、雾多，晴天3较少。例如素有“雾都”之称的成都市

10、，年平均日照时数仅为 1152.2h，相对日照为26，年平均晴天为 24.7 天，阴天达 244.6 天，年平均云量高 8.4。其它地区的太阳年辐射总量居中。 我国太阳能资源分布的主要特点有:太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬 2235“这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心;太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部。2.2.2 太阳能发电原理太阳能是地球上永恒的一种能源，我国陆地面积每年接收的太阳辐射热量较多，属于太阳能资源比较丰富的国家。太阳能发电系统主要包括电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）以及逆变器几个部分组成。太阳能发电形式主

11、要有两种：光伏式和光热式。光伏发电系统按照是否接入电网又分为离散型和并网型发电系统。离散型是可以直接利用直流电来供电，并网型则需利用一些装置将直流电变为交流电后才能供电。光热发电是首先将太阳能由低密度转为高密度，再利用传热装置将太阳能转化为电能。2.3 海洋能发电2.3.1 海洋能种类（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，称为潮汐能。（2）波浪能波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、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。（3）温差能利用海洋温差发电的概念，最

12、早于 1881 年由法国物理学家雅克德阿松瓦尔在太阳海洋能一文中提出。温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的热能。海洋温差能是指以表、深层海水的温度差的形式所储存的海洋热能，其能量的主要来源是蕴藏在海洋中的太阳辐射能。海洋温差能储量巨大，占地球表面积 71的海洋是地球上最大的太阳能存储装置，体积为 6.0107km 的热带海洋的海水每天吸收的能量相当于2451011 桶原油的热量。按照现有技术水平，可以转化为电力的海洋温差能大约为10 000TWh/a，在多种海洋能资源中，其资源储量仅次于波浪能，位于第二。（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。

13、主要存在于河海交接处。 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。4（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。2.3.2 海洋能特点海洋能发电是利用海洋中储存的大量能量来发电。海洋能对环境无污染，蕴藏量大，但是其能量密度较低，具有很强的地域性，限制了对其的开发，目前海洋能发电得到实际应用的有潮汐发电和波浪发电。潮汐发电是利用潮起潮落形成的水位差冲击水轮机来带动发电机进行发电。这种发电方式规律性较强，能量稳定，便于电网的发电和配电的管理，但是由于成本较高，电价也高，我国的

14、潮汐发电站还不多。波浪发电方式是将波浪能转换成机械、气压或液压的能量，然后再利用传动机带动发电机发电。我国的波浪能主要分布在广东浙江等沿海地区。2.4 生物质发电生物质能是蕴含在生物质中的能量，生物质能发电方式是一种以农作物秸秆和木屑为燃料的火力发电方式。生物质能是直接或者间接地利用植物的光合作用，将太阳能转为化学能储存在生物体内的能量。它与传统的火力发电相比的优势在于实现了二氧化碳的零排放，既环保又节能，因此，越来越受关注。并且，生物质能分布很广泛，从储量上来说，总量仅次于地球上的煤、石油和天然气。现在利用生物质能发电的方式有多种，包括直燃发电、混燃发电、沼气发电等。2.5 地热能发电地球本

15、身就是一个非常大的热仓库，据推算，全球的地热能源总量约为现在全球能耗的 45 万倍。地热能也属于一种较清洁的可再生资源。地热发电是利用高出沸点的中、高地热（蒸汽）来推动汽轮机，从而带动发电机来发电，或者是通过热交换用地热来给一些沸点低的流体加热，使其变成蒸汽后再同以上原理一样来发电。我国的地热资源十分丰富，现在已经发现的热点高达 5000 处，地热田有 45 个。已在广东、湖南、西藏等地建立了地热电站，其中的西藏羊八井地热电站是目前我国最大的地热电站。3 新能源发电对我国未来电力发展的意义3.1 提高电网的可靠性 目前新能源发电技术在我国已经取得一定的进展，有的地区已经投入实际应用中。由新能源

16、组成的微电网系统能够提高我国电网的可靠性，并且能够改善电能的质量。我国的经济发展早已步入了数字化的时代，随着各行各业用电量的增大，只有为他们提供优质且可靠的电力供应才能为经济的发展提供保障。大电网在高峰期的脆弱性就会表现出来，而新能源发电能够在一定程度上缓解这种状况，这样不仅节约了成本，还能提供优质可靠的电能，又能避免因超负荷停电带来的经济损失，从而为我国经济的高速发展创造条件。 53.2 有利于扩大我国电网覆盖面 在新能源发电未出现之前，我国利用煤炭、石油和天然气等传统能源的发电方式形成的电网覆盖面受地理环境的制约，使得一部分偏远地区并未实现通电，用电的限制在一定程度上制约了这些地区的经济发

17、展。新能源出现后，可以利用当地的风能或者太阳能等能源来设计合理的微电网系统，在这些地区实现微电网供电。这样在充分发挥我国的资源优势的基础上实现了电力建设的快速发展。扩大了我国整个电网的覆盖面积，使我国电力系统朝着较好的方向发展。 3.3 节约成本，提高安全性 传统的发电方式形成的供电系统一般实行的是远距离的高压输送，这要求必须有一些相应配套的输变电设备，不但占地面积大，而且成本高。而利用新能源中的燃料发电方式可以把电池建在终端用户的附近，一些家用电源甚至可以直接装在居民的家里，这样就大大降低了输送成本。在一些偏远的山区或者海岛等地方就可以直接在当地使用燃料电池发电，从而节约电网的建设费用，降低了供电的成本。另外，传统电网存在一定的安全隐患。如果发生战争或者自然灾害，或者是一些技术上的故障等，这些因素都会造成电网系统的大范围的停电。而利用新能源发电形成的小网络就能避免这些现象的发生，从而提高电网的抗破坏能力，在一定程度上保障电网的运行安全。4 总结本文介绍了目前比较成熟的风能、太阳能等的新能源发电技术现状,研究热点,存在问题以及在我国的应用前景等。我国传统能源逐渐减少,新能源和新型发电方式的开发和利用将是一项大产业,大力发展应用以风能、太阳能等其他新型发电方式是必要的。随着新能源发电技术发展的更加成熟,成本的下降,新能源电力将成为我国电力建设的不可缺少的一部分。