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盘点即将崛起的新能源发电技术

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  • 发布时间:2015/12/25 17:12:53
  • 作者:ly_yinhe

  在全球的电源结构中,传统化石燃料依然占据绝对主流地位,占全部发电量的60%以上。一次能源的大量消耗导致全球能源短缺以及持续的污染问题,已经成了影响人类生存和发展的重要问题。在巨大的能源与环境压力下,大力发展核能、太阳能、风能、海洋能等新能源发电迫在眉睫。

  本文盘点光伏发电、海洋能发电、地热发电等几大新能源发电技术,让大家更深入的了解新能源发电。

新能源发电技术之光伏发电

  太阳能是人类可以利用的最丰富的能源。根据恒星演变的理论,太阳按照目前的功率,辐射能量100亿年,可以作为永久性的能源。它照射地面40分钟所发射的能量就足够全世界使用一年。太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电。

  光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电,理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片),有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中,单晶和多晶电池用量最大,非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。多晶硅电池效率在16%至17%左右,单晶硅电池的效率约18%至20%。光伏组件是由一个或多个太阳能电池片组成。

新能源发电技术之风力发电

  风能是取之不尽、用之不竭、洁净无污染的可再生能源。风力发电是可再生能源领域中除水能外技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。近年来越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大,全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。发展风力发电对于调整能源结构、减轻环境污染、解决能源危机等方面有着非常重要的意义。

  世界风能总量为2Xl013W,大约是世界总能耗的3倍。如果风能的1%被利用,则可以减少世界3%的能源消耗;风能用于发电,可产生世界总电量的8%~9%。

新能源发电技术之地热发电

  地热是指地球表面10km以内储存的天然热量,主要来源于地壳内的放射性元素蜕变过程产生的热量。

  地热发电是地热利用的最重要方式。地热发电和火力发电原理是一样的,都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能,然后带动发电机发电。要利用地下热能,首先需要有“载热体”把地下的热能带到地面上来。目前能够被地热电站利用的载热体,主要是地下的天然蒸汽和热水。按照载流体类型、温度、压力和其他特性的不同,可把地热发电的方式划分为地热蒸汽、地下热水、联合循环和地下热岩四种发电方式。

新能源发电技术之海洋能发电

  海洋能包括潮汐与潮流能、温度差能、波浪能、海流能、盐度差能、岸外风能、海洋生物能、海洋地热能等。

  海洋能源按能量的储存形式可分为机械能、热能和化学能。其中,潮汐能、海流能和波浪能为机械能,海水温差能为热能,海水盐差能为化学能。研究海洋能源的成因发现,潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化,其他基本上源于太阳辐射。

  1、潮汐能是指海水涨潮和落潮时时形成的水的势能和动能;

  2、波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能;

  3、海流能(潮流能)是指海水流动的动能,主要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;

  4、海水温差能是指表层海水和深层海水之间水温之差的热能;

  5、海水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电位差能。所以,当前应用在发电技术中的海洋能主要有海洋温差发电、海洋波浪发电及潮汐发电。

新能源发电技术之生物质能发电

  生物质是指植物通过光合作用生产的有机物、包括植物、动物及其排泄物、垃圾、沼气及有机废水等。

  生物质能几乎无处不在,据世界自然基金会指出,全球生物质能潜在可利用量达约合80亿吨标准油,相当于2009年全球能源消耗总量的73%。

  生物质中既然蕴藏了生物质能,通过合适的方法,将生物质中蕴藏的生物质能转变为电能。就是生物质发电的基本思想。

  生物质发电技术主要包括:

01生物质直接燃烧发电

  目前大部分生物质发电厂采用直接燃烧方式发电,比如:秸秆燃烧发电,甘蔗叶燃烧发电等。

02生物质混合燃烧发电

  将20%左右的生物质与传统的化石燃料混合燃烧发电,混合燃烧发电的最大优势是只需要对现有发电装备进行很小的改造即可投产。

03生物质热解气化发电

  生物质在高温气化炉内可转化为可燃气体,经净化、降温后进入燃气发电机组发电。如生活垃圾气化发电。

04生物质厌氧消化发电

  农林作物残渣、动物粪便、生活垃圾、高浓度有机废水等生物质可在厌氧条件下被厌氧菌分解产生甲烷和二氧化碳。

  在传统能源日渐枯竭的背景下,生物质能是理想的替代能源,是继煤炭、石油、天然气之外的第四大能源。

新能源发电技术之核能发电

  核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。

  核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片,同时放出中子和大量能量的过程。反应中,可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗,至少有一个中子能引起另一个原子核裂变,使裂变自持地进行,则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。

  在能源短缺、全球变暖、雾霾酸雨的环境恶化等问题下,新能源发电技术对人类和自然的和谐发展具有重大意义。所以 新能源发电技术是全世界未来发电技术的趋势,不仅能够节约所剩不多的煤炭、石油等不可再生能源,又能保护环境。虽然,新能源发电技术在前景光明的同时又都或多或少的存在一些技术上、应用上、成本上的难题有待我们今后解决,但是随着科学技术的日新月异,新能源发电技术终有一天会成为世界发电技术的主流。