新能源發(fā)電及其展望

華北電力大學(xué) 趙 璟

新能源發(fā)電及其展望

華北電力大學(xué) 趙 璟

工業(yè)革命以后，隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，環(huán)境問題也逐漸凸顯，CO2排放量與日俱增，溫室效應(yīng)愈加明顯。世界各國為應(yīng)對全球變暖制訂了一系列政策，并大力發(fā)展新能源發(fā)電，以期實現(xiàn)新能源發(fā)電代替?zhèn)鹘y(tǒng)的火力發(fā)電，進而降低對傳統(tǒng)化石能源的依賴，實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。

一、新能源發(fā)電的種類

新能源又稱非常規(guī)能源，是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式，如太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。新能源發(fā)電是指以上述新能源為一次能源，利用先進的發(fā)電技術(shù)，產(chǎn)生電能的過程。目前，常見的新能源發(fā)電形式主要有以下幾種。

1.風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由槳葉、機械傳動系統(tǒng)、發(fā)電機、電力電子裝置、升壓變壓器等組成。風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)種類繁多，根據(jù)不同的劃分標準可以分為不同的種類，如，按運行特征和控制方式可分為恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；根據(jù)運行方式可分為離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪軸的位置可分為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機和水平軸風(fēng)力發(fā)電機。目前，我國已在甘肅、新疆、河北、蒙東、蒙西、吉林和江蘇沿海建設(shè)了七大千萬千瓦級風(fēng)電基地。

2.太陽能發(fā)電。太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）、逆變器組成。太陽能發(fā)電形式主要有光伏發(fā)電和光熱發(fā)電兩種形式。光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)是否接入電網(wǎng)又可分為離散型發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)，離散型發(fā)電系統(tǒng)可以直接向直流用電裝置供電，并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)需通過電力電子裝置將直流電轉(zhuǎn)化為交流電后才能并網(wǎng)運行；光熱發(fā)電主要是利用聚光器將低密度的太陽能轉(zhuǎn)化為高密度的太陽能，再通過傳熱裝置，轉(zhuǎn)化為蒸汽推動汽輪機運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)能量由太陽能到熱能和電能的轉(zhuǎn)換。

3.海洋能發(fā)電。海洋儲存著大量的能量，主要有潮流能、潮汐能、溫差能和波浪能。其中，潮汐發(fā)電技術(shù)和小型波浪發(fā)電技術(shù)發(fā)展比較成熟，得到了實際的應(yīng)用。潮汐發(fā)電利用潮汐漲落形成的水位差，沖擊水輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電作業(yè)，具有較強的規(guī)律性和可預(yù)測性，并且功率密度大, 能量穩(wěn)定, 易于電網(wǎng)的發(fā)、配電管理, 是一種優(yōu)秀的可再生能源。波浪發(fā)電是將波浪能通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為機械、氣壓或液壓的能量，然后通過傳動機構(gòu)驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。我國波浪能源理論功率超過1 000萬kW，以臺灣附近分布最多，其次主要分布在廣東、福建、浙江沿海。廣東汕尾建成的100 kW 振蕩水柱式波浪電站已經(jīng)通過驗收，另外，我國計劃至2020年，在山東、海南、廣東各建1座1 000 kW級的岸式波力電站。

4.生物質(zhì)發(fā)電。生物質(zhì)發(fā)電是以農(nóng)作物秸稈和木屑為主要燃料的一種火力發(fā)電方式，與常規(guī)的火力發(fā)電相比，生物質(zhì)發(fā)電實現(xiàn)了CO2的零排放，具有環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點，受到了越來越多的科技工作者的關(guān)注。生物質(zhì)能分布廣泛，總體而言，其在地球上的總儲量僅次于煤炭、石油、天然氣。利用生物質(zhì)能來發(fā)電的方式有很多，如直燃發(fā)電、混燃發(fā)電、氣化發(fā)電、沼氣發(fā)電等多種方式。

二、我國新能源發(fā)電現(xiàn)狀

目前，我國新能源發(fā)電還處于起步階段，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.新能源發(fā)電具有間歇性，因而必須對其發(fā)電量做出合理準確的預(yù)測，而我國在這方面還比較欠缺。

2.與傳統(tǒng)火力發(fā)電相比，可再生能源發(fā)電的啟動和運行較快，為適應(yīng)電網(wǎng)的互聯(lián)性要求，需要對其運行過程做出調(diào)整。

3.并網(wǎng)輸電網(wǎng)絡(luò)升級費用投入巨大，如何優(yōu)化配置可再生能源發(fā)電設(shè)備、減少費用開支，是擺在管理者面前的一個重大問題。

三、新能源發(fā)電展望

目前，我國發(fā)電量結(jié)構(gòu)中，火電所占比例最大，約81%；水電為16%，核電為2%，新能源發(fā)電所占比例不足1%。國際能源署對2000－2030年國際電力的需求進行的研究表明，來自可再生能源的發(fā)電總量年平均增長速度將最快。該項研究認為，在未來30年內(nèi)，非水利的可再生能源發(fā)電將比其他任何燃料發(fā)電的增長都要快，年增長速度近6%，在2000－2010年間其發(fā)電總量將增長5倍；預(yù)計到2030年，可再生能源所提供的電力將占世界總電力的4.4%。

近年來，我國也大力支持新能源發(fā)電，從1995年開始就頒布了一系列政策來扶持并促進其發(fā)展。“十一五”期間，我國風(fēng)能、太陽能、核能、生物質(zhì)能等新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)業(yè)層次快速提升，產(chǎn)業(yè)政策體系逐步完善。“十二五規(guī)劃”提出了到2020年我國能源科技的發(fā)展目標：在新能源技術(shù)領(lǐng)域，建成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型先進壓水堆示范電站；風(fēng)電機組整機及關(guān)鍵部件的設(shè)計制造技術(shù)達到國際先進水平；發(fā)展以光伏發(fā)電為代表的分布式、間歇式能源系統(tǒng)，光伏發(fā)電成本降低到與常規(guī)電力相當；開展多塔超臨界太陽能熱發(fā)電技術(shù)的研究，實現(xiàn)300 MW超臨界太陽能熱發(fā)電機組的商業(yè)應(yīng)用；實現(xiàn)先進生物燃料技術(shù)產(chǎn)業(yè)化綜合利用。

我國新能源發(fā)電起步較晚，但發(fā)展勢頭迅猛，在國家政策大力扶持下已逐步接近國際水平。雖然近期我國還應(yīng)堅持以火力發(fā)電為主、以新能源發(fā)電為輔的政策，但在不久的將來，新能源發(fā)電一定會在我國整個電力系統(tǒng)中占據(jù)一席之地。