新能源動力工程專業(yè)中的風(fēng)能發(fā)電技術(shù)

黃蘇榮

【摘 要】能源與環(huán)境已經(jīng)成為影響社會發(fā)展的重要問題。新能源比常規(guī)能源在環(huán)境保護(hù)，節(jié)能減排方面更具有優(yōu)勢，而新能源發(fā)電技術(shù)具有廣闊的發(fā)展空間。詳細(xì)闡述了太陽能發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電，地?zé)岚l(fā)電，生物質(zhì)能發(fā)電，海洋能發(fā)電等新能源發(fā)電技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】新能源；發(fā)電技術(shù)；能源開發(fā)

隨著社會的不斷進(jìn)步，國際間的相互競爭日益加劇，由于日益突出的環(huán)境問題，以及能源危機(jī)問題，新能源的開發(fā)與利用已經(jīng)成為各國發(fā)展的重中之重。雖然和發(fā)展成熟的煤，石油，天然氣等常規(guī)能源相比，包括太陽能，風(fēng)能，地?zé)崮艿葘τ诒Ｗo(hù)環(huán)境，節(jié)能減排，促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展方面有著積極的作用和意義。而新能源發(fā)電技術(shù)也必然存在著廣闊的發(fā)展空間。

一、太陽能發(fā)電技術(shù)

石油，煤炭等常規(guī)能源的儲量日益減少，作為目前世界上儲量最多的清潔能源，太陽能發(fā)電無疑已經(jīng)成為應(yīng)對能源危機(jī)的重要途徑。目前國內(nèi)利用太陽能發(fā)電的方式主要有光熱發(fā)電與光伏發(fā)電兩種。

第一，光伏發(fā)電。利用光照造成了半導(dǎo)體和金屬相結(jié)合部位火災(zāi)不均勻?qū)w出現(xiàn)電位差的現(xiàn)象就是光伏效應(yīng)。基于光伏效應(yīng)從而把太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的部件，當(dāng)太陽能電池被太陽光照射時，在太陽能電池里經(jīng)過太陽光光子的激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對，電子空穴對與電子向電池的不同方向移動，當(dāng)在外部形成通路時，此時就會產(chǎn)生電流，從而形成電能。目前，光伏發(fā)電應(yīng)用最多的兩種形式是并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)與離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)是和電網(wǎng)相連的光伏發(fā)電系統(tǒng)；而將太陽能電池直流電直接利用的是離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)，離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)可以基于不同的需要利用逆變器實(shí)現(xiàn)將電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡瑵M足了人們的需求。

第二，光熱發(fā)電。把自然界中的光能進(jìn)行匯聚，利用結(jié)合聚光器實(shí)現(xiàn)太陽能的匯集，通過處理后，太陽能實(shí)現(xiàn)了由液態(tài)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)變，從而可以用來實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的發(fā)電，這就是光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電的原理。光熱發(fā)電系統(tǒng)主要包括了以下三種形式，即槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)，蝶式光熱發(fā)電系統(tǒng)，以及塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)。由于槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率比較高，因此，是目前應(yīng)用最廣泛的光熱發(fā)電形式。由于技術(shù)的限制，目前和光伏發(fā)電相比，光熱發(fā)電進(jìn)展比較緩慢。

二、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

實(shí)際上風(fēng)力發(fā)電是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的過程，一般情況下，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括了發(fā)電機(jī)，槳葉，電力電子裝置，機(jī)械傳動裝置和升壓變壓器等設(shè)備。風(fēng)機(jī)槳葉捕獲風(fēng)的動能，并且將其轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，通過機(jī)械傳動系統(tǒng)將由風(fēng)能轉(zhuǎn)變的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，然后流域電力電子裝置或者直接將電能接入到電網(wǎng)中。隨著科技的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也越來越完善，目前主要的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)有恒速恒頻以及變速恒頻兩種風(fēng)力發(fā)電方式。

三、地?zé)岚l(fā)電技術(shù)

通過熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)變，然后將機(jī)械能運(yùn)用到發(fā)電機(jī)，從而產(chǎn)生電能，也就是說通過蒸汽的熱能帶動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，最終實(shí)現(xiàn)發(fā)電，這是地?zé)岚l(fā)電技術(shù)的原理。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前新型地?zé)岚l(fā)電技術(shù)并不需要過多的裝置，同時，地?zé)岚l(fā)電技術(shù)也不需要燃料的消耗，利用載體將地下的熱能帶到地面上，地下熱水以及地下天然蒸汽都是地?zé)岚l(fā)電的載體。基于此，可以將地?zé)岚l(fā)電技術(shù)分為兩種形式，即熱水型地?zé)岚l(fā)電技術(shù)和蒸汽型地?zé)岚l(fā)電技術(shù)。我國自從上個世紀(jì)的七十年代開始出現(xiàn)地?zé)犭娬荆壳吧綎|招遠(yuǎn)，江西溫湯等地都建有地?zé)岚l(fā)電站。在目前我國已經(jīng)探明的地?zé)崽镏校鞑匮虬司責(zé)崽锏恼羝麥囟茸罡撸^了172攝氏度。我國地?zé)豳Y源豐富，因此，要大力發(fā)展地?zé)岚l(fā)電，而地?zé)岚l(fā)電技術(shù)的實(shí)施，必須有設(shè)備，技術(shù)，人才等的保障。

四、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)

利用自然界中的生物產(chǎn)生電能，也就是基于綠色植物光合作用，把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，在生物體內(nèi)進(jìn)行存儲，生物質(zhì)能具有分布廣泛，清潔，污染低，種類多的優(yōu)勢，因此，生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)的研究已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

對生物質(zhì)能利用的方法包括直接進(jìn)行燃燒，包括氣化，直接液化以及熱解等的熱化學(xué)法，包括酯化，間接液化等的化學(xué)法，包括水解，沼氣技術(shù)，發(fā)酵等的生化法，以及物理化學(xué)法。作為對生物質(zhì)能進(jìn)行有效利用的主要方式之一，生物質(zhì)發(fā)電包括了沼氣發(fā)電，混燃發(fā)電，氣化發(fā)電以及直燃發(fā)電等方式。

我國作為農(nóng)業(yè)大國，擁有非常豐富的生物質(zhì)能資源，同時，我國政府大力發(fā)展清潔能源發(fā)電技術(shù)，因此，生物質(zhì)能發(fā)電一直受到政府的重視與支持。目前我國已經(jīng)投產(chǎn)和正在建設(shè)的生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目將近50個，不過，整體上我國的生物質(zhì)能發(fā)電還處于發(fā)展初期階段，商業(yè)化與產(chǎn)業(yè)化的程度不高，因此市場競爭力不強(qiáng)。按照我國《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》的要求，我國生物質(zhì)能發(fā)電到2020年發(fā)電裝機(jī)容量將實(shí)現(xiàn)3000萬千瓦的目標(biāo)。

雖然生物質(zhì)能資源巨大，然而進(jìn)行原料收集，加工，存儲以及運(yùn)輸時需要的投入比較大，從而使得總成本升高，我國政府正在通過相關(guān)優(yōu)惠政策的出臺與實(shí)施，鼓勵生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)的研究，從而使得可再生能源得到充分發(fā)展。

五、海洋能發(fā)電技術(shù)

將海洋中所蘊(yùn)含的能量進(jìn)行利用并進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)就是海洋能發(fā)電技術(shù)。海洋面積占到地球表面積的70%以上，海洋資源豐富，同時清潔無污染，是人類可以用來利用的新的能源，然而，海洋的地域性比較強(qiáng)，其能量的密度又比較低，因此，使得海洋能的開發(fā)利用受到一定的限制。目前利用海洋能進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)主要包括了潮汐發(fā)電技術(shù)，小型波浪發(fā)電技術(shù)。由于太陽與月球等的引力造成海洋水位出現(xiàn)潮汐變化時具有的能量，就是潮汐能發(fā)電。潮汐能發(fā)電蘊(yùn)藏的能量高，由于對環(huán)境造成的影響比較小，屬于可再生能源與清潔能源，而運(yùn)行成本低，但是潮汐能發(fā)電建設(shè)成本過高，電價(jià)也就相應(yīng)比較高，限制了潮汐能發(fā)電。利用波浪能轉(zhuǎn)變成氣壓，機(jī)械等的能量，利用傳動裝置對發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動進(jìn)行發(fā)電就是波浪發(fā)電。我國海洋資源豐富，雖然波浪發(fā)電技術(shù)較為復(fù)雜，但是其發(fā)展前景非常好。

六、結(jié)語

隨著人類社會的不斷發(fā)展，促進(jìn)了新能源發(fā)電技術(shù)日益完善，而我國黨的十八大明確提出節(jié)能減排，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展社會，新能源發(fā)電技術(shù)對于保護(hù)環(huán)境，緩解我國目前的用電危機(jī)，保障我國可持續(xù)戰(zhàn)略的實(shí)施起著非常重要的作用。

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