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新能源发电技术简介

作者:AG8集团 发布时间:2020-07-03 07:52 点击:

  多种新能源的发电技术 2018/9/3 1 2018/9/3 2 主要内容 1 2 3 4 2018/9/3 氢能及氢燃料电池发电与应用技术 空气能发电与应用技术 地热能发电与应用技术 海洋能发电与应用技术 3 9.1氢能及氢燃料电池发电与应用技术 1.1 氢能简介 作为二次能源的电能,可从各种一次能源中生产出来,例如煤 炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核 燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不 然,生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益 增加,其储量日益减少,终有一天这些资源将要枯竭,这就迫切 需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。 氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同 时人们期待的新的二次能源。 2018/9/3 4 7.1.2 氢燃料电池发电与应用技术 1、燃料电池的基本工作原理 2018/9/3 5 7.1.2 氢燃料电池发电与应用技术 ? 碱性燃料电池(Alkaline 按 电 解 质 性 质 不 同 来 区 分 2018/9/3 2、燃料电池的分类 ? ? ? ? Fuel Cell,AFC) 质子交换膜燃料电池 按 (Proton Exchange 工 Membrane Fuel Cell, 作 PEMFC) 温 磷酸燃料电池 度 (Phosphoric Acid 范 Fuel Cell,PAFC) 围 熔融碳酸盐燃料电池 不 (Molten Carbonate 同 Fuel Cell,MCFC) . 固态氧化物燃料电池 (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) ? 低温型燃 料电池 1. 碱性燃料电池 2. 质子交换膜燃 料电池 ? 中温型燃 料电池 1. 磷酸燃料电池 1. 熔融碳酸盐 ? 高温型燃 料电池 燃料电池 2. 固态氧化物 燃料电池 6 各种氢能燃料电池展示 2018/9/3 7 3、燃料电池发电与控制技术 燃 料 燃料 燃料 DC/AC 控 变换系统 电力 制 剩气 循环系统 (高温燃料电池) 重整系统 空气 空气 供应系统 系 排热 统 回收系统 热输出 燃料电池发电系统构成框图 2018/9/3 8 9.1.2 氢燃料电池发电与应用技术 4、燃料电池的发展与应用 近年来,许多国家和地区都将燃料电池技术与相关设施产业的开发紧紧联系 起来作为国家重点研发项目,例如美国的“展望21世纪(Vision 21)”、“自由 车(Freedom CAR)”、“自由燃料(Freedom Fuel)”,日本的“新日光计 划(New Sunshine Programe)”,以及欧洲的“焦耳计划(JOULE)”等。 燃料电池在电动汽车上也得到了很大的发展。 ? PAFC利用余热提供暖气和热水,可大幅增加能源综合利用效率。 ? PEMFC 的发电效率在输出端只有35%-45%,但同时能获得热水。综合效 ? ? 率能达到60%-70%,可以在低温下工作,功率输出密度高,可以小型化, 操作容易。 MCFC 工作温度高,余热温度也变得非常高,可以和燃气机、蒸汽机、等 组合构成联合发电系统。 SOFC 是工作温度最高的燃料电池,可以在没有催化剂的条件下,在电池 内部进行天然气的改质反应,可望用于不需要改质器的电源。 9 2018/9/3 2 空气能发电与应用技术 空气能发电是一种利用太阳能产生动力的发电方法 。它是在大地表面竖设一座由地面至高空的管道系统, 以大地表面空气为工作介质,利用地球引力将空气压缩 ,利用太阳的光和热加热空气,使管内空气获得能量, 产生热压膨胀力,与管外空气柱压力产生的浮举力共同 作用到管道系统内部,克服管内空气重力和驱动管内空 气轮发电机组旋转发电。 2018/9/3 10 2 空气能发电与应用技术 ① 空气能发电与水力发电方法类似,它们都是利用中间媒体克服 空 气 能 发 电 方 式 工作介质重力而升至高空,利用工作介质自重压力产生的势能 推动工作轮机发电。不同之处是工作介质不同:一个是液态、 一个是气态。 术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。 空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源,经系统高 效集热整合后成为高温热源,用来取(供)暖或供应热水,整个系 统集热效率甚高。 ② 另一种空气能利用的方法就是空气源热泵技术。空气源热泵技 2018/9/3 11 4、空气能发电技术原理图 2018/9/3 12 空气能发电机展示 2018/9/3 13 9.3 地热能发电与应用技术 9.3.1 地热能概述 所谓地热能(geothermal energy),简单地说就是来自地下的热能,即 地球内部的热能。它有两种不同的来源,一种来自地球外部,一种来自 地球内部。 地热能是来自地球深处的可再生热能。其储量比目前人们所利用的总 量多很多倍,而且集中分布在构造板块边缘一带,该区域也是火山和地 震多发区。 在地球内部,这些粒子和射线的动能和辐射能,在同地球物质的碰撞 过程中便转变成了热能。 2018/9/3 14 9.3.1 地热能发电 地热发电:是利用地下热水和蒸 汽为动力源的一种新型发电技术。 地热发电和火力发电的基本原理是一 样的,都是将蒸汽的热能经过汽轮机 转变为机械能,然后带动发电机发电。 地热发电的过程,就是把地下热能首 先转变为机械能,然后再把机械能转 变为电能的过程。地热能发电是利用 高温地热资源进行发电的方式。 所不同的是,地热发电不像火力发电 那样要备有庞大的锅炉,也不需要消 耗燃料。 2018/9/3 15 9.3.1 地热能发电 利用地热蒸汽发电:系统最简单,经济性也高,主要分布在几 个地热带上,如美国的盖塞尔斯、意大利的拉德瑞罗、日本的 松川、墨西哥的塞罗普利托等。 地 热 电 站 类 型 闪蒸地热发电系统(又称减压扩容法) 利用地下热水发电 双循环地热发电系统(又称中间介质法) 其余地热发电系统 :正在研究的全流系统和干热岩发电系统 2018/9/3 16 9.3.1 地热能发电 地热能发电方式:蒸汽型地热发电 4 7 G 5 6 2 3 8 1 9 图9-7 蒸汽型地热发电 2018/9/3 1-地热井 2-湿蒸汽 3-热水 4-蒸汽 5-汽水分离器 7-汽轮发电机组 8-凝汽器 9-循环水泵 6-抽气 17 9.3.1 地热能发电 地热能发电方式:热水型地热发电 6 3 4 7 G 8 2 1 5 9 11 10 12 13 图9-8 热水型闪蒸地热发电 1-热水井 2-地下热水 3-除气器 4-闪蒸器 5-排水泵 6-旁通阀 7-汽轮发电机组 8-凝汽器 9-凝结泵 10-循环水泵 11-抽气器 12-射水泵 13-冷却水源 2018/9/3 18 7.4.1 海洋能概述 海洋能的特点 1 2 3 4 总量巨大,但 分布不均、分 散,能流密度 低,利用效率 不高,经济性 差。 可再生性:由于 属于一种洁净 能量多变,具 海水潮汐、海流 能源,无污染; 有不稳定性, 运用起来比较 和波浪等运动周 困难; 而复始,永不休 止,所以海洋能 是可再生能源; 2018/9/3 19 7.4.2 海洋能发电原理及应用 潮汐能发电 潮汐是海水受太阳、月球和地球引力的相互作用后,所发 生的周期性涨落现象。 潮汐过程线 海洋能发电原理及应用 海流能发电原理及应用 链式海流发电装置: 它主要由降落伞、环状链条、驱动轮和发电机组成。 一般在环状链条上装有多个降落伞,链条在降落伞的带 动下会转动,同时使驱动轮转动,驱动轮与船上发电机 相连。当降落伞顺着海流方向时。由于海流的作用,降 落伞张开,当降落伞转到与海流相对的方向时,伞口收 拢,带有降落伞的链条的运动使驱动轮转动。挂有降落 伞的链条自动地向驱动轮的下游漂移,所以降落伞和链 条的方向可以始终与流速较大的海流的方向保持一致。 2018/9/3 21 7.4.2 海洋能发电原理及应用 海流能发电原理及应用 链式海流发电装置 2018/9/3 22 7.4.2 海洋能发电原理及应用 波浪鸭装置 . 波浪能发电原理及应用 1 波 浪 能 利 用 装 置 2 波动水柱装置 3 2018/9/3 “坝礁”波浪能利用装置 23 7.4.2 海洋能发电原理及应用 波浪能发电原理及应用 波浪鸭装置:他的形状设计成能最大限度地吸收波浪能 的形状。从左边过来的波浪使波浪鸭摆动,波浪鸭右边做成 柱形,使右边的海面不再有波浪,能量从摇摆轴上获得。这 个装置的效率比较高,该装置需要解决这样两个问题:①需 要把低速的摇摆运动转换成发电机需要的高速转动;②需要 把电能从一定水深中活动的装置上输送到较远的地方去。 2018/9/3 24 7.4.2 海洋能发电原理及应用 波浪能发电原理及应用 波动水柱波浪能发电装置 波动水柱波浪能发电装置工作原理 2018/9/3 波动水柱波浪能发电装置 :当波浪遇到部分浸在水中的 空腔时,空腔中水柱会上下波动,从而引起上部气体或液体 的压力变化。空腔可通过某种涡轮机与大气相连,并从涡轮 机获得能量。这类装置的主要优点是可以把低速的波浪运动 变成速度较高的气流,设备可以不浸在海水中。 25 7.4.2 海洋能发电原理及应用 波浪能发电原理及应用 坝礁波浪能转换装置 沿海地区供电的坝礁发电装置 “坝礁”波浪能利用装置:波浪进入靠近海面的开口, 流经一组导片和旋转叶片。由于波浪的折射,波浪从各个方 向进入结构物的中心部分。旋转的叶片使海水在中心区呈螺 旋状向下运动。这种旋转的水柱就像一个液体飞轮,似水轮 机转动,从而可以推动发电机发电。 2018/9/3 26 2018/9/3 27

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