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浅谈新能源发电的特点及其发展前景

作者:AG8集团 发布时间:2020-07-04 15:12 点击:

  浅谈新能源发电的特点及其发展前景_电力/水利_工程科技_专业资料。◇高教论述◇ 2010 年第 23 期 浅谈新能源发电的特点及其发展前景 邱志斌 黄 刚 黄 霞 (武汉大学电气工程学院 湖北 武汉 430072) 【摘 要】本文综合介绍了太阳能、风能、生物质能

  ◇高教论述◇ 2010 年第 23 期 浅谈新能源发电的特点及其发展前景 邱志斌 黄 刚 黄 霞 (武汉大学电气工程学院 湖北 武汉 430072) 【摘 要】本文综合介绍了太阳能、风能、生物质能、地热能、潮汐能等新能源发电的基本原理及其特点,阐述了新能源发电 在中国的发展前景,并提出了几点建议。 【关键词】新能源发电;太阳能;风能;发展前景 0.引言 自第三次工业革命以来, 人类社会在经济和科技方面取 得了空前的发展, 伴随而来的是常规化石能源的大量消耗及 其引起的环境污染和资源短缺等一系列问题, 迫使人类不得 不开始寻找清洁的可再生能源, 也即新能源。 相对于传统的 煤、石油、天然气等化石能源,新能源普遍具有污染少、储量大 的特点, 对于解决当今世界日益严重的环境污染和资源匮乏 等问题具有十分重要的意义[1]。 资源与环境的压力也给电力系 统带来了新的挑战, 利用新能源逐步取代传统能源进行发电 将是今后电力工业发展的趋势, 可见新能源发电具有良好的 发展前景和实用价值。 1.新能源发电的类型及其原理特点 新能源发电主要包括太阳能发电、风力发电、生物质能发 电、地热发电、潮汐发电等方面。 1.1 太阳能发电 太阳能是指太阳内部连续不断的核聚变反应过程所产生 的能量,它是一个巨大的能源,据估计,我国陆地面积每年接 收到的太阳能辐射能相当于 亿吨煤[2]。 太阳能发电又叫光伏发 电,它的基本原理是利用光伏效应,通过光照产生电动势,进 而输出电能,实现光电转换。 简单地说,太阳能发电就是通过 太阳能电池直接将太阳光转换成电能, 太阳能电池是由各种 具有不同电子特性的半导体材料薄膜制成的平展晶体, 可以 产 生 强 大 的 内 部 电 场[2],主 要 包 括 单 晶 硅 电 池 、多 晶 硅 电 池 和 非晶硅电池三种类型。 常见的太阳能发电系统由太阳能电池、 控制器和逆变器 三部分构成, 按其运行方式可分为独立太阳能发电系统和并 网太阳能发电系统,其中后者是目前的主流发展趋势,即太阳 能电池发出的直流电,通过逆变装置转换成交流,进而并入电 网使用。 太阳能发电安全可靠,具有许多优点,如能源充足,太 阳能无处不在,不受地域限制;建设周期短,运行成本低;不需 要消耗燃料,无环境污染;结构简单,维护方便,适合无人值 守。 但是,太阳能发电受气候条件影响,具有间歇性,且价格昂 贵。 1.2 风力发电 风力发电是将风能转换成机械能,再转换为电能,其基本 原理是利用风吹动风轮, 通过风轮的机械转动驱动发电机转 子旋转,进而产生电能。 风能是清洁的可再生能源,风力发电 与常规发电相比,具有能源充足、不消耗燃料、无环境污染、占 地面积小、工程建设周期短、发电技术成熟等优点。 在当今世 界的新能源开发技术中,风力发电是最成熟、最有商业利用价 值的发电方式,其装机容量正在不断扩大,全球风电发电量占 总发电量的比例也在逐步增加。 1.3 生物质能发电 生物质能是绿色植物通过光合作用, 将太阳能转化为化 学能而储存在生物质内部的一种能量形式,是一种 资源丰富、无污染的能源。 生物质能发电包括农林废弃物燃烧 发电、生物质燃气发电、城市垃圾焚烧发电、沼气发电等方面。 生物质能发电具有电能质量好、可靠性高等优点,具有较高的 经济价值。 1.4 地热发电 地球内部蕴藏着巨大的热能, 地热能就是地球内部的热 释放到地表的能量,地热发电就是将地热能转变为机械能,再 将机械能转变为电能, 它是利用地下热水和蒸汽为动力源的 一种新型发电技术,其原理与火力发电基本一样,即将蒸汽的 热 能 通 过 汽 轮 机 转 变 为 机 械 能 ,然 后 带 动 发 电 机 发 电 [2]。 1.5 潮汐发电 潮汐能,顾名思义,就是潮汐所蕴含的能量,同样是一种 取之不尽、用之不竭的新能源。 潮汐发电,就是利用海水涨落 及其引起的水位差来推动水轮机, 由水轮机带动发电机进行 发电,其原理与一般的水力发电差别不大。 即在海湾或有潮汐 的河口修建大坝,构成水库,利用坝内外涨潮、落潮时的水位 差进行发电。 潮汐发电受潮汐周期变化的影响,具有间歇性。 2.中国新能源发电的前景展望 改革开放以来,我国经济高速发展,经济规模跃居世界前 列,与此同时,能源消费结构的不合理引起的资源环境问题日 益突出,大力发展新能源发电技术,是调整能源结构、促进节 能减排、实现可持续发展的要求。 我国可再生能源资源丰富, 通过近年来的发展,新能源发电已经取得了一定进展,已经形 成了一定规模、体系相对完善的新能源产业。 中国新能源发电 虽然刚刚起步,但是却有着广阔的发展前景。 2.1 风力发电和太阳能发电发展迅速。 中国风能资源丰富 且风力发电技术较为成熟,目前正在以“建设大基地,融入大 电网”的方式进行规划和布局。 太阳能发电同样也具有较好的 发展前景,我国的太阳能电池制造水平较高,应该大规模推广 太阳能发电。 根据国家能源局制定的《新能源产业振兴发展规 划》,到 2011 年,新能源在能源结构中的比重 达 到 2%(含 水 电 为 10%),新能源发电占电力总装机容量的比重达到 5%(含水 电为 25%)。 而风电装机容量将达到 3500 万 千 瓦 (陆 地 风 电 3000 万 千 瓦 ,海 上 风 电 500 万 千 瓦 ),太 阳 能 发 电 装 机 容 量 将 达到 200 万千瓦[1]。 除此之外,《2008 年中国风电发展报告》预 言,到 2020 年末,全国风电开发建设规模有望达到 1 亿 kW。 2.2 生物质能发电优势 明 显 ,前 景 较 好 。 相 对 于 风 力 发 电 和太阳能发电的间歇性特点,生物质能发电具有突出的优点, 经济价值较高。 2002 年,我国可再生能源发电装机容量 3234.6 万 kW,其 中 生 物 质 能 发 电 装 机 容 量 80 万 kW,在 众 多 新 能 源 和可再生能源发电中仅次 于 小 水 电 。 预 计 到 2020 年 ,可 再 生 能 源 发 电 将 达 0.9~1 亿 kW, 其 中 生 物 质 能 发 电 为 1000 万 kW;另一种估计结果是 2020 年可再生能源发电装机容量将达 到 1.21 亿 kW,其中生物质能为 2000 万 kW。 2.3 在有条件的区域发展地热发电和潮汐发电。 受地理条 件的限制,地热发电和潮汐发电均具有地域性。 目前,中国高 温地热电站主要集中在西藏地区,总装机容量为(下转第 8 页) 11 2010 年第 23 期 ◇本刊特稿◇ 伤而影响萌芽力,这从表 1 也可以看出,虽然不同处理间的萌 芽力没有差异,但萌芽条数 、桩均条数及萌芽率均以 c、d 即以 不翻土处理的为最高。 而施肥是在萌芽稳定后进行,就养分供 给角度出发,萌芽要取决去伐根储存的养分。 3.2 整地施肥对萌芽林根系发育及林分生长的影响 在试验的每处理样地 内 随 机 选 取 3 株 样 木 (共 选 取 12 株 样 木 ),观 测 整 地 施 肥 对 萌 芽 林 的 根 系 生 长 是 否 有 影 响 ,结 果 表明,萌芽林均有新根系形成,但与营林措施中的施肥培土工 序有关系,在培土的情况下,有施肥的形成新根系发达。 相反, 培土少、没施肥的萌芽点裸露、形成新的根系少且不发达。 表 2 巨桉萌芽林整地施肥林分生长情况 林 处理 龄/a 保存 率/% 保留株数 / 株 .hm-2 平均树 平均胸 高/m 径/cm 材积/ 蓄积量/ m3 m3.hm-2 2 a 86.1 1622 6.8 6.3 0.0105 17.02 b 84.2 1573 5.3 4.6 0.0044 6.89 c 86.5 1540 6.5 6.2 0.0096 14.84 d 83.7 1507 5.4 4.4 0.0041 6.24 方差分析及其显著性检验 F 5.682* 12.367** 18.113** 24.725** 5 a 80.5 1507 12.5 14.6 0.1009 151.99 b 76.7 1440 10.1 9.0 0.0326 46.90 c 78.5 1483 12.7 14.8 0.1054 156.33 d 73.4 1452 9.7 8.6 0.0285 41.45 方差分析及其显著性检验 F 11.531** 17.107** 23.424** 32.508** 注 :F(3,6)0.05/0.01=4.76/9.78 从生长看,由表 2 看出,不论是 2a 生还是 5a 生,不同处理 萌芽林分的平均树高、胸径、材积及蓄积均相差较大,经方差 分析结果表明,不同处理间的树高、胸径、材积及蓄积均达显 著或极显著差异水平(表 2),主要体现在 a 与 b、c 与 d 处理间 的差异,而 a 与 c、b 与 d 之间没有差异。 即施肥的林分生长量 极显著高于不施肥的林分,如 a 与 b 处理相比,2a 生时有施肥 的林分树高、 胸径、 材积及蓄积分别达 6.8m、6.3cm、0.0105m3 和 17.02m3.hm -2, 分 别 比 不 施 肥 林 分 相 应 提 高 了 28.30% 、 36.96%、139.60%和 147.06%。 5a 生时两处理间的 上 述 指 标 差 距 更 大 , 比 不 施 肥 林 分 的 各 生 长 指 标 相 应 提 高 了 23.76% 、 62.22%、209.66%和 224.07%。 而 深 翻 与 不 深 翻 间 的 生 长 量 相 差 很 小 而 没 有 差 异 , 如 a 与 c 处 理 比 ,2a 生 的 材 积 均 为 0.01 m3,5a 生时均达 0.1 m3 左右。 究其原因,主要是深翻整地往往 只 作 用 于 表 层 (10-20cm),难 以 作 用 到 伐 根 根 系 ,因 而 失 去 了 其增产效果。 4.结论与讨论 4.1 巨桉具有旺盛的萌 芽 更 新 和 一 定 的 自 然 整 株 能 力 ,萌 芽 率 可 高 达 90%左 右 ,桩 均 条 数 达 10 条 左 右 ,具 有 早 期 极 速 生的特点。 二代萌芽更新节省了苗木费、栽植费、挖穴费以及 炼山等费用, 采用萌芽更新作为巨桉等桉树短周期工业原料 林的主伐更新方式,具有高度的适用性。 4.2 整 地 施 肥 效 应 研 究 表 明 , 整 地 即 伐 前 全 翻 土 10cm~ 15cm,对 二 代 萌 芽 更 新 效 果 没 有 影 响 , 而 施 肥 能 明 显 促 进 萌 芽 林的生长,与一代新植林一样,合理施肥是提高二代萌芽林生 长量和维护地力的关键技术措施。 试验表明,施肥在萌芽条萌 发稳定后, 结合整理萌芽条、 除草培土, 每伐根施过磷酸钙 250g+复 合 肥 200g 对 促 进 根 系 发 育 、 林 分 生 长 都 是 相 当 有 利 的,但合理的施肥量还有待进一步研究。 4.3 巨桉萌芽林能长新 根 ,也 有 不 会 萌 发 新 根 而 依 靠 原 树 兜的根系,这主要取决于培土工序,培育时覆土有盖过伐桩的 可有不定根的生成, 而没有培土或培土高度不够的则难以形 成新根。 因此,施肥一定要结合整理萌芽条进行施肥培土,才 有利于萌芽条新根系生长发育,利于萌芽林吸收养分和水分, 促进林木的生长。 至于整地施肥对地力的影响还有待进一步 研究。 科 ● 【参考文献】 [1]杨 曾 奖 ,徐 大 平 ,张 宁 南.整 地 方 式 对 桉 树 生 长 及 经 济 效 益 的 影 响 [J].福 建 林 学 院 学 报 ,2004 ,24 (3 ):215-218. 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[4]张 顺 恒 ,李 宝 福 ,朱 炜 等.尾 巨 桉 和 尾 巨 桉 短 周 期 工 业 原 料 林 丰 产 技 术 规 程 .实 用 林 业 标 准 手 册 : 第 十 册 [S], 福 建 省 林 业 厅 ,2003,10. ● ( 上 接 第 11 页 )27.18 MW, 其 中 羊 八 井 地 热 电 站 装 机 容 量 25.18 MW,其 发 电 量 已 经 占 到 拉 萨 电 网 的 40 %以 上 ,对 缓 和 拉萨地区电力紧缺的情况起到了重要的作用。 今后,可继续在 西藏地区大力发展地热发电。 我国潮汐能蕴藏量中可开发利 用部分的 92 %集中在经济发达、 能源需求迫切的华东沿海地 区[3],发展潮汐发电可缓解这些地区的电力不足。 但是,潮汐发 电由于开发成本较高和技术上的原因,目前发展并不是很快, 我 国 江 厦 潮 汐 电 站 装 机 容 量 为 3200kW, 年 发 电 量 1070 万 kWh[4],今 后 可 视 情 况 适 当 发 展 潮 汐 发 电 。 3.结语 能源短缺和环境恶化已经成为威胁人类生存的全球化问 题,发展新能源是实现人类可持续发展的必经之路,中国应该 加快开发利用新能源的步伐,大力发展新能源发电,逐步实现 从常规能源向清洁能源转变。 目前,我国的新能源发电已经取 得了一定的进展,但同时还存在着一些亟待解决的问题,主要 表现在技术基础薄弱、相关体制尚不规范等方面。 为此,提出 一些建议: 3.1 制定发展目标,科 学 规 划 布 局 。 新 能 源 发 电 必 须 进 行 合理规划和布局, 有必要将其纳入国家经济社会发展总体规 划。 3.2 加快体系建设,规 范 行 业 发 展 。 对 于 新 能 源 发 电 的 设 备要求和并网技术标准,应该尽快制定相关准则。 3.3 加大投资力度,鼓励自主创新。 目前,我国新能源研究 力量分散,缺乏跨学科的交流,有必要对各类科研机构进行整 合。 除此之外,新能源发电是智能电网的一个重要组成部分, 必须构建全国统一的新能源电网, 以促进我国智能电网的建 设。 科 ● 【参考文献】 [1]赵 新 一 .新 能 源 发 展 展 望 [J].电 力 技 术 ,2009,10(10):7-14. [2]孙 元 章 ,李 裕 能.走 进 电 世 界 —电 气 工 程 与 自 动 化 概 论[M]. 北 京 : 中 国 电 力 出 版 社 .2009. [3]刑 运 民 ,张 文 娟. 新 能 源 与 可 再 生 能 源 发 电 技 术 的 发 展[J].西 华 大 学 学 报 ,2007,1(26):50-52. [4]叶 峰.新 能 源 发 电 — 实 现 人 类 的 可 持 续 发 展 [J].能 源 与 环 境 , 2008,3:55-57,62. 8

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