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新能源发电技术现状及其未来发展趋势毕业论文ag亚游集团只为非 发布日期:2019-03-16 12:42 浏览量:

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  新能源发电技术现状及其 未来发展趋势 目录 前言 3 一、光能发电 4 1、简介 4 2、基本原理 5 3、现状及发展趋势 5 二、核能发电 7 1、简介 7 2、基本原理 8 3、现状及发展趋势 8 三、风能发电技术 11 1、简介 11 2、基本原理 12 3、现状及发展趋势 12 四、地热能发电技术 13 1、简介 13 2、基本原理 13 3、现状及发展趋势 14 五、新能源联合发电系统 16 结语 17 参考文献 17 新能源发电技术现状及其 未来发展趋势 前言 随着人类社会的发展,电能在我们的生产生活中正变得越来越重要。相应的,关于电能的各项研究也正在飞速发展,包括电能的生产、运输、分配、储存、消费等一系列理论技术正在取得越来越重大的研究和实践突破。其中新能源发电技术,正在受到前所未有的重视。丰富的电力提供是渴望经济发展国家的重要基础。能源,具体讲,电力是经济发展的动力,是经济发展的牵引力。但是,世界约三分之一以上的人口,迄今仍生存在无电力的生活环境之中,并且还有约20亿人口的人均电力消费在100W以下。与此相比,日本、法国等经济发达国家的人均电力消费在800W以上,美国的人均实际电力消费达到1500W以上。发展中国家的政府如果要发展经济,通过经济发展来提高人民的生活水平,必然要增大电力的使用量。根据未来电力供给量需求的预测报告,未来20到25年的电力需求将是现在的2倍,到2050年将达到3倍。其未来发电量的需求增加,主要集中在亚洲和拉丁美洲经济高速发展的国家,当然也包括美国及欧洲的老化发电设备的更新。面对这种电力需求的巨大增加,摆在各国面前的问题就是用什么来补充新的电力增长需求。目前能用来发电的新能源主要有光能、核能、地热能、潮汐能、风能、生物质能等。本文将主要对其中的光能、核能、风能和地热能发电技术的现状及未来发展趋势进行概述。 一、光能发电 1、简介 光能发电又叫光伏发电。这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,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系统分为独 2、基本原理 光伏发电,其基本原理就是“光伏效应”。光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够大,能克服金属内部引力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子。硅原子有4个电子,如果在纯硅中掺入有5个电子的原子如磷原子,就成为带负电的N型半导体;若在纯硅中掺入有3个电子的原子如硼原子,形成带正电的P型半导体。当P型和N型结合在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光照射到P-N结后,空穴由N极区往P极区移动,电子由P极区向N极区移动,形成电流。丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦时,假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能,转变率5%,每年发电量可达5.6×1012千瓦小时,相当于世界上能耗的40倍。美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。20世纪80年代后,太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。20世纪90年代后,光伏发电快速发展,到2006年,世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统,6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划,到2003年日本光伏组件生产占世界的50%,世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价,大大推动了光伏市场和产业发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国,也纷纷制定光伏发展计划,并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。据前瞻《2013-2017年中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》调查数据显示,2011年,全球光伏新增装机容量约为27.5GW,较上年的18.1GW相比,涨幅高达52%,全球累计安装量超过67GW。全球近28GW的总装机量中,有将近20GW的系统安装于欧洲,但增速相对放缓,其中意大利和德国市场占全球装机增长量的55%,分别为7.6GW和7.5GW。2011年以中日印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长129%,其装机量分别为2.2GW,1.1GW和350MW。此外,在日趋成熟的北美市场,新增安装量约2.1GW,增幅高达84%。其中中国是全球光伏发电安装量增长最快的国家,2011年的光伏发电安装量比2010年增长了约5倍,2011年电池产量达到20GW,约占全球的65%。截至2011年底,中国共有电池企业约115家,总产能为36.5GW左右。其中产能1GW以上的企业共14家,占总产能的53%;在100MW和1GW之间的企业共63家,占总产能的43%;剩余的38家产能皆在100MW以内,仅占全国总产能的4%。规模、技术、成本的差异化竞争格局逐渐明晰。国内前十家组件生产商的出货量占到电池总产量的60%。无论从世界还是从中国来看,常规能源都是很有限的,中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平,大约只有世界总储量的10%。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。在今后的十几年中,中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统,包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发展潜力巨大,配合积极稳定的政策扶持,到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦,年发电量可达1300亿千瓦时,相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200亿补贴光伏业,中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长,并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉,以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外(见轻水堆),其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热,在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水,然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽,经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。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、核能发电钚-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。1954年,苏联建成世界上第一座装机容量为兆瓦(电)的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年,有5个国家建成20座核电站,装机容量1279兆瓦(电)。由于核浓缩技术的发展,到1966年,核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电线个国家和地区正在运行的30兆瓦(电)以上的核电站反应堆已达200多座,总装机容量已达107776兆瓦(电)。80年代因化石能源短缺日益突出,核能发电的进展更快。到1991年,全世界近30个国家和地区建成的核电机组为423套,总容量为3.275亿千瓦,其发电量占全世界总发电量的约16%。中国大陆的核电起步较晚,80年代才动工兴建核电站。中国自行设计建造的30万千瓦(电)秦山核电站在1991年底投入运行。大亚湾核电站于1987年开工,于1994年全部并网发电。截至2007年底,中国电力装机容量达到7.13亿千瓦,全国电力供需继续保持总体平衡态势。同时,随着田湾核电站两台百万千瓦核电机组投产,目前全国核电装机容量已达885万千瓦。预计到2010年中国核电装机容量约为2000万千瓦,2020年约为4000万千瓦。到2050年,根据不同部门的估算,中国核电装机容 量可以分为高中低三种方案:高方案为3.6亿千瓦(约占中国电力总装机容量的30%),中方案为2.4亿千瓦(约占中国电力总装机容量的20%),低方案为1.2亿千瓦(约占中国电力总装机容量的10%)。 为了实现核能发电美好的未来,第四代堆核能系统必须面对以下5个课题的挑战: (1)要保持核能发电的经济竞争力; (2)要让一般公众继续确信核电站和燃料循环的安全性; (3)确实有效地对放射性废物和乏燃料进行管理,政治解决放射性废物最终处置的路线)必须将商业核燃料循环过程中核扩散的可能性控制在最低限度; (5)保证未来人才需求,继续保持核工业必需的基础构架。 针对世界核能技术领域的这种新趋势,以及我国经济快速发展对电力的需求缺口,我们不仅要加快我国的核电发展步伐,还应积极关注世界第四代堆各种堆型开发的动向,加强与国际间的交流与合作,争取加入国际第四代核能系统的研究开发工作,以缩小我国核能技术开发能力与世界水平的差距。发展核电的意义不仅是优化我国的能源结构,保持国家的能源安全,还有利于扩大内需,促进产业结构升级。核电涉及的工业行业几十个,结合和依托核电项目建设,不仅可以拉动经济增长,而且还有利于高新技术的发展,有利于传统产业的改造,有利于推动制造业技术的创新和高新产业的发展进程。同时,核工业作为高科技的重要组成部分,是综合国力的重要体现。发达的核能高科技工业,将是21世纪发达国家的重要标志之一。通过核电的发展,保存和发展一支高水平的军民结合的核能技术力量,对我国社会主义现代化建设,具有非常重要的意义。 三、风能发电技术 1、简介 风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比, 具有明显的优势, 它蕴藏量大, 是水能的10 倍, 分布广泛, 永不枯竭, 对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。目前风能最常见的利用形式为风力发电。风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国也在西部地区大力提倡。,一般集中分布在构造板块边缘一带,起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。据估计,距地壳深度3 km以内蕴藏的热量约为4. 3 *10(19)MJ。全球地热资源估计为6 *10(6)MW,其中32%的地热温度高于130 e ,而68%的地热温度低于130 e [2]。通常,地热资源可以按温度来划分,地热温度高于150 e为高温,地热温度低于90e为低温,而地热温度处于90~150 e为中温。 2、基本原理 目前,绝大多数的地热发电项目是通过钻井抽取地下的地热流体作为高温热源进行发电,经过发电后的地热流体再灌回地下。一般,从井口流出的地热流体存在3种状态:干蒸汽、以蒸汽为主或者以水为主的汽水混合物以及热水。根据地热流体的性质,有4种热力系统可供选择:干蒸汽热力系统(图1(a))、一次闪蒸蒸汽热力系统(图1(b))、二次闪蒸蒸汽热力系统(图1(c))和双工质热力系统(图1(d)) 。 3、现状及发展趋势 目前,能够较大规模进行地热能发电的国家,主要都是利用与火山有关的地热资源。除了美国、意大利以及新西兰等发达国家一直以开发地热能进行发电外,许多拥有丰富高温地热资源的发展中国家也非常重视地热能发电。美国是世界上地热发电规模最大的国家,总装机容量达到2 687 MW。美国最大的地热电站是Geyser s电站,利用干蒸汽发电,现有装机容量1 421 MW。2008年8月,美国地热协会声称美国地热发电将新增装机容量4 000 MW。 由于中国地热资源大多以低温为主,仅在西藏、云南和台湾存在中、高温地热资源。上世纪70年代,为解决西藏缺电问题,国家投资开发浅层中、低温地热资源,相继建成羊八井、郎久和那曲3座地热电站,总装机容量为28.18 MW。西藏羊八井地热电站建有7台3 MW二级扩容循环机组, 1台3.18 MW进口机组和1台1 MW单级扩容循环机组。郎久地热电站和那曲地热电站已关闭。随着国家在西藏地热资源方面的投资减少,目前尚未有新的地热电站兴建。在上世纪90年代,开展了回灌工程,有效地稳定了地热发电量。羊八井地热电站为当地经济发展做出了巨大贡献。在2008年,西藏羊八井地热电站利用1口高温地热井进行了增容发电。我国台湾省建有2座地热试验电站,目前也已关闭。云南腾冲的热海地热田温度高达260 e以上,但至今尚未开发利用。 积极发展地热能发电的工程技术有利于电站工程项目的多元化,有助于带动我国绿色能源的工程技术、设备和产品出口,完全符合低碳经济发展的趋势,是发展国内地热能发电及将来走出去投资海外地热能源市场的有力保证。 五、新能源联合发电系统 不可否认,以上几种新能源都具有不同的优点与缺点。各种能源发电中, 有的资源丰富, 但受气候和地理条件的影响, 来源不稳定;有的本身是廉价或无偿的, 但转换成电能成本较高价格较贵。依据各种能源的特点, 包括稳定和不稳定的, 丰富的和不足的, 普遍的和区域性的, 价昂的和便宜的, 在经济上和技术上进行互补, 各自发挥其优势, 又互相弥补其不足。这就是新能源联合发电系统的优点。 比如:在较高纬度地区冬季太阳辐射弱而风力强, 夏季太阳辐射强而风力弱,这就可以风力发电和太阳能发电都输入到同一个贮能装置; 又如: 如沿海地区波浪和风力都很不稳定, 可以先利用风力发电和波浪发电, 用抽水蓄能将电能转换为水库的位能, 然后再进行小型水力发电。这种新能源联合发电系统将极大提升发电的稳定性与经济性。 结语 科学技术的不断发展促进了发电技术的进步, 4 光伏发电系统 并网光伏发电系统 分布式光伏发电系统 第四代核反应堆的堆形种类 超临界压力轻水堆 铅合金冷却快堆 气冷快堆 熔盐堆 超高温气冷堆 钠冷却快堆

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  截至2018年1月24日,统计了22家风机制造商所提交的数据,情况如下:

  据悉,由AWE组委会主办的艾普兰奖,是家电和消费电子领域最具影响力的产品评审表彰活动,产品水平高、覆盖面广,评选出的产品均代表年度行业新品的最高水准和最新技术走向,被誉为“全球智慧生活领域奥斯卡”。此次组委会已从展品中甄选出了495件参选产品,初选共有192件产品获得入围资格,后经由相关专家通过文件、实物、现场复审等多种方式评选出艾普兰金奖、环保奖、设计奖等7个专业类奖项的获奖产品。

  

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