新能源发电技术综述(修订版)

新能源发电技术综述

专业班级：电气083 姓名:张呈祥 学号：08010234

摘要：在科学技术迅猛发展的今天，能源已经成了生产生活中必不可少的资源，而在众多能源中，被人们直接利用最多的就是电能。人们发明了很多办法将其他能源转化为电能，目前使用最广泛的仍然是火力发电，而新兴能源发电技术包括太阳能发电、水力发电、风力发电、核能发电、垃圾焚烧发电等等。

关键词：火力发电；太阳能发电；水力发电；风力发电；核能发电；垃圾焚烧发电。 1 引言

随着国民经济的迅猛发展以及人民生活水平的飞速提高，国人对电能的需求也呈现出膨胀性增长的趋势。2011年9月以来，全国出现电荒省市已达11个，预计电力缺口到2000多万千瓦时甚至3000万千瓦时。而在缺电的同时，电力企业非计划停机却骤增，归根究底就是因为煤炭短缺。

在过去20年中，全世界能源消耗量增加了40%，其中85%以上使用的是矿物燃料，这些矿物燃料燃烧时要产生大量温室气体，全球单是CO2排放量每年就超过500亿t，而且还在不断扩大[1]，其中作为目前发电的主要燃料——煤炭，探明储量仅够维持200年，所以，发展新能源势在必行！

2 各种新能源发电技术发展概述

2.1 太阳能发电技术概况

太阳内部进行着剧烈的由氢聚变成氦的核反应，并不断向宇宙空间辐射出巨大的能量，可以说是“取之不尽，用之不竭”的能源。地面上的太阳辐射能随时间、地理纬度、气候变化，实际可利用量较低，但可利用资源仍远远大于满足现在人类全部能耗及2100年后规划的能源利用量[2]。

目前，美国、澳大利亚、德国等国太阳能发电技术较为成熟，西班牙更是在近年投入使用两座10Mw级别的太阳能发电站。我国太阳能发电技术起步较晚，直到上世纪70年代才开始一些基础研究，与发达国家差距较大，我国太阳能工作者任重道远。

2.2水力发电技术概况

2002年底，全世界已经修建49700多座大坝，分布在140多个国家。南美大部分国家依靠水电提供全国能源的40%以上，巴西更是达到90%以上。全世界大坝发电量占所有发点量的19%，水电装机总容量为728.49Gw。其中发达国家水电平均开发程度已达60%以上，美日更是达到80%以上。

我国的水力资源非常丰富，根据1977~1980年第五次全国水能资源普查结果，中国大陆总的理论谁能资源蕴藏量为6.76亿kW，年发电量为5.92亿kW·h。1994年台湾省完成主要河流的谁能资源普查，理论谁能资源蕴藏量为1173万kW，年发电量为1028亿kW·h。由此可得出全中国的理论谁能资源蕴藏为6.878亿kW，年发电量为6.025万亿kW·h[3]。

2.3风力发电技术概况

风能是一种绿色能源，随着能源危机和环境保护的双重压力，风力发电技术的发展，设备成本的不断降低，风能已成为一种极具经济利用和产业话开发价值的可再生能源。根据欧洲风能歇会提供的最新数据，2005年全球风力发电新增容量共为11.8GW，比2004年增长43.4%，目前世界风力发电装机总容量已经达到59.32GW，比2004年增加25%[4]。目前欧

洲依然保持这风力发电的领先地位，其装机总量占全球的69%。而从世界范围来看，预计2020年，风电装机容量会达到12.31亿kW，年安装量达到1.5亿kW，年发电量相当于届时世界需求的12%[5]。

我国风力发电始于20世纪50年代后期，后处于停滞状态，于70年代中期，在世界能源危机的影响下重新得到重视，至1991年起快速发展推广，截止2007年，中国除台湾省外新增风电机组3144台，累积装机容量达5890MW。

因此，在建设资源节约型社会的国度里，风力发电已不再是无足轻重的补充能源，而是最具商业化发展前景的新兴能源产业之一。

2.4 核能发电技术概况

二战中，原子弹的爆炸让人们意识到核能的威力。而1954年6月，随着世界上第一座核电站在苏联建成，人类和平利用核能也拉开了序幕。

在全世界30个已具有核发电能力的国家中，核电发电能力有很大不同。核反应堆的发电百分比从法国的78%到中国的2%不等。截止2008年，全世界总计有439座核反应堆，另有35座正在建造。其中美国104座，法国次之有59座，日本55座，俄罗斯有31座并另有7座在建。核电发展主要在亚洲，在建的35座反应堆中有20座在亚洲，而最近并网发电的39座反应堆中有28座也是在亚洲[6]。

对于我国来说，核能在未来能源结构中占有总要地位。我国大气污染严重，温室气体排放量相当大，而核能发电实际上不产生任何温室气体。更为重要的是，我国人均资源严重不足，石油和煤炭都是重要的化工原料，开发和保有一定的储量是十分重要的，从可持续发展的角度来说，发展核电十分有益于我国的能源结构。

2.5 垃圾焚烧发电技术概况

随着城市规模不断扩大和农村城市化进程加快，城市垃圾处理问题已成为我国不容忽视的问题。据不完全统计：全国年均生活垃圾清运量1.6亿t，处理率为52.15%，历年堆存的垃圾已高达60亿t，1/3的城市处于垃圾的包围中[7]，这些垃圾不仅占用大量土地，而且污染环境、传播疾病，严重威胁着居民的健康[8]，所以生活垃圾的处理必须做到减量化、无害化、资源化，符合可持续发展要求。

许多国家根据自身经济技术发展水平、自然条件、垃圾特性及环保政策采用了不同的垃圾处理方法。发达国家通常采取焚烧的形式，而发展中国家通常才去掩埋形式。目前，欧洲每年约有5000万吨垃圾被400座垃圾焚烧发电厂用与焚烧发电。在美国，55%的垃圾被弃置于全国1800个填埋场，有17%的垃圾通过89个垃圾焚烧发电厂转化为能源。

我国于1985年由深圳市市政环卫综合处理厂首先应用垃圾焚烧发电技术，可处理深圳市50%的垃圾，1t垃圾可发电50kW·h。至2008年，我国垃圾焚烧发电厂已达70余座，每天垃圾焚烧处理量超过5.5万吨[9]。

3 各种新能源发电技术的原理

3.1 太阳能发电技术的原理

太阳能发电主要有太阳能光发电和太阳能热发电两种基本方式。不通过热过程直接将太阳的光能转换成点能的利用方式成为太阳能光发电，目前得到实际应用的是光伏电池。太阳能热发电是将吸收的太阳辐射热能转换为点能的装置。太阳能热发电有多种类型，主要有一下几种：塔式系统、槽式系统、盘式系统、太阳池和太阳能塔热气流发电。前三种是聚光型太阳能热发电系统，后两种是非聚光型[10]。一些发达国家将太阳能发电技术作为国家研发重点，制造了数十台各种类型的太阳能热发电示范电站[11]，已达到并网发电的实际应用水平。

3.2 水力发电技术的原理

水力发电的基本原理是利用水位落差们配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的未能转为水轮机的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。人们以此水位裸车的天然条件，有效的利用流力工程及机械物理等，精心搭配已达到最高的发电量，供人们使用廉价又无污染的电力。而低位水通过吸收阳光进行水循环分布在地球各处，从而回复高位水源，所以水电是可再生能源。

3.3 风力发电技术的原理

风力发电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，大约每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。

3.4 核能发电技术的原理

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。裂变反应是指铀-235、钚-239、铀-233等总要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。若这些中子出去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子裂变，是裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应，实现链式裂变反应是核能发电的前提。

核反应堆是一种特殊锅炉，也有人称它为原子反应炉。现代的核反应堆，从外面看是一个立式球形顶的圆柱体或球形建筑物，这就是所谓的核岛。至于发电部分，也称为常规岛，核电站与火电站都用蒸汽膨胀做功，推动蒸汽轮机旋转，带动发电机发电，核电厂与火电厂主要的不通是蒸汽供给系统。火电厂依靠燃烧画室燃料释放的化学能制造蒸汽。核电站依靠燃料裂变反应释放的核能来制造蒸汽。

原子反应堆，有人称它为“原子锅炉”当它燃烧时，既看不到火也看不到烟，却有一个高高的“烟囱”。但它从来不冒黑烟，因为它只是一个排风设备，生炉子要用火柴和木材点火，反应堆“点火”是提供引发裂变反应的第一代中子，这是依靠反应堆内安装的点火中子源来实现的[12]。

3.5 垃圾焚烧发电技术的原理

城市生活垃圾焚烧发电处理技术是将垃圾在专用锅炉中焚烧产生蒸汽，蒸汽直接应用之外的部分用与发电回收能源的技术。它与燃烧发电的工艺流程基本相同，其工艺流程大体是先将垃圾投入暂存仓，进过料斗、均质进入炉膛焚烧，加热锅炉产生蒸汽带动汽轮机和发电机，从而产生电力。

垃圾焚烧发电与燃煤发电主要有两点不同：首先，焚烧垃圾要设计专门的锅炉，一般采用马丁回转平炉、流化床路、特殊沸腾炉、回转炉和热解气化炉等，要求炉温高于850摄氏度，以使二恶英这样的有害气体充分分解。其次，烟气处理除了除尘和脱硫、脱硝外，还要处理汞、铅、镉等金属及有害气体，并监控烟气中的HCL、HF、SO2、CO、CH4和尘埃等

[13]。

4 新能源发电技术的优缺点

新能源发电技术的共同优点就是使用了“绿色能源”，相比煤炭、天然气发电，新能源发电技术能减少温室气体排放量，较好的保护环境，并且多为可再生能源或为储量较大的能源，符合可持续发展的目标。但是相比火电等传统发电技术，新能源发电技术普遍存在发电成本较高、建设困难、能源不可控、发电不能持续、对公众安全存在的隐患等缺点，亟待科学家解决。

5 总结

新能源发电技术是全世界未来发电技术的趋势，不仅能够节约所剩不多的煤炭、石油等不可再生能源，又能保护环境。虽然，新能源发电技术在前景光明的同时又都或多或少的存

在一些技术上、应用上、成本上的难题有待我们今后解决，但是随着科学技术的日新月异，新能源发电技术终有一天会成为世界发电技术的主流。

参考文献

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[13]宋宝增.城市生活垃圾焚烧发电[J].四川环境，1998，12，40（4）：17~22.