新能源发电技术原理剖析

一般情况下，新能源是指传统能源之外的各类能源形式。今朝技术比力成熟，已起头年夜规模哄骗的新能源是风能、太阳能、沼气、燃料电池这四种。本文介绍沼气、燃料电池等几种发电技术。今天，我们就来和大家一起聊一聊新能源发电技术 的相关情况!

1、新能源发电技术——潮汐发电

潮汐能发电的工作原理与一般的水力发电原理差不多。它建筑一条年夜坝把靠海的河口或海湾与年夜海离隔，形成一个年夜水库，发机电组安装在拦海年夜坝里面，年夜部门机械在地面下，哄骗潮汐涨落的位能差来推动水力涡轮发机电组发电。

潮汐发电与水力发电的原理相似，它是哄骗潮水涨、落发生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能(发电)的进程。具体地说，由于潮水的流动与河水的流动分歧，它是不竭变换标的目的的，是以就使得潮汐发电泛起了分歧的型式，例如：(1)单库单向型，只能在落潮时发电。(2)单库双向型：在涨、落潮时都能发电。(3)双库双向型：可以接连发电，但经济上不合算，未见现实运用。

世界上第一座潮汐电站是法国的郎斯河口电站，其装机容量为240MW，年均发电量为544GWh。中国沿海已建成9座小型潮汐电站，1980年建成的江厦潮汐电站是我国第一座双向潮汐电站，也是世界上较年夜的一座，其总装机容量为3200kW，年发电量为10.70GWh。

世界较年夜的潮汐电站至今运行正常，证实潮汐发电在技术上是可行的，可是从20世纪80年月至今，近20年来几近没有建新的潮汐电站，100MW级的潮汐电站没有一个建设投产。没建新的潮汐电站的缘由主要是斟酌电站的经济性和潮汐年夜坝对情况的影响。

2、新能源发电技术——地热发电

地球是一个庞大的热仓库。其内部的热能凭据科学家的推算，全球潜在地热能源的资本量约4×1013MW，相当于现在全球能耗的45×104倍。地热是一种洁净的可再生能源。地热发电是哄骗跨越沸点的中、高温地热(蒸汽)直接进进并推动汽轮机，并带动发机电发电，或经由过程热交换哄骗地热来加热某种低沸点的工作流体，使之酿成蒸气，然落后进并推动汽轮机，带动发机电发电。比来成长起来的“热干研进程法”地热发电法不受地舆限制，可以在任何地方进行地热开采。原理是首先将水经由过程压力泵压进地下4到6km深处，在此处岩石层的温度年夜约在200℃左右。睡在高温岩石层被加热后经由过程管道加压被提取到地面并输进一个热交换器中。热交换器推动汽轮发机电将地热转化成电能。而推动汽轮机工作的热水冷冻后再重新输进到地下供轮回使用。

世界上第一座地热发电站要算是1904年在意年夜利的拉德雷诺建成的小型地热电站，它是用地热蒸汽推动涡轮机发电的，但功率很小，只点亮了5盏电灯。后来经过充实成长，今朝该电站的装机容量已达548MW。当初这座电站虽然只能点亮5盏电灯，却开创了地热发电的历史。今朝世界上最年夜的地热发电站装机容量已到达了1000MW，位于美国加利福尼亚盖瑟尔斯。

我国地热发电在新中国成立后起头研究，于1970年，中国科学院在广东省丰顺县汤坑镇邓屋村建起了发电量60kW的地热发电站。这是我国第一座地热实验发电站。1976年，全球海拔最高的地热发电站在我国羊八井盆地建成发电，现已兴起了一座崭新的地热城，地热开发哄骗正向综合性标的目的成长。今朝，该电厂已有8台3000kW机组，总装机25MW，年发电量在拉萨电网中占到45%。羊八井地热发电站今朝是我国最年夜的地热发电站。

3、新能源发电技术——燃料电池

燃料电池是一种将贮存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装配。当源源不竭地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以接连发电。依据电解质的分歧，燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)及质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。按燃料电池所用原始燃料的类型，年夜致分为氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池和汽油燃料电池。燃料电池不受卡诺轮回限制，能量转换效率高，洁净、无污染、噪声低，模块结构、积木性强、比功率高，既可以集中供电，也适合涣散供电。

使用燃料电池发电，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，没有转动部件，理论上能量转换率为100%，装配不管年夜小现实发电效率可达40%～60%，可以实现热电联产联用，没有输电输热损失，综合能源效率可达80%，装配为集木式结构，容量可小到只为手机供电、年夜到和今朝的火力发电厂相比，很是灵活。

燃料电池其原理与一般电池不异。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)和电解质组成。分歧的是一般电池的活性物资贮存在电池内部，是以，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极自己不包括活性物资，只是个催化转换元件。是以燃料电池是名副其实的把化学能转化为电能的能量转换机械。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不竭输进，反应产物不竭破除，燃料电池就能接连地发电。

燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、易维护和成本低的特点，它不仅是汽车最有前途的替换清洁能源，还能普遍用于航天飞机、潜艇、水下机械人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，又很是适合提供移动、涣散电源和接近终端用户的电力供给，还能解决电网调峰问题。随着燃料电池的商业化推行，市场前景十分广漠。人们展望，燃料电池将成为继火电、水电、核电后的第四代发电方式，它将引发21世纪新能源与环保的绿色革命。

2005年，从事燃料电池开发的公司总投资额已跨越10亿美元。据统计，2005年全球拥有50万个固定的(静止式)燃料电池装配，到2010年，将有250万户家庭使用燃料电池，同时全球拥有60万台燃料电池汽车，占世界汽车生产量的1%。

4、新能源发电技术——沼气发电

沼气具有较高热值，与其他燃气相比，抗爆性能较好，是一种可再生的清洁能源。沼气一般在农村比力多使用，传统上年夜多哄骗沼气取热、伙食和照明。沼气发电是随着沼气综合哄骗的不竭成长而泛起的一项新型沼气哄骗技术，它将沼气用作发念头燃料，驱动发机电发生电能。由于城市化进程年夜城市，哄骗垃圾沼气发电同样成为了可再生能源的一年夜热门。在我国，上海，北京，深圳等年夜城市正在或准备建立垃圾沼气发电厂。我国第一家垃圾沼气发电厂是在1998年10月，在杭州皇帝岭垃圾填埋场建成。在我国，今朝拥有1000万座沼气池。但整体上沼气运用范围不够广，哄骗率也比力低。我国城市垃圾量以每一年6%～7%的速度递增，而我国90%以上的城市处置垃圾的方式接纳的是填埋方式，许多年夜城市垃圾填埋场日处置垃圾在千吨以上，若是能变废为宝，我国可以较着削减对化石能源的依赖，削减石油进口。

在国外，沼气发电也是蓬勃成长，在2006年12月12日，世界上最年夜规模的哄骗垃圾沼气发电站在韩国建成并正式投进运营，发电规模为50MW级，这座沼气发电站生产的电力可为18万户家庭供电，它将替换韩国每一年50万桶重油进口。在此之前，全球50MW级的沼气发电站仅在美国有1座。

随着沼气发电站的容量提高，沼气发电并网运行将会对整个电力系统造成冲击，继电庇护相关问题也会随着容量提高而变得突出。文献[沼气发机电并网一次主接线及继电庇护设置装备摆设的探讨]论述了沼气发机电并网的接线方式及庇护设置装备摆设问题。