新能源发电技术的现状及应用前景分析

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　　【摘要】近年来，新能源发电技术以其环保性和经济性引起了人们越来越多的关注。美国、欧盟和日本等发达国家和地区，在进行能源结构调整过程中，已经把新能源技术放到非常重要的位置。结合这种情况，本文作者主要分析了新能源发电技术在我国的应用现状及应用前景。
　　【关键词】新能源，发电，现状，情景
　　引言
　　在我国，充足保障电力供应对经济的持续发展必将起到决定性作用，在现有大电网的基础上，大力发展新能源发电技术将是我国电力系统发展的趋势。新能源发电是指某些中小型发电装置靠近用户侧安装，它既可以独立于公共电网直接为少量用户提供电能，也能直接接入配网，与公共电网一起为用户提供电能。它是以资源和环境效益最大化、能源利用效率最优化来确定方式和容量的新型能源系统。
　　一、我国能源和发电技术的现状
　　我国作为工业大国和人口大国，对能源的消耗量非常大。近年来，消耗总量的增长速度也非常快：标准煤从2001年的14亿吨增长到2005年的22亿吨，原油进口从2001年7300万吨增长到2008年的1.79 亿吨。电力电能作为能源输出的最大方向，其消耗总量从2001年的3．2亿千瓦增长到了2008年的7．9亿千瓦。如此巨大的电能消耗，必然会加剧能源的需求，对于我国的能源政策也更加不利。
　　目前，集中发电、远距离输电和大电网互联的电力系统是我国电能生产、输送和分配的主要方式。这种大电网的弊端主要有：不能灵活跟踪负荷的变化，无法及时更改供电量，如冬季取暖负荷的激增就会导致电力供应短时不足；另外，电力系统庞大，事故发生频率高，在这种大型互联电力系统中局部事故极易扩散， 导致大面积的停电，而一旦发生电网崩溃，其所造成的破坏和影响将十分严重。
　　电能是国民生活和生产的根基，因此无论是从能源角度，还是电力系统自身方面来看，研究新能源发电技术对于我国的现代化建设和人民生活都具有相当大的现实意义和战略意义。
　　二、我国的新能源发电技术及其现状
　　目前我国用于发电的新能源主要有风能、太阳能、生物能、核能、地热能等，由于这些能源在我国应用起步时间及其对技术的要求不同，其发展程度也各有深浅，下面坐着就其中几种主要的性能源的应用现状进行具体分析。
　　2.1 风力发电的应用及现状
　　风力发电系统由桨叶、机械传动系统、发电机、电力电子装置、升压变压器等组成，风力发电系统的发电过程是一个能量转换过程，风的动能先被风机的桨叶捕获转换为机械能，再经过机械传动系统传递给发电机，由发电机实现机械能到电能的转换，直接接入电网或通过电力电子装置接入电网。目前风机的输出电压多为690 伏，需要经变压器升压到满足电网要求的电压，一般为35 kV 及以上。
　　自19世纪80年代以来，美国电力工业的奠基人查尔斯•弗朗西斯•布拉升安装了世界上第一台自动运行且用于发电的风机，到现在为止，风机技术发展越来越成熟，尤其是20 世纪90 年代以后，世界各国政府相继出台了风电发展的激励政策等，促进了风电技术的快速发展。目前已经出现了几种成熟的主流技术， 包括失速型恒速风机，主动失速型恒速风机，双馈变速风机，直驱变速风机，半直驱变速风机。
　　现代风机的单机容量不断增大， 从几百千瓦到兆瓦级。目前市场上的风机单机容量平均约为2000千瓦，风机单机容量最高已达6000千瓦。
　　1986年4月中国第一个风电场在山东荣成并网发电，1989 年起全国各地陆续引进风机建设风电场，装机容量逐年增长，规模在1000千瓦以上的电场有新疆达坂城、内蒙古辉腾锡勒、广东南澳等地的风电场。2009年底我国风电并网总容量为1613万千瓦，同比增长92．26%，截至2010 年底，风电并网总量已超过2000万千瓦，而我国风电开发潜力超过25亿千瓦。
　　2.2 太阳能发电技术的应用及现状
　　太阳能是地球永恒的能源, 我国陆地面积每年接收的太阳辐射得热量在 3.3×103~ 8.4×106kJ/ ( m2•a)之间，相当于2.4×104亿t 标准煤的发热量, 属太阳能资源丰富的国家。全国总面积 2/ 3 以上的地区年日照时数大于2000h,日照得热量在5×106kJ/ ( m2•a)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的年太阳辐射得热量和日照时数均较高，属太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州等地太阳能资源稍差外，东部、南部及东北等地区均为太阳能资源较丰富和中等地区。
　　太阳能发电有2 种方式，即太阳能热发电和太阳能光伏发。我国在“八五”“九五”“十五”期间，对太阳能热发电技术进行了一些研究，但实际应用尚未真正起步。美国和欧洲一些发达国家目前正处于太阳能热发电商业化的前夕。据专家预测，2020年左右，太阳能热发电系统将在发达国家实现商业化, 并逐步向发展中国家扩展。
　　太阳能光伏发电技术已日趋成熟，2004 年全球安装的太阳能发电系统装机容量已超过1000GW。中国第一座大功率的太阳能发电站建于内蒙古巴林右旗古力古台村，功率为560W，1982年10月11日正式投运。随后又在西藏建成2座10kW、一座20kW和一座25kW的光伏电池电站。中国目前装机容量最大的太阳能发电工程是西藏安多光伏电站，安多光伏电站于1999年3月建成,，装机容量达100 kW.。该电站自投入运行以来，累计发电量达131280 kW•h，日平均发电量达240kW•h。
　　2.3 生物质能发电技术的应用及现状
　　所谓的生物质指的是农林废弃物、水生植物、油料作物、工业加工废弃物和人畜粪便及城市污水和垃圾等。生物质能发电是指利用生物质本身的能量，将其转化为可驱动发电机的能量形式，用来发电，然后将所发电能直接提供给用户或并入电网。
　　目前，美国在生物质发电领域有许多成熟的技术和实际工程，处于世界领先地位，总装机容量已达10 GW。底特律拥有世界上最大的垃圾发电厂，日处理垃圾量4000t，发电能力65 MW。在这方面，我国尚处于起步阶段，首座国产化的垃圾焚烧发电厂日前已在温州市瓯海区并网发电，日处理生活垃圾320t，年发电量2500万kW•h。
　　2.4 核能发电技术的应用及现状
　　核能自从问世以来就被许多专家认为是当代可能大规模开发的新能源，尤其对于能源资源匮乏的国家和地区来说，核能已成为必不可少的替代能源，是解决生态环境问题和保障能源安全供应的有效途径。
　　我国拥有丰富的核能资源，天然铀提炼及其加工能力已初具规模，能够自行设计制造300MW压水堆核电站的成套设备，正在建造600MW的核电站。我国目前已形成广东、浙江、江苏3个核电基地，自从1985年秦山一期核电站开工至今，我国现有机组11台、装机容量900万kW。
　　2004 年国务院分别批准了广东岭澳二期、秦山二厂扩建和浙江三门、广东阳江4个核电项目。预计到2020年，我国核电装机容量将达到40GW，占全国发电总装机容量比例由目前的1.7%上升到4%。
　　2.5 地热发电的应用及现状
　　地热发电是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电，这一点和火力发电的原理是一样的，不同的是，地热发电不像火力发电那样要有庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它利用的是地热能，需要有载热体把地下的热能带到地面上来。目前能够利用的载热体，主要是地下的天然蒸汽和热水， 因此地热发电可分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类。

　　20世纪70年代初，我国各地涌现出大量的地热电站，如广东风顺、山东招远、辽宁熊岳、江西温汤等地，建于1977年的羊八井地热电站位于我国西藏羊八井地热田，地热蒸汽温度高达172℃，是我国目前已探明的最大高温地热田。
　　目前，全球范围的地热发电每年大约以9%的速度增长，以此速度推测，到2020年，全球年地热发电量将达到3180亿千瓦时。我国要发展地热发电，还必须加大对地热资源的勘查，加强对地源热泵技术的研究。
　　三、新能源发电在中国的应用前景
　　目前，新能源发电在中国刚刚起步不久，其特点适应中国电力发展的需求与方向，在中国有着广阔的发展前景，具体体现在：
　　（1）新能源发电是中国发展可再生能源的有效形式。国家“十二五”规划将积极推动和鼓励可再生能源的发展作为中国的重点发展战略之一。一方面，充分利用可再生能源发电对于中国调整能源结构、保护环境、开发西部、解决农村用能及边远地区用电、进行生态建设等均具有重要意义；另一方面，中国可再生能源的发展潜力十分巨大。然而，可再生能源容量小，功率不稳定，独立向负荷提供可靠供电的能力不强以及对电网造成波动，影响系统安全稳定的缺点将是其发展中的极大障碍。若能将负荷点附近的分布式能源发电技术、储能及电力电子控制技术等很好地结合起来构成微电网，则可再生能源，充分发挥其重要潜力。例如，对于中国未通电的偏远地区，充分利用当地风能、太阳能等新能源，设计合理的微电网结构，实现微电网供电，将是发挥中国资源优势，加快电力建设的重要举措。
　　（2）由新能源组成的微电网在提高中国电网的供电可靠性，改善电能质量方面具有重要作用。中国的经济已进入数字化时代，优质、可靠的电力供应是经济高速发展的重要保障。在大电网的脆弱性日益凸显的情况下，将地理位置接近的重要负荷组成微电网，设计合适的电路结构和控制，为这些负荷提供优质、可靠的电力，不仅可省去提高整体可靠性与电能质量所带来的不必要成本，还可以减少这些重要负荷的停电经济损失，吸引更多的高新技术在中国发展。
　　（3）微电网与大电网间灵活的并列运行方式可使微电网起到消峰填谷的作用，从而使整个电网的发电设备得以充分利用，实现经济运行。此外，对于中国已有的众多独立系统，在系统中加入基于电力电子技术的新能源并配以智能、灵活的控制方式，一方面可提高系统的智能化与自动化，另一方面也可为企业带来可观的经济效益。
　　四、结束语
　　总之，科学技术的不断发展促进了发电技术的进步，新能源在我国未来的应用中前景必将十分广阔，充分利用好各项电能资源有助于缓解国内用电危机，这对于实现社会经济可持续发展也具有重要的实际作用。
　　参考文献
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