新能源发电与控制技术.docx

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新能源发电与控制技术

新能源发电与控制技术

姓名：

林思凯院系：

国际教育学院

专业：

电气工程及其自动化班级：

一班

学号：

5510140032

二○一六年十二月

目录

绪论

一、新能源发电技术兴起的背景

1.中国的能源结构

2.中国的资源和能源储备

二、新能源发电技术

太阳能发电

1.1太阳能发电技术概况

1.2太阳能发电原理

风力发电

2.1风力发电技术概况

2.2风力发电原理

核能发电

3.1核能发电技术概述

3.2核能发电原理

三、结论和我国趋势

四、结语

绪论

新能源利用包括可再生能源（风能、太阳能、生物质能、水能、海洋能）和地热能、氢能、核能转换及其利用新技术（高效利用能源、资源综合利用、替代能源、节能等新技术）。

新能源发电与控制技术涉及：

（1）利用可再生能源和清洁能源发电，以便持续获得二次清洁能源―电能；

（2）对电能通过变换与控制，满足高质量的终端能源消费需求和电力的高效管理。

一、新能源发电技术兴起的背景

1中国的能源结构

中国是一个能源大国，在能源结构中煤炭储量最为丰富，仅次于俄罗斯、美国。

但是，中国又是一个能源贫国，中国的人均能源资源占有量为全世界人均水平的1/2，仅为美国人均水平的1/10。

煤多油少是中国能源储存结构的基本特点，这种结构到今后20年，甚至到本世纪中叶，我以煤为主的能源结构将不会改变。

在能源生产与消费中，以煤炭为主要能源直接进行燃烧，因燃烧工艺落后，燃烧不充分，造成环境污染严重、效率低下、浪费惊人。

2中国的资源和能源储备

我国对能源的开发利用已达到相当高的强度，但能源利用效率的低下。

我国能源利用效率仅为30%左右。

中国能源短缺在很大程度上是能源利用结构同资源禀赋结构矛盾的表现。

煤电油供需矛盾相当突出。

建立高度节约型的循环经济体制，深入研究、大力开发和利用新能源，是中国实现和平崛起的唯

二、新能源发电技术

太阳能发电技术

1.1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。

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。

太阳能的主要缺点是：

（1）不能连续发电，受季节、昼夜以及阴晴等气象状况影响大；

（2）精准预测系统发电量比较困难；

（3）目前光伏系统的造价还比较高，系统成本40000～60000元/kW

1.2太阳能发电原理

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。

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，已达到并网发电的实际应用水平。

风力发电

2.1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%。

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%。

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。

风力发电的优点：

（1）清洁，环境效益好；

（2）可再生，永不枯竭；

　（3）基建周期短；

　（4）装机规模灵活。

缺点：

（1）噪声，视觉污染；

（2）占用大片土地；

　（3）不稳定，不可控；

　（4）目前成本仍然很高。

（5）影响鸟类。

2.2风力发电原理

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。

核能发电技术

3.1核能发电技术概述

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。

核能还有他的缺陷：

（1）资源利用率低

（2）反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，其最终处理技术尚未完全解决

（3）反应堆的安全问题尚需不断监控及改进

（4）核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚-239受控制

（5）核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，投资风险较大

3.2核能发电原理

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

三、结论和我国趋势

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。

纵观新能源发展的各种形式可以得出已下结论

（1）部分新能源发电技术会取得更加长足的发展

（2）加快开发新能源是人类的明智选择

（3）将会改变环境意义和能源安全新局面

中国政府高度重视可再生能源的研究与开发。

国家经贸委制定了新能源和可再能源产业发展的“十五”规划，制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。

近年来在国家的大力扶持下，中国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。

新能源发电技术主要有：

太阳能、风能、地热能、生物质能等。

生物质能在经过了几十年的探索后，国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展，它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源，更将会导致社会不健康发展；地热能的开发和空调的使用具有同样特性，如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏，必将引起再一次生态环境变化；而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源，他们必将成为今后替代能源主流。

四、结束语

半个学期的新能源发电与控制技术的学习让我受益匪浅，我在这里想特别感谢我们的任课老师方波老师。

方波老师讲课总是兢兢业业，每一次课程都是从原理出发，讲述的激情而富有生机。

在方波老师的课堂我们学到的更多的是解决问题的方法和实践的结果。

每一堂课我们学到的不止有书本的知识还有更多做人的道理，谢谢您方波老师您辛苦了。