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新能源发电简介

日期:2010年4月10日 15:24

1 小水电

 

     所谓小水电是指容量为1.0~0.5MW的小水电站;容量小于0.5MW的水电站又称为农村小水电。因此,小水电也包括小小型和微型水电站(虽然小小型和微型电站一般完全局限于为局部地区供电)。我国在五十年代,一般称500千瓦以下的水电站为农村水电站;到六十年代,小水电站的容量界限到3000千瓦,并在一些地区出现了小型供电线路;八十年代以后,随着以小水电为主的农村电气化计划的实施,小水电的建设规模迅速扩大,小电站定义也扩大到2.5万千瓦;九十年代以后,国家计委、水利部进一步明确装机容量5万千瓦以下的水电站均可享受小水电的优惠政策,并出现了一些容量为几万至几十万千伏安的地方电网。 
        
     适于建造容量达10MW的小水电站的河流很多,开发小水电资源的地点一般都选在经济上最有吸引力的站址。高水头和靠近用电中心是小水电站站址必须具备的重要条件。因此,小水电的开发并不仅局限于资源丰富的地区。现已建成的水电站的规模大小不等,小的电站的装机容量还不足1MW,大的则超过10000MW。水电发电的效率为同等规模的热电站的两倍以上。当前,世界各地的农村和边远地区十分需要增加电力供应。在发展中国家,居住在这些地区的人中,只有约5%能用上电,小水电站的发展速度一直很缓慢。然而,在工业发达国家,由于热电站造成的污染问题以及小水电站建造周期短和开发成本低等优点,再次激起了人们对小水电开发的兴趣。小水电工程简单、建设工期短,一次基建投资小,水库的淹没损失、移民、环境和生态等方面的综合影响甚小。由于小水电接近用户,故输变电设备简单、线路输电损耗小。以上这些优点使小水电在我国和其他发展中国家发展迅速,成为农村和边远山区发电的主力。现在0.5kw以下的农村小水电,遍布全国1500多个县,并成为其中半数县的主要电力供应来源。我国小水电资源丰富,主要分布在两湖、两广、河南、浙江、福建、江西、云南、四川、新疆和西藏等。这13个省区的可开发的小水电资源约占全国90%左右。 

2 太阳能

     太阳是一个炽热的气体球,内部不停地进行着由氢聚变成氦的热核反应,不停地向宇宙空间释放出巨大的能量,这就是太阳能。地球上除了地热能和核能以外,所有能源都来源于太阳能,因此可以说太阳能是人类的“能源之母”。没有太阳能,就不会有人类的一切。 
    太阳能,因为它是一种辐射能,不带任何化学物质,是最洁净,最可靠的巨大能源宝库。经测算表明,太阳能释放出相当于10万亿千瓦的能量,而辐射到地球表面的能量,虽然只有它22亿分之一,但也相当于全世界目前发电总量的八万倍。
    自古以来,人们就注意利用太阳能。早在几千年前,我们的祖先就曾用“阳燧” 这种简单的器具向太阳“取火”,开辟了人类利用太阳能的新时代。据说古希腊著名物理学家阿基米德曾用巨大的镜子聚集太阳光,一举烧毁了敌人的帆船队。然而,人们对太阳能的深刻认识和开发利用,直到最近的二、三十年内才真正开始。
    1945年,美国贝尔电话实验室制造出了世界上第一块实用的硅太阳能电池,开创了现代人类利用太阳能的新纪元。

3 风能

     风是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能,但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X109MW,其中可利用的风能为2X107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。  
     人类利用风能的历史可以追溯到公元前,但数千年来,风能技术发展缓慢,没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来,在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下,风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力,特别是对沿海岛屿,交通不便的边远山区,地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆,作为解决生产和生活能源的一种可靠途径,有着十分重要的意义。 即使在发达国家,风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。 
     我国位于亚洲大陆东南、濒临太平洋西岸,季风强盛。全国风力资源的总储量为每年16亿kw,近期可开发的约为1.6亿kw,内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等省风能储量居我国前列。 


4 生物质能

 

     生物质是讨论能源时常用的一个术语,是指由光合作用而产生的各种有机体。生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用,在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011t,含能量达3x1021J,因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能,相当于全世界每年耗能量的10倍。生物能是第四大能源,生物质遍布世界各地,其蕴藏量极大。世界上生物质资源数量庞大,形式繁多,其中包括薪柴,农林作物,尤其是为了生产能源而种植的能源作物,农业和林业残剩物,食品加工和林产品加工的下脚料,城市固体废弃物,生活污水和水生植物等等(中国生物质资源主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面)

5 地热能

     人类很早以前就开始利用地热能,例如利用温泉沐浴、医疗,利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。 地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地热能是指其储量比目前人们所利用的总量多很多倍,而且集中分布在构造板块边缘一带、该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度,那么地热能便是可再生的。地热能在世界很多地区应用相当广泛。据估计,每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW•h。不过,地热能的分布相对来说比较分散,开发难度大。


6 海洋能

     海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。潮汐与潮流能来源于月球、太阳引力,其他海洋能均来源于太阳辐射,海洋面积占地球总面积的71%,太阳到达地球的能量,大部分落在海洋上空和海水中,部分转化为各种形式的海洋能。海水温差能是热能,低纬度的海面水温较高,与深层冷水存在温度差,而储存着温差热能,其能量与温差的大小和水量成正比;潮汐、潮流,海流、波浪能都是机械能,潮汐能是地球旋转所产生的能量通过太阳和月亮的引力作用而传递给海洋的,并由长周期波储存的能量,潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比;潮流、海流的能量与流速平方和通流量成正比;波浪能是一种在风的作用下产生的,并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能,波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比;河口水域的海水盐度差能是化学能,入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差,若隔以半透膜,淡水向海水一侧渗透可产生渗透压力,其能量与压力差和渗透流量成正比。因此各种能量涉及的物理过程开发技术及开发利用程度等方面存在很大的差异。
    
    海洋能的强度较常规能源为低。海水温差小,海面与500~1000米深层水之间的较大温差仅为20℃左右;潮汐、波浪水位差小,较大潮差仅7—10米,较大波高仅3米;潮流、海流速度小,较大流速仅4~7节。即使这样,在可再生能源中,海洋能仍具有可观的能流密度。以波浪能为例, 每米海岸线平均波功率在最丰富的海域是50千瓦,一般的有5~6千瓦;后者相当于太阳能流密度1千瓦/米2)。又如潮流能,最高流速为3米/秒的舟山群岛潮流,在一个潮流周期的平均潮流功率达4.5千瓦/米2。 海洋能作为自然能源是随时变化着的。但海洋是个庞大的蓄能库,将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水里,不象在陆地和空中那样容易散失。海水温差、盐度差和海流都是较稳定的,24小时不间断,昼夜波动小,只稍有季节性的变化。潮汐、潮流则作恒定的周期性变化,对大潮、小潮、涨潮、落潮、潮位、潮速、方向都可以准确预测。海浪是海洋中最不稳定的,有季节性、周期性,而且相邻周期也是变化的。但海浪是风浪和涌浪的总和,而涌浪源自辽阔海域持续时日的风能,不象当地太阳和风那样容易骤起骤止和受局部气象的影响。 
 

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