新能源发电技术——综合篇.doc

。浅谈新能源发电技术摘要：在全球的电源结构中，传统化石燃料也仍然占据绝对主流地位，占全部发电量的60%以上。一次能源的大量消耗导致全球能源短缺和气候恶化，已经成了迫在眉睫的全球性问题。在巨大的环境压力下，我国积极开发应用新能源，在传统的火电、水电的基础上，大力发展核能、太阳能、风能等新能源发电。引言：发电技术是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能（二次能源）的技术。 19世纪末，随着电力需求的增长，电机制造技术的发展，电能应用范围的扩大，生产对电的需要的迅速增长，法国人德普勒发现了远距离送电的方法，美国科学家爱迪生建立了美国第一个火力发电站，把输电线联接成网络。电力的广泛应用，推动了电力工业和电器制造业等一系列新兴工业的迅速发展。电力工业作为国民经济的基础产业和主要能源行业，是资金密集的装置型产业，同时也是资源密集型产业。无论电源还是电网，在建设和生产运营中都需要占用和消费大量资源，包括土地、水资源、环境容量以及煤炭、石油、燃气等各类能源。电力工业节能在我国资源节约工作中占有很重要地位。目前我国主要有火力发电、水力发电技术。据2003年统计，我国常规能源消费比例为：煤炭67%，石油23%，天然气3%，水电及其他7%。能源消费结构的不合理致使我国面临着常规能源资源约束、过分依赖煤炭污染严重和能源利用率低等问题，随着技术的发展和能源可持续发展的提出，核能、风力、太阳能等新能源发电也越来越多被应用。1. 我国传统发电技术我国传统发电主要有火电和水电，其中火电在电力中占绝对主导地位。1.1. 火力发电火力发电是利用燃烧煤炭、石油、液化天然瓦斯等燃料所产生的热能，让水受热而成为蒸汽，在不断受热下，使水变成高压高温的蒸汽，然后运用此高温高压蒸汽的能量，推动汽轮机运转带动发电机发电。火力发电按其作用分单纯供电的和既发电又供热的。按原动机分汽轮机发电、燃气轮机发电、柴油机发电。按所用燃料分，主要有燃煤发电、燃油发电、燃气发电。为提高综合经济效益，火力发电应尽量靠近燃料基地进行。在大城市和工业区则应实施热电联供。火力发电是现在电力发展的主力军。2007年1-10月，全国火电发电量为217,564,783.55万千瓦小时，比上年同期增长了16.04%。8月份的火电发电量最高，为23,904,609.94万千瓦小时，同比增长了10.19%。截止2008年7月底，全国共完成火电发电量16800亿kwh，同比增长10.3%，增速同比回落8.3个百分点。2009年1-11月我国火力发电行业实现累计产品销售收入825,412,895,000元，比上年同期增长了9.98%；实现累计利润总额46,489,092,000元，比上年同期增长了223.17%，明显高于产销增长率。2010年1-2月我国火力发电行业实现累计产品销售收入165,285,141,000元，比上年同期增长了29.23%；实现累计利润总额5,359,719,000元，比上年同期增长了368.95%，明显高于收入增长率；截至2010年2月底，全行业规模以上企业数量为1211家。我国煤炭丰富、电力偏紧的资源特征决定了在今后相当长一段时间内，火力发电仍将在电力工业中占据重要地位。但是火力发电在促进国家经济发展的同时，也为能源和环境带来了不可忽视的影响。当前，我国火力发电及供热用煤占全国煤炭总量的51%，产生的灰渣约占全国灰渣的70%，火电用水量占工业用水总量的40%，烟尘排放占工业排放的33%，二氧化硫排放占工业排放的56%1。因此，电力工业节能在我国资源节约和保护环境工作中占有很重要地位。电力行业节能减排要以火电厂节能减排为核心，以降低火电厂煤耗、厂用电率和二氧化硫排放量为重点。虽然当前火电发展增速减慢，但长远来看，在环保技术进步、发电成本降低、电力需求增加等积极因素的推动下，火电行业未来发展前景较为乐观。近几年来，环保节能成为我国电力工业结构调整的重要方向，火电行业在“上大压小”的政策导向下积极推进产业结构优化升级，关闭大批能效低、污染重的小火电机组，在很大程度上加快了国内火电设备的更新换代，拉动火电设备市场需求。火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。1.2. 水力发电水力发电的原理是的水(具有位能)往低处流动时位能转换为动能，此时装设在水道低处的水轮机，因水流的动能推动叶片而转动(机械能)，如果将水轮机连接发电机，就能带动发电机的转动将机械能转换为电能。水力发电一般可分为川流式，水坝(库)式及抽蓄式发电。抽蓄式发电是在白天用电尖峰时水库放水发电，夜间时则利用过剩的电力，把水抽上水库(电能转换为位能)，以供白天用电尖峰时发电。我国地形是由东向西分三级升高，一次主要河流呈向东流的态势，且有明显落差。而在西南一隅因受印度地质板块的挤压和喜马拉雅山脉的隆起影响，出现了一条南北走向的横断山脉，山与山之间是湍急的峡谷，具有丰富的水能资源。根据最近的调查，中国水能资源理论蕴藏量为6.94亿千瓦，年电量为6.08万亿kwh；技术可开发装机容量为5.41亿千瓦，技术可开发年发电量为2.47万亿kwh；经济可开发装机容量为4.01亿千瓦，经济可开发年发电量为1.75万亿kwh。我国水能资源总量包括理论蕴藏量、技术可开发量和经济可开发量，居世界首位。但开发程度在20世纪只相当于美国的六分之一，低于加拿大的三分之一，低于巴西的二分之一。随着国家投资体制改革和电力体制改革的不断深化，各类资本开发水电的积极性被充分调动起来，水电开发进入高峰期，促进了水能资源向电力商品的转化，为保障电力供应作出了巨大贡献。但由于政策滞后和管理不到位等多方面的原因，前一阶段乃至当前的水电开发中也存在一些亟待解决的问题。一是“跑马圈河”、抢占资源和无序开发。我国至今尚未出台一部水能资源管理的专门法规，政府对水电开发的管理主要依靠投资管理的审批核准程序。二是水资源综合利用效益没有充分发挥。水利工程大多具有发电、防洪、供水、环境等多个开发目标，除发电外，其他目标更多地体现在社会效益上。三是水电开发与地方经济发展和当地居民利益脱节。水能资源大多处于偏远山区，是当地经济发展和农民脱贫致富的重要依托。四是水库移民问题突出。五是对生态环境保护重视不够。水电开发不可避免地要筑坝截断河流，淹没土地，对生态环境产生一定的影响。六是水电被排除在可再生能源扶持政策之外。我国地域辽阔，山川众多，地形起伏变化大，不仅常规水电资源异常丰富，而且抽水蓄能发电资源也有相当的储备，我国水电有很大的发展空间。2. 新能源发电技术火电虽稳定，但对能源的消耗和对环境的影响，制约了火电的大力发展；水电是一种较好的可再生能源，技术成熟，开发成本相对较低，有条件的地方应尽可能的利用水电资源，但是水电的进一步开发受到自然条件的制约，且受环境变化的影响，存在很多不稳定因素。在能源、环境和消费的压力下，积极的开发新能源发电是势不可挡的。2.1. 核能发电核能发电是利用原子核分裂时产生的能量，把反应器中的水加热产生蒸汽，然后借蒸汽推动汽轮机，再带动发电机转动产生电能。核分裂燃料为二氧化铀,其中铀235的含量只有2-4%左右，不同於原子弹的铀235含量(必须在90%以上)2。1g铀反应所释放的能量等于2.8吨煤燃烧产生的能量。所以，以核燃料为能源的核电站已在世界许多国家发挥越来越大的作用。核电干净、无污染，几乎是零排放，不造成对大气的污染排放，在国际社会越来越重视温室气体排放、气候变暖的形势下，积极推进核电建设，是我国能源建设的一项重要政策。我国核电发展起步于上世纪80年代中期，核电设计工作从上世纪70年代就开始。第一座由我国自主设计、自主建造的核电站秦山核电站，以及我国大陆第一座大型商用核电站大亚湾核电站的相继落成，结束了我国大陆无核电的历史，翻开了我国核电发展历史崭新的一页。岭澳核电站的成功建设和运营，中国广东核电集团形成了具有自主品牌的中国改进型压水堆核电技术。在党中央、国务院作出“积极推进核电建设”的决策下，岭澳核电站二期、红沿河核电站、阳江核电站、宁德核电站、合山核电站等相继投入建设，我国核电事业正在进入一个加快发展的时期。核电厂的安全问题主要指辐射防护问题，包括两个方面：一是正常运行条件下放射性物质的排放控制。其排放量必须保持在远低于环境中天然放射性本底的水平。二是事故条件下放射性物质的排放控制。应保证在可能的发生事故的情况下有足够的安全裕量。上世纪90年代，为了解决三里岛和切尔诺贝利核电站的严重事故的负面影响，世界核电业界集中力量对严重事故的预防和缓解进行了研究和攻关，美国和欧洲先后出台了“先进轻水堆用户要求”文件，即URD文件（utility requirements document）和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”，即（EUR）文（European utility requirements document），进一步明确了预防与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。国际上通常把满足URD文件或EUR文件的核电机组称为第三代核电机组。对第三代核电机组要求能在2010年前进行商用建造。我国目前正在建设第三代核电站。在我国目前煤炭能源短缺和环境污染的形势下，积极发展核电有一定的战略意义。但核电技术要求高、成本高，我国在技术方面和国际先进水平还有一定的差距，先进核电站的建设仍然主要依赖技术引进，同时我国核燃料并不充足，仅够开采50年，此外，核废料的处理问题仍然另一些人不安。因此利用太阳能、风能等可再生能源发电越来越受到关注。2.2. 太阳能发电太阳能热发电是把太阳辐射能转换成电能的发电技术。它包括两大类型：一类是利用太阳热能直接发电，如半导体或金属材料的温差发电、真空器件中的热电子和热离子发电等。其特点是发电装置本体无活动部件，但目前此类型的发电量小，有的仍处于原理性试验阶段，尚未进入商业化应用。另一类是太阳能热动力发电，利用太阳集热器将太阳能收集起来，加热水或其他工质，使之产生蒸汽，驱动热力发动机，再带动发电机发电。其发电系统与常规火力发电系统的工作原理基本相同，其根本区别在于热源不同，前者以太阳能为热源，后者则以煤炭、石油和天然气等化石燃料为热源。这种类型的太阳能热发电技术已达到实际应用的水平，美国等国家已建成具有一定规模的实用电站。太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户分激进行发电，而且要联接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司，不足时又可从电力公司买入。实现这一点的技术不难解决，关键在于要有相应的法律保障。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律，保证进行太阳能发电的家庭利益，鼓励家庭进行太阳能发电3。太阳能储量巨大，不会枯竭，清洁能源，无污染，不受地域限制，是一种无所不在的能源，这些优点是它成为最理想的能源。我国属太阳能资源丰富的国家之一，据统计，每年中国陆地接收的太阳辐射总量相当于2.4亿吨标准煤。全国三分之二的地区年日照时间都超过两千小时，特别是西北的一些地区超过三千小时，尤以西藏西部最为丰富，最高达2333kwh/平方米，居世界第二位，仅次于撒哈拉沙漠。为了保护拉萨周边环境，拉萨火车站将尽量采用当地丰富、无污染的太阳能最为取暖能源。随着我国技术的发展，在2006年，中国有三家企业进入了全球前十名，标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一，世界上太阳能光伏的广泛应用，导致了目前缺乏的是原材料的供应和价格的上涨，我们需要将技术推广的同时，必须采用新的技术，以便大幅度降低成本，为这一新能源的长远发展提供原动力。太阳能能量密度低，易受气候条件的影响，不具备蓄电功能等。因此对于大容量的太阳能发电装置，需要附加储能设备，例如蓄电池组，或把太阳能发电系统和交流电网联网进行能量互补。此外，太阳能发电本身虽然没有对环境造成污染，但太阳能电池、电力电子变换装置的制造过程仍会产生环境污染，这在综合发电效益时也应加考虑。因此，要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。2.3. 风力发电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。20世纪90年代以后，风力发电逐步走向规模化应用，其装机容量开始以每年平均20%以上的速度增长，已成为世界上各种能源中增长最快的一种。到1996年底，全球风力发电装机容量已达6GW。到21世纪初，全球经济发展较快，能源需求不断增长，同时空气污染和CO2排放控制受到越来越多的关注，风力发电以其清洁环保、可再生、技术比较成熟、发电成本有竞争力而得到更快的发展。风力发电在德国，美国，印度，芬兰，丹麦等国家应用很多。风力发电快速增长的原因在于两个方面：一个是经济发展对电力需求的快速增长和可持续发展的要求，二是风力发电技术的不断进步，风轮机的大型化、规模化和高效化促进了风电价格不断降低。尽管发展迅速，但风力发电在全球总发电装机容量中的比重还很低，大约1%左右，就风能资源的储量而言，地球上风能资源的开发才刚刚开始，风力发电的发展潜力还十分巨大4。我国风电发展较晚，到2006年底，风电装机容量上升到将近260万千瓦，在全球排名第六位。我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。根据全国900多个气象站离地10米高度资料进行估算，风能资源总储量约32.26亿千瓦，可开发利用的陆地上风能储量有2.53亿千瓦，近海可开发利用的风能储量有7.5亿千瓦，共计约10亿千瓦。我国风能资源丰富的地区主要分布在东南沿海及附近岛屿、内蒙古和甘肃、东北、西北、华北和青藏高原等地区，具有很大的开发利用价值，特别是新疆克拉玛依、甘肃敦煌、浙江舟山、福建平潭等地区，风能功率密度在200300瓦/米2以上，有的可达500瓦/米2以上。风力发电不需要燃料、不占耕地、没有污染，运行成本低，产业发展前景非常广阔。但我国大力发展风电还需要解决一系列问题：首先，我国对风能资源的普查、评价、规划管理严重滞后，资源分散，缺少整合，没有形成全国统一的国家级风电产业研机机构，缺少对产业资源的集中和整合。其次，单位kW造价高，火电平均4500元/kW，风电平均每80009000元/kW，平均造价高于火电。火电平均电价0.36元/kwh，风电平均电价为0.56元/kwh，在我国南方地区电价，还要略高于北方地区。影响电网并网发电的积极性。再次，目前市场和产业化基本上没有形成，风电机组和系统设计技术、设备性能、效率以及技术工艺水平与欧洲相比存在很大差距。国产风电关键部件，如液压系统、联合器、电控等可靠性差，技术不够成熟。目前，风电正向着大容量、优良的发电质量、提高材料利用率、减少噪声、降低成本、提高效率发展。3. 结语在能源短缺和全球变暖、酸雨压力下，我国正坚持能源可持续发展战略目标，优先发展水电，积极发展核电，优化发展火电，重点发展资源潜力大、技术基本成熟的风力、太阳能等可再生能源发电。新能源发电对人类和自然的和谐发展具有重大意义。新能源发电为了实现人类的可持续发展，我们必须减少CO2及其它有害气体的排放，创造一个绿色家园。从另外一个角度看化石能源的储量有限，根据有关数据分析，再过40年左右，石油将消耗所剩无几。为了实现人类的可持续发展，我们必须减少CO2及其它有害气体的排放，创造一个绿色家园。从另外一个角度看化石能源的储量有限，根据有关数据分析，再过40年左右，石油将消耗所剩无几；再过60年左右，天然气也将宣布告竭;而煤炭资源按目前的消耗量也只能供人类使用200年左右。从人类自身生存环境和能源消耗两方面看，都迫使我们寻找其它可再生能源替代现在的常规化石能源。新能源是指传统能源之外的各种能源形式。目前技术比较成熟，已经开始大规模利用的新能源是风能、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。1燃料电池燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。依据电解质的不同，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，大致分为氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池和汽油燃料电池。燃料电池不受卡诺循环限制，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，也适合分散供电。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%，装置无论大小实际发电效率可达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%，装置为集木式结构，容量可小到只为手机供电、大到和目前的火力发电厂相比，非常灵活。燃料电池其原理与一般电池相同。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）以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此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器。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断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低的特点，它不仅是汽车最有前途的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，又非常适合提供移动、分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广，市场前景十分广阔。人们预测，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。2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。沼气一般在农村比较多使用，传统上大多利用沼气取暖、炊事和照明。沼气发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项新型沼气利用技术，它将沼气用作发动机燃料，驱动发电机产生电能。由于城市化进程大城市，利用垃圾沼气发电也成为了可再生能源的一大热点。在我国，上海，北京，深圳等大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，在杭州天子岭垃圾填埋场建成。在我国，目前拥有1000万座沼气池。但总体上沼气应用范围不够广，利用率也比较低。我国城市垃圾量以每年6%7%的速度递增，而我国90%以上的城市处理垃圾的方式采取的是填埋方式，许多大城市垃圾填埋场日处理垃圾在千吨以上，如果能变废为宝，我国可以明显减少对化石能源的依赖，减少石油进口。在国外，沼气发电也是蓬勃发展，在2006年12月12日，世界上最大规模的利用垃圾沼气发电站在韩国建成并正式投入运营，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，它将替代韩国每年50万桶重油进口。在此之前，全世界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，继电保护相关问题也会随着容量提高而变得突出。文献沼气发电机并网一次主接线及继电保护配置的探讨阐述了沼气发电机并网的接线方式及保护配置问题。3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。它建筑一条大坝把靠海的河口或者海湾与大海隔开，形成一个大水库，发电机组安装在拦海大坝里面，大部分机器在地面下，利用潮汐涨落的位能差来推动水力涡轮发电机组发电。潮汐发电与水力发电的原理相似，它是利用潮水涨、落产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）的过程。具体地说，由于潮水的流动与河水的流动不同，它是不断变换方向的，因此就使得潮汐发电出现了不同的型式，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：可以连续发电，但经济上不合算，未见实际应用。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，也是世界上较大的一座，其总装机容量为3200kW，年发电量为10.70GWh。世界较大的潮汐电站至今运行正常，证明潮汐发电在技术上是可行的，可是从20世纪80年代至今，近20年来几乎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原因主要是考虑电站的经济性和潮汐大坝对环境的影响。4地热发电地球是一个巨大的热仓库。其内部的热能根据科学家的推算，全球潜在地热能源的资源量约41013MW，相当于现在全球能耗的45104倍。地热是一种洁净的可再生能源。地热发电是利用超过沸点的中、高温地热（蒸汽）直接进入并推动汽轮机，并带动发电机发电，或者通过热交换利用地热来加热某种低沸点的工作流体，使之变成蒸气，然后进入并推动汽轮机，带动发电机发电。最近发展起来的“热干研过程法”地热发电法不受地理限制，可以在任何地方进行地热开采。原理是首先将水通过压力泵压入地下4到6km深处，在此处岩石层的温度大约在200左右。睡在高温岩石层被加热后通过管道加压被提取到地面并输入一个热交换器中。热交换器推动汽轮发电机将地热转化成电能。而推动汽轮机工作的热水冷冻后再重新输入到地下供循环使用。世界上第一座地热发电站要算是1904年在意大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。后来经过充实发展，目前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。目前世界上最大的地热发电站装机容量已经达到了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开始研究，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试验发电站。1976年，全世界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，地热开发利用正向综合性方向发展。目前，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。羊八井地热发电站目前是我国最大的地热发电站。结束语本文综述了各种新能源发电技术的原理和研究现状，成本过高是限制它们大量推广应用的瓶颈，因此通过技术革新降低成本将是今后新能源发电技术的重要研究方向。虽然能源发电为未来人类解决能源短缺问题描绘了令人振奋的前景，但要使这幅蓝图真正成为现实的确还面临着诸多问题，需要科学家、研究人员和政府部门等来共同解决。相信随着科技的进步，电路电子器件的发展，新能源发电技术将会发挥出它们巨大的潜力，在电力系统中占据更重要的地位，为人类的持续发展铺平道路。新能源发电技术概况及发展趋势与常规能源相比,新能源最大优势是地域分布比较均衡且资源量巨大,其资源量相比人类需求来说,可谓资源无限。开发利用新能源有利于优化能源消费结构、保护生态环境、保障能源安全。同时也是拉动内需、培育新的经济增长点、增加就业机会、促进经济和社会可持续发展的战略选择。新能源大多存在能量密度低、资源分散等问题,难以在短时期内大规模替代化石能源,对其开发利用需要在技术、成本、管理等诸多方面做更大努力。新能源的特征与分类 新能源是相对常规能源而言的,一般具有以下特征:尚未大规模作为能源开发利用,有的甚至还处于初期研发阶段;资源赋存条件和物化特征与常规能源有明显区别;开发利用技术复杂,成本较高;清洁环保,可实现二氧化碳等污染物零排放或低排放;资源量大、分布广泛,但大多具有能量密度低的缺点。根据技术发展水平和开发利用程度,不同历史时期以及不同国家和地区对新能源的界定也会有所区别。发达国家一般把煤、石油、天然气、核能以及大中型水电都作为常规能源,而把小水电归为新能源范围。 我国是发展中国家,经济、科技水平跟发达国家差距较大,能源开发利用水平和消费结构跟发达国家有着明显不同,对新能源的界定跟发达国家也存在着较大差异。小水电在我国的开发利用历史悠久,装机容量占全球小水电装机总容量的一半以上,归为新能源显然是不合适的。核能在我国的发展历史不长,在能源消费结构中所占比重很低,仅相当于全球平均水平的八分之一,比发达国家的水平更是低得多,核能在我国应该属于新能源的范围。 根据以上分析,可以把新能源范围确定为:太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能、天然气水合物、核能、核聚变能等共9个品种。生物质能在广义上分为传统生物质能和现代生物质能,传统生物质能属于非商品能源,是经济不发达国家尤其是非洲国家的主要能源,利用方式为柴草、秸秆等免费生物质的直接燃烧,用于烹饪和供热;现代生物质能包括生物质发电、沼气、生物燃料等,是生物质原料加工转换产品,新能源中的生物质能仅指现代生物质能。传统生物质能和大中小水电可称之为传统可再生能源,太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能则统称为新型可再生能源,是新能源的主要组成部分。在这里，本文主要介绍核能、生物质能、太阳能、风能这几种新型能源。1核能 现在核电采用的是核裂变。核聚变放出的能量比核裂变更大，有关核聚变的研究攻关已经进行很多年，但进展比预期要慢。现在国际上合作在搞“国际热核聚变实验反应堆计划”（ITER），中国也参加了。按照目前的规划，2050年能够建成一个实验堆。但何时能真正商业化？很难预期，只能说起码是2050年以后的事。 中国核电起步不算晚，但是进展不算大，现在又逐渐重视。朱镕基任总理时，国家确定了八台核电装置重点发展。但由于这八台装置分别从法国、俄罗斯、加拿大进口，国内研制的只有一台，所以没有形成产业化的标准。前几年，中国开始专门研究国产化驱动装置，现在从美国引进了技术，目前正在攻关。第一台国产化驱动机组（100万千瓦）正在研发中，如果成功，接下来就可以扩大生产。至于扩大到多少规模，最早提出要在2020年发展到3000万4000万千瓦，现在来看，这还是不能满足形势的要求，所以又有人提出要发展到7000万甚至1亿千瓦。总之，比较普遍的观点是，希望能够扩大核电发展的规模。中国2007年发布的核电发展专题规划中提到，核电发展目标是到2020年“占电力总装机容量的4%”。而近日，国家发展和改革委员会副主任、国家能源局局长张国宝表示，中国力争到2020年时，核电装机容量占电力总装机容量的比重达到5%。5%是多少千瓦？如果到2020年全国电力装机是15亿千瓦，核电就要达到 7500万千瓦。这个目标是相当有挑战性的。 另外，核电是高技术，虽然操作起来简单，只需按按钮，但是对操作人员的技术素养要求很高。所以核电发展还有制造能力、运行维护能力、人才培养跟不跟得上的问题，要综合考量，谨慎进行，否则欲速则不达。像日本这样的国家，在技术、教育等方面的水平并不低，但核电应用上小问题不断，比如小的核泄露、误操作、隐瞒核事故之类。所以，我认为核电技术首先要追求可靠性，先进性首先要表现在可靠性上。2生物质能 中国近些年对生物质能利用进行了广泛探讨，一些科学家也极力提倡，认为中国生物质能开发潜力很大。两院院士石元春曾提出，如果中国能积极种植能源植物，可能建成两个大庆的液体燃料年产量。但关于生物质能源，现在争议较多。对于用粮食来做液体燃料，世界上的反对力量很强，认为这是和人争口粮，对穷人很不公平。中国也曾以陈化粮为原料，年生产102万吨燃料乙醇，但也就到此为止，已经叫停。生物质的进一步发展，要求用纤维素来制燃料，相关技术全球还都在攻关、实验当中。在一些森林覆盖率较高、森林残余物很多的国家，还普遍用生物质直接燃烧来发电。中国的林业在历史上由于种种原因没有得到很好的保护，植被遭到很大破坏，所以现在主要是利用农林废弃物的秸秆。中国可获得的农林废弃物秸秆资源量到底是多少？现在来看，数量不是那么惊人，可能也就十亿吨左右。但生物质的“吨”与化石能源的“吨”不是一个概念，要是化成当量，它的发热值可能只有煤炭的一半。 还有一种说法，认为中国有很多“边际土地”既不能种粮，也不能正规开采，但可以种植能源植物。现在，这方面温度也有点下降。首先，边际土地到底在何方？加上生物质体积大但能量密度较低，收集很费力。从一个很偏远的地方种植、收集，再进行运输和集中进行工业生产，成本就会增加。比如说秸秆发电，现在国内已经上了很多项目，但主要问题就是生物质秸秆收集比较困难，收集半径有限。收集半径太大，经济效益、规模就要受影响，所以只能小规模地、分散地利用。另外，秸秆的价格也会因需求量增多而被抬高，国家又很难强制收购。所以，生物质能源要成为主导性能源比较难。3太阳能太阳能被称为是取之不竭、用之不尽的能源，只要有空间、有装置，就可以进行太阳能热利用。 中国太阳能热水器已商业化，生产应用世界第一。现在主要考虑的是建筑一体化问题。现在建设部抓得挺紧，考虑以后在建筑设计时规划进去，那么无论是美观问题，还是技术问题，就都解决了。所以，我想太阳能热利用和建筑物结合上今后会有一个较快的发展。 利用太阳能发电，能源来源有保障，现在的关键问题是经济性。中国现在煤电销售电价每度才几毛钱；而用太阳能光伏发电，一千瓦要好几万元（最早是十万，现在可能已经下降到七万），每度电成本要好几块钱，差不多相当于煤电的十倍。让老百姓花十倍的钱用这样的电当然很难普及。 目前，中国太阳能电池板的生产能力已经居于世界前茅，但在国内的应用不足10%，90%以上出口。对于这种状况，业界也有很多担忧，因为国内市场不开辟，光依赖国际市场也有风险，一旦别国可以自己生产，国内厂家就有危机。此外还有其他隐患。太阳能电池板的硅单晶现在在国内已大量发展，过去是先在国内做出含硅量较低的，比如99%，出口给人家去提纯、炼精，变成99.999999%（小数点后最少六位九）。这个提纯的环节中国过去做得较差，现在则纷纷进口设备、技术，在国内生产。但是最近硅单晶国际价格又出现了大幅下降的趋势，对我们新投资的工厂不利。太阳能业界认为政府对太阳能支持不够，没有出台政策，规定电价。最近国家发展和改革委员会出台了“两个示范装置”上海东海大桥太阳能装置、鄂尔多斯太阳能装置的电价，规定为每千瓦小时四元钱。而今后太阳能的发展，我认为首先应该走招标定价而不是统一定价的道路。当前，太阳能技术发展很快，硅材料价格有可能大幅下降，光电元件的转换效率在试验室已有成倍的增长，低成本的薄膜电池已规模化投入生产，自适应跟踪聚光理论已经进入产业化，太阳能发电的价格已经进入下行的轨道。此时，如果我们能适时引入招标定价机制，经过竞争，必然会降低太阳能发电的电价。 总之，太阳能要进一步发展，关键是应该在技术上、原理上有所突破，要有新意、求低价、求高效，增强其进入社会的竞争力。 4风能 世界上风电装机容量最高的是德国，2007年约1800万千瓦。风电在中国发展很快，也被寄予了厚望，设备制造厂、整机厂大量兴起，2007年累计装机已超过600万千瓦。可再生能源中长期发展规划提出2020年全国风电总装机容量达到3000万千瓦，这个数肯定会突破。因为规划预计2010年全国风电总装机容量达到500万千瓦，而我们2007年就已超过，2008年可能会超过1000万千瓦。在中华人民共和国可再生能源法中，应该说风电是受惠最高的，现在其发展速度很快，业界也开始担心：设备制造的质量是否有保证？因为风电塔架很高，装上去要有问题再拆下来的话花费巨大，要使用高架吊车，而这种吊车不是每个风电厂都有。特别要注意的是，目前风电设备制造产业链上还有一些薄弱环节，譬如说轴承和电控的主要装置，都是靠进口。现在国内正攻关突破，但要真正完全替代进口产品还有距离。 而风电最主要的问题有风才能发电，无风就没有电，受自然条件的影响较大。另外风电的谐波较大，而电网是正谐波，如果干扰波比例太大（国外过去的说法是不能超过20%），电网的稳定性可能会产生问题。因此，风电和其电网的建设有一个互相配合、协调发展的问题：电网建设如果不能够和风电发展相适应，就会制约风电的进一步发展；而风电本身的可靠性也是电网要求的一个重要内容。开发利用概况不同种类的新能源在资源分布、技术难度、使用成本等多方面存在相当大的差异,因而新能源的开发利用程度各不相同。在新型可再生能源中,太阳能、风能、生物质能和地热能发展势头良好,已经进入或接近产业化阶段,尤其是太阳能热水器、风电以及生物燃料,已经形成较大的商业规模,成本也降至可接受水平。核能技术已经成熟,核电在国外已过发展高峰期,在我国则刚刚兴起。核聚变、氢能、天然气水合物、海洋能仍处于研究和发展之中,距离商业化还有较大距离。 截止到2009年2月,全球核电装机已达3.72亿kW,年发电量2.6万亿kWh,在全球一次能源结构中的比重约为6%左右。相比而言,新型可再生能源的开发利用程度还很低,以2006年为例,其在全球一次能源供应量中的比重仅为1%左右,占全部可再生能源的比例也仅为8%左右。2007年,全球新型可再生能源发电装机量为1.65亿kW,相当于全球电力装机总容量的3.7%。德国、美国、西班牙、日本等发达国家的可再生能源产业化水平已达到较高程度,其市场规模和装备制造水平跟其他国家相比具有明显优势。我国也是世界重要的可再生能源大国,太阳能热水器产量和保有量、光伏电池产量、地热直接利用量以及沼气产量都位居世界第一。不过,我国对新型可再生能源的开发多集中在技术含量较低的供暖和制热领域,在可再生能源发电技术水平和利用规模方面跟国外相比还存在较大差距。我国新型可再生能源发电装机容量仅为905万kW,占全球5.5%,远低于我国电力装机总容量占全球16%的比重。前景大力发展可再生能源，对于中国未来应对世界能源危机有重大意义。过去有专家认为，可再生能源虽然先进，但在能源结构中的比例不过是2%、3%，起不了大的作用。这话不完全错，因为可再生能源现在要起主导作用确实还不行。但就目前来说，它可以起到一些补充作用，特别是在边远地区、不发达地区和农村地区，可再生能源能够显示出更多的优越性。这些地区不像大城市聚居地，可以集中为其供应能源，它们很偏僻、很分散，如果要靠长距离拉线供电，那就比较困难。比如说某个山顶有一幢别墅，接电线的话可能相当麻烦，但要是在那里利用可再生能源供电，相对就比较容易。我在美国参观过一位科学家位于山顶的房子，他称其为“零能源建筑”，主要利用太阳能、建筑节能等技术，而不需要用化石能源。中国的一些边远地区，例如西藏，缺少化石能源，如果从外地输入，不仅花费大而且还会破坏那里的生态环境，所以这些地区可以重点发展太阳能电站、地热电站等。 可再生能源的重要作用在于未来它是一种替代性能源。欧洲国家的减排目标，几乎是靠可再生能源的替代来实现。虽然我们现在大量使用煤、电、油、气，但不能轻视可再生能源，因为它在未来会起主导作用，这个历史的趋势不会改变，只是时间长短的问题。 中国可再生能源（包括水能）的发展目标是到2010年在能源消费中的比重达到10%，2020年达到15%，这个目标我认为是非常雄心勃勃的。因为我们首先一定要考虑到中国总能源的增长速度是相当快的，一年增长一亿千瓦，比有些国家的整个装机容量还大。在这样的情况下可再生能源还要在整个能源结构中比例上升，其增长速度就必须比能源增长的整体速度还要快。现在总能源增长速度超过了10%，那么可再生能源增长速度要保证20%甚至30%，这样的目标任重而道远。所以除了有高远的目标，我们还得脚踏实地，做好当前的工作。生物质能发电技术介绍据发改委能