浅谈当今世界上几种新型发电技术的现状分析与发展前景

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  摘 要:我国富含多种新型能源,包括风能、太阳能、超导材料、潮汐能、生物质能、海洋能、地热能等。积极发展新型能源发电技术,是我国调整能源结构,对应气候变化,转变经济发展方式,保护环境,实现可持续发展的重要战略。本文通过对风能、太阳能以及超导发电技术的现状进行分析,阐述了新型发电技术的发展前景,以及对发电产业未来的影响的探讨。
  关键词:新能源;风力发电;太阳能发电;超导发电
  1.前言
  20世纪以来,人类在经济与科技上获得了突飞猛进的发展,但同时,随着社会经济的发展和人口的增加,能源紧缺以及环境污染问题日益突出。这将成为各国发展的瓶颈,如何开发高效环保安全的新能源使用技术已经成为各国重要的研究内容。积极发展新能源,是我国调整能源结构,对应气候变化,转变经济发展方式,保护环境,实现可持续发展的重要战略。能源是人类社会存在和发展的物质基础,电力能源因为其独特的优势,已经成为了当今社会人类生产、生活的不可或缺的元素。我国在07年以前火力煤炭发电占全国发电比为83%,常规的火力发电耗资较大,产生大量污染,现今急需储量大,污染小的新型能源替代一部分的火力发电。目前已经开始使用或正在开发使用的新能源有:海洋能发电、地热发电、太阳能发电、风能发电、生物质能发电和其他能源发电。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。
  2.新能源发电分析
  2.1 风力发电
  近些年来,风力发电引起了人们越来越多的重视,风能作为环保,安全,可再生的清洁能源,成为世界最具潜力的能源之一。
  风能具有极大的发展潜力。我国的疆域相对比较辽阔,新疆、内蒙古以及东南沿海地带的风能储存相对比较丰富,在东南沿海地带以及周围的岛屿,其风能密度大约可以达到每平方米300瓦以上,风速每秒3—20米,年累计超过6000小时以上,其中可以利用的风能储备量大约为2.50亿千瓦,全部算下来大约有10亿左右的风能储备量。[1]
  我国的风能发电始于上世纪五十年代后期,直到七十年代中期,在世界能源危机的影响下,我国的一些地区对风能发电的研究、试点和推广应用才给予了重视与支持。但在这一阶段,其风电设备都是独立运行的。1986年,在山东建成了我国第一座并网运行的风电场,从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段,但其规模和单机容量均较小,风能发电从1991年起开始步入发展和推广阶段,专业队伍和国产化水平逐渐提高。经过五,六十年的发展,我国的风能发电技术无论在科学研究和设计制造方面均有了不小的提高,也取得了明显的社会和经济效益。现代微机控制技术、并网技术、电子电力技术以及储能技术的不断提高和广泛应用,也使风能发电机组系统越来越可靠实用。同时也培养了一批专业的风能发电设计入才、开发建设和运行管理队伍,为今后大规模发展风能发电创造了有利条件。[2]
  近年来,国内风电发展迅猛。2006 年、2007 年和2008 年,中国累计风电装机增长率分别为105%、127% 和106.5 %。2009 年,中国新增1.3 万MW 装机容量,这在世界上也是一个国家首次在一年内新增装机容量超过1 万MW。风电建设标准化程度高,可模块化加工和运行,投资成本相近。[3]
  风能发电具有良好的前景。随着风电设备的设计、制造技术方面不断完善创新,风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整做出巨大的贡献。风电产业和相关的科研机构应牢牢抓住这一契机,抓好风能资源的勘探,为政府决策和风电的全面发展作一个系统可行的规划,提高风电技术,逐步解决风电发展中的困难,完善发展机制,在提高风能发电战略地位的同时,早日使风电普及惠民。
  2.2太阳能发电
  据估算,我国陆地表面年均接受太阳总辐射量相当于1.7万亿吨标煤,太阳能是氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量,太阳能是人类能源的宝库,如化石能源、地球上的风能、生物质能都来源于太阳,在太阳能的有效利用中,太阳能发电是最具活力的研究领域,也是最受瞩目的项目之一。
  太阳能被称为“能源之母”,化石能源、风能、水能、生物质能等,都是由太阳能经过某种形式转换而形成的。现在使用太阳能发电,包括两种类型:一种是通过光电转换元件直接发电,另外一种是通过太阳能聚光集热系统获得能量输入,然后转化为高温蒸汽或者气体,从而驱动汽轮机或者发电机发电。[4]
  太阳能资源取之不尽,用之不竭.且清洁环保可再生,是国际上公认的理想替代能源。经过多年发展太阳能在日本已经普及.从2000年起,太阳能光伏发电、太阳能电池产量多年位居世界首位,约占世界总体产量的半壁江山。据世界各权威机构预测,2020年全球太阳能发电将占总发电量的1%,到2040年,光伏发电将占总发电量的20%。随着全球低碳经济概念的兴起,我国提出“到2020年,非化石能源占一次能源消费比重要达到15%左右,单位国内生产总值二氧化碳排放I:l:2005年下降40%一45%”的目标。
  积极发展新能源发电已成为电力可持续发展的必然选择。我国政府高度重视太阳能发电,并将其列入十二五规划,提供众多优惠政策,例如税费减免、低息贷款等。培育重点企业,鼓励新能源汽车示范城市等。[5]
  2.3超导发电
  近年来,超导电力设备特别是超导发电机的研究和开发,为电力系统的安全经济运行开辟了一条新思路,是未来电力设备的发展方向之一。
  所谓超导发电机通常是指常规同步发电机的励磁绕组导线采用超导体,定子绕组采用常导的电枢绕组,或励磁绕组电枢绕组均采用超导体的发电机,后者又称为全超导同步发电机。超导体的特性使得超导发电机具有损耗小、发电效率高、具有良好的运行调节性能,可以大幅度提高电力系统稳定性,从而使发电厂、变电站、城市地下送电通道的工程规模得以大大减小,特别是对于大容量、高密度送电方面有着常规发电技术无法比拟的优点。目前,世界各国都在超导发电机的理论研究和开发方面作为关键科技领域给予极大的关注。
  由于超导发电机的转子采用超导体,其产生的磁密可以大大高于同容量的普通发电机,因此超导发电机可以大幅度减少定子铁心的尺寸,有利于提高定子绕组的绝缘水平,同时还可以大大提高发电机的端电压,甚至可以取消升压变压器直接将发电机并入电网运行,而损耗要比普通发电机下降50%。[6]
  3.结论
  我国是人口众多的发展中国家,能源形势十分严峻 ,如何因地制宜的全面开发多样化新能源,如何让积极的研发新的发电方式是我们面前迫切的任务,开发新能源发电已经成为当下的必然趋势。目前,新能源发电技术具有非常大的潜力,风力、太阳能、超导发电在应用上具有广阔的发展前景。相信随着科技的发展,新能源发电技术将在电力行业中占据极大的比例,这将对环境污染和能源短缺问题起到改善作用。
  参考文献
  [1] 董弋荻.探讨新能源发电前景[J].城市建设理论研究(电子版).2014(2).
  [2]孙河岭.我国风能资源分布和及风能发电浅论[J]. 科海故事博览·科教论坛,2012(6).
  [3]刘晓龙.浅议新能源发电的分析[J].中国科技投资.2013(6).
  [4]董弋荻.探讨新能源发电前景[J].城市建设理论研究(电子版).2014(2).
  [5] 张彩庆, 熊俊丽.基于SWOT的我国太阳能发电环境研究[N].山東电力高等专科学校学报.2012,15(3)
  [6]李辉. 超导发电机发展及其电磁系统分析方法综述[J].大电机技术.2004(6).
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