新能源发电综述

刘志强 北京交通大学电气工程学院 (100044)

刘志勇 黑龙江省鹤煤集团 (154100)

摘要：文章综述了新能源及其发电技术，提示人们为了保护人类赖以生存的地球生态环境，大力开发利用清洁、环保的新能源和可再生能源，走与生态环境和谐的绿色能源之路。

关键词：新能源　可再生能源　化石能源　太阳能　生物质能

1　新能源

按照各种能源在当代人类社会经济生活中的地位，人们把能源分为常规能源和新能源两大类。

常规能源为技术上比较成熟，已被人类广泛利用，在生产和生活中起着重要作用的能源。例如煤炭、石油、天然气、水能和核裂变能等。

新能源为目前尚未被人类大规模利用，还有待进一步研究试验与开发利用的能源。例如太阳能、风能、地热能、海洋能及核聚变能等。

所谓新能源，是相对而言的。现在的常规能源在过去也曾是新能源，今天的新能源将来也会成为常规能源。

2　新能源发电技术

2.1　太阳能发电技术

太阳是地球永恒的能源，它以光辐射的形式每秒钟向太空发射约3.8×1020MW能量，其中有22亿分之一投射到地球上。巨大的太阳能是地球上万物生长之源，充分利用太阳能具有持续供能和环保双重伟大的意义。在"8·14"美、加大停电以及美国"9·11"事件后，提醒人们不能过分依赖常规能源集中供电这种方式，利用太阳能的分布式能源系统受到重视。"到处阳光到处电"是倡导利用绿色能源的主题。

太阳能发电的方式主要有通过太阳能热发电的塔式发电、抛物面聚光发电、太阳能烟囱发电、热离子发电、热光伏发电、温差发电等和不通过热过程发电的光伏发电、光感应发电、光化学发电及光生物发电等两种。

太阳能热发电基本工作原理是利用太阳能集热器将太阳能收集起来，加热工质，产生过热蒸汽，驱动热动力装置带动发电机发电，从而将太阳能转换为电能。典型的太阳能热发电站热力循环系统原理如图1所示。

图1　太阳能热发电热力循环系统原理图

2.2　风力发电技术

风是由于空气的流动而产生的，风具有一定的质量和速度，因而它具备产生能量的基本要素。由于风能是随机性的，风力的大小时刻变化，必须根据风力大小及电能需要量的变化及时通过控制装置来实现对风力发电机组的启动、调节(转速、电压、频率)、停机、故障保护(超速、振动、过负荷等)以及对电能用户所接负荷的接通、调整及断开等操作。风力发电系统是将风能转换为电能的机械、电气及其控制设备的组合，典型的风力发电系统如图2所示。

图2　典型的风力发电系统图

2.3　生物质能发电技术

生物质能来源于生物质。所谓生物质，就是所有来源于植物、动物和微生物的除矿物燃料外的可再生的物质。

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，如燃气、燃油、酒精等，再按照通用的发电技术发电，然后直接提供给用户或并入电网提供给用户。

2.4　地热发电技术

所谓地热能，简单的说，就是来自地下的热能，即地球内部的热能。

地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术，地热发电和火力发电的基本原理是一样的，都是将蒸汽的热能经过汽轮机转变为机械能，然后带动发电机发电。

2.5　潮汐能发电技术

潮汐能是海洋能的一种。地球上广大连续的水体叫做海洋，海洋的面积约为3.62亿km2，占地球表面积的70.9％。海洋是个庞大的能源宝库，它既是吸能器，又是贮能器，蕴藏着巨大的动力资源。海水中蕴藏着的这一巨大的动力资源的总称就叫做海洋能。潮汐能是海洋能的一种，潮汐能是指海水涨潮和落潮形成的水的动能和势能。

潮汐发电，就是利用海水涨落及其所造成的水位差来推动水轮机，再由水轮机带动发电机来发电。

2.6　燃料电池发电技术

燃料电池不同于平时所说的干电池与蓄电池。平时所说的干电池与蓄电池没有反应物质的输入与生成物的排出，所以其寿命有一定限度；而燃料电池可以连续地对其供给反应物(燃料)及不断排出生成物(水等)，因而可以连续的输出电力。

燃料电池发电也不同于传统的火力发电，其燃料不经过燃烧，没有复杂的从燃料化学能转化为热能，再转化为机械能，最终转化成电能的过程，而是直接将燃料(天然气、煤气、石油等)中的氢气借助于电解质与空气中的氧气发生化学反应，在生成水的同时进行发电，因此其实质是化学能发电。

3　中国新能源与可再生能源及其发电等应用现状

中国的新能源和可再生能源，如小水电、太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等，在发电与其它利用方面，截至2000年底的综合介绍见表1。

表1　中国新能源与可再生能源及其发电等应用现状

4　结束语

中国新能源与可再生能源，经过建国50多年，特别是最近30多年来的发展，在技术水平、应用规模和产业建设上，均取得了长足进展，在国民经济建设中发挥了重要作用。从优化能源结构、保护生态环境、实施经济社会可持续发展战略的高度展望未来，中国新能源与可再生能源的发展前景是美好的，在21世纪前20年将有大的发展，到21世纪中叶将有可能逐步发展成为重要的替代能源。