发电厂节能减排之新能源发电

发电厂节能减排之新能源发电

就全世界而言，目前都陷入了为自身发展而不得不消耗大量能源的窘境，这样只能“坐吃山空”。有关资料表明，按现在的开采速度，石油只够40年全世界需求，煤炭开采期稍长一点，天然气还能持续开采约60年。

目前，我国能源发展也面临着供需缺口加大、石油后备资源不足、以煤为主的能源结构带来严重环境污染等一系列问题。

新能源是指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，如太阳能、风能、地热能、海洋能及生物质能等。

因此，为了实现能源与社会经济、环境的可持续发展，除了积极实现常规能源的高效化、优质化利用外，开发利用太阳能、风能、地热能、生物质能、海洋能等新能源是解决能源危机的重要途径之一。

当前我国新能源和可再生能源一般指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外的太阳能、风能、小水电、生物质能、地热能及海洋能等一次能源。下面我们简单分别介绍一下。

一、 太阳能

太阳能是地球上万物的生长之源，其照射到地球上的能量要比人类消耗的能量大6000倍，充分利用太阳能具有可持续发展和绿色环保的双重意义。

我国幅员辽阔，大多数地区处于中低纬度，太阳高度角较大，辐射较强，太阳能资源十分丰富，理论储量达每年17000亿t标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常大。我国2/3地区的年日照小时数大于2000h，太阳辐射总量大于 5000MJ／m2以上 。青藏高原大部分地区年辐射量大于2000kWh/(m2a)，年日照小时数超过3000h，是世界上的高值区之一。

太阳能的转换和利用方式有光-热转换、光-电转换和光-化学转换。

目前，实际应用比较多的太阳能发电可分为太阳能热发电和太阳能光发电（又称为光伏）两大类。

我国太阳能资源的分类及分布如表1所示。

表1 我国太阳能资源分布图

太阳能发电具有安全可靠，使用寿命长，运行费用少，维护简单，随处可用，不需要长距离输送，没有活动部件、不容易损坏，无噪声，不需燃料，不污染环境等优点。

二 、风能

风能是一种干净、储量极为丰富的可再生能源。与煤、石油、天然气。

等不同，风能是不会因为其本身的利用和转化而减小的。

风能具有随机性，风力的大小时刻变化，风力发电必须根据风力的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（主要是超速、振动、过负荷）以及对电能用户所接负荷的接通、调整及断开等操作。因此对于风力发电来说，其控制技术十分关键。

风力发电具有以下优点：

（1）不消耗资源，不污染环境。

（2）建设周期短，万千瓦级风电场建设周期不到1年，安装1台即可投产1 台，装机规模灵活，为筹备资金带来便利。

（3）风力发电运行简单，可完全做到无人值守。

（4）风力发电实际占地面积少，对土地要求较低，在山丘、海边、荒漠等地形条件下均可建设。

（5）风力发电在发电方式上既可联网运行，也可和柴油发电机组等形成互补系统，脱离电网独立运行。

三、 地热能

我国地热资源分布的特点：藏滇、台湾、东南沿海及滇川有4个温泉密集带，广阔的华北、东北平原地区地下深处也蕴藏着丰富的热水及热卤水资源。

我国已发现的地热区有3200多处，其中可用发电的高温地热有285处。初步估计，我国的地热可采储量相当于4626.5亿t标准煤。近年来我国地热开采利用量每年以7%的速度增长。

我国地热资源利用虽然占世界首位，但在我国能源结构中不足0.5%，地热发电也仅占世界地热发电的0.35%，大量开发和有效地利用地热资源已成为我国当前能源问题形式下一个新的课题。

我国利用地热资源的方式主要是高温地热发电和中低温地热直接利用，现在我国西藏已建成3座地热变电站。

图2西藏羊八井地热发电站

我国地热资源利用虽然占世界首位，但在我国能源结构中不足0.5%，地热发电也仅占世界地热发电的0.35%，大量开发和有效地利用地热资源已成为我国当前能源问题形式下一个新的课题。

四 、海洋能

海洋能是指依附在海水中的可再生能源，其以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在。除了潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力作用以外，其他几种都来源于太阳辐射。它包括潮汐能、波浪能、海洋温差能和盐差能，因此，海洋能发电有潮汐发电、波浪发电、海洋温差能发电和盐差能发电。

海水的水平方向运动称为海(潮)流，简称潮流。潮流能是通过水流所产生的动能来获得有效能源。潮流能的特点是取决于每日2次的潮位变动和每月2次程度较大的潮位变动，而与季节无关。我国潮流能丰富的地区主要在辽宁、山东、浙江、福建、台湾沿海地区，能量密度在15~30kW之间，具有良好的开发价值。

波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。

在海洋能中，波浪能除可循环再生以外，还有以下优点：

（1）以机械能形式存在，在各种海洋能中品位最高。

（2）在海洋能中能流密度最大。

（3）在海洋中分布最广。

（4）可通过较小的装置实现其利用。

（5）可提供可观的廉价能量。

海洋温差能是由海洋表层海水和深层海水之间水温差形成的温差热能，是海洋能的一种重要形式。

盐差能就是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学能形态出现的海洋能。

海洋能的主要特点有：⑴海洋能是可再生能源、清洁能源。⑵海洋能能量多变，不稳定性。⑶海洋能能量巨大，颁布分散不均。

五 、生物质能

生物质资源指源自动植物的、积累至一定量的有机类资源，包括农作物、木材、海藻等农林水产资源及纸浆废物、造纸黑液等工业有机废弃物，厨房垃圾、纸屑等一般城市垃圾以及污水处理厂剩余污泥等。

生物能是指以生物为载体的能量。生物质能源是除煤炭、石油和天然气之外，人类消耗的能源的最大来源。

生物质能的优点是燃烧容易，污染少，灰分较低；缺点是热值及热效率低（直接燃烧生物质的热效率仅为10%~30%），体积大而不易运输。

利用生物质能源进行直接燃烧和采暖，热效率低（仅10%左右），且易造成环境污染。故生物质能常利用于发电供热，其发电技术包括生物质能直接燃烧发电、生物质能气化发电和垃圾发电技术。

生物质能直接燃烧发电就是利用生物质代替煤炭直接燃烧产生热和水蒸气进行火力发电。

生物质能气化发电是指将生物质在气化炉内转换成可燃气体，再将可燃气体供给内燃机或是燃气轮机发电。

垃圾发电是把各种垃圾收集后，进行分类处理：一是对燃烧值较高的进行高温焚烧，在高温焚烧过程中产生的热能转化为高温蒸气，推动涡轮机转动，使发电机产生电能；二是对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理，最后干燥脱硫，产生甲烷，再经燃烧，将热能转化为蒸汽，推动涡轮机转动，带动发电机产生电能。

新能源不仅是资源丰富的可再生能源，而且不产生或很少产生污染物，既是新时期重要的补充能源，又是未来能源结构的基础，对能源的可持续发展起着重要的作用。从长远来看，人类必定将逐步过渡到以可再生新能源为主的可持续能源系统。