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浅谈新能源发电及其发展前景

作者:e胜博官网 发布时间:2020-12-06 15:36 点击:

  由于20 世纪70 年代石油危机的爆发,风力发电作为新能源得到各国政府大力的支持和飞速的发展,随着科技的不断进步新能源发电已经覆盖到风力、光伏和海洋能等等。而在一些发达国家,新能源发电技术现在已经成了他们解决电力系统问题的一种必不可少的手段。新能源指风能、太阳能及海洋能等正处于开发研究阶段有待推广的能源。它具有污染小、储量大的特点。如今新能源发电技术已经成为应对能源危机和环境问题的必要选择。

  儿童所玩的纸质风车便是风力发电原理雏形,它利用空气的流动使风车叶片旋转从而将将动能转化为机械能。风力发电设备由风轮、机舱、塔架和基础构成。风轮是风力发电机的主要部件,由两片或其以上的螺旋桨性叶轮构成,要求其材料具有高强度、质量轻的特点来适应野外的风场环境。根据当前的风车技术,以每秒三公尺的微风速度就可以推动发电,而实际中为了提高风轮的转速,将其转轴与增速机相连,让它带动发电机发电。机舱是由底盘、整流罩和机舱罩三部分组成,底盘上有机组发电系统,变桨矩系统及偏航系统等部件组成,机舱罩后上方装有风速和风向传感器,舱壁上有隔音器和通风装置等部件。塔架与机舱底部相连支撑机舱,塔架上有发电机和主控制器之间的动力电缆、控制电缆、通信电缆等等,为了获取一定强度和均匀的风力,一般将铁塔修建的比较高,具体高度依据风轮的直径和地面物体对风速的影响而定。基础用钢筋混凝土结构制成,上面安放塔架,基础四周设置防雷击的接地装置。

  风能的利用具有悠久的历史,早在19 世纪90 年代风力发电便在丹麦出现,成为解决传统输电线路到达不了的地区用电问题,可见早在100 多年以前人类就意识到风能的利用问题。据研究以9 米每秒的风速作用于物体能产生大约98N 的力,20米每秒的烈风能产生大约500N 的力,可以想象风力中蕴藏着巨大的潜在能量。我国西北戈壁地区、华北以及东北的草原地带、东南沿海及岛屿附近有着丰富的风力资源,同时我国的东部海岸线浅海域地区风力稳定,具备建立海上风电场的潜力。

  太阳能光伏发电的基本原理是1839 年法国科学家贝克勒尔发现的光生伏打效应,其主要利用半导体材料的结构特性和光学特性,能够在光照下吸收特定波长段内光的能量并将之用来激发自由电子和空穴对,自由电子和空穴的定向扩散运动会产生电动势和电能。目前光伏发电系统有并网型、分布式和独立式光伏发电系统,其一般结构由太阳能电池组件、逆变器、防反冲二极管、变压器和支架结构等组成。太阳能电池单体是光电转换的核心部件其在太阳辐射的条件下,它能将太阳能转化为直流电并且稳定输出,工作电流约为20mA 每平方厘米而电压约为0.5V。逆变器通过半导体功率开关的开通和关断作用,能把太阳能电池组件产生的直流电转化为交流电。防反冲二极管作用是防止太阳能电池方阵在没有太阳辐射条件下,如夜晚不发电时或出现短路故障时,电池组通过太阳能电池方阵放电。变压器能够将发电系统的电压转化为要求电压等级,确保电能传送的距离。支架结构一般由不锈钢或者铝合金材料制成,它能保证太阳能电池组的倾角朝向问题同时能够避免一些恶劣天气对发电系统的影响。

  据统计每年地表接受的太阳辐射能量达17 万亿千瓦,而2016 世界的能源消耗为4850 亿千瓦,可以看出太阳能光伏发电的利用对能源供给具有重要的作用。我国面积广阔,70%的土地年均太阳辐射量占总时长的20%以上,再加之西部地区地形广袤,居民居住地较为分散,对太阳能的采集与利用提供了便利的条件。其次太阳能光伏发电具有相当高的安全性,发电过程无噪声、无污染,同时无需考虑机械部件的转动问题,这样大大降低了它的维修成本。

  地球表面大部分是海水,它接受太阳或其他星球的辐射较多。因此海水通过各种物理或化学变化将太阳的大部分能量以潮汐、温差、波浪、海流等能量形式依附于海水之中。由于目前潮汐发电技术比较成熟,本文以潮汐能举例: 海水的垂直涨落运动称为潮汐( 位能) ,其多发生在长几十千米的河流和海湾的端处。海水水平运动叫潮流( 动能) ,其多出现在一些群岛的海峡和海湾狭小的入口处,而它的流速会受到海底地形和海岸的形状影响。人们通常把海水周期性的垂直涨落和水平运动中所包含的机械能统称为潮汐能。潮汐发电必须具备两个前提条件: 所地区海水涨落的幅度不能小,至少要有几米; 第二海岸地形必须确保储蓄大量海水,同时能够进行大型的建筑工程。即区域蕴有足够大的潮汐能是十分重要的。潮汐发电,就是利用海水涨落及其造成的水位差来推动水轮机,再由水轮机带动发电机发电。如果建一条大坝,把靠海的河口与临近的海湾隔开,形成一个天然的水库,在大坝中留一个豁口,安装上水轮发电机组,那么涨潮时海水从大海流进水库,冲击水轮机转动,从而带动发电机发电; 而在落潮时,海水又从水库流进大海,则又可从相反的方向带动发电机组发电。这样海水一涨一落电站就可以源源不断地发出电来。

  海洋占地球面积的71%,据教科文组织提供的数据全球可利用的海洋能源高达800 亿千瓦,完满足2016 全球消耗的总能量。我国具有得天独厚的海洋资源,1.8 万公里的大陆海岸线 万公里的岛屿海岸线。其中我国海岸地区由平原型和基岩港湾型海岸组成,前者岸线平直,潮差小,由淤泥或粉砂构成; 后者海岸坡度陡,岸线曲折,适合潮汐电站的选址,而其主要分布于杭州湾以南地区。

  本文简单的介绍了几种新能源发电的技术,笔者相信随着化石燃料的消耗以及环境污染的不断加重,未来新能源发电技术前景一片大好。

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