新能源發(fā)電技術論文.doc

新能源發(fā)電技術 學 院： 電 子 信 息 學院 專 業(yè)： 電 氣 工 程 及 其 自 動 化姓 名： 學 號： 時 間： 序論生物質新能源是指通過生物資源生產(chǎn)的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。受世界石油資源、價格、環(huán)保和全球氣候變化的影響，20世紀70年代以來，許多國家日益重視生物燃料的發(fā)展，并取得了顯著的成效。中國的生物燃料發(fā)展也取得了很大的成績，特別是以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn)，已初步形成規(guī)模。美國科學家最新的研究成果顯示，作為目前應用最廣泛的兩種生物燃料，生物柴油和乙醇燃料盡管比化石燃料更加優(yōu)越，但不可能滿足社會的能源需求。研究人員發(fā)現(xiàn)，即使美國種植的所有玉米和大豆都用于生產(chǎn)生物能源，也只能分別滿足全社會汽油需求的12%和柴油需求的6%。而玉米和大豆首先要滿足糧食、飼料和其他經(jīng)濟需求，不可能都用來生產(chǎn)生物燃料。在新農(nóng)村建設中起到的作用來證明新農(nóng)村的建設離不開生物質能的應用與發(fā)展，重點講述了秸稈在實際應用中的途徑與意義。而生物質能作為一種無污染，效益高的新性能源，生物質新能源大有可為。新能源與生物質能通過新能源-生物質能的概述，初步展示其性質特點。同時，結合當提出了幾點對策。當下時事，論述其在新農(nóng)村建設中起到的作用來證明新農(nóng)村的建設離不開生物質能的應用與發(fā)展，重點講述了秸稈在實際應用中的途徑與意義。而生物質能作為一種無污染，效益高的新性能源，通過查閱相關文獻了解到其發(fā)展過程中存在的主要問題進行分析研究,進而生物質能，新農(nóng)村建設，秸稈應用，現(xiàn)狀分析 生物質而所謂生物質能(biomass energy )，就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源依據(jù)來源的不同，可以將適合于能源利用的生物質分為林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等五大類。盡快全面啟動替代能源戰(zhàn)略，加快再生能源的產(chǎn)業(yè)化。事實上，近期已有兩件大事發(fā)生：一是國家能源領導小組編制的可再生能源發(fā)展規(guī)劃提交發(fā)改 委修訂，希望到2020年，可再生能源的占比能達到16%左右，該規(guī)劃很快將由國務院正式下發(fā)；二是中國頭號石油企業(yè)，中石油內(nèi)部設立了專門的替代能源部門，專注于研究發(fā)展替代燃料，確保未來中國的能源供給。 事實上，無論是能源替代還是能源再生，兩者并不矛盾。我國可再生能源發(fā)展規(guī)劃的總體目標是，提高可再生能源在能源消費中的比例，解決農(nóng)村無電人口用電問題和農(nóng)村生活燃料短缺問題，保護生態(tài)環(huán)境。而中石油的能源替代探索則集中于煤層氣、頁巖油及生物燃料的研究開發(fā)，包括太陽能和風能等可再生能源。但要落實這兩條，產(chǎn)業(yè)化是關鍵，換句話說，我國可再生能源產(chǎn)業(yè)化之路遠未成功。生物質能特點 1) 可再生性 生物質屬可再生資源,生物質能由于通過植物的光合作用可以再生,與風能、太陽能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續(xù)利用; 2) 低污染性 生物質的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的SOX、NOX較少;生物質作為燃料時，由于它在生長時需要的二氧化碳相當于它排放的二氧化碳的量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應; 3) 廣泛分布性 缺乏煤炭的地域，可充分利用生物質能; 4) 生物質燃料總量十分豐富。 生物質能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。根據(jù)生物學家估算,地球陸地每年生產(chǎn)10001250億噸生物質;海洋年生產(chǎn)500億噸生物質。生物質能源的年生產(chǎn)量遠遠超過全世界總能源需求量,相當于目前世界總能耗的10倍。我國可開發(fā)為能源的生物質資源到2010年可達3億噸。隨著農(nóng)林業(yè)的發(fā)展,特別是炭薪林的推廣,生物質資源還將越來越多。 生物質能應用 生物質能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。有關專家估計，生物質能極有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分，到下世紀中葉，采用新技術生產(chǎn)的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40%以上。首先，加快產(chǎn)業(yè)結構升級，走新型工業(yè)化道路，是降低能源需求的根本途徑。其次，建立市場化的能源定價機制是整個能源戰(zhàn)略的核心所在。價格如果被故意壓低，浪費和低效就在所難免。由此，穩(wěn)步推動成品油和煤炭定價的市場化。讓價格充分反映資源稀缺程度是當務之急。另外，有步驟地出臺限制高耗能的約束性政策（如開征燃油稅，調(diào)整資源稅稅率，改進資源稅的征收管理辦法等等），中國能源困境方有望根本扭轉。目前人類對生物質能的利用，包括直接用作燃料的有農(nóng)作物的秸稈、薪柴等;間接作為燃料的有農(nóng)林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類等，它們通過微生物作用生成沼氣，或采用熱解法制造液體和氣體燃料，也可制造生物炭。生物質能是世界上最為廣泛的可再生能源。據(jù)估計，每年地球上僅通過光合作用生成的生物質總量就達14401800億噸( 干重 )，其能量約相當于20世紀90年代初全世界總能耗的38倍。但是尚未被人們合理利用，多半直接當薪柴使用，效率低，影響生態(tài)環(huán)境?，F(xiàn)代生物質能的利用是通過生物質的厭氧發(fā)酵制取甲烷，用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭 ，用生物質制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技術培育能源植物，發(fā)展能源農(nóng)場。 新農(nóng)村建設離不開新能源發(fā)展 中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村人口占大多數(shù)，因此農(nóng)村和農(nóng)民問題是關系到國家穩(wěn)定與發(fā)展的關鍵性問題。近年來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)民生活水平不斷提高，廣大農(nóng)村對于能源的需求量也在不斷上升，傳統(tǒng)能源的大量使用造成了嚴重的污染問題，同時日益增大的農(nóng)村能源需求量也給我國本已嚴峻地能源形勢帶來了更大的挑戰(zhàn)。發(fā)展中國家領導人峰會”上鄭重提出了中國能源安全主張：各國應該“加強能源開發(fā)利用的互利合作；形成先進能源技術的研發(fā)推廣體系；維護能源安全穩(wěn)定的良好政治環(huán)境”，“不應該把能源問題政治化”。遵循這一框架，解決國際能源問題應該著眼于國家間的互利合作，著眼于通過先進能源技術的研發(fā)推廣創(chuàng)造新能源，著眼于為全球能源安全創(chuàng)建和諧的國際政治環(huán)境。根據(jù)2004年世界BP能源統(tǒng)計年鑒提供的資料,2003年世界石油探明總儲量為1567億噸，中國石油探明總儲量僅占世界的2.1%，但中國的石油年消費量卻占到了世界的7.6%,2003年中國石油對外依存度達到了35%,專家預計這一數(shù)字到2020年將達到60%。同時我國農(nóng)村許多地區(qū)風能、太陽能、生物質能源豐富，蘊含著發(fā)展新能源的巨大潛力，因此，將可持續(xù)發(fā)展理念引入農(nóng)村能源利用領域，大力推進新能源建設，則是解決農(nóng)村能源與環(huán)境之間矛盾的有效途徑。 新農(nóng)村建設是我國現(xiàn)代化進程中的重大歷史任務，目的在于改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)民生活質量。其中一項重要措施就是大力發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，開發(fā)使用新能源。過去對于農(nóng)村能源有一個十六字方針，即“因地制宜，多能互補，綜合利用，講求效益”，這是在短缺經(jīng)濟的背景下，針對能源危機而提出來的。目前，我國農(nóng)村的社會、經(jīng)濟及其能源供需結構形勢發(fā)生了重大變化，大量商品能源進入農(nóng)村市場，農(nóng)村能源面臨著結構升級和如何現(xiàn)代化的問題，原十六字方針因缺少生態(tài)觀和市場觀，已不符合現(xiàn)時和未來農(nóng)村能源可持續(xù)發(fā)展的實際。因而開發(fā)利用生物質能對中國農(nóng)村更具特殊意義。中國80%人口生活在農(nóng)村，秸稈和薪柴等生物質能是農(nóng)村的主要生活燃料。盡管煤炭等商品能源在農(nóng)村的使用迅速增加，但生物質能仍占有重要地位。1998年農(nóng)村生活用能總量3.65億噸標煤，其中秸稈和薪柴為2.07億噸標煤，占56.7%。因此發(fā)展生物質能技術，為農(nóng)村地區(qū)提供生活和生產(chǎn)用能，是幫助這些地區(qū)脫貧致富，實現(xiàn)小康目標的一項重要任務。 1991年至1998年，農(nóng)村能源消費總量從5.68億噸標準煤發(fā)展到6.72億噸標準煤，增加了18.3%，年均增長2.4%。而同期農(nóng)村使用液化石油氣和電炊的農(nóng)戶由1578萬戶發(fā)展到4937萬戶，增加了2倍多，年增長達17.7%，增長率是總量增長率的6倍多?？梢婋S著農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民生活水平的提高，農(nóng)村對于優(yōu)質燃料的需求日益迫切。傳統(tǒng)能源利用方式已經(jīng)難以滿足農(nóng)村現(xiàn)代化需求，生物質能優(yōu)質化轉換利用勢在必行。 生物質能在新農(nóng)村建設中的應用意義 生物質能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能儲存在生物質內(nèi)部的能量。有機物中除礦物燃料以外的所有來源于動植物的能源物質均屬于生物質能，它通常包括以下幾個方面:一是木材及森林工業(yè)廢棄物;二是農(nóng)業(yè)廢棄物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工業(yè)有機廢棄物;六是動物糞便。在世界能耗中，生物質能約占14%，在不發(fā)達地區(qū)占60%以上。全世界約25億人的生活能源的90%以上是生物質能。 以秸稈產(chǎn)能技術為例，秸稈產(chǎn)能是生物質能里面具有代表性的一種。秸稈屬可再生能源，年復一年可保證能源的永續(xù)利用。有資料介紹，植物在燃燒過程中放出二氧化碳，但它在生長過程中要吸收二氧化碳，這放出和吸收是基本平衡的，所以對環(huán)境保護有利。同時從秸稈的化學成分和熱值看亦有它的優(yōu)勢，將它燃燒產(chǎn)生的灰分不小于10%，而且灰分還是一種好的農(nóng)作物所需的肥料，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的好項目。農(nóng)作物的成熟期主要集中在春季和秋季，由于它們的生長期和成熟期與氣候密切相關，因地區(qū)不同也有一些差異。我國秸稈的產(chǎn)生量主要集中在春末或春夏交替期、夏末或夏秋交替期及秋季。由于中國土地遼闊，秸稈的收獲時間也存在一定的差異，但趨勢是一致的。這里所談季節(jié)性主要針對農(nóng)作物成熟時產(chǎn)生的秸稈，至于農(nóng)作物收獲后，經(jīng)過加工過程產(chǎn)生的生物質資源如稻殼等不在此列，它根據(jù)糧食的市場需求加工產(chǎn)生。以上秸稈產(chǎn)生的特點將對開發(fā)利用秸稈的管理和技術方面帶來重大影響。當然對于一些具體情況，應該具體問題具體分析處理。 從實際應用來說，秸稈作為能源原材料可用于制作秸稈煤或者用于秸稈發(fā)電。秸中國所面臨的能源形勢，也從來沒有像今天這樣嚴峻。2002年以來我國部分地區(qū)出現(xiàn)“油荒”、“煤荒”、“電荒”，能源問題由是而受到廣泛關注，但是，羅馬城不是一天建成的，中國能源問題也是多年積弊之下的集中爆發(fā)。在提出結論之前，我們應該先分析中國出現(xiàn)能源危機的原因所在，個中原因大體包括以下三方面： 首先，長期以來我國經(jīng)濟粗放增長，單位產(chǎn)出的能耗高。中國經(jīng)濟已經(jīng)快速增長將近30年，GDP年平均增長率9.6%，但增長方式粗放，以大規(guī)模的固定資產(chǎn)投資、高能耗、重工業(yè)化為主要特征，從中國當前GDP構成看，工業(yè)依然是主體：2005年工業(yè)增加值達7.6萬 億元，占GDP比例超過40%，而全社會固定資產(chǎn)投資則達8.8萬億元。 GDP的這種構成表明，我國依然處于工業(yè)化進程之中，資源消耗巨大但效率不高，單位資源的平均產(chǎn)出不到發(fā)達國家的1/10。2001年中國加入WTO后，工業(yè)化和城市化進程大大加快，重工業(yè)化趨勢越發(fā)明顯，對能源的渴求越發(fā)強烈，在近9萬 億元固定資產(chǎn)投資拉動之下，油荒電荒煤荒運荒等等也就不足為怪。 中國產(chǎn)業(yè)結構重型化在未來20年內(nèi)無法根本扭轉，我國在今后較長的一段時間仍將面臨著能耗增加的壓力。近20年來中國只要GDP年增長率超過9，就很可能出現(xiàn)資源緊張、經(jīng)濟過熱等問題。 其次，我國能源價格長期扭曲，能源商品之間定價不盡合理，導致能源配置效率低下。為了支持重工業(yè)發(fā)展，煤的價格一直低于市場水平；原油價格與國際接軌，但成品油價格尚未放開，仍然實行政府指導價(低于國際市場價)；天然氣及電力價格均由政府控制。 第三個問題是能源替代戰(zhàn)略研究與應用的滯后，油煤之外沒有其它替代能源。發(fā)達國家經(jīng)歷過幾次全球性的石油危機，早已開始研究替代燃料和推廣新能源，美國、德國、日本等國均已取得不俗進展。以美國為例，美國建有乙醇工廠97家，還有33家正在籌建，乙醇年產(chǎn)量達39億加侖；風力發(fā)電投資額達30億美元，增加供電2400兆瓦，電力發(fā)電量年增長率達35%。反觀我國，盡管尋求替代石油的努力始于20多年前，但一直未有明顯進展，石油及煤占據(jù)了能源的絕大部分。煤比起普通煤炭，秸稈煤不僅投入小、生產(chǎn)安全，還具有易燃耐燃、熱效率高、殘渣少等特點，在新農(nóng)村建設中推廣秸稈煤，不僅能使農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境得到保護，而且能使生產(chǎn)秸稈煤的農(nóng)民家庭帶來豐厚的利潤回報。目前利用秸稈發(fā)電的途徑有兩種:一是秸稈氣化發(fā)電，二是秸稈直接燃燒發(fā)電，用得最廣泛的是秸稈直接燃燒發(fā)電。秸稈發(fā)電與常規(guī)的火力發(fā)電的不同之處主要是燃料不同引起燃燒系統(tǒng)的變化，重點是燃燒設備的變化，而熱力系統(tǒng)的其余部分和電氣系統(tǒng)與常規(guī)一般火電廠類同。秸稈燃燒的另一途徑是利用已經(jīng)運行電廠中的鍋爐進行摻燒，這既可節(jié)約煤，又可增加秸稈利用的途徑。各地電廠所配爐型不同，可以由秸稈的各種成型來滿足不同爐型鍋爐燃燒要求。有一種在煤粉爐中摻燒秸稈的思路是爐膛中下部稍加改造增加一塊爐排燒秸稈，稱之為聯(lián)合燃燒。還有對將按要求被關閉的小型火力發(fā)電廠，可以對其鍋爐改造或重新建設鍋爐裝置，改造成為生物質能電廠，這也是有利的途徑。在新農(nóng)村建設中使用秸稈發(fā)電，能夠有利于減輕農(nóng)民的負擔，同時可以有利于保護環(huán)境。 生物質能在新農(nóng)村建設的現(xiàn)狀與發(fā)展對策 我國政府歷來重視生物質能的開發(fā)利用,將其作為能源領域的一個重要方面,納入了國家能源發(fā)展的基本政策之中,先后簽署了里約宣言、氣候變化框架公約等國際公約,頒布了中國21 世紀議程和中國環(huán)境與發(fā)展十大對策,在十屆全國人大第四次會議通過了國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要,確定了可再生能源的發(fā)展目標,并提出要實行優(yōu)惠的財稅、投資政策和強制性市場份額政策,鼓勵生產(chǎn)與消費可再生能源,提高可再生能源在一次能源消費中的比重,出臺了一些支持可再生能源技術發(fā)展的政策性文件,這些都有力地推動著可再生能源(包括生物質能)的發(fā)展。十一屆全國人大常委會第十次會議對可再生能源法修正案(草案)進行了初次審議。在審議中，常委會組成人員建議-大量消費煤炭造成環(huán)境污染， 農(nóng)作物秸稈等發(fā)電利國利民。但現(xiàn)實卻是，我國可作為能源使用的農(nóng)作物秸稈、林業(yè)剩余物等卻大量被廢棄。資料顯示，每年全國可作為能源使用的農(nóng)作物秸稈資源量約為1.5億噸標準煤，林業(yè)剩余物資源量約2億噸標準煤，小桐子(麻瘋樹)、油菜籽、蓖麻、漆樹、黃連木和甜高粱等油料植物和能源作物潛在種植面積，理論上可滿足年產(chǎn)5000萬噸生物液體燃料的原料需求。工業(yè)有機廢水和畜禽養(yǎng)殖場廢水資源量，理論上可以生產(chǎn)沼氣近800億立方米，相當于5700萬噸標準煤。但到2008年底，全國生物質發(fā)電裝機容僅315萬千瓦，其中蔗渣發(fā)電170萬千瓦，碾米廠稻