生物質(zhì)能分布式發(fā)電技術(shù)及意義

1、    生物質(zhì)能分布式發(fā)電技術(shù)及意義         摘要：本文分析了現(xiàn)有幾種分布式發(fā)電技術(shù)的工作原理和研發(fā)現(xiàn)狀。介紹了生物質(zhì)能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)及利用形式，并闡明了生物質(zhì)能分布式發(fā)電技術(shù)的意義。關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電，生物質(zhì)能，開發(fā)現(xiàn)狀，利用形式2009年12月7-18日在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_的關(guān)于全球環(huán)境的會議已曲終人散，此次會議的最大成果是對全世界做了一次應(yīng)對氣候變化的總動員。哥本哈根會議是全球范圍積極關(guān)注氣候變化，采取行動向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的開始，發(fā)展高效、清潔的電力，無疑是解決環(huán)境

2、問題的一個重要措施。從上世紀(jì)開始，西方發(fā)達(dá)工業(yè)國家興起了研制新型高效綠色的新能源和可再生能源的熱潮，其具體的含義是指除常規(guī)能源和大型水力發(fā)電之外的風(fēng)能、太陽能、小水電、潮汐能、燃料電池、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿饶茉促Y源，其功率在幾十千瓦到幾十兆瓦范圍內(nèi)，分布在負(fù)荷附近，它可以起到節(jié)約能源、削峰填谷、緩建輸配電設(shè)備、減少線損、提高供電可靠性等經(jīng)濟(jì)效益。分布式發(fā)電的發(fā)展及其應(yīng)用被認(rèn)為是最受重視的高科技領(lǐng)域之，近年來歐美一些發(fā)達(dá)國家開始研究一次能源多樣化的，高效、經(jīng)濟(jì)的分布式發(fā)電技術(shù)。已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，使分布式發(fā)電在電能生產(chǎn)中所占比重不斷增加，對電力系統(tǒng)的影響也越來越大。一、生物質(zhì)能分布式發(fā)電技術(shù)1.

3、分布式發(fā)電技術(shù)分布式發(fā)電是指將電力系統(tǒng)以小規(guī)模（發(fā)電功率在數(shù)千瓦至50MW的小型模塊）、分散式方式布置在用戶附近，可獨(dú)立地輸出電能的系統(tǒng)。1分布式發(fā)電技術(shù)多種多樣，常見的有如下幾類。（1）太陽能發(fā)電技術(shù)：利用半導(dǎo)體界面將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，從單戶供電到接入電網(wǎng)。其工作原理為：2白天，在光照條件下，太陽電池組件產(chǎn)生一定的電動勢，通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達(dá)到系統(tǒng)輸入電壓的要求。再通過充放電控制器對蓄電池進(jìn)行充電，將由光能轉(zhuǎn)換而來的電能貯存起來。晚上，蓄電池組為逆變器提供輸入電，通過逆變器的作用，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，輸送到配電柜，由配電柜的切換作用進(jìn)行供電。（2）風(fēng)力發(fā)電技

4、術(shù)：3風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿募夹g(shù)，現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用空氣動力學(xué)原理，風(fēng)吹過葉片形成葉片方面的壓差，這種壓差會產(chǎn)生升力，令風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)并不斷橫切風(fēng)流，風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機(jī)械能。發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪軸的帶動下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)（包括裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲能裝置等構(gòu)件組成。（3）海洋能發(fā)電技術(shù)：指依附在海水中的可再生能源，海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發(fā)能量，這些能量以潮汐波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在于海洋之中。比較成熟的是潮汐能發(fā)電技術(shù)，潮汐發(fā)電與水力發(fā)電的原理相似，它是利用潮水漲、落產(chǎn)生的水位差所具有的勢能來

5、發(fā)電，也就是把海水漲、落潮的能量變?yōu)闄C(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。（4）燃料電池發(fā)電技術(shù)：燃料電池是一種化學(xué)電池，它利用物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋出的能量，直接將其變換為電能。它由正極、負(fù)極和夾在正負(fù)極中間的電解質(zhì)板所組成。燃料電池的工作原理是：4在能量水平高的氫與氧結(jié)合產(chǎn)生水時(shí)，首先氫氣放出電子具有正電荷；同時(shí)，氧氣從氫氣中得到電子具有負(fù)電荷，兩者結(jié)合成為中性的水。在氫氣和氧氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)中，發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移，把電子的轉(zhuǎn)移取出，加到外部連接的負(fù)載上面，實(shí)現(xiàn)了對負(fù)載供電。2.生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)在眾多的分布式發(fā)電技術(shù)中，生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)是惠及最廣最大的技術(shù)。我國幅員遼闊，人口眾多，生物質(zhì)能分布十分

6、廣泛，約有80%的人口居住在農(nóng)村；太陽能資源豐富，全國各地太陽能年輻射總量在335-835kJ/cm2之間。因此，通過光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)能儲量大、分布廣。我國是農(nóng)業(yè)大國，具有豐富的生產(chǎn)生物質(zhì)能資源的潛力。據(jù)測算，我國理論生物質(zhì)能資源相當(dāng)于50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可作為能源利用的生物質(zhì)能約5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，主要是能源作物、農(nóng)作物秸稈、稻草、動物糞便、生活垃圾等。生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)工作原理是：利用秸稈、稻草、蔗渣、木糠等植物燃料直接燃燒或發(fā)酵成沼氣后燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量使水蒸汽帶動汽輪機(jī)發(fā)電。生物質(zhì)能發(fā)電主要是利用農(nóng)業(yè)、林業(yè)和工業(yè)廢棄物為原料，也可以將城市垃圾為原料，采取直接燃燒或氣化的發(fā)電方式。3.生物質(zhì)能

7、發(fā)電技術(shù)優(yōu)點(diǎn)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)具有傳統(tǒng)發(fā)電方式和其他分布式發(fā)電所不具備的優(yōu)點(diǎn)。（1）促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，增加農(nóng)民的收入。生物質(zhì)能資源分布在廣大的農(nóng)村中，生物質(zhì)能資源較分散、廉價(jià)和易得，建立生物質(zhì)能發(fā)電廠可以大量的收購農(nóng)村中閑置的生物能源，不但可以讓農(nóng)民增加直接的收入，還可以帶動農(nóng)民積極投身農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因地制宜利用農(nóng)村生物質(zhì)資源，加快生物質(zhì)能源技術(shù)的普及，將使得生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)形成良性循環(huán)。擴(kuò)大農(nóng)民就業(yè)機(jī)會，增加農(nóng)民收入。（2）環(huán)境影響小，無污染。與其他發(fā)電方式相比，生物質(zhì)能發(fā)電污染小，環(huán)境影響小。生物質(zhì)能是二氧化碳零排放的能量，利用生物質(zhì)能時(shí)排放的二氧化碳和生物質(zhì)植物成長過程中吸收的二氧化碳可以相互循

8、環(huán)、抵消。而生物質(zhì)中的其他有害物質(zhì)含量僅為中質(zhì)煙煤的1/10左右，因此生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)在環(huán)境問題日益嚴(yán)重的情況下它是極好的一種清潔能源。（3）分布廣泛，補(bǔ)充方便，可再生性。生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能蘊(yùn)藏在植物、動物和微生物等可以生長的有機(jī)物中。有機(jī)物中除礦物燃料以外的所有來源于動植物的能源物質(zhì)均屬于生物質(zhì)能，通常包括木材、森林廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物和動物糞便等。所以生物質(zhì)能是取之不竭，用之不盡的能源。二、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)分類及應(yīng)用1.生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)分類生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)主要包括：直接燃燒發(fā)電技術(shù)、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)、生物化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)等3種途徑。（1）直接燃燒發(fā)

9、電技術(shù)。是指生物質(zhì)原料送入適合的鍋爐內(nèi)燃燒，生產(chǎn)蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽膨脹做功，從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。生物質(zhì)的直接燃燒在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)將是我國生物質(zhì)能利用的主要方式。當(dāng)前改造熱效率僅為10%左右的傳統(tǒng)燒柴灶，推廣效率可達(dá)20%-30%的節(jié)柴灶，其技術(shù)簡單、易于推廣，是效益明顯的節(jié)能措施。（2）熱化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)。生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定的溫度和條件下，使生物質(zhì)汽化、炭化、熱解和催化液化，以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)，由燃料的熱能轉(zhuǎn)換為電能的方式。（3）生物化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)。指汽輪機(jī)和往復(fù)式發(fā)動機(jī)以生物化學(xué)轉(zhuǎn)換燃料作為主要的燃料來源，以發(fā)動機(jī)的動力驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的過程。生物質(zhì)的生物化

10、學(xué)轉(zhuǎn)換包括有生物質(zhì)沼氣轉(zhuǎn)換和生物質(zhì)乙醇轉(zhuǎn)換等。沼氣轉(zhuǎn)化是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體即沼氣，乙醇轉(zhuǎn)換是利用糖質(zhì)、淀粉和纖維素等原料經(jīng)發(fā)酵制成乙醇。沼氣發(fā)電是指汽輪機(jī)和往復(fù)式發(fā)動機(jī)以沼氣作為主要的燃料來源，以發(fā)動機(jī)的動力驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的過程。2.生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀世界生物質(zhì)發(fā)電起源于20世紀(jì)70年代，世界性的石油危機(jī)爆發(fā)后，丹麥開始積極開發(fā)清潔的可再生能源，大力推行秸稈等生物質(zhì)發(fā)電。已建立了15家大型生物質(zhì)直燃發(fā)電門年耗農(nóng)林廢棄物約150萬噸，提供丹麥全國5%的電力供應(yīng)。目前美國有350多座生物質(zhì)發(fā)電站，主要分布在紙漿、紙產(chǎn)品加工廠和其他林產(chǎn)

11、品加工廠這些工廠大都位于郊區(qū)，提供了大約616萬千工作崗位。國外生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，伴隨各國的重視，相關(guān)技術(shù)已逐漸成熟起來。目前，秸稈發(fā)電技術(shù)已走向世界，丹麥5BWE公司研發(fā)的秸稈焚燒發(fā)電機(jī)組已在丹麥、西班牙、瑞典、法國等國投產(chǎn)運(yùn)行多年。美國開發(fā)出利用纖維素廢料生產(chǎn)酒精的技術(shù)，建立了1000kW的稻殼發(fā)電示范工程，年產(chǎn)酒精2500t。巴西是乙醇燃料開發(fā)應(yīng)用最有特色的國家，實(shí)施了世界上規(guī)模最大的乙醇開發(fā)計(jì)劃。國外的生物質(zhì)能技術(shù)和裝置多已達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用程度，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)業(yè)經(jīng)營，以美國、瑞典和奧地利三國為例，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源利用已具有相當(dāng)可觀的規(guī)模，分別占該國一次能源消耗量的4%、16%和10%

12、。中國已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃?xì)?，年生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?，000萬立方米。2005年全國生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)容量2000MW，山東單縣25MW生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目和江蘇興化5MW生物質(zhì)能發(fā)電等項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電。目前，我國已經(jīng)出臺相關(guān)政策，6對生物質(zhì)能發(fā)電上網(wǎng)給予每度電0.25元的補(bǔ)貼，這無疑提高了投資生物質(zhì)發(fā)電的積極性。三、生物質(zhì)能分布式發(fā)電技術(shù)意義生物質(zhì)能分布式發(fā)電可以作為電力行業(yè)的一種重要的補(bǔ)充，基于生物質(zhì)能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)具有促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，增加農(nóng)民的收入、減少環(huán)境污染、分布廣泛、補(bǔ)充方便、可再生性的優(yōu)點(diǎn)。與大型的電站及發(fā)電設(shè)施相比總投資較少，燃料成本

13、低，因此生物質(zhì)能能源分布式發(fā)電的作用將會日益明顯和重要，會提高整個社會的能源利用率。中國人口眾多，自身資源有限，積極發(fā)展生物質(zhì)能能源技術(shù)，推動能源服務(wù)體系的普及，有利于人類與生態(tài)環(huán)境的和諧，是解決能源供應(yīng)困難的途徑。中國發(fā)展的惟一選擇就是全力提高資源的利用效率，最大限度地減少環(huán)境污染，是社會實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。四、結(jié)語目前，傳統(tǒng)的能源資源日益枯竭，發(fā)展新能源是各國的必由之路。生物質(zhì)能能源作為新能源的一類，具有資源豐富、改善生態(tài)環(huán)境、增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入等優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展的前景廣闊。因此，要發(fā)展生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)要做以下兩方面的努力：（1）大力發(fā)展生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)以提高利用效率。（2）生物質(zhì)能的發(fā)展離不開國家財(cái)政、稅收等政策的支持。參考文獻(xiàn)：1 王成山，陳愷，謝瑩華，等.配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃中分布式電源的選址和定容 J. 電力系統(tǒng)自動化，2006，（3）：38-43.2 齊學(xué)義，季煒，董士奎.基于太陽能及生物質(zhì)能綜合利用的分布式能源系統(tǒng)探討 J. 節(jié)能技術(shù)，2007，（3）：348-550.3 吳廣龍.淺談風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 J. 裝備制造，2010（1）：115.4 秦介海，任慶保.燃料電池發(fā)電系統(tǒng) J. 華東電力，2000，（4）：57-58.5 楊素萍，趙永亮，