新能源技術(shù)互補(bǔ)發(fā)電與綜合利用

教學(xué)目標(biāo)

§9互補(bǔ)發(fā)電與綜合利用關(guān)注的問(wèn)題什么是互補(bǔ)發(fā)電？互補(bǔ)發(fā)電能否解決可再生新能源的間歇性和波動(dòng)性問(wèn)題？什么是綜合利用？各種新能源怎樣進(jìn)行綜合利用？了解互補(bǔ)發(fā)電的概念和特點(diǎn)；了解常見(jiàn)的互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)；了解能源綜合利用的概念和方式；理解互補(bǔ)發(fā)電與綜合利用的意義和發(fā)展前景。新能源發(fā)電技術(shù)有多樣性，而且其變化規(guī)律不同，多種電源聯(lián)合運(yùn)行，各種發(fā)電方式在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)互為補(bǔ)充，通過(guò)其協(xié)調(diào)配合來(lái)提供穩(wěn)定可靠的、質(zhì)量合格的電力，這就是互補(bǔ)發(fā)電，既提高可再生能源的可靠性，也可提高能源的綜合利用率。§9.1互補(bǔ)發(fā)電的概念和特點(diǎn)§互補(bǔ)發(fā)電的概念§互補(bǔ)發(fā)電的特點(diǎn)（1）可再生能源既可充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，又能克服本身不足。取自天然、分布廣泛、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)仍能體現(xiàn)，季節(jié)性、氣候性變動(dòng)造成的能量波動(dòng)，可以改善。（2）對(duì)多種能源協(xié)調(diào)利用，可提高能源的綜合利用率。（3）電源供電質(zhì)量的提高，對(duì)補(bǔ)償設(shè)備的要求降低。單一發(fā)電，波動(dòng)和間歇明顯，需大量?jī)?chǔ)能或補(bǔ)償裝置；互補(bǔ)運(yùn)行，會(huì)因相互抵消，降低儲(chǔ)能或補(bǔ)償要求。§互補(bǔ)發(fā)電的特點(diǎn)（4）合理的布局和配置，可充分利用土地和空間。可在有限的面積和空間內(nèi)最大限度地獲取能源。獲取相同能量，需占用的土地和空間可大大減少。（5）共用送變電設(shè)備和人員，可降低成本，提高運(yùn)行效率。多個(gè)分散電源統(tǒng)一輸配和集中管理，可共用設(shè)備和人員，減少建設(shè)和運(yùn)行成本。總的發(fā)電能力增加，可降低平均運(yùn)行維護(hù)成本。§9.2風(fēng)能－太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電§9.2.1風(fēng)-光互補(bǔ)的基礎(chǔ)我國(guó)屬季風(fēng)氣候區(qū)，很多地區(qū)風(fēng)能和太陽(yáng)能有天然的季節(jié)互補(bǔ)性（分析具體情況），適合采用風(fēng)-光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。在一些邊遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)，風(fēng)能資源豐富，且太陽(yáng)能資源充足，聯(lián)合發(fā)電運(yùn)行是解決供電問(wèn)題的有效途徑。應(yīng)根據(jù)用電情況和資源條件進(jìn)行容量的合理配置，可共用儲(chǔ)能裝置和供電線路等。§9.2.2風(fēng)-光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置風(fēng)－光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，一般由風(fēng)電機(jī)組、光伏電池組、儲(chǔ)能裝置、電力變換裝置、直流母線及控制器等部分構(gòu)成，向各種直流或交流用電負(fù)載供電。風(fēng)－光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電和儲(chǔ)能配置，應(yīng)考慮： —負(fù)荷的用電量及其變化規(guī)律； －蓄電池的能量損失和使用壽命； －太陽(yáng)能和風(fēng)能的資源情況。根據(jù)風(fēng)力和陽(yáng)光的變化情況，有三種可能的運(yùn)行模式：

風(fēng)電機(jī)組單獨(dú)向負(fù)載供電；

光伏電池單獨(dú)向負(fù)載供電；

風(fēng)電機(jī)組和光伏電池聯(lián)合向負(fù)載供電。§

風(fēng)－光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用與單獨(dú)風(fēng)電或光伏相比，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電有以下優(yōu)點(diǎn)：－利用資源的互補(bǔ)性，可以獲得比較穩(wěn)定的輸出，系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和可靠性；－保證同樣供電時(shí)，可大大減少儲(chǔ)能蓄電池的容量；－很少或基本不用啟動(dòng)備用電源（如柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組）等，可獲得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)－光互補(bǔ)是對(duì)二者的綜合利用，對(duì)太陽(yáng)能和風(fēng)資源要求都低一些，受自然條件的限制較少，應(yīng)用地域范圍更廣。典型實(shí)例（詳見(jiàn)教材）中國(guó)之最：第一個(gè)并網(wǎng)的風(fēng)－光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)例2：葉貢多寄宿小學(xué)的風(fēng)－光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。實(shí)例3：西藏單機(jī)容量最大的風(fēng)-光互補(bǔ)發(fā)電站。小容量的風(fēng)－光互補(bǔ)式路燈§9.3其它互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)§風(fēng)能－水力互補(bǔ)發(fā)電“三北”等內(nèi)陸風(fēng)區(qū)，多為冬春風(fēng)大、夏秋風(fēng)小，

與夏秋豐水、冬春枯水的水資源正好互補(bǔ)。－可避免在枯水季節(jié)水力發(fā)電量不足的問(wèn)題；－可通過(guò)共用輸配電設(shè)備節(jié)省建設(shè)投資；－是比較經(jīng)濟(jì)有效的大規(guī)模利用方式。風(fēng)-水互補(bǔ)發(fā)電特點(diǎn)§9.3.2風(fēng)、光－柴油機(jī)互補(bǔ)應(yīng)用目前，在很多邊遠(yuǎn)或孤立地區(qū)，柴油發(fā)電機(jī)組是提供必要生活和生產(chǎn)用電的常用發(fā)電設(shè)備。柴油價(jià)格高，運(yùn)輸不便，有時(shí)還供應(yīng)緊張，因而柴油機(jī)發(fā)電的成本很高，往往還不能保證電力供應(yīng)的可靠性。在這些邊遠(yuǎn)地區(qū)，尤其是高山和海島，往往太陽(yáng)能和風(fēng)能資源比較豐富，可以因地制宜地實(shí)現(xiàn)與柴油機(jī)聯(lián)合發(fā)電運(yùn)行。風(fēng)－柴互補(bǔ)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)－投資回報(bào)率高，節(jié)油效果明顯(30%以上)－規(guī)模小，見(jiàn)效快－穩(wěn)定性好；§.1

風(fēng)力－柴油機(jī)互補(bǔ)應(yīng)用風(fēng)－柴并聯(lián)運(yùn)行，是風(fēng)電和柴油發(fā)電最簡(jiǎn)單的結(jié)合方式?？梢越档筒裼蜋C(jī)的平均負(fù)載，從而節(jié)省燃料。一種改進(jìn)方案，在柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)之間加一個(gè)飛輪和電磁離合器，來(lái)控制柴油機(jī)是否投入，以有效提高節(jié)油率。在運(yùn)行中不僅彌補(bǔ)了風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性，而且能最大限度地節(jié)約柴油并減少對(duì)環(huán)境的污染?！?2

光伏－柴油機(jī)互補(bǔ)應(yīng)用光伏—柴油混合發(fā)電系統(tǒng)也有投資率高等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)逆變電源要求較高：（1）要求具有較高的效率，以提高系統(tǒng)效率。（2）要求具有較高的可靠性。（3）要求逆變電源的輸出應(yīng)為良好的正弦波。（4）要求直流輸入電壓適應(yīng)范圍寬?！煳⑿腿?xì)廨啓C(jī)－燃料電池互補(bǔ)發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)已經(jīng)比較完善，效率較高，且氮化物、CO等污染物的排放量很少。高溫燃料電池與燃?xì)廨啓C(jī)的工作溫度相匹配，組成聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)具有更高的效率。商用的已可高達(dá)60%～75%，是目前礦物燃料動(dòng)力發(fā)電技術(shù)中效率最高的。燃料電池與微型燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合發(fā)電，有非常好的發(fā)展前景?！?.4

能源的綜合開(kāi)發(fā)利用§冷熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）就是熱和電兩種形式的能量聯(lián)合生產(chǎn)，一般是在發(fā)電的同時(shí)將剩余的熱量回收，用于供熱、供暖等，以提高能源的綜合利用率。冷熱電三聯(lián)產(chǎn)（CCHP）是指熱、電、冷三種不同形式能量的聯(lián)合生產(chǎn)，是在熱電聯(lián)產(chǎn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。典型冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)一般包括：動(dòng)力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)（供電）、余熱回收裝置（供熱）、制冷系統(tǒng)（供冷）等。燃料燃燒產(chǎn)生的熱能首先通過(guò)汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)等熱工轉(zhuǎn)換設(shè)備發(fā)電，做功之后的余熱，冬季直接向用戶供熱，夏季利用消耗熱能的制冷機(jī)組向用戶供冷。其能量利用效率比一般的熱電聯(lián)產(chǎn)更高。根據(jù)能源及熱圈力原動(dòng)機(jī)屢型式，熱電即聯(lián)產(chǎn)可畜以分為顏：蒸汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)付、燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)繳產(chǎn)、核電熱電聯(lián)鮮產(chǎn)、內(nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)伍。（1）蒸汽輪遠(yuǎn)機(jī)熱電聯(lián)餓產(chǎn)用的是化石燃料，通過(guò)汽輪機(jī)產(chǎn)生電羅能并對(duì)赴外供熱儉，這是殊聯(lián)產(chǎn)集遇中供熱案的最主要全形式。對(duì)外同訓(xùn)時(shí)供熱和型發(fā)電的蒸汽輪健機(jī)稱為供熱式吳汽輪機(jī)，

裝直有供熱歇式汽輪悅機(jī)的發(fā)影電廠稱耀為熱電廠。（2）燃?xì)饽啓C(jī)熱鄭電聯(lián)產(chǎn)利用燃宋氣輪機(jī)議的排氣提供扛熱能，對(duì)外界柄供熱或制事冷。燃?xì)饷茌啓C(jī)的排君氣在余熱裙鍋爐中加尚熱水，產(chǎn)炮生的蒸汽勸直接作為惠生產(chǎn)用汽堡或居民生計(jì)活供熱。（3）核電怪熱電聯(lián)闖產(chǎn)核能安附全、潔在凈又經(jīng)直濟(jì)，基扁本上不趙排出SOx、NOx和COf及煙塵住等，在肝熱電聯(lián)旁產(chǎn)方面享已出現(xiàn)堂發(fā)展核僵能熱電慌廠的新戲趨勢(shì)。（4）內(nèi)燃墓機(jī)熱電顯聯(lián)產(chǎn)往復(fù)式疾內(nèi)燃機(jī)摘發(fā)電裝狹置成本低，握啟動(dòng)容易，適當(dāng)?shù)睦ΡｐB(yǎng)下可靠性穴高，負(fù)知荷跟隨勵(lì)性能良好。非惰常適合于聾作為備用損、尖峰和曠中間負(fù)荷茅的電源。冷熱電聯(lián)炮產(chǎn)的主要耳應(yīng)用領(lǐng)域（1）工業(yè)領(lǐng)乎域：主要是餡水泥、造掃紙、制藥扔等本身的煙工藝過(guò)程鏟就需要一崖定數(shù)量和知參數(shù)的蒸灰汽的制造晨業(yè)中，能綱夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)哲電和節(jié)能貸的目的。（2）城市：主要是建祝設(shè)規(guī)模較壯大的“城開(kāi)市能源心平”，通過(guò)票地下管道足向市區(qū)重簽要建筑物尸供熱、供廟冷和供電暖。（3）民用場(chǎng)踏合：如在高書(shū)層住宅逐、賓館匠、醫(yī)院典、體育手場(chǎng)館等涌各種建弓筑和場(chǎng)華所。冷熱電聯(lián)焦產(chǎn)的應(yīng)用美國(guó)從197鴨8年開(kāi)始提批倡發(fā)展小脊型熱電聯(lián)扛產(chǎn)(CH墾P)，正研城究高效塔利用能啄源資源狹的小型杰冷熱電碼聯(lián)產(chǎn)(CCH地P)。1980壓s，日本對(duì)區(qū)域供留熱和制例冷的需求增閣長(zhǎng)了一倍裳，在東京粘等許多城賣(mài)市都出現(xiàn)醒了冷熱電親三聯(lián)產(chǎn)系龜統(tǒng)。到200冬3年，中國(guó)熱電聯(lián)拒產(chǎn)情況肥，供熱銜設(shè)備容重量3萬(wàn)MW，年供熱量20×著108GJ；平均供殿熱廠用辛電率7.1壞kWh裂/GJ。600壤0kW及以上汽供熱機(jī)號(hào)組占同容量母火電裝機(jī)驗(yàn)總?cè)萘康?0%。世界之最和中國(guó)之賴最世界最早的冷熱電俊三聯(lián)產(chǎn)系褲統(tǒng)193辯8年……世界最炸大的冷熱電須三聯(lián)產(chǎn)系客統(tǒng)韓國(guó)……歐洲最廢早的冷熱星電三聯(lián)穩(wěn)產(chǎn)系統(tǒng)1998旬年……中國(guó)最早的冷熱勝電三聯(lián)擁產(chǎn)系統(tǒng)1992哄年……§9.4彎.2太陽(yáng)能像房太陽(yáng)能心房是綜荒合利用太陽(yáng)能光炸熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)夜換等過(guò)程，冷實(shí)現(xiàn)主動(dòng)省的和被動(dòng)浴的太陽(yáng)能疤利用的節(jié)能建刊筑。－安裝太陽(yáng)能約熱水器，提供剖生活熱禿水；－安裝太陽(yáng)能避空調(diào)，調(diào)節(jié)室她內(nèi)溫度；－安裝太陽(yáng)電恩池板，提供澡生活用例電。潮汐電站幻玉綜合利用的附加價(jià)帶值：電站的建騾設(shè)，可以狀促淤圍墾障，增加農(nóng)冊(cè)田；電站的水診庫(kù)，可以勒用于蓄水喜灌溉，保糟障沿岸農(nóng)外業(yè)用水；電站水肅庫(kù)可創(chuàng)獄造或改夠善水產(chǎn)框養(yǎng)殖條乞件；電站工程腫可控制、闊調(diào)節(jié)咸淡盞水進(jìn)出水鄙量，有利青于提高沿閱岸農(nóng)田灌夕溉、排澇競(jìng)、防洪標(biāo)洽準(zhǔn)。水庫(kù)的水揪位控制，圈將低潮位暗提高，可齊增大庫(kù)區(qū)仇航運(yùn)能力淚；堤壩可中結(jié)合橋掩梁和道華路修建躍，改善菠交通情畝況。潮汐電站疤還有可能付美化環(huán)境己，有利于粉發(fā)展旅游坡事業(yè)。電站壩叉、閘工籍程還可張起擋潮笨、抗浪瓜、保岸爆、防坍獎(jiǎng)效用。§9.4黑.3綜合型潮爭(zhēng)汐電站高溫地?zé)徙y蒸汽應(yīng)首先用協(xié)于發(fā)電，并可實(shí)蛋現(xiàn)綜合利皺用，

例走如進(jìn)行畢冷熱電斬三聯(lián)產(chǎn)躬。用于發(fā)電士后溫度有聯(lián)所降低的地?zé)崃魅狍w可用于采暖、供上熱

或提網(wǎng)供熱水，都是很端常見(jiàn)的地降熱應(yīng)用方冊(cè)式。還可以從主地?zé)崃黧w牢中提取有匙用的鹽類等輩礦物質(zhì)資源。§9.4.畏4地?zé)崮芷示C合利福用海洋溫轉(zhuǎn)差發(fā)電挨方式中惹，有一醉種開(kāi)式循乖環(huán)系統(tǒng)。以表層的溫庫(kù)海水作為工作介質(zhì)。先用真空孕泵將循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)抽母成一定程持度的真空，再用胳溫水泵洋把溫海水抽耕入蒸發(fā)器。由于系獄統(tǒng)內(nèi)已保敏持有一定夸的真空度治，溫海水兆就在蒸發(fā)切器內(nèi)沸騰宿蒸發(fā)，變革為蒸汽；蒸汽經(jīng)管主道噴出推韻動(dòng)蒸汽輪機(jī)藝運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)父電機(jī)發(fā)電鴉。蒸汽通過(guò)汽該輪機(jī)后想，又被冤冷水泵作抽上來(lái)環(huán)的深海刷冷水所冷卻，凝結(jié)成壺淡化水后櫻排出。在發(fā)電的同時(shí)還閉可以產(chǎn)生遇大量淡水和化工產(chǎn)哀品?！?.4.均5海洋溫差屢能的綜合菜開(kāi)發(fā)多種能揉源互補(bǔ)豬發(fā)電，是多廚種能源那聯(lián)合發(fā)襪電運(yùn)行沙，在協(xié)洲調(diào)配合傾中充分辰發(fā)揮其巨各自優(yōu)局勢(shì)，提滔高整體談能源利悲用率。小帝結(jié)能源的扶綜合利起用，可以是猶對(duì)同一種恢能源進(jìn)行爽科學(xué)的梯肅級(jí)開(kāi)發(fā)，除在重復(fù)或取循環(huán)中減逆少能量的倍損失，通僅過(guò)增加利冶用的環(huán)節(jié)愚和方式來(lái)錢(qián)增加能源糟的利用率茅；也可以少綜合利嬸用同一職種資源廈的多種倍特性，素或者在越建設(shè)利盆用時(shí)因荒地制宜妙地發(fā)揮固其它方萌面的作漲用。謝謝觀蔬看/歡迎下桌