可再生能源發(fā)電技術發(fā)展動態(tài)

可再生能源發(fā)電技術發(fā)展動態(tài)要點發(fā)展可再生能源的必要性太陽能發(fā)電技術生物質能發(fā)電技術海洋能發(fā)電技術風力發(fā)電技術根據BP世界能源統(tǒng)計，全球化石燃料可用情況如下：40.6年164年65.1年1636億噸

179.8萬億立方米9091億噸

儲量儲采比一、必要性—能源形勢化石燃料面臨枯竭危險《BP世界能源統(tǒng)計2006》化石燃料儲量比儲采比石油2.3％20.1/40.6年天然氣0.9%49.3/65.1年煤炭11.6%114.5/164年我國的形勢更為嚴峻:人均能源擁有量僅為世界平均值的一半，化石燃料的儲采比低于世界平均值;但工業(yè)能耗又高于工業(yè)發(fā)達國家,主要能源消耗已經名列世界前茅（煤炭第一，石油第二）?！?006中國能源發(fā)展報告》一、必要性—能源形勢二大影響：

酸雨一、必要性—環(huán)境污染

溫室效應1002001750180018501900195019900煤→CO2石油→CO2天然氣→CO2CO2(billiontons/year)溫室效應RapidGlobalWarmingItisanimportantissue

toreducefossilfuelconsumption化石燃料排放的CO21750180018501900195019900280340300320CO2(ppm)inAir360工業(yè)革命

大氣

CO2Temperaturevariation（℃）bythermometerfromtreerings，coral，???Averagetemp.in1961～1990過去1000年北半環(huán)平均氣溫變化工業(yè)革命

100012001400160018002000

Source；IPCC#3ReportYear0.00.5-0.5-1.0加拿大冰山區(qū)域不斷縮小

－K.Suzuki8氣溫上升、冰川熔化、海平面上升。Arctic

1979-2003世界人均的能量消耗則不斷上升，在過去一世紀中總能耗增長到25.8倍！

1kg標準煤的發(fā)熱值=29308kJ

年份總人口人均能耗(億）[t標準煤/(人.年)]

190015.710.493195025.011.026

200060.503.300

探明的化石燃料藏量有限，而工業(yè)與生活所需數值不斷增長，這是世界能源所面臨的主要問題。

如果人類都按照美國人的方式生活…60億人口需要4.3個地球!可持續(xù)發(fā)展社會環(huán)境經濟可持續(xù)的解決方案更加廣泛地使用可再生能源進一步提高能源效率減少排放一、必要性一、必要性能源結構預測資料來源:《中國光伏發(fā)展報告2007》The21stcenturywillbeelectric…andintelligent03691215195020002050電能GDPEnergyIndex(1=1950)一、必要性—未來的智能電力

可控精確靈活干凈快速安全電力技術是通向可持續(xù)發(fā)展的橋梁水能風能地熱潮汐和波浪太陽能化石核能生物質能一、必要性二、太陽能發(fā)電技術178

×106GW太陽投入輻射53×106GW立即反射到太空82被吸收后轉換成熱能40用于蒸發(fā)水分.1光合作用.01人類應用地球得到的太陽輻射122×106GW(70%)WorldPotentialMapThehighestpotentialisinthesouthernemisphere

中國太陽能分布全年太陽能總輻射（kJ/cm2.年）中國太陽能資源分布目前主要應用太陽能利用方式分類轉化為熱能

（光－熱）太陽能空調、制冷、干燥太陽能建筑一體化

太陽能集熱器太陽能灶、太陽房、溫室太陽能海水淡化轉為化學能（光－化）

自然光合作用(效率低，1％)人工光合作用(基因轉換、催化)制氫(光催化、熱分解)能源植物(switchgrass)太陽能光伏發(fā)電太陽能熱力發(fā)電轉化為電能（光－電）水蒸汽(槽、碟、塔式)氣體(煙囪，Stirling)低沸點工質(太陽池)其它：光－光；熱－機光伏碟式池式氣式塔式槽式二、太陽能發(fā)電技術優(yōu)點：結構簡單，體積小且輕，易安裝，易運輸，建設周期短容易啟動，維護簡單清潔，安全，無噪聲可靠性高，壽命長太陽能無處沒有，應用范圍廣缺點：能量分散，占地面積大（大多小于1kW/m2)間歇性大地域性強轉換效率低成本高二、太陽能發(fā)電技術—光伏發(fā)電Roof-integratedPVsystem

4.6MWp,Springerfield,Tucson,Arizona,USA,

二、太陽能發(fā)電技術—光伏發(fā)電各種電池市場份額（2006年）薄膜電池約7.6%近20年光伏電池效率逐漸緩慢提高：第一代單晶硅商業(yè)電池轉換效率達17％，實驗室達24.7％。第三代單晶硅多結聚光太陽電池第一代單晶硅太陽電池第二代薄膜太陽電池聚光式光伏發(fā)電：用聚光器取代大部分光伏電池，降低成本，要求穩(wěn)定可靠的聚光器和跟蹤裝置，系統(tǒng)復雜、維護費用高，還要考慮散熱。分單軸式跟蹤和雙軸式跟蹤。非聚光的平板式光伏發(fā)電：平板式系統(tǒng)簡單可靠、易安裝、運營維護成本低廉，占主導地位二、太陽能發(fā)電技術—光伏發(fā)電二、太陽能發(fā)電技術—光伏發(fā)電太陽跟蹤單軸跟蹤器—只能跟蹤一日內太陽由東向西的變化；雙軸跟蹤器—既能跟蹤一日內太陽的變化，也能跟蹤一年四季太陽的變化。Source:HeliosSolar/FCSource:IdaTechSolarlightinginMexicoPV/WindinKoreaMobileSolar.SourceNasaAlargevarietyofapplications二、太陽能發(fā)電技術—光伏發(fā)電PowerplantsResidential,integratedroofResidential,not-integratedroofPVBuildings.SourceBCIT,Burnaby,BritishColumbiaResidentialPVisdevelopingveryfastinJapanandGermany二、太陽能發(fā)電技術—光伏發(fā)電二、太陽能發(fā)電技術—光伏發(fā)電光伏發(fā)電成本預測并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本分析二、太陽能發(fā)電技術—光伏發(fā)電二、太陽能發(fā)電技術—光伏發(fā)電光伏電價與常規(guī)電價的發(fā)展趨勢二、太陽能發(fā)電技術—光伏發(fā)電第二條

補助資金使用范圍

（一）城市光電建筑一體化應用，農村及偏遠地區(qū)建筑光電利用等給予定額補助。

（二）太陽能光電產品建筑安裝技術標準規(guī)程的編制。

（三）太陽能光電建筑應用共性關鍵技術的集成與推廣。第三條

補助資金支持項目應滿足以下條件：

（一）單項工程應用太陽能光電產品裝機容量應不小于50kWp；

（二）應用的太陽能光電產品發(fā)電效率應達到先進水平，其中單晶硅光電產品效率應超過16％，多晶硅光電產品效率應超過14％，非晶硅光電產品效率應超過6%；

（三）優(yōu)先支持太陽能光伏組件應與建筑物實現構件化、一體化項目；

（四）優(yōu)先支持并網式太陽能光電建筑應用項目；

（五）優(yōu)先支持學校、醫(yī)院、政府機關等公共建筑應用光電項目。二、太陽能發(fā)電技術—光伏發(fā)電

第六條

2009年補助標準原則上定為20元/Wp，具體標準將根據與建筑結合程度、光電產品技術先進程度等因素分類確定。以后年度補助標準將根據產業(yè)發(fā)展狀況予以適當調整。接收器聚光器槽式聚光器接收器定日鏡塔式聚光器接收與轉換器拋物面碟式聚光器匯聚光線二、太陽能發(fā)電技術—熱發(fā)電槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電二、太陽能發(fā)電技術—熱發(fā)電Troughtechnologyfieldof1-axistrackingtroughcollectorsfocusonlocallinearreceiverheattransferfluid-->steam-->turbine-->electricity二、太陽能發(fā)電技術—熱發(fā)電塔式太陽能熱發(fā)電原理示意圖溫度可達500~2000°C二、太陽能發(fā)電技術—熱發(fā)電發(fā)電功率100MW需要鏡場面積約2.43km2二、太陽能發(fā)電技術—熱發(fā)電盤（碟）式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)以單個旋轉拋物面反射鏡為基礎，構成一個完整的聚光、集熱、發(fā)電單元單個功率較小，5-50kW可以分散獨立發(fā)電，也可由多個單元組成較大的發(fā)電系統(tǒng)。接收與轉換器拋物面碟式聚光器匯聚光線溫度可達800~1000°C二、太陽能發(fā)電技術—熱發(fā)電多碟式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)單碟式聚光器多碟式聚光器

太陽池中發(fā)生的過程是透射輻射、雙擴散和分層對流換熱。循環(huán)熱效率較低，約15％。太陽池是有一定濃度梯度的鹽水池，兼具集熱和蓄熱的功能，可用于發(fā)電、供熱等，特別適合具有鹽資源的地區(qū)；國際上最早由以色列Tabor提出，目前最大太陽池發(fā)電廠建于美國加州，已并網；我國青海、新疆等應用較廣。太陽池二、太陽能發(fā)電技術—熱發(fā)電盡管熱氣流發(fā)電熱力學效率很低，只要能獲得有競爭力的發(fā)電成本，仍有開發(fā)價值。

我國西部地區(qū)多山：天山、阿爾泰山，祁連山，東西走向，南坡是建造斜坡熱氣流發(fā)電的理想場所。坡頂煙囪二、太陽能發(fā)電技術—熱發(fā)電氣式發(fā)電該裝置的主體部分是一個高達1000米的管道塔，底部塔身寬130米。塔身周圍是方圓7公里的溫室組成，溫室中裝有保溫材料。溫室中的保溫材料是夜間為空氣保溫而安裝的。地面空氣因為受到太陽光的照射變熱后，被吸入塔中管道中。熱空氣沿著管道上升，帶動管道內安裝的渦輪發(fā)電機，電能就產生了。澳大利亞建造了一座高1000米的熱氣流發(fā)電裝置三、生物質發(fā)電技術生物質能源的轉化農業(yè)廢棄物林業(yè)廢棄物有機固廢其它生物質淀粉和糖類動植物油脂有機廢液其它鍋爐燃燒熱解炭化熱解液化熱解氣化水解發(fā)酵厭氧發(fā)酵熱化學轉化生物轉化酯交換熱/電固體燃料精煉提質合成氣燃料乙醇沼氣生物柴油液體燃料三、生物質發(fā)電技術生物質能發(fā)電的特點：生物質能發(fā)電的關鍵是生物質能的轉化技術利用當地生物資源發(fā)電的源料必須有足夠數量的儲存所用發(fā)電設備的裝機容量一般較小，且多為獨立運行方式就地發(fā)電、就地利用，不需外運燃料和遠距離輸電，適用于居住分散、人口稀少、用電負荷較小的農牧業(yè)區(qū)及山區(qū)生物質能發(fā)電所用能源為可再生能源，污染小、清潔衛(wèi)生，有利于環(huán)境保護Biomass汽化爐生物廢料雨礦物灰燼光合作用三、生物質發(fā)電技術生物質直燃發(fā)電生物質直燃發(fā)電是指將生物質代替煤炭直接燃燒產生熱和水蒸氣進行火力發(fā)電的形式。其適用于生物質資源比較集中的區(qū)域,如谷米加工廠、木料加工廠等附近。由于生物質具有分散、熱值低的特點,生物質在收集、運送過程中可能需要致密成型,在固化后將其分批次、每次多量地運送到傳輸半徑合理的區(qū)域進行直燃發(fā)電。國際上該技術比較成熟的是丹麥BWE公司,而國內的國能生物發(fā)電有限公司、中國節(jié)能投資公司、江蘇國信集團公司等也正在利用此項技術大力發(fā)展生物發(fā)電。該技術機組容量較大,當前在建或擬建機組,國外已達到單機容量10MW級水平,其熱效率較高,受環(huán)境影響較小,可單獨作為公用電源建設,適用于規(guī)?；茝V。三、生物質發(fā)電技術直接混合燃燒發(fā)電流程生物質氣化發(fā)電生物質氣化發(fā)電是將生物質首先轉化成生物質氣（H2、CH4、CO、CO2和其他多元混合氣體）,用生物質氣供給內燃機或是燃氣輪機帶動發(fā)電裝置對外提供動力。生物質氣化發(fā)電的代表技術為中國科學研究院廣州能源研究所研發(fā)的機組,該技術已先后在江蘇、黑龍江等地通過多種投資方式建立了多臺發(fā)電機組。此項技術容量較小,對燃料要求較為苛刻,且氣體凈化要求高。故多建在木材加工廠、米廠等周圍,宜作為此類工廠的自備電廠,不便于大規(guī)模、大面積推廣。同時,秸稈氣化熱值低,在穩(wěn)定運行、焦油消除、氣體凈化等技術上也需進一步提高。沼氣發(fā)電沼氣來自畜禽糞污或是含有機物的工業(yè)廢水,經過厭氧發(fā)酵產生以CH4和CO2為主體的混合三、生物質發(fā)電技術四、海洋能發(fā)電技術四、海洋能發(fā)電技術－潮汐能潮汐能發(fā)電原理利用潮汐的動能發(fā)電利用潮汐的勢能發(fā)電四、海洋能發(fā)電技術－潮汐能GeneratingSystemwithBulbTurbine240MWtidalpowerstation,LaRance(France),1967,24bulbturbines,production0.84TWh/yearBlueEnergyCanada'sCurrentsystem四、海洋能發(fā)電技術－海流能Seaflow300kW/2.5m/s11mdiamSST,Lynmouth,Devon,UK

BlueConcept(HammerfestStr?m),Kvalsundet,Norway,200420pitchedwatermills20mdiamProduction;32GWh/yearat4Eurocents/kwhSource:MCTLtd四、海洋能發(fā)電技術－海流能SwanTurbines,Univ.ofWalesDesignconceptTelescopicaltowerDirectDriveLowspeedPMgenerator

FixedPitchAutomatedFurlingMechanism

GravitybaseSeaflow15-20mrotordiameter750kW-1.5MWTwinturbinesMonopiles-knowntechnologyfromoilrigs(SeacoreLtd.)Turbinescanbeliftedup4-5MWparkSource:MCTLtd四、海洋能發(fā)電技術－海流能四、海洋能發(fā)電技術－海浪能振蕩水柱波力電站：半浸沒的建筑中波浪的起伏壓縮空氣推動發(fā)電機發(fā)電。英國500千瓦的“帽貝”海浪發(fā)電機已經向電網供電。Source:FujitaResearch“鴨子”發(fā)電裝置：海浪推動“鴨子”旋轉發(fā)電，鴨子固定在海床上四、海洋能發(fā)電技術－海浪能美國阿基米德浮筒裝置：浮筒上下推動直線電機發(fā)電四、海洋能發(fā)電技術－海浪能英國海蛇Pelamis裝置：主要吸收波浪的水平能量。目前其實驗裝置容量達750kW。葡萄牙啟用的海蛇發(fā)電站容量達2.25MW。四、海洋能發(fā)電技術－海浪能五、風力發(fā)電技術五、風力發(fā)電技術－風電發(fā)展概況年份新增裝機容量(MW)增長率（%）累計增長容量（MW）增長率（%）20038,34415%40,30126%20048,154-2%47,91218.9%200511,40740%59,26423.7%200615,00031%75,00026.6%200720,00033.3%94,00025.3%20082705035.2%12105028.8%5年內平均增長率27.5%/24.72003-2008年世界風電市場的增長情況五、風力發(fā)電技術－風電發(fā)展概況全球風力發(fā)電地區(qū)分布情況五、風力發(fā)電技術－風電發(fā)展概況世界各國風電累計裝機容量對比（截至到2007年12月底）

五、風力發(fā)電技術－風電發(fā)展概況。從1981~2002年間，風電成本由15.8歐分/kWh下降到4.04歐分/kWh，預計2010年度電成本將下降至3歐分/kWh

五、風力發(fā)電技術－風電發(fā)展概況我國是風力資源較豐富的國家之一，可開發(fā)利用風能約10億kW.中國風能密度分布圖(W/m2)風能資源分布五、風力發(fā)電技術－風電發(fā)展概況中國每年3-20m/s風速累計時數分布1年=365天=8760小時風能資源分布五、風力發(fā)電技術－風電發(fā)展概況百萬千瓦級風能資源區(qū)5、河西走廊3、張北1、吉林4、內蒙草原9、蘇滬沿海8、山東半島12、廣東10、浙江2、河北北部6、新疆戈壁7、黑龍江11、福建全國陸上可利用風能資源3億千瓦近岸海域可利用風能資源7億千瓦

五、風力發(fā)電技術－風電發(fā)展概況五、風力發(fā)電技術－風電發(fā)展概況我國風電裝機發(fā)展情況累計MW新增MW年增長率%中國風電發(fā)展預測目標五、風力發(fā)電技術－風電發(fā)展概況五、風力發(fā)電技術風空氣動力齒輪箱發(fā)電機控制電力電子接口變壓器電網五、風力發(fā)電技術—水平軸風機單葉風車雙葉風車三葉風車五、風力發(fā)電技術—垂直軸風機風力機定槳距失速型風力機(Stallcontrol)主動失速型定槳距風力機(activestallcontrol)變槳距風力機(Pitchcontrol)變速風力機組(Variablespeed)失速主動失速對于變槳距風機，無需擔心額定點后的功率控制問題，故在額定點可具有較高風能利用系數。五、風力發(fā)電技術—功率控制五、風力發(fā)電技術—功率控制失速型主動失速型變槳型五、風力發(fā)電技術—發(fā)電機雙饋異步風力發(fā)電機適用于半變速風力發(fā)電系統(tǒng)五、風力發(fā)電技術—發(fā)電機雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng)的特點（1）連續(xù)變速運行，風能轉換率高；（2）部分功率變換(約三分之一），變流器成本相對較低；（3）電能質量較好（輸出功率平滑，功率因數高）；（4）并網簡單，無沖擊電流；（5）降低槳距控制的動態(tài)響應要求；（6）改善作用于風輪槳葉上機械應力狀況；（7）雙向變流器結構和控制較復雜；（8）電刷與滑環(huán)間存在機械磨損。五、風力發(fā)電技術—發(fā)電機無刷雙饋發(fā)電機五、風力發(fā)電技術—發(fā)電機無刷雙饋發(fā)電機轉子五、風力發(fā)電技術—發(fā)電機低速直驅永磁同步發(fā)電機五、風力發(fā)電技術—發(fā)電機低速直驅永磁同步發(fā)電機1.5MW88極定子外徑4.3m外轉子結構EnerconE-112gearlessturbineRatedpower:4,500-6,000kWRotordiameter:114mHubheight:124mTurbineconcept:Gearless,variablespeed,variablepitchcontrolGenerator:EnerconringgeneratorCurrentDevelopments,EnerconGmbHGermanyTargetmarket:Bigon-shoreandoff-shorefarms.五、風力發(fā)電技術—發(fā)電機五、風力發(fā)電技術—發(fā)電機半直驅永磁同步風力發(fā)電機一級增速1:9Technologytrend失速調節(jié)主動失速定速變速控制齒輪箱變距調節(jié)變速調節(jié)無齒輪箱五、風力發(fā)電技術—發(fā)展動態(tài)單機容量不斷擴大五、風力發(fā)電技術—發(fā)展動態(tài)五、風