[能源技术论文]关于新型能源的论文

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能源技术论文

能源技术论文篇一 论新能源发电技术 摘要：本文从全球能源的现状，介绍了中国能源发电技术的应用情况， 发现中国新能源发电对现代化建设具有重要战略意义。进一步介绍了风力发电系 统和燃料电池发电系统两种新能源发电技术。风力发电是当今非水可再生能源发 电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是近期发 展的重点。燃料电池是一种将化学能直接转换成电能的装置，它能量转化效率高， 几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。

关键词：新能源;风能;燃料电池;发电技术 中图分类号：
F206 文献标识码：
A 能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈，如何开发先进安全的新能 源使用技术、如何提高能源利用率也随之成为世界各国关心的课题。欧盟就首先 提出了20-20-20计划：到2020 年，可再生能源占欧盟总能源消耗的20%。2007 年12月，美国前总统布什也签署了《能源独立和安全法案》(EISA)，从而大力推 动新能源的使用和节能计划。另外，从环境的角度来看，为了保护人们赖以生存 的地球，开发新能源也是必由之路。

一、我国能源和发电技术的现状 2011年，我国新能源发电继续保持快速发展态势，并网装机容量持续 增长，发电量不断增加。截至2011年底，我国新能源安装容量达到7000万kW， 居世界首位，并网新能源装机容量达到5409万kW，同比增长47.4%，约占全部发 电装机容量的5.1%。其中，风电并网容量约占并网新能源装机总量的85.5%;并网 太阳能光伏装机容量约占并网新能源装机总量的4.4%;生物质及其他新能源发电 装机容量约占并网新能源装机总量的10.1%。

2011年，我国新能源发电量约为1016亿kWh，同比增长29.9%，约占全部发电量的2.2%。其中，风电发电量约占新能源发电总量的72.0%;太阳能光伏 发电约占0.9%;生物质及其他新能源发电约占27.1%。2011年我国新能源发电量按 发电煤耗320g/(kWh)计算，相当于节约3241万tce，减排二氧化碳9030万t。

电能是国民生活和生产的根基，无论是从能源角度，还是电力系统自 身方面来看，研究新能源发电技术对于我国的现代化建设和人民生活都具有相当 大的现实意义和战略意义。

二、风力发电技术 风能资源主要包括陆地资源与近海离岸资源两部分。风力发电是当今 非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电 方式，也是目前新能源发展的重点方向。

1.发展现状 近年来，我国风力发电产业取得了长足发展，这与我国的风能资源丰 富密不可分。据有关资料显示，陆地上离地面10米高度处，我国风能资源理论储 量约为43亿千瓦，技术可开发量约为3亿千瓦，离地面50米，估计可能增大一倍;
近海资源10米高经济可开发量约7.5亿千瓦，50米高约15亿千瓦。从我国联网风 电场总装机量来说，到2006 年底，我国已建成约91个风电场，装机总容量达到 约260万千瓦，比2005年新增装机134万千瓦，增长率为105%。根据国家中长期 规划，2015年风能发电要达到1500万千瓦，2020年要达到3000万千瓦。但是，与 风电发达国家相比，我国的发展规模还很小，发展速度也较缓慢。制约我国风电 发展的重要因素包括技术和制度两个方面。技术方面，风电机组的制造水平较低， 风电机组性能测试设备和技术也相对落后，并缺少相应的认证机构;制度方面， 风电场的运行维护水平和制度与国外风电场及国内火电生产相比有明显差距，缺 乏对运行过程中出现的问题和故障的详细记录、分析。

2.对电力系统的影响 风力发电机是以风作为原动力，风的随机波动性和间歇性决定了风力 发电机的电能输出也是波动和间歇的。所以，风电场的大规模接入将会带来波动 功率，从而加重电网负担，影响电网供电质量和电网稳定性等。

(1)对电能质量的影响。空气气流运动导致的风速波动周期一般为几 秒到几分钟，这种短周期的风速波动以及风电机组本身的运行特性可能影响电网的电能质量。首先会对频率产生影响：风力发电有功功率波动引起电磁功率的波 动，由于发电机组转子惯性，调节系统很难跟上电磁功率的瞬时变化，造成功率 不平衡，使发电机转速变化，系统频率也将改变。此外，风电还会对电压产生影 响：并网风电机组输出功率的波动导致电压的波动，而其输出功率的频率范围正 处于电压闪变的范围之内(25Hz)，因此又会造成电压闪变，最后会产生谐波电压 和谐波电流。

(2)对电网稳定性的影响。对较为薄弱的电网，风电功率波动将导致 瞬间电压跌落以及风力发电机的频繁掉线。在故障清除之后，发电机的磁化和转 差率的增加会消耗大量无功，导致电网电压恢复困难。

(3)对调频调峰能力的影响。气流长时间、季节性运动导致的风速波 动周期一般为数小时，甚至数天、数月，这种长周期的风速波动会增加现有电网 调频调峰的负担。负荷曲线的低谷期常常对应了风电出力的高峰期，风电场的并 网发电使电网的等效负荷峰谷差增大，大大增加了电网调频调峰负担。

三、太阳能光伏电池发电技术 1. 1 太阳能光伏电池 太阳能光伏电池发电也简称为太阳能光伏发电，被认为是未来世界上 发展最快和最有前途的一种可再生新能源技术。太阳能光伏电池的基本原理是利 用半导体的“光生伏打效应”( 光伏效应) 将太阳的光能直接转换成电能。能利用 光伏效应产生电能的物质，称为光伏材料。利用光伏效应将太阳能直接转换成电 能的器件叫太阳能光伏电池或光伏电池。光伏电池是太阳能光伏发电的核心组件。

1839 年，法国物理学家贝克勒尔 ( Edmond Bec-qurel) 发现: 将两片 金属浸入电解液中所构成的伏打电池，当接收到太阳光照射时电压升高，他在所 发表的论文中把这种现象称为“光生伏打效应( PhotovohaicEffect) ”。“光生伏打效 应”是不均匀半导体或半导体与金属混合材料在光照作用下，其内部可以传导电 流的载流子分布状态和浓度发生变化，因而在不同部位之间产生电位差的现象。

1941 年，奥尔在硅材料上发现了光伏效应，从而奠定了半导体硅在太阳能光伏 发电中广泛应用的基础。1954 年，美国贝尔实验室的科学家恰宾( Darryl Chapin) 和皮尔松( Gerald Pearson) 研制成功世界上第一个实用的单晶硅光伏电池。同年， 韦克尔发现砷化镓具有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成世界上第一 块薄膜光伏电池。我国2010 年 12 月投入运行的大丰 20 MW 光伏电站，是目前全国最大的薄膜光伏电站，年发电量2 300 万 kW·h。

太阳能光伏电池的工作原理如图 1 所示。

在半导体中掺加杂质制成 PN 结，以形成在平衡状态时具有的内建 电场，在该内建电场的作用下分离由外界激发而生成的过剩载流子，从而形成外 部电压。在光照条件下，半导体中的电子吸收光子能量从价带跃入导带，形成电 子———空穴对，成为载流子。生成载流子所需要的最低能量是半导体的禁带宽 度 Eg，使用禁带宽度较小的材料制作的太阳能电池可以形成较大的电流。

基于单晶硅的第一代光伏电池是目前太阳能光伏电池市场的主流，其 光电转换率已达 24. 7%;
基于薄膜技术的第二代光伏电池的光电转换效率已达 到16. 5% ～ 18. 8% 。由于薄膜光伏电池大大减少了半导体材料的消耗，因此 具有很好的发展前景。应该指出，光伏电池在光电转换过程中，光伏材料既不发 生任何化学变化，也不产生任何机械磨损，因此太阳能光伏电池是一种无噪音、 无气味、无污染的理想清洁能源。2006 年，我国太阳能电池生产总量首次达到 400 MW，从而超过美国成为全球第三大生产国，也是世界上发展最快的国家。

1. 2 太阳能光伏电站 太阳能光伏电站是将若干个光伏转换器件即光伏电池封装成光伏电 池组件，再根据需要将若干个组件组合成一定功率的光伏阵列，并与储能、测量、 控制装置相配套，构成太阳能光伏电站。

太阳能光伏电池具有很大的灵活性，不仅可以用其建设零星规格的电 站，而且可以组成应用于小型、分散电力用户的太阳能光伏发电系统。这种独立 运行的太阳能光伏发电系统称之为离网型太阳能光伏发电系统。

由于受昼夜日照变化及天气的影响，离网型光伏发电系统通常需要和 其他电源形式联合使用，比如柴油发电机组以及蓄电池组，从而增大了电站的投 资和维护费用。离网型光伏发电系统往往建在距离电网较远的偏远山区及荒漠地 带，向独立的区域用户供电。西藏措勒 20 kW 光伏电站是我国建设较早的离网 型光伏电站，总投资 290 万元，1994 年 12 月正式投产发电。

离网型太阳能光伏电站系统如图 2 所示。

电站的发电系统由太阳能光伏电池方阵、蓄电池组、直流控制器、直流 - 交流逆变器、交流配电柜和备用电源系统( 包括柴油发电机组和整流充电 柜) 等组成。其工作原理为太阳能光伏电池方阵经过直流控制柜向蓄电池组供电， 并根据需要整定蓄电池组的上限和下限电压，由直流控制柜自动控制充电。蓄电 池组通过直流控制柜向直流 - 交流逆变器供电，经逆变器将直流电变换成三相 交流电，再通过交流配电柜以三相四线制向用户供电。当蓄电池组的电压下降到 下限电压时，为不造成蓄电池组的过渡放电，直流控制柜将自动切除其输出电路， 使直流 - 交流逆变器停止工作。柴油发电机组为电站的备用电源，必要时由备 用电源通过整流充电柜向蓄电池组充电，或在光伏发电系统出现故障及停运时直 接通过交流配电柜向用户供电。直流 - 交流逆变器和柴油发电机组不能同时向 用户供电，为此必须在交流配电柜中设置互锁装置以保证供电电源的唯一性。

当太阳能光伏电站的容量达到一定规模时，还可与电网相联，即所谓 的并网型光伏电站。这时，如果本地负荷不足，则可将多余的电能输送给电网。

当本地太阳能发电量不足时，则由电网向用户提供电能。因此，并网型光伏电站 可以不需要使用蓄能装置，减少系统投资和维护费用。同时由于与电网的互济， 提高了发电设备的利用率和供电用电的安全可靠性，是大规模开发太阳能发电技 术的必然趋势。我国第一座并网型光伏电站是 2006 年建成投运的西藏羊八井可 再生能源基地 100 kW 高压并网光伏电站。2010 年底全国首个光伏并网发电项 目敦煌 2 ×10 MW 光伏发电项目建成投产。

四、结论与展望 本文从全球和我国的能源现状出发，分析说明了新能源发电技术是当 前迫切而有实际价值的研究课题，进而具体介绍了风力发电系统和燃料电池发电 系统的特点以及我国在这两个方面的发展现状。新能源不仅仅指风能和燃料电池， 还包括生物质能、海洋能、地热能和光伏电池等。我国乃至全世界的新能源发电 技术发展的潜力都是巨大的。在人类明天的舞台上，新能源将取代化石燃料，扮 演重要的角色。

能源技术论文篇二 简介几种绿色能源技术 摘要 康博公馆项目位于山东省德州市经济开发区行政中心，环境优 美、交通便利，同时具有浓厚的人文气息，区位优势得天独厚，具有绿色人居环境的先天优势。在项目建设的各个环节均坚持高标准、严要求，引入国内第一流 的设计团队和施工队伍，并采用了一系列低碳、环保、节能的新技术、新材料、 新工艺，着力将本项目打造成省内一流、国内领先的绿色、宜居、环保的精品住 宅小区。以下从太阳能、地热能的利用、新风系统、磁能活化水技术等方面，简 介其在“康博公馆”项目中的应用。

关键词：太阳能热水、太阳能光电技术、地热能、新风系统、磁能活 化水技术 中图分类号：TK51文献标识码：
A 文章编号：
1、太阳能在住宅中的应用技术 1.1太阳能热水系统在住宅中的应用 相关参数：德州地区自来水年平均水温在10℃左右;年最低气温为 -11℃。热能与电能的换算参数：
1KWh=860大卡1大卡=4.18千焦。冷、热水设 计计算参数：额定工况：冷水计算温度：10-15℃ 热水计算温度：55℃ ;最冷工 况：冷水计算温度：10℃热水计算温度：55℃。

根据相关参数，充分注重用水要求与现场实际，方便统一操作管理， 系统设计均为自动控制执行模式。严格遵循国家技术标准化的规范、以《建筑给 水排水设计规范》所要求的水量的设计标准进行设计。

目前较为普遍使用的太阳能集热器主要有平板集热器和全玻璃真空 管集热器，本工程主要采用全玻璃真空管集热器。以下就其主要技术环节及特点 作一下介绍：(a)全玻璃真空管集热管：它像一个拉长的暖水瓶，由内、外两层同 心圆玻璃管构成，内管外表面镀有选择性吸收涂层，外管为透明玻璃管。内、外 玻璃管间抽成真空。当太阳光透过外管照射到内管外壁时，镀有选择性涂层的内 管外壁将太阳能转换成热能，加热玻璃管内的传热流体。全玻璃真空管的热损失 系数在0.9瓦/(立方米℃)以下，因此它的空晒温度可达到200℃以上，可以轻松地 将冷水烧开。全玻璃真空管在中、高温区域具有较高的集热效率，同时在冬季寒 冷与太阳辐照度不很强的地区仍然能正常产生热水。对于真空管太阳热水器来讲， 真空管集热器是最关键的部件。(b)蓄热水箱：贮存热水的部件。在家用热水器 和无强制循环系统中，它必须高于集热器。(c)支架：是将集热器和蓄热水箱连接 成一个系统的部件。(d)连集管：将集热器从太阳光转换所获热能传送出去，一方面需有传热工质，另一方面需有专门构造的导管，这被称为连集管。在家用热 水器中，蓄热水箱代替了连集管。(e)反射板：真空管集热器的背部都装有反射板， 以增强集热管的能量收集，减少集热管的数量是降低集热器成本的有效措施。本 工程项目的系统选择：户用太阳热水器以一家为一个系统，若用户多，可若干用 户共用一个热水箱，集中供热，称为大系统。大系统的换热方式，除采用户用太 阳热水器的自然循环式和闷晒式外，还采用强迫循环式和定温放水式。自然循环 系统的单体装置一般不超过100平方米。

1. 2 太阳能光电技术在住宅中的应用 太阳能光电技术是通过光电装置把太阳能转化成电能进行利用，但由 于目前光电板造价很高，在住宅中应用的较少，但光电板的造价正呈下降趋势， 光电技术的应用前景很乐观。因此本小区仅是公用建筑部分采用太阳能光电技术。

2、地热能在住宅中的应用技术 1) 地源热泵系统。系统通过地源热泵将环境中的热能提取出来对建 筑物供暖，或将建筑物中过多的热能释放到环境中去而实现对建筑物的制冷。夏 季可以将富余的热能存于地层之中以备冬用;同样，冬季可以将富余的冷能贮存 于地层以备夏用。这样，通过利用地层自身的特点实现对建筑物、环境的能量交 换。

2) 能量活性建筑基础系统一般在地下10 m～20 m 左右深度,土壤温 度全年保持在13 ℃左右。在此之上的土壤温度受外界气候影响而产生季节性波 动;在此之下的土壤温度受地心热力影响,每向下33 m 土壤温度上升1 ℃左右。能 量活性建筑基础这项技术的基本原理就是在建筑基础施工过程中将工程塑料管 埋入地下,形成闭式循环系统,用水作为载体,夏季将建筑物中的热量转移到土壤 中;冬季从土壤中提取热量。这项技术于20 世纪70 年代初诞生于欧洲,最初多用 于居住建筑。其突出优点就是不需要专门钻井而可以获取地热(地冷) 资源,投资 相对较少,经济效益明显。根据建筑基础土质情况和建筑基础工程要求,可采用与 基础形式相配合的技术,如能量活性基础桩、基础墙和基础板。这一系统若是采 用与其相配套的地冷直接制冷技术则经济效益更好,消耗1 kW 电能可以输送50 kW 冷量到建筑物中。经过20 余年的发展,这项技术已基本成熟。

本项目建筑面积较大，无论采用单纯的地热水阶梯利用还是地源热泵， 系统投资都较大，且系统单一具有一定的不安全因数。设计方案拟在240m3/h地热水的热源资源条件下配以地埋管、热泵、燃气锅炉联合系统。地热水、地埋管 联合热泵系统承担建筑的基础负荷，燃气锅炉作为供热的调峰措施，负担冬季深 冬季节较冷时段的峰值热负荷。地埋管在夏季制冷时可以做为制冷机冷却水用， 由于地热水夏季水温较高而无法利用，因此系统需要配置一定容量的冷却塔。

经过初步计算，燃气锅炉配置容量为系统总热负荷的30%左右时，系 统的运行费用增加不大，但是投资显著降低，因此燃气锅炉系统配置容量约为系 统热负荷的30%左右，其他热量不足部分采用地源热泵系统。

冬夏季供热分配示意图如下：
冬季 夏季 地热水冬季供热时采用阶梯利用，高温部分直接供热，低温部分作为 热泵低温热源。示意图如下：
3、新风系统在住宅中的应用技术 运用多元传感技术，对温度、湿度数据自动采集和控制。室内温度形 成20-26℃的恒温效应，没有温差，湿度35-70%，室内达到最好的舒适效果。气 候系统实现了室内空气的温度、湿度、洁净度(空气含氧量及空气品质过滤等措 施)等整体品质的综合处理，在启动制冷或制热时，空气处理也同步联动，配置 了远程控制功能，在家人外出旅游时可通过远程控制方式启动系统运行，还配置 了高达95%换热效率的热交换器，换热时，比换热效率仅为约65%的普通全热交 换器，要减少35-40%的热能损失，并且能及时导出因空气中过多湿气所产生的 冷凝水，系统运行安全有效，热交换核采用高分子复合材料具有防潮湿、抗腐蚀 性强等特点。而系统Free Cooling功能利用户外昼夜温度变化和不同季节的温度 条件，以获得户外不同时段的高温或低温来调节室内的温度需求，系统更节能。

本项目的新风系统是，将主机安装在卫生间或者厨房吊顶内或设备间， 污浊空气回风口设置在卫生间吊顶上和走廊的吊顶上，外排气口和新鲜空气进气 口设置在外墙上，室内送风口设置在各卧室及书房、客厅的地面，主机运转时， 新鲜空气从送风口徐徐进入室内，而污浊空气则从室内排风口通过主机排出到室 外。即：从室内底部输送新鲜空气，形成新风湖，被使用后的混浊空气及室内有 害气体的比重较轻，漂浮于距室内顶部30厘米空间，人体温度和人的自由走动加 快混浊空气的上浮，最后从室内的上方排出室外。形成一个会呼吸的房屋系统。4、磁能活化水在住宅中的应用技术 现在水污染严重，多地在对水源地进行严格管理。人们的饮用水水质 安全也越来越受到重视。其中以直饮水设备为代表的净化水处理设备，以其节能、 高效、安全等优势尤为受到重视。

纳滤(NF) 直饮水设备主要通过纳滤膜法水处理技术，它是介于反渗 透技术与超滤技术之间。纳滤技术可以有效除去原水中的细菌、硬度、寄生虫等， 处理过程中不产生任何副产物。纳滤直饮水设备能去除对人体有害的物质，与此 同时还能保留对人体有益的微量元素。