華北電力大學(xué) 趙 璟

新能源發(fā)電及其展望

華北電力大學(xué) 趙 璟

工業(yè)革命以后，隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，環(huán)境問題也逐漸凸顯，CO2排放量與日俱增，溫室效應(yīng)愈加明顯。世界各國(guó)為應(yīng)對(duì)全球變暖制訂了一系列政策，并大力發(fā)展新能源發(fā)電，以期實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電代替?zhèn)鹘y(tǒng)的火力發(fā)電，進(jìn)而降低對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

一、新能源發(fā)電的種類

新能源又稱非常規(guī)能源，是指?jìng)鹘y(tǒng)能源之外的各種能源形式，如太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。新能源發(fā)電是指以上述新能源為一次能源，利用先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)，產(chǎn)生電能的過(guò)程。目前，常見的新能源發(fā)電形式主要有以下幾種。

1.風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由槳葉、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、電力電子裝置、升壓變壓器等組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)種類繁多，根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的種類，如，按運(yùn)行特征和控制方式可分為恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；根據(jù)運(yùn)行方式可分為離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪軸的位置可分為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。目前，我國(guó)已在甘肅、新疆、河北、蒙東、蒙西、吉林和江蘇沿海建設(shè)了七大千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地。

2.太陽(yáng)能發(fā)電。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池組、太陽(yáng)能控制器、蓄電池（組）、逆變器組成。太陽(yáng)能發(fā)電形式主要有光伏發(fā)電和光熱發(fā)電兩種形式。光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)是否接入電網(wǎng)又可分為離散型發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)，離散型發(fā)電系統(tǒng)可以直接向直流用電裝置供電，并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)需通過(guò)電力電子裝置將直流電轉(zhuǎn)化為交流電后才能并網(wǎng)運(yùn)行；光熱發(fā)電主要是利用聚光器將低密度的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為高密度的太陽(yáng)能，再通過(guò)傳熱裝置，轉(zhuǎn)化為蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)能量由太陽(yáng)能到熱能和電能的轉(zhuǎn)換。

3.海洋能發(fā)電。海洋儲(chǔ)存著大量的能量，主要有潮流能、潮汐能、溫差能和波浪能。其中，潮汐發(fā)電技術(shù)和小型波浪發(fā)電技術(shù)發(fā)展比較成熟，得到了實(shí)際的應(yīng)用。潮汐發(fā)電利用潮汐漲落形成的水位差，沖擊水輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電作業(yè)，具有較強(qiáng)的規(guī)律性和可預(yù)測(cè)性，并且功率密度大, 能量穩(wěn)定, 易于電網(wǎng)的發(fā)、配電管理, 是一種優(yōu)秀的可再生能源。波浪發(fā)電是將波浪能通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械、氣壓或液壓的能量，然后通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。我國(guó)波浪能源理論功率超過(guò)1 000萬(wàn)kW，以臺(tái)灣附近分布最多，其次主要分布在廣東、福建、浙江沿海。廣東汕尾建成的100 kW 振蕩水柱式波浪電站已經(jīng)通過(guò)驗(yàn)收，另外，我國(guó)計(jì)劃至2020年，在山東、海南、廣東各建1座1 000 kW級(jí)的岸式波力電站。

4.生物質(zhì)發(fā)電。生物質(zhì)發(fā)電是以農(nóng)作物秸稈和木屑為主要燃料的一種火力發(fā)電方式，與常規(guī)的火力發(fā)電相比，生物質(zhì)發(fā)電實(shí)現(xiàn)了CO2的零排放，具有環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，受到了越來(lái)越多的科技工作者的關(guān)注。生物質(zhì)能分布廣泛，總體而言，其在地球上的總儲(chǔ)量?jī)H次于煤炭、石油、天然氣。利用生物質(zhì)能來(lái)發(fā)電的方式有很多，如直燃發(fā)電、混燃發(fā)電、氣化發(fā)電、沼氣發(fā)電等多種方式。

二、我國(guó)新能源發(fā)電現(xiàn)狀

目前，我國(guó)新能源發(fā)電還處于起步階段，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.新能源發(fā)電具有間歇性，因而必須對(duì)其發(fā)電量做出合理準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，而我國(guó)在這方面還比較欠缺。

2.與傳統(tǒng)火力發(fā)電相比，可再生能源發(fā)電的啟動(dòng)和運(yùn)行較快，為適應(yīng)電網(wǎng)的互聯(lián)性要求，需要對(duì)其運(yùn)行過(guò)程做出調(diào)整。

3.并網(wǎng)輸電網(wǎng)絡(luò)升級(jí)費(fèi)用投入巨大，如何優(yōu)化配置可再生能源發(fā)電設(shè)備、減少費(fèi)用開支，是擺在管理者面前的一個(gè)重大問題。

三、新能源發(fā)電展望

目前，我國(guó)發(fā)電量結(jié)構(gòu)中，火電所占比例最大，約81%；水電為16%，核電為2%，新能源發(fā)電所占比例不足1%。國(guó)際能源署對(duì)2000－2030年國(guó)際電力的需求進(jìn)行的研究表明，來(lái)自可再生能源的發(fā)電總量年平均增長(zhǎng)速度將最快。該項(xiàng)研究認(rèn)為，在未來(lái)30年內(nèi)，非水利的可再生能源發(fā)電將比其他任何燃料發(fā)電的增長(zhǎng)都要快，年增長(zhǎng)速度近6%，在2000－2010年間其發(fā)電總量將增長(zhǎng)5倍；預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源所提供的電力將占世界總電力的4.4%。

近年來(lái)，我國(guó)也大力支持新能源發(fā)電，從1995年開始就頒布了一系列政策來(lái)扶持并促進(jìn)其發(fā)展?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能、生物質(zhì)能等新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，規(guī)模不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)層次快速提升，產(chǎn)業(yè)政策體系逐步完善?！笆逡?guī)劃”提出了到2020年我國(guó)能源科技的發(fā)展目標(biāo)：在新能源技術(shù)領(lǐng)域，建成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型先進(jìn)壓水堆示范電站；風(fēng)電機(jī)組整機(jī)及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)制造技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；發(fā)展以光伏發(fā)電為代表的分布式、間歇式能源系統(tǒng)，光伏發(fā)電成本降低到與常規(guī)電力相當(dāng)；開展多塔超臨界太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)300 MW超臨界太陽(yáng)能熱發(fā)電機(jī)組的商業(yè)應(yīng)用；實(shí)現(xiàn)先進(jìn)生物燃料技術(shù)產(chǎn)業(yè)化綜合利用。

我國(guó)新能源發(fā)電起步較晚，但發(fā)展勢(shì)頭迅猛，在國(guó)家政策大力扶持下已逐步接近國(guó)際水平。雖然近期我國(guó)還應(yīng)堅(jiān)持以火力發(fā)電為主、以新能源發(fā)電為輔的政策，但在不久的將來(lái)，新能源發(fā)電一定會(huì)在我國(guó)整個(gè)電力系統(tǒng)中占據(jù)一席之地。