新能源发电技术与应用现状前景

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新能源发电技术与应用现状前景

　　随着我国工业化、城镇化进程的加快，人们对能源的需求量越来越大，然而，传统能源利用方式带来了一系列的环境问题。随着人们对环境保护意识的增强，科技的进步，新能源逐渐成为取代传统能源的主要发展方向。下面是小编精心整理的新能源发电技术与应用现状前景，欢迎大家分享。

　　新能源发电技术与应用现状前景

　　随着社会的不断进步，国际间的相互竞争日益加剧，由于日益突出的环境问题，以及能源危机问题，新能源的开发与利用已经成为各国发展的重中之重。虽然和发展成熟的煤，石油，天然气等常规能源相比，包括太阳能，风能，地热能等对于保护环境，节能减排，促进社会可持续发展方面有着积极的作用和意义。而新能源发电技术也必然存在着广阔的发展空间。

　　一、太阳能发电技术

　　石油，煤炭等常规能源的储量日益减少，作为目前世界上储量最多的清洁能源，太阳能发电无疑已经成为应对能源危机的重要途径。目前国内利用太阳能发电的方式主要有光热发电与光伏发电两种。

　　第一，光伏发电。利用光照造成了半导体和金属相结合部位火灾不均匀导体出现电位差的现象就是光伏效应。基于光伏效应从而把太阳能直接转换成电能的部件，当太阳能电池被太阳光照射时，在太阳能电池里经过太阳光光子的激发产生电子空穴对，电子空穴对与电子向电池的不同方向移动，当在外部形成通路时，此时就会产生电流，从而形成电能。目前，光伏发电应用最多的两种形式是并网型光伏发电系统与离网型光伏发电系统。并网型光伏发电系统是和电网相连的光伏发电系统；而将太阳能电池直流电直接利用的是离网型光伏发电系统，离网型光伏发电系统可以基于不同的需要利用逆变器实现将电流转变为直流电，满足了人们的需求。

　　第二，光热发电。把自然界中的光能进行汇聚，利用结合聚光器实现太阳能的汇集，通过处理后，太阳能实现了由液态向气态的转变，从而可以用来实现汽轮机的发电，这就是光热发电系统发电的原理。光热发电系统主要包括了以下三种形式，即槽式光热发电系统，蝶式光热发电系统，以及塔式光热发电系统。由于槽式光热发电系统的发电效率比较高，因此，是目前应用最广泛的光热发电形式。由于技术的限制，目前和光伏发电相比，光热发电进展比较缓慢。

　　二、风力发电技术

　　实际上风力发电是进行能量转化的过程，一般情况下，风力发电系统包括了发电机，桨叶，电力电子装置，机械传动装置和升压变压器等设备。风机桨叶捕获风的动能，并且将其转变成机械能，通过机械传动系统将由风能转变的机械能转化为电能，然后流域电力电子装置或者直接将电能接入到电网中。随着科技的不断发展，风力发电技术也越来越完善，目前主要的风力发电技术有恒速恒频以及变速恒频两种风力发电方式。

　　三、地热发电技术

　　通过热能向机械能的转变，然后将机械能运用到发电机，从而产生电能，也就是说通过蒸汽的热能带动汽轮机转动，最终实现发电，这是地热发电技术的原理。随着技术的不断进步，目前新型地热发电技术并不需要过多的装置，同时，地热发电技术也不需要燃料的消耗，利用载体将地下的热能带到地面上，地下热水以及地下天然蒸汽都是地热发电的载体。基于此，可以将地热发电技术分为两种形式，即热水型地热发电技术和蒸汽型地热发电技术。我国自从上个世纪的七十年代开始出现地热电站，目前山东招远，江西温汤等地都建有地热发电站。在目前我国已经探明的地热田中，西藏羊八井地热田的蒸汽温度最高，超过了172摄氏度。我国地热资源丰富，因此，要大力发展地热发电，而地热发电技术的实施，必须有设备，技术，人才等的保障。

　　四、生物质能发电技术

　　利用自然界中的生物产生电能，也就是基于绿色植物光合作用，把太阳能转变为化学能，在生物体内进行存储，生物质能具有分布广泛，清洁，污染低，种类多的优势，因此，生物质能发电技术的研究已经成为研究的重点和热点。

　　对生物质能利用的方法包括直接进行燃烧，包括气化，直接液化以及热解等的热化学法，包括酯化，间接液化等的化学法，包括水解，沼气技术，发酵等的生化法，以及物理化学法。作为对生物质能进行有效利用的主要方式之一，生物质发电包括了沼气发电，混燃发电，气化发电以及直燃发电等方式。

　　我国作为农业大国，拥有非常丰富的生物质能资源，同时，我国政府大力发展清洁能源发电技术，因此，生物质能发电一直受到政府的重视与支持。目前我国已经投产和正在建设的生物质能发电项目将近50个，不过，整体上我国的生物质能发电还处于发展初期阶段，商业化与产业化的程度不高，因此市场竞争力不强。按照我国《可再生能源中长期发展规划》的要求，我国生物质能发电到2020年发电装机容量将实现3000万千瓦的目标。

　　虽然生物质能资源巨大，然而进行原料收集，加工，存储以及运输时需要的投入比较大，从而使得总成本升高，我国政府正在通过相关优惠政策的出台与实施，鼓励生物质能发电技术的研究，从而使得可再生能源得到充分发展。

　　五、海洋能发电技术

　　将海洋中所蕴含的能量进行利用并进行发电的技术就是海洋能发电技术。海洋面积占到地球表面积的70%以上，海洋资源丰富，同时清洁无污染，是人类可以用来利用的新的能源，然而，海洋的地域性比较强，其能量的密度又比较低，因此，使得海洋能的开发利用受到一定的限制。目前利用海洋能进行发电的技术主要包括了潮汐发电技术，小型波浪发电技术。由于太阳与月球等的引力造成海洋水位出现潮汐变化时具有的能量，就是潮汐能发电。潮汐能发电蕴藏的能量高，由于对环境造成的影响比较小，属于可再生能源与清洁能源，而运行成本低，但是潮汐能发电建设成本过高，电价也就相应比较高，限制了潮汐能发电。利用波浪能转变成气压，机械等的能量，利用传动装置对发电机进行驱动进行发电就是波浪发电。我国海洋资源丰富，虽然波浪发电技术较为复杂，但是其发展前景非常好。

　　六、结语

　　随着人类社会的不断发展，促进了新能源发电技术日益完善，而我国明确提出节能减排，构建可持续发展社会，新能源发电技术对于保护环境，缓解我国目前的用电危机，保障我国可持续战略的实施起着非常重要的作用。

　　储能技术及其在新能源发电中的前景

　　一、新能源发展现状及其面临的储能问题

　　新能源是指在新技术基础上开发利用的非常规能源，包括风能、太阳能、海洋能、地热能、生物质能、氢能、核聚变能、天然气水合物等。新能源资源潜力大，可永续利用，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面已发挥了重要作用。上世纪70年代以来，新能源开发利用受到世界各国高度重视，许多国家将开发利用新能源作为能源战略的重要组成部分，提出了明确的发展目标，制定了鼓励新能源发展的法律和政策，新能源得到迅速发展。

　　近30年来，新能源发电技术发展迅速，产业规模、经济型和市场化进成逐年提高。截至20xx年底，全世界风电累计装机总容量达到93849mw，太阳能电池累计产量达到12000mw，为人类提供了大量清洁电力。然而，限于风能、太阳能等资源的影响，风能和太阳能发出的电力具有不稳定性和不连续性，不利于大规模发展。所以，可以将不稳定的电力收集起来并在适当的时候将其平稳释放的储能装置，在新能源利用的广大领域具有不可替代的作用，显示出非常良好的发展前景。

　　二、现阶段各种储能技术发展概述

　　电能储存的形式可分为四类：机械储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器等) 、电磁储能(如超导电磁储能等)和相变储能(如冰蓄冷等)。

　　抽水储能

　　抽水储能技术是指在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放上池水库中的水发电。抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70%～85%之间。主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。截至xx年年底，全国抽水蓄能电站投产规模已达到624.5万千瓦，约占全国总发电装机容量的1.2%。目前在建的抽水蓄能电站12座，在建规模1250万千瓦，其中国家电网公司经营区域内在建抽水蓄能项目达到1010万千瓦。国家电网公司规划2020年公司经营区域内抽水蓄能规模将达到2692万千瓦。

　　压缩空气储能

　　压缩空气技术是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩的空气推动汽轮机发电。

　　飞轮蓄能

　　飞轮蓄能是指利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成机械能储存起来，在需要的时飞轮带动发电机发电。飞轮储能具有效率高、建设周期短、寿命长、高储能、充放电快捷、充放电次数无限以及无污染等优点，适用于电网调频和电能质量保障。

　　钠硫电池

　　钠硫电池是在300℃的高温环境下工作，它的正极活性物质是液态的硫（s）；负极活性物质是液态金属钠（na），中间是多孔性陶瓷隔板。钠硫电池的主要特点是能量密度大（是铅蓄电池的3倍）、充电效率高（可达到80%）、循环寿命比铅蓄电池长等优点，适用于大型储能系统。东京电力公司在钠硫电池系统开发方面处于国际领先地位，2004年在hitachi自动化系统工厂安装了当时世界上最大的钠硫电池系统，容量是http://cankao.gcw818.com。

　　液流电池

　　液流电池的活性物质可溶解分装在两大储存槽中，溶液流经液流电池，在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原与氧化反应。此化学反应为可逆的，因此可达到多次充放电的能力。此系统之储能容量由储存槽中的电解液容积决定，而输出功率取决于电池的面积。由于两者可以独立设计，因此系统设计的灵活性大而且受设置场地限制小。液流电池已有钒　溴、全钒、多硫化钠/溴等多个体系，高性能离子交换膜的出现促进了其发展。液流电池电化学极化小，能够100%深度放电。目前，液流电池均已实现商业化运作，100 kw级液流电池储能系统已步入试验示范阶段。

　　铅酸电池

　　铅酸蓄电池主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池，具有成本低、技术成熟、储能容量大（已达到mw级）等优点，主要应用于电力系统的备载容量、频率控制，不断电系统。然而，它的缺点是储存能量密度低、可充放电次数少、制造过程中存在一定污染等。

　　镍镉电池

　　镍镉电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参加化学反应，其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量。电解液通常用氢氧化钾溶液。镍镉电池具有大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单、循环寿命长等优点，最早应用于手机、笔记本电脑等设备。当然，镍镉电池的“记忆效应”会逐渐降低电池的容量。此外，由于其存在重金属污染已被欧盟组织限用。

　　超级电容器

　　超级电容器根据电化学双电层理论研制而成，可提供强大的脉冲功率，充电时处于理想极化状态的电极表面，电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使其附于电极表面，形成双电荷层，构成双电层电容。超级电容器历经三代及数十年的发展，已形成容量0.5～1000f、工作电压12～400 v、最大放电流400～2000 a 系列产品，储能系统最大储能量达30mj。但超级电容器价格较为昂贵，在电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑和电能质量峰值功率场合，如大功率直流电机的启动支撑、态电压恢复器等，在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平。目前，基于活性碳双层电极与锂离插入式电极的第-四-代超级电容器正在开发中。

　　超导电磁储能

　　超导磁储能系统（smes）利用超导体制成的线圈储存磁场能量，功率输送时无需能源形式的转换，具有响应速度快(ms级)，转换效率高(≥96%)、比容量(1~10wh/kg)/比功率(104~105kw/kg)大等优点，可以实现与电力系统的实时大容量能量交换和功率补偿。目前，世界上1~5mj/mw 低温smes装置已形成产品，100 mj smes 已投入高压输电网中实际运行，5 gwh smes已通过可行性分析和技术论证。smes 可以充分满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节、提高系统稳定性和功率输送能力的要求。

　　在各种储能技术中，抽水蓄能和压缩空气储能比较适用于电网调峰；电池储能和相变储能比较适用于中小规模储能和用户需求侧管理；超导电磁储能和飞轮储能比较适用于电网调频和电能质量保障；超级电容器储能比较适用于电动汽车储能和混合储能。

　　三、储能技术发展展望

　　储能技术正朝着转换高效化、能量高密度化和应用低成本化方向发展。

　　随着常规能源的日渐枯竭和新能源技术的不断进步，风能和太阳能等新能源发电技术将会在并、离网两个方向上实现大规模发展，最终取代常规能源发电，成为发电技术的主流。但是限于自然资源自身特点的影响，风电和太阳能等发电具有不稳定性和不连续性（间歇性），大规模并网发电会对电网的安全性和稳定性造成冲击。先进的储能技术将为太阳能、风能等并网发电提供一揽子解决方案。

　　充放电速度快、反应灵敏的储能装置可用于调频、调相和调压，保证新能源电力的质量。以风电为例，风力发电系统并网运行的关键问题是使风力发电机的输出电源保持频率、电压的恒定。将飞轮电池并联于风力发电系统直流侧,利用飞轮电池吸收或发出有功和无功功率,能够改善输出电能的质量。随着电力电子、自动控制等相关技术的进一步发展，飞轮技术和风力发电“完美结合”，可以向电网输出更加平稳优质的电能。

　　容量密度大的储能装置可以用于电网的“调峰”。当某个时间段内风力资源丰富时，电网的电力需求却处于“低谷”时期，此时可以利用大容量的储能装置“削峰填谷”，将“过剩”的电能储存起来，在电网负荷高峰期将电能平稳的释放出来。

　　此外，储能技术有助于大规模发展新能源离网式发电。用户可将不稳定的、间断的电力储存起来，在需要的时候将电能平稳输出。

　　新能源的发展现状和未来的发展趋势

　　一、新能源的现状

　　1.发展进展

　　目前，新能源的发展进展可谓是迅速而稳健的。全球新能源产业正以惊人的速度扩张，特别是在太阳能、风能、水能和生物质能等领域。根据国际能源署（IEA）发布的最新数据，2020年全球可再生能源装机容量达到2816GW，占全球总装机容量的72%。其中，风能和太阳能光伏发电是可再生能源中增长最快的两个领域，其装机容量分别为733GW和714GW。

　　2.技术水平

　　新能源技术不断创新，技术水平也不断提高。特别是在太阳能和风能等领域，新的技术不断涌现，例如光伏组件的效率不断提高，风力涡轮机的产量不断增加等。此外，新能源储能技术也得到了大幅度的提高，这为新能源的利用提供了更为便捷和高效的手段。

　　3.新能源市场

　　随着新能源技术的不断发展，新能源市场也不断扩大。目前，全球新能源市场已经形成了一定的规模，越来越多的国家和地区开始重视新能源的开发和利用。除了太阳能和风能之外，其他新能源领域也在不断发展壮大，例如水能、生物质能等。

　　二、未来的发展趋势

　　1.产业规模进一步扩大

　　随着新能源技术的不断进步，新能源的发电成本不断降低，同时新能源的使用效益不断提高。这将推动新能源产业规模不断扩大，各国政府也将加大对新能源产业的支持和鼓励，加速新能源产业的发展。

　　2.技术水平不断提升

　　新能源技术将不断创新和提高，这将使得新能源技术更为成熟和完善。例如，新能源储能技术将更加高效和安全，新能源发电技术也将更加智能和可靠。同时，新技术的不断涌现和技术水平的提升将推动新能源产业的进一步发展和扩大。

　　3.新能源领域多元化

　　随着新能源技术的不断进步和发展，新能源领域也将更加多元化。除了太阳能和风能之外，其他新能源领域也将逐渐壮大，例如水能、生物质能等。新能源的多元化将使得新能源更加具有稳定性和可靠性，也将更好地满足能源的多样化需求。

　　4.新能源市场更加国际化

　　新能源产业在全球范围内的发展速度和规模均不断扩大，而且越来越多的国家和地区开始重视新能源的开发和利用。这将推动新能源市场的国际化进程，不同国家和地区之间的合作和竞争将更加激烈，同时也将为新能源产业的进一步发展和扩大提供更广阔的空间和机遇。

　　三、影响新能源发展的因素

　　1.政策因素

　　政策是影响新能源发展的重要因素。各国政府在新能源领域的政策和法规对新能源的发展起着重要作用。政策的鼓励和支持将推动新能源产业的快速发展，而政策的限制和压制则可能会阻碍新能源的发展。

　　2.经济因素

　　经济因素也是影响新能源发展的重要因素。新能源的发展需要投入大量的资金和资源，这需要企业和政府的大力支持和投入。同时，新能源的市场化程度和发展速度也需要得到市场和投资者的认可和支持。

　　3.技术因素

　　技术水平的提高和新技术的涌现对新能源发展起着重要作用。新能源技术的创新和提高将促进新能源的发展和利用，同时也将推动新能源产业的进一步发展和扩大。

　　4.环境因素

　　环境因素也是影响新能源发展的重要因素。随着环保意识的提高和对环境问题的重视，新能源逐渐成为解决能源和环境问题的重要手段。同时，新能源的发展也将对环境产生积极的影响，减少化石能源的使用将降低温室气体的排放。

　　新能源的现状与前景

　　缘起

　　新能源的概念起源于20世纪初，当人们意识到传统能源所带来的环境污染、危害人体健康时，人们开始了对新能源的探索。太阳能是世界上最早的一种新能源，爱因斯坦于1905年发表的一篇关于光电效应的论文，为太阳能的研究奠定了坚实的基础。从那时起，人们对太阳能的研究与应用逐渐增多，到了六十年代，太阳能板得到了广泛的应用。

　　核能是除太阳能之外又一种重要的新型能源。直到20世纪三十年代，人类才开始对核裂变进行研究，到1945年，美国第一颗原子弹研制成功后，核能才真正成为一种新型能源，并得到了广泛的应用。

　　开发

　　新能源是一种新型能源，其开发经历了从小众到普及的过程。近几十年来，新能源如太阳能，风力，生物质，地热能，潮汐能等受到广泛关注。

　　太阳能是当前最为成熟的一种新能源，尽管光伏发电的效率比较低，但是随着技术的进步，光伏发电的效率越来越高，成本也越来越低，越来越多的家庭、公司开始安装太阳能光伏板，并且将剩余电能送到网络上，这使得光伏发电逐渐普及开来。

　　风能作为一种新能源被广泛应用，尤其是在丹麦和德国这两个海岸线较长的国家，风能所占的比重更大。风力发电机以风能为电能的方式工作，由于其工程实现相对简单，因而具有较高的应用价值和较低的成本。

　　生物质能是一种相对较新的能源，它以生物质能为原料，经过燃烧或其他方式转化成能源。生物质能除可用于制备生物质燃料外，还可用于制备生物质乙醇、生物天然气等，具有广阔的应用前景。

　　未来走向

　　随着世界范围内能源消费的不断增长，新能源技术的研究日益受到关注。近十年来，我国新能源技术取得了长足的进步，在一些关键技术上取得了突破性进展。本文着重介绍了我国新能源技术发展的现状与前景，包括新能源关键技术的突破，新能源产业链的发展，以及新能源面临的机遇与挑战。

　　关键性技术突破

　　随着科学技术的发展，人们对于新能源技术的要求也在不断提高。在此背景下，新能源领域涌现出一系列创新与突破。其中，太阳能技术、风能技术、生物质能技术等是较为成熟的技术，而海洋能技术、水能技术、氢能技术等是正在迅速发展中的技术领域。

　　太阳能发电是当今世界上最成熟的一种新型能源。随着太阳能技术的发展，太阳电池的光电转换效率不断提高，给光伏产业带来了新的发展机遇。在光伏电站建设过程中，采用新型太阳能电池板与模块，可以提高太阳能电池板的输出功率，提高效率，延长使用寿命，是太阳能技术突破的关键。

　　与此同时，风力发电技术也有了重大突破。随着风电机组结构的不断优化，风电效率不断提高，并逐步向规模化、工艺化方向发展。开发风力发电技术，不仅可以减少环境负荷，而且可以为国家的能源建设与发展提供新的动力。

　　另外，生物质能源技术也受到了广泛的关注。生物质能技术是以植物、林木、城市垃圾等有机物为主要原料，利用生物反应器、微生物发酵、化学反应等技术，将生物质能转化为燃料、热能等能源，极大地提高了生物质能资源的利用率。

　　发展新能源产业链条

　　随着新能源技术的广泛应用，新能源产业在国民经济中的地位将不断提高。新能源产业链指的是以新能源为核心，构建储存、输电、节能等产业链，实现新能源的全产业链发展。

　　以太阳能产业为例，太阳能电池与组件的生产是其最基础的一环。如今，中国太阳能电池及组件制造业已经走出国门，成为全球太阳能电池制造业的领导者。另外，在光伏电站建设中，太阳能电池板、逆变器、直流柜、交流柜等配套设备已逐步规模化，使太阳能产业链得到了全面发展和完善。

　　风力发电的产业链也在不断演变。在整个风电产业链中，风电装备的制造与服务是最核心的一环。随着风力发电技术的不断进步，风力发电行业已成为中国新能源发展中的一支重要力量。另外，风电输变电线路、储能装置等也在逐步建立和完善。

　　新能源产业链不仅对新能源产业起到了带动作用，而且对其它产业链也起到了推动作用。比如，新能源电动汽车的出现，不仅促进了新能源产业链的构建，还对汽车制造、电力传输和储能等领域产生了重要影响。

　　展望与挑战

　　新能源技术是一个充满希望的领域，也是一个充满挑战的领域。首先，新能源技术成本较高，要充分发挥其经济效益、环境效益等优势，还需进行技术创新。

　　其次，在目前阶段，新能源技术仍面临着稳定、可靠的挑战。由于外部环境因素的影响，太阳能、风能等新能源的采集与转换技术仍存在一定的稳定性、可靠性等问题。

　　最后，新能源技术在政策、法规及市场等方面的支持，也是新能源产业链发展的关键因素之一。所以，在政策和市场机制方面，需要对法规和政策进行进一步的完善，为新能源技术的发展创造更好的投资环境、市场环境和营商环境。

　　总之，新能源技术对经济发展、环境保护等方面起着举足轻重的作用。新能源产业的快速发展需要在关键技术和产业链上取得突破。尽管新能源技术仍面临着诸多挑战，但是，我们相信，新能源技术将会在不远的将来得到广泛应用。

　　概要

　　新能源是替代传统能源的主要方向，它的发展历史虽短，但应用前景广阔，是未来能源发展的一个重要方向。在实际应用的过程中，我们也要加强技术创新和进步，开拓新的领域，提高新能源的使用效率，共同构建可持续发展的未来。

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