1·新能源概念
本文所謂新能源是相對于常規(guī)能源而言。常規(guī)能源是目前各國電力工業(yè)廣泛使用的礦物燃料發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電。目前已經開始使用或正在開發(fā)使用的新能源有:海洋能發(fā)電、地熱發(fā)電、太陽能發(fā)電、風能發(fā)電、生物質能發(fā)電和其他能源發(fā)電。其實,這一類所謂新能源在人類古老的時代早已被利用,現在只不過是在高新技術的基礎上加以開發(fā)和利用。
新能源是屬于可再生能源,它們共同的特點是:能源密度低、蘊藏的分散性、間隙性、隨機性。因此它們的開發(fā)和利用受到一定的限制,在技術上也有一定的難度。但新能源又是屬于清潔能源,它們的開發(fā)利用不會污染環(huán)境。而化石能源的生產和消費正在改變著全球的氣候,環(huán)境問題將對能源的供應產生重大的影響。因此,大力開發(fā)利用新能源和可再生能源將是各國未來能源政策的重大選擇。
可再生能源有三個初始來源:陽光、地熱和潮汐。其中陽光是最大的來源。整個地球每年接受太陽能折合1086×1018 kwh。這些能量轉變?yōu)榇髿夂退娘@熱和潛熱,從而形成地球上的風能、水能、波浪能和海流能等動能。陽光還通過植物的光合作用轉變?yōu)樯镔|能每年約折合876×1012 kwh。地熱能來自地球內部的熱量和地殼中的放射性元素衰變所釋放的熱量,通過熱傳導達到地面和海洋有306×1012 kwh。潮汐能來自月球和太陽的引力,每年約折合26×1012 kwh。從以上這些再生能源的數量來看,如果有幾萬分之一被利用那可真是取之不盡用之不竭的能源啊!
2·海洋能發(fā)電
2.1 潮汐發(fā)電
潮汐發(fā)電是在潮差較大的海灣或河口筑堤構成水庫,利用堤壩兩側潮汐漲落的水位差驅動水輪發(fā)動機發(fā)電。潮汐發(fā)電的方式有:單庫單向式、單庫雙向式、雙庫式和抽水蓄能混合式。由于潮汐每天兩次漲落,單庫單向式每晝夜發(fā)電兩次,每一周期運行工況為:①充水工況②等候工況③落潮發(fā)電工況④等候工況,平均日發(fā)電9~11小時;單庫雙向式每晝夜發(fā)電四次,每一周期運行工況為①等候工況②漲潮發(fā)電工況③充水工況④等候工況⑤落潮發(fā)電工況⑥泄水工況,平均日發(fā)電14~16小時;雙庫式的水輪發(fā)動機組安裝在兩個水庫之間,一個庫的進水閘在高潮位時引水進庫,另一庫的泄水閘在低潮位時泄水出海,使兩個庫之間終日保持一定水位差,水輪發(fā)動機可連續(xù)發(fā)電;抽水蓄能混合式(單庫雙向式),當庫內與海面水位接近時,用電網的電力抽水蓄能,漲潮時將海水抽入庫內,落潮時將庫內水往海中抽,以提高發(fā)電時的有效水頭,增加發(fā)電量。每一周期運行工況為:①泵水出海工況②等候工況③漲潮發(fā)電工況④充水工況⑤泵水入庫工況⑥等候工況⑥落潮發(fā)電工況⑦泄水工況。
潮汐電站一般采用貫流式機組。其特點是過流量大、水頭低、比轉速高。既要作水輪機運行,又要作水泵運行,既要正向旋轉,又要反向旋轉。主要有燈泡貫流式、全貫流式、明槽貫流式和軸伸貫流式。
中國可開發(fā)的潮汐資源約有21,000MW,年發(fā)電量600億kwh。目前已建成7座潮汐電站,裝機容量11MW。在浙江溫嶺縣的江廈潮汐試驗電站,裝機3200kw是目前我國最大的。
2.2 波浪能發(fā)電
波浪能發(fā)電以波浪的能量為動力。海洋波浪蘊藏著巨大的能量,全球有經濟價值的波浪能開采量估計為5~10億kw。中國沿海和島嶼波浪能的理論儲量約為7000萬kw左右。
波浪能發(fā)電方式按能量中間轉換環(huán)節(jié),主要分為機械式、液壓式、氣動式和水庫式。機械式傳動裝置實現波浪能從往復運動到單向旋轉運動,它是一個隨波浪起伏的浮體帶動導向齒條和齒輪,齒輪和棘輪組成單向旋轉裝置,棘輪的轉軸驅動帶飛輪的發(fā)電機發(fā)電;液壓式發(fā)電是通過某種泵液裝置將波浪能轉換為液體的壓能或位能,再由油壓馬達或水輪機驅動發(fā)動機發(fā)電,有“點頭鴨”液壓裝置和“收縮斜坡聚焦波道”式裝置等;氣動式發(fā)電裝置是固定在防波堤上的塔筒,塔筒中水面在波浪激勵下而升降,形成水面以上氣體容積和壓力的變化,隨著控制吸氣閥和排氣閥的開啟和關閉,使交變氣流整流成單向氣流沖動氣輪機;水庫式發(fā)電是在海邊建一座壩,壩頂的高度略低于海浪的波峰,海浪翻過大壩進入水庫,當庫內海水位升高返回大海時推動水輪機發(fā)電。前兩種方式屬于點利用方式,主要用于小島照明和浮標導航燈。而后兩種方式屬于集中利用方式,它可在沿海或海灣建設聚波建筑物,較大規(guī)模地利用波浪的沖擊動能驅動水輪發(fā)電機。
2.3 海流發(fā)電
海流發(fā)電是利用海洋中部分海面海水沿一定方向流動的海流和潮流的動能來發(fā)電。全球理論海流資源量估計有3~11億kw。
海流發(fā)電裝置與風力發(fā)電相類似,所以又稱為水下風車。按能量轉換方式分:螺旋槳式、對稱翼型立軸式、降落傘式和磁流式。螺旋槳式的螺旋槳安裝在集流導管中,其轉軸與海流方向平行。對稱翼型立軸由對稱翼型直葉片構成轉輪,轉軸垂直于海流方向,在正反向水流作用下總是朝一個方向旋轉。降落傘式是由串聯在鏈繩上的一組降落傘漂浮在海流中,順著海流的傘張開,逆著海流的傘收攏以減少阻力。這三種方式都是由轉軸帶動發(fā)電機。磁流式海流發(fā)電卻是另一種原理,它是利用海水中有大量的電離子的特點,將海流通過磁場產生感應電動勢而發(fā)電。
2.4 海洋溫差發(fā)電
利用熱帶和亞熱帶海洋表層和深層海水間存在的溫度差來發(fā)電。海洋溫差能十分穩(wěn)定,無明顯的晝夜變化,可開發(fā)量巨大,不需儲能裝置即可連續(xù)提供基本負荷所需的電力。
海洋溫差發(fā)電采用郎肯循環(huán)(Rankine cycle)。可有閉式循環(huán)、開式循環(huán)和混合循環(huán)。閉式循環(huán)使用低沸點的中間介質。淺海高溫海水由溫海水泵抽吸,深海低溫海水由冷海水泵抽吸。溫海水泵和冷海水泵分別將不同溫度的海水打入蒸發(fā)器和凝汽器,凝汽器→工質泵→蒸發(fā)器→汽輪機→凝汽器完成低沸點中間介質的閉式熱力循環(huán)發(fā)電;開式循環(huán)使用水作中間介質,凝結水不返回循環(huán)中,溫海水泵和冷海水泵分別將不同溫度的海水打入閃蒸器和凝汽器,閃蒸器和凝汽器都是混合式熱交換器,凝結水直接排至海中。閃蒸器產生的低飽和蒸汽進入汽輪機發(fā)電;混合循環(huán)基本與閉式循環(huán)相同,但閃蒸器中蒸發(fā)出來的低飽和蒸汽去加熱低沸點工質,再進入汽輪機發(fā)電。
溫差發(fā)電站分為陸基電站和漂浮電站。一般離岸5 km內水深達千米,溫差達18℃的海岸,可建立陸基電站。深海冷水管是關鍵工程問題。漂浮電站向陸上送電又受送電經濟距離的限制。
2.5 海水濃度發(fā)電
不同濃度的溶液之間存在著化學潛能,稱為濃度差能。海水與淡(河)水之間的濃度差能,稱為海水濃度差能。海水濃度差發(fā)電有滲透壓法、濃淡電池法和蒸汽壓差法。滲透壓法利用濃度不同溶液之間的滲透壓差發(fā)電,這種方法必須通過半透膜才能實現;濃淡電池法利用濃度不同溶液之間的電位差發(fā)電,這種方法必須用陰離子交換膜和陽離子交換膜才能實現;蒸汽壓差法利用濃度不同溶液之間飽和蒸汽壓的不同來發(fā)電。
3·地熱能發(fā)電
利用高溫地熱資源進行發(fā)電稱為地熱發(fā)電。地球表層以下15~30m的范圍內,其熱源來自太陽輻射,溫度隨晝夜四季變化。到一定深度,其熱源來自地球內部。巖石中存在著的放射性元素的衰變所釋放的熱量是地球內熱的主要來源。隨著深度的增加,溫度增加。每深入地下100 m 地溫的增加稱為地熱增溫率,在15 km深處地熱增溫率平均為2℃/100m。由于人類鉆井技術的限制,地熱資源通常是指地殼上部10km以內所貯存的那部分資源。地熱資源有蒸汽型地熱資源、熱水型地熱資源、地壓型地熱資源和干熱巖型地熱資源。在現時條件下有經濟上開發(fā)利用價值的地熱相對富集區(qū)稱為地熱田。
3.1 地熱發(fā)電裝置
地熱電站目前有兩大類型。一類是利用地熱蒸汽發(fā)電,一類是利用地熱水發(fā)電。高溫地熱蒸汽發(fā)電系統簡單,來自地熱井的蒸汽經過井口分離裝置分離掉蒸汽中的固體雜質,就可以進入汽輪發(fā)電機,排汽經冷凝后排掉。利用地熱水發(fā)電又可分為兩種基本類型。一種叫閃蒸地熱發(fā)電系統(又稱減壓擴容法);另一種叫雙循環(huán)式地熱發(fā)電系統(又稱中間介質法)。前者是以水作為工質來發(fā)電;后者則是通過地熱水與低沸點工質的熱交換,使之產生低沸點工質蒸汽去推動汽輪發(fā)電機。
地熱電站的井口裝置是地熱電站的重要環(huán)節(jié)。地熱井的套管將地下熱流體引至地面。對于低溫地熱田,熱儲壓力較低,需要人工引噴,就要有一系列配套裝置,包括深井泵、配管系統、檢測儀表。對于自流井系統就簡單得多,井套管出口設有主閥門、膨脹補償節(jié)、控制閥、分離器、安全閥和除石器等設備。
閃蒸地熱發(fā)電系統中熱水首先進入減壓擴容器,使熱水變?yōu)閴毫^低的蒸汽和水,蒸汽送至汽輪機做功。如果地熱井口是濕蒸汽,則先進入汽水分離器,分離出來的汽送至汽輪機做功,分離出來的水再進入減壓擴容器。
雙循環(huán)式地熱發(fā)電系統中,地熱水進入蒸發(fā)器和預熱器后就排掉。在蒸發(fā)器和預熱器中低沸點工質加溫汽化,進入汽輪機做功,冷卻凝結后由工質泵打回預熱器。
還有一種全流型地熱發(fā)電系統,是使兩相流的地熱流體直接通過全流膨脹機,全流膨脹機拖動發(fā)動機發(fā)電,將70%以上的地熱能轉變?yōu)殡娔堋_@種系統還處于試驗研究階段。
3.2我國羊八井地熱電站
羊八井地熱電站位于西藏拉薩西北約90km,海拔4300m。是雙級擴容閃蒸地熱發(fā)電系統。熱流體溫度在150~160℃之間,總溶解固體量約2100mg/l。平均熱焓650kJ/kg。羊八井第一地熱電站由1×1MW+3×3MW機組構成,總容量10MW;羊八井第二地熱電站由1×3.18MW+4×3MW機組構成,總容量15.18MW。
4·太陽能發(fā)電
太陽氫核聚變所釋放的總功率高達3.8×1020 MW。地球接受太陽電磁輻射僅有二億分之一。經大氣反射和吸收后達到地面的只有40%,約8×1010MW。但能流密度較低,只有1kw/m2,而且受到晝夜、季節(jié)、地理緯度、海拔高度和晴陰云雨等隨機因素的影響。太陽輻射能被物體吸收,轉換方式主要有:光→熱、光→電、光→化學和光→生物質等幾種轉換方式。
4.1 太陽能熱發(fā)電
太陽能熱發(fā)電是利用太陽的熱能通過熱機帶動發(fā)動機發(fā)電。吸收太陽的熱輻射能轉換成熱能的裝置叫集熱裝置。集熱裝置的分類有:①平板型集熱器結構簡單,沒有跟蹤裝置,工作溫度在100℃以下,故轉換效率在5 % 以下。②拋物面反射鏡需要季節(jié)性調整其傾角,工作溫度了達100~250℃。③柱狀拋物面線聚焦裝置利用單軸跟蹤,工作溫度可達200~300℃。④盤形拋物面點聚焦裝置配用全跟蹤系統,提供了最大可能聚焦度,工作溫度達500~2000℃。⑤定日鏡是將多塊大型平板玻璃反射鏡鋪裝在帶有曲面的鋼架上,鋼架可俯仰運動,由微型電子計算機控制進行方位角和仰角的雙軸跟蹤。⑥塔式聚光集熱裝置是在很大面積的場地上安裝了幾千臺定日鏡,各臺定日鏡之間有一定距離,以免跟蹤運動時造成陰影遮住陽光。各臺定日鏡各自的跟蹤系統正確地將太陽光反射到一個高塔頂部的接收器上。聚光倍率超過1000倍。⑦分散式太陽能熱發(fā)電是采用許多套小型集熱裝置,通過管道將熱能匯集起來再進行熱電轉換?;蛘邔⒏鞑糠职l(fā)出的電力匯集起來,聯成系統,對外輸出。這種分散式太陽能熱發(fā)電系統又稱為太陽能場(solar farm)。
在大功率太陽能發(fā)電裝置上所用的汽輪機和發(fā)電機與常規(guī)火力發(fā)電廠所配用的完全一樣;小功率太陽能發(fā)電裝置上所用的熱動力機需要每分鐘幾萬轉的情況下才有高的效率,古老的斯特林熱氣機使用于小功率太陽能發(fā)電裝置上。另外,雙螺桿膨脹機也在使用。
4.2 太陽能光發(fā)電
太陽能光發(fā)電是不通過熱過程,而是直接將太陽能轉換成電能。其分類有:①光伏發(fā)電是使用一種具有光伏效應的半導體器件將太陽光轉換成電力輸出。迄今為止,人們已經研究出100多種不同材料、不同結構、不同用途和不同型式的太陽能電池(又稱光伏電池)。宇航飛行器和人造衛(wèi)星都是由太陽能電池獲得電能。②光感應發(fā)電是利用某些有機高分子團吸收太陽的光能后變成光極化偶極子的現象。分別把積聚在感應偶極子兩端的正負電荷引出,即得到光電流。③光化學發(fā)電是利用在電解質溶液中半導體產生的光電現象,形成電子空穴對,在兩極間產生電流④光生物發(fā)電是利用像葉綠素這樣生物細胞,在光的作用下產生生物電現象,又稱葉綠素電池。
太空發(fā)電尚是一種設想。用太陽能發(fā)電衛(wèi)星在太空中將太陽光能轉換成電能,然后再轉換成微波向地面發(fā)射。以現有的技術來實現這種設想是完全可能的,關鍵是太空電站的造價問題。
4.3 太陽池發(fā)電裝置
太陽池是一個大型的鹽水池。因為鹽的密度較水的密度大,所以池內鹽水溶液的濃度自上而下遞增,形成一個濃度梯度和密度梯度。此外,由于鹽水溶液和池底不斷吸收太陽輻射能,致使鹽水溶液的溫度也自上而下遞升。在一定的穩(wěn)定條件下,由于濃度遞增所造成的密度遞增超過由于溫度遞升所造成的密度遞增,即可有效地抑制池內鹽水溶液的上下對流。這時,池水和池底所吸收的熱量只能以傳導和輻射兩種方式向外散失。而水的導熱性很差,并且對于長波的紅外輻射幾乎是不透明的。因此上層池水可以看作是保溫層,把下層水的熱量貯存起來。池底的水溫反而穩(wěn)定地超過池面的水溫,其溫差可達50~70℃。然后,使用低沸點有機液體產生蒸汽,配用低溫差發(fā)電機組發(fā)電。目前,世界上已經建成的太陽池發(fā)電裝置有5MW,到2000年發(fā)電能力可達1500MW以上。中國有豐富的鹽湖和鹽場,進行太陽池發(fā)電研究有廣泛的前途。
4.4太陽能儲能系統
由于太陽能的間斷性和不穩(wěn)定性,不能與能源需求很好匹配,必須解決能量的儲存問題。熱量的儲存可有顯熱方式和潛熱方式。顯熱儲存可用卵石作為貯熱介質,但只能作為低溫儲存;中、高溫儲存可用土壤進行跨季度貯熱。還可利用地下含水層進行“夏灌冬用”和“冬灌夏用”來貯熱和貯冷。潛熱儲存是利用固—液相變潛熱,如無機鹽水合物(例如Na2SO4·10H2O,CaCl2·6H2O),部分有機鹽(例如石蠟)。在中高溫條件下采用金屬熔鹽(例如NaNO3·NaOH及NaCl·NaNO3·Na2SO4)。正在研究中的化學儲能,如CO2與CH4在850℃高溫時吸熱,經過催化劑反應生成CO與H2,需要時再將這些氣體經催化劑逆反應生成CO2與CH4,同時放出650℃高溫熱能。太陽能制氫,再燃氫發(fā)電也是化學儲能。
5·風能發(fā)電
風能本身也是從太陽能轉化而來,由于太陽輻射使地球表面大氣溫度不一,從而產生空氣的流動。 全球能利用的風能約為 2×1010 kw。中國風能資源約為 1.6×108 kw。全世界風力發(fā)電裝機容量已經達到2652 MW。中國風能發(fā)電已有16.8 MW。
5.1風力發(fā)電機組
風能可以通過風力發(fā)電裝置直接轉換為電能。由于風能是隨機性的,風力大小時刻變化,必須根據風力大小及時通過控制裝置來實現風力發(fā)電機組的啟動、調節(jié)(轉速、電壓、頻率)、停機、故障保護(超速、振動、過負荷)。小容量風力機一般采用繼電器、接觸器及傳感元件組成的控制裝置;大容量風力機普遍采用微機保護。風力機的運行方式可以獨立運行,也可并網運行。并網運行又可分為:①恒速恒頻方式和②變速恒頻方式。
風力發(fā)電機組的單機容量從幾十瓦至幾兆瓦。1MW以上為大型,100kw~1MW為中型,1kw~100w為小型,小于100w為微型。風力機是將風的動能轉換為機械轉動能的裝置,其結構有水平軸風力機和垂直軸風力機。水平軸風力機又可分為:單葉片式、雙葉片式、三葉片式、多葉片式、帆葉式、上風向式和下風向式等;垂直軸風力機又可分為:S型、杯型、渦輪型、板翼直葉片式、車翼式、空氣偏導器式、文丘里式等。
容量在10kw 以下的風力發(fā)電機采用永磁式或自勵磁式交流發(fā)電機;10kw以上的普遍采用同步發(fā)電機,但在陣風時因輸入功率有強烈的起伏,瞬態(tài)穩(wěn)定性是嚴重問題。通常要采用變槳距風力機,使瞬態(tài)扭矩被限制在同步發(fā)電機的牽出扭矩之內。為了實現變速恒頻的運行方式,目前使用了有“交流—直流—交流”變頻系統(Cycloconverter),正在研制的還有被稱為“變速同步發(fā)電機”磁場調制式發(fā)電機系統(參見《華東電力》97年第9期)、雙饋異步發(fā)電機系統及滑差頻率勵磁感應發(fā)電機系統等。
5.2風力發(fā)電場
在風能資源良好的地區(qū),將幾十臺、幾百臺或幾千臺單機容量從數十瓦至數百瓦的風力發(fā)電機組,按一定的陣列布局方式,成群安裝而組成的風力發(fā)電機群體叫做風力發(fā)電場或風力田(wind farm)。彌補了風能能量密度低和不均勻的弱點。
建設風力發(fā)電場的要求是:年平均風速在6~7 m/s以上,風向穩(wěn)定,有效風能密度在200 w/m2以上,還應考慮地形、地貌、障礙物(如山地、建筑物)、特殊惡劣氣象發(fā)生頻率等。風力機的陣列布局方式原則是按矩陣分布排列,沿盛行風向風力機前后距離約為風力機葉輪直徑的10倍,風力機左右之間距離約為風力機葉輪直徑的2倍。此外,還應考慮風力發(fā)電場所產生的噪聲對附近居民的影響。
5.3風力發(fā)電儲能
風力發(fā)電場最好與大電網并聯運行,否則,應考慮儲能系統。一般風力發(fā)電場的儲能有:蓄電池儲能、抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能和電解氫儲能等。
5.4中國的風力發(fā)電
據統計,中國已經推廣微型小風力發(fā)電機組12萬臺之多,總容量16.8MW。此外,在新疆、內蒙古、廣東、浙江、福建、山東等省、區(qū)建立起13個風力發(fā)電試驗場,安裝大小風力機組106臺,總裝機容量14.6MW。
6·生物質能發(fā)電
綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而儲存在生物質內部的能量稱為生物質能。常見的有薪柴、秸桿、雜草、工業(yè)有機廢水廢物厭氧發(fā)酵產生的沼氣,
6.1垃圾電站
利用垃圾焚燒取得熱量而發(fā)電的稱為垃圾電站。垃圾電站一般建在城市的郊區(qū),可直接利用城市居民的生活垃圾。垃圾焚燒爐有水冷壁焚燒爐、半懸浮式水冷壁焚燒爐、直接焚燒爐、回轉焚燒爐和低焰焚燒爐。垃圾燃燒過程一般不加助燃材料,靠自身燃燒,所以要控制燃燒強度的穩(wěn)定性。垃圾電站有如下的優(yōu)點:①垃圾焚燒時,爐內溫度一般為900℃,爐心最高溫度為1100℃。經過焚燒,垃圾中的病原菌徹底殺滅,從而達到無害化的目的。②垃圾焚燒后,灰渣只占原體積的5%,從而達到減量化的目的。③垃圾焚燒之后,紙張、塑料和其他有機廢物被完全去除,回收金屬和玻璃比較容易。④垃圾焚燒發(fā)電,可補充電能的不足,有明顯的節(jié)能效益。垃圾發(fā)電的關鍵問題是垃圾的質量和數量隨季節(jié)的不同而發(fā)生變化,垃圾的篩選和分離,垃圾焚燒的有害排放等。垃圾氣化燃燒技術正處于研究過程中。
6.2沼氣電站
沼氣具有熱值21000~25000J/m3,辛烷值可達到125~130,1m3沼氣可發(fā)電1.2~1.8kwh。沼氣電站可分為純沼氣電站和沼氣-柴油混燒電站。沼氣池(或稱消化池)產生的沼氣經氣水分離、脫硫化氫(脫二氧化碳)等凈化后,由貯氣柜送至穩(wěn)壓箱穩(wěn)壓后供給沼氣發(fā)動機,從而驅動發(fā)電機發(fā)電。沼氣發(fā)動機一般為往復式內燃機。配套的發(fā)電機可以是同步發(fā)電機或是感應發(fā)電機。中國已經研制出0.5~250kw不同容量的沼氣發(fā)動機組。已建成沼氣電站115座,總裝機容量2342kw,年發(fā)電3010Mwh。
6.3木煤氣電站
木煤氣電站是利用生物質經熱解、氧化、還原反應產生以一氧化碳為主的可燃混合氣,作為內燃機燃料驅動發(fā)電機發(fā)電。其工藝系統大體分為煤氣發(fā)生爐(氣化爐)、濾清冷卻裝置、煤氣發(fā)動機、發(fā)電機和控制系統。生物質一般使用木材、樹枝、鋸屑、秸桿、谷殼、果殼等。生物質氣化裝置可分為①流態(tài)床,床面放有傳熱介質,常用細砂加熱至上千度,生物質燃料粉末噴入燃燒。②移動床:將燃料置于移動的床面上,連續(xù)送料,連續(xù)燃燒。③固定床自下而上為灰倉、爐柵、燃燒區(qū)、還原區(qū)、解熱區(qū)和干餾區(qū)。
6.4薪柴電站
薪柴電站以薪柴為燃料。薪柴發(fā)電有兩種途徑:一是通過薪柴氣化驅動煤氣機發(fā)電機組發(fā)電;另一種是薪柴在鍋爐中燃燒,產生一定壓力的蒸汽,推動汽輪機組發(fā)電。在林木資源和薪柴資源豐富的地區(qū)可充分利用附近的林木廢料、碎料、薪柴林等可再生的生物質資源建立以薪柴為燃料的薪柴電站,就近使用,是值得提倡的。
6.5礱糠發(fā)電
礱糠是稻谷加工大米的副產品,來源豐富。礱糠發(fā)電是將礱糠直接在專用鍋爐中燃燒,產生的蒸汽推動汽輪發(fā)電機發(fā)電。也可將礱糠作為煤氣發(fā)生爐的燃料,產生煤氣驅動內燃機發(fā)電。糠灰可供鋼廠再利用。發(fā)電成本較低。
我國對礱糠發(fā)電有30~40年專門研究,引起了聯合國糧農組織的重視,組織了一個包括中國在內的考察團,在我國考察礱糠發(fā)電的經驗,并且撥出??钤谖覈K省昆山縣創(chuàng)建了國際礱糠發(fā)電培訓中心。
7·新能源聯合發(fā)電系統
各種能源發(fā)電中,有的資源豐富,但受氣候和地理條件的影響,來源不穩(wěn)定;有的本身是廉價或無償的,但轉換成電能成本較高價格較貴。依據各種能源的特點,包括穩(wěn)定和不穩(wěn)定的,豐富的和不足的,普遍的和區(qū)域性的,價昂的和便宜的,在經濟上和技術上進行互補,各自發(fā)揮其優(yōu)勢,又互相彌補其不足。這就是新能源聯合發(fā)電系統的優(yōu)點。
聯合發(fā)電形式之一,在較高緯度地區(qū)冬季太陽輻射弱而風力強,夏季太陽輻射強而風力弱,這就可以風力發(fā)電和太陽能發(fā)電都輸入到同一個貯能裝置;北方地區(qū)小水電全年利用率很低,枯水期可利用風能和太陽能進行抽水蓄能,提高小水庫的作用;風能和太陽能還可為沼氣池提供攪拌動力和保溫熱量,以提高產氣率。
聯合發(fā)電形式之二,有些新能源不一定需要直接用于發(fā)電,可以作為另一種能源的前一級轉換。叫做“梯級轉換”或“接力轉換”。如沿海地區(qū)波浪和風力都很不穩(wěn)定,可以先利用風力發(fā)電和波浪發(fā)電,用抽水蓄能將電能轉換為水庫的位能,然后再進行小型水力發(fā)電。
聯合發(fā)電形式之三,新能源與常規(guī)能源組成聯合發(fā)電系統。如風力發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組并聯運行;太陽能為火電廠鍋爐進行給水預熱;沼氣與柴油并用進行內燃機發(fā)電。
聯合發(fā)電形式之四,從全能系統的觀點來看,根據各種能的性質和特點,以其有效的能量輸出形式,并按其不同的能級分別加以利用,組成聯合系統,老提高系統的總效率。