新能源在电力系统中的应用.docVIP

新能源在电力系统中的应用 新能源概述 新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。 1.1 新能源的定义 1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能等。 《2013-2017年中国新能源产业调研与投资方向研究报告》新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。 1.2 新能源概况 据估算，每年辐射到地球上的太阳能为17.8亿千瓦，其中可开发利用500～1000亿度。但因其分布很分散，能利用的甚微。地热能资源指陆地下5000米深度内的岩石和水体的总含热量。其中全球陆地部分3公里深度内、150℃以上的高温地热能资源为140万吨标准煤，一些国家已着手商业开发利用。世界风能的潜力约3500亿千瓦，因风力断续分散，难以经济地利用，今后输能储能技术如有重大改进，风力利用将会增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等，理论储量十分可观。限于技术水平，现尚处于小规模研究阶段。当前由于新能源的利用技术尚不成熟，故只占世界所需总能量的很小部分，今后有很大发展前途。 新能源在电力系统中的应用 用于发电的新能源主要包括太阳能、风能和核能等。近年来，世界各国对新能源的开发利用取得了实质性的进展。本文仅就利用风能、太阳能、地热能和潮汐能这些新能源在发电方面的发展近况作—综述。 2.1 风力发电 风中包含着巨大的能量，是地球上重要的能量来源之一，它比人类迄今已掌握的能量还要高得多。据估计，地球上可利用的风能为20TW，相当于水能资源的l0倍。风力发电就是将风力转变为回转的机械力，再驱动发电机组发电。风力发电机组主要由转子、升速系统、发电机、控制系统、调速系统、支撑铁塔和电气系统等组成。 风力发电和其他发电方式相比，建设周期一般很短（1台风机的安装时间不超过3个月)，1个50万千瓦级的风力发电厂建设期不到1年，而且安装1台投入运行1台，装机规模灵活。目前风电厂造价为8000-9000元/千瓦，其中，机组(设备)占75%，基础设施占20%，其他为5%；风能利用小时数在2700-3200小时/年，其风电成本约0.45-0.6元/千瓦时。风电机组的设计寿命一般为20-25年，其运行和维护费用一般相当于风电机组成本的3%-5%。 我国的风力资源主要分布在两大风带：一是三北地区(东北、华北和西北地区)。包括东北3省和河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏、新疆等省区近200千米宽的地带，可开发利用的风能储量约2亿千瓦，约占全国可利用储量的79%。该地区风电场地形平坦，交通方便，没有破坏性风速，是我国连成一片的最大风能资源区，有利于大规模地开发风电场。二是东部沿海陆地、岛屿及近岸海域。冬春季的冷空气、夏秋的台风，都能影响到沿海及其岛屿，是我国风能最佳丰富区，年有效风功率密度在200瓦/平方米以上。如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等，可利用小时数约在7000至8000小时。这一地区特别是东南沿海，由海岸向内陆丘陵连绵，风能丰富地区仅在距海岸50千米之内。另外，内陆地区还有一些局部风能资源丰富区。 2.2 太阳能发电 能源和环境问题是近十几年来世界关注的焦点，为了能源和环境的可持续发展，各国都将光伏发电作为发展的重点，特别是20世纪90年代以来，随着美国国家光伏发展计划、百万太阳能屋顶计划的实施以及日本、欧洲光伏应用市场需求的迅速增长，全球光伏产业发展迅速。 从上世纪70年代起，许多国家掀起了太阳能光伏发电热潮，美国、日本、欧盟、印度等国家纷纷制定雄心勃勃的中长期发展规划推动光伏技术和光伏产业的发展，推动这一新能源产业的发展。目前，世界光伏产业正以31.2%的平均年增长率高速发展，是全球增长率最高的产业，己成为当今世界最受关注、增长幅度最快的能源产业之一。自上个世纪90年代以来，国外发达国家掀起了发展“屋顶光伏发电系统”的研发高潮，屋顶光伏发电系统不单独占地，将太阳电池安装在现成的屋顶上，非常适应太阳能能量密度较低的特点，而且其灵活性和经济性都大大优于大型光伏并网发电，有利于普及，有利于战备和能源安全，所以受到了各国的重视。 （1）