引论:我们为您整理了13篇新能源发电趋势范文,供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源,期望它们能够激发您的创作灵感,让您的文章更具深度。
篇1
两次科技革命过后,我们的科技程度与生产力进步程度都有了大幅的提高。随之而来的,也有负面影响。比如,化石能源等不可再生资源越来越少,环境污染也越来越严重。长此以往,地球上的化石资源等终将枯竭,届时人类的生存将面临严峻考验。不管是从我们赖以生存的自然环境,还是从我们无法离开的能源资源角度,找到可再生资源来取代传统的不可再生资源都是当务之急。一些国家和地区已经在着手计划以新能源来代替化石能源,并有了一定成效。我国的社会建设与人民群众的日常生活一样离不开电力供应,从环保与成本等方面考量,新能源发电技术代替传统化石能源技术必将成为主流。我国电力系统结构也将面临大的调整。但由于我国新能源研究较晚,技术方面并不是特别成熟,新能源发电技术还是小范围存在,没有成大规模投入使用,所以新能源发电技术的研究与发展还是当前需要工作人员继续努力推进的重点项目。
1 新能源并网发电系统的关键技术
1.1 新能源发电技术主要方式
新能源发电技术主要方式是分布式。分布式新能源发电技术主要突出了分布式和新能源两个特点。首先发电规模小,其次和电力用户距离不远,第三可单独给电力用户供电的形式就是分布式。传统能源以外的各种环保的、清洁的、可再生的能源都是新能源。新能源主要靠发电技术与储能技术两者结合的方式给电力用户提供电能。
1.2 新能源发电系统结构及关键部件
新能源发电系统中含有多个小型的新能源发电单元,这些小型的发电单元中可能包含风能发电、太阳能光伏发电、潮汐能发电等多种能源发电形式。这些供电设备需经过逆变器,然后以并联的方式接入大电网,才能保证主网的安全稳定运行。
新能源发电系统的关键部位包括:并网逆变器、静态开关、电能质量控制装置。
1.3 新能源并网发电系统关键技术
新能源发电多以微网形式存在,下面主要分析微网技术。
1.3.1 微网的运行
微网的抗扰动能力不强,且我们无法控制自然资源。比如风力的大小,出现的时间,出现的频率等,这就导致微网的安全性不稳,需对其加强控制。
1.3.2 微网的故障检测与保护
微网系统中不仅存在单向潮流,也会包括双向潮流,传统的保护措施不再有效,可研发在不同于常规模式下运行的故障检测与保护控制系统。
2 新能源并网发电系统的发展趋势
我国的发电总量在世界上是名列前茅的,但因为我国人口众多,基数过大,人均电量就难以到达令人满意的水平。从另一方面来说,我国的人均用电量还有很大的上升空间,大力发展新能源并网发电技术,解决人民群众生产生活用电需求,既可填补用电缺口,又有利于综合国力的提升。目前环保问题已是全球性问题,能源问题亦然。传统的化石能源必然会被可再生新能源替代。所以说,新能源发电技术必将成电力发展的主流方向,以下就是几种新能源发电技术的发展趋势分析:
2.1 太阳能光伏发电
太阳能的最大优势在于方便廉价,存在面积广,只要有太阳的地方都可以利用,还可以分散到各家各户采用单独供电的方式。也可采用大规模发电方式并网运行。太阳能无污染无噪音,是一种重要的清洁能源。
我国76%的国土光照充沛,全年辐射重量约917-2333kWh/m2,理论总储量约为147*108GWh/a,且光照资源分布较为均匀,可以说是资源优势得天独厚,就基础条件来讲,我国的太阳能光伏发电前景是非常广阔的。目前,我国能源供应中所占比例最大的就是煤炭,占主导地位,其消耗量巨大,所带来的环境问题更是日益严峻。所以,不管是从环境角度,还是从能源角度,我国政府都在着手计划并已经初步采取措施来研制以可再生新能源来逐渐替代传统能源的技术。2007年我国制定的《可再生能源中长期发展规划》指出,截止2020年,太阳能光伏发电总容量将达到180万kW,且按有关专家预测,这一数字或有望达到1000万kW。从市场需求角度看,我国很多边远地区仍处于缺电甚至无电状态,电力缺口很大,加之我国经济发展迅速,可以预见,并网型太阳能光伏电站不日将进入市场,且发展潜力巨大。
2.2 风能发电
风能是一N可再生清洁能源,无污染、能量较大、发展前景良好。风能得到了各国的认同与重视。且风力发电在众多的可再生能源中属于成本较低的类型,即可并网运行,也可独立运行,又能与其他技术互补组成混合型发电系统。近年来,风力发电技术日趋完善,并网型风力发电机单机额定功率最大已经达到5MW,叶轮直径已达到126m。截止到2005年,全球装机容量为58982MW,其中风力发电量占总数的1%。中国已成为亚洲风电产业发展的助推者之一,总装机容量位居世界第八。日后,不论国内还是国外,风力发电技术与产业发展速度都会大大提升。
2.3 地热发电
地热发电也是新能源的一种,但其易受环境影响,利用方面小,对于大面积供电并不适合,但对于有地热资源的地方来讲,这又是一种福音。地热发电的开发和利用有利于拥有该资源的地区的经济文化发展,所以,地热资源也是一种不可忽略的新能源。
2.4 海洋能发电
利用海洋能发电主要是在海上,对人们的生产生活影响不大,且我国海域资源辽阔,海岸线长,所以,海洋能发电也是一种主要发电形式。
2.5 生物质能发电
我国是农业大国,每年都会有大量的农副产品遗留,且随着社会的发展,人民生活水平的提高,所产生的生活垃圾也是日渐增多。这些东西都可以作为发电的生物质能资源,既保护了环境又可以解决电力需求,所以,生物质能资源也有较大的发展空间。
3 结束语
综上所述,虽然新能源发电技术目前有一定成绩的取得,但是受种种因素的制约,可再生新能源的并网发电发展不是特别理想。为了走可持续发展的道路,要逐渐减少发电企业对传统的不可再生化石能源的依赖,大力发展可再生新能源的并网发电技术。将新能源研究纳入大电网的总体规划研究框架中。在坚强电网的高级配电运行框架下,新能源的发电并网一定能够快速发展并发挥重要作用。
【参考文献】
篇2
一、新能源工程机械的发展现状与特点
当前,我国对于新能源工程机械的研究所涉及的程度并不深,在工程机械制造与设计方面的成果还不是很多,但研究方向主要选择为清洁无污染的能源开发为主,比如目前在我国多数城市所普及的电气混合动力公共汽车,国外一些工程机械厂家所推出的纯电动工程机械等等,下面本文将对当前果奶外对于新能源工程机械的研究形式,进一步分析新能源工程机械的发展现状与特点。
(一)纯天然气工程机械的发展现状及特点。
目前,以天然气作为新能源燃料的工程机械的发展比较迅速,纯天然气工程机械的发展类型主要分为两种:压缩天然气和液化天然气,在实际应用中,我们可以发现,液化天然气的续航能力更高。以天然气作为主要动力源的工程机械的结构特点为其内部拥有一部燃气发动机,并拥有一组或者单个液化天然气储气瓶,接入相应的汽化装置以及管路;液化天然气在作为发动机动力时,为提高其燃烧力度,需先把液化天然气变成液态,然后由管路传输到燃气发动机内,在发动机装置中进一步调整,调整后在发动机内燃烧,对外输出的转速、功率、扭矩等传递到耗功装置,实现动力输出。经过测试,能源消耗费用节省30%~40%。目前,国内知名的工程机械厂家已经推出了相应的天然气机械产品。
(二)动力电池工程机械的发展现状及特点。
从本质上来说,动力电池工程机械的动力源为电池,即为纯电动工程机械,纯电动过程机械在我国早有研究,但研究方向更多的是趋向于小汽车,由于电池技术以及其他因素的限制,目前我国对于动力电池工程机械的研究也比较初步。当然,国外一些品牌推出的纯电动工程机械较多,比如日本日立品牌所推出纯电动挖掘机。电动工程机械消耗的电能较大,因而大多数电动工程机械工作过程中需要接入380V电网以保障其能发挥出强劲的性能。一般来说,纯电动工程机械的智能化程度以及自动化程度较高,其控制器与变频器进行数据通信,根据负载变化对电机进行变频调速,并控制电磁比例阀,对斜盘变量泵的吸收功率进行调整,实现最优功率的匹配;回转时,直接应用回转电机,通过控制器与回转电机变频器进行数据通信,对回转电机进行变频调速。纯电动工程机械在工作过程中具有噪音低,环境污染低的特点。
(三)混合动力工程机械的发展现状及特点。
混合动力技术在工程机械中也得到了一定的应用,目前在工程机械中所采用的混合动力的方式主要集中为:油电混合、油液混合、油电液混合等三种方式。目前,混合动力方案普遍采用的是油电混合的解决方案,借助蓄电池、超级电容等储能元件,实现柴油机输出功率和扭矩的均衡控制,达到用功率较小的柴油机来驱动大吨位挖掘机的目的。比如山河智能开发的 SWE230S 油电混合动力液压挖掘机在典型的定点挖掘并回转 90°装车的工况中,回转制动回收的能量高达回转所需 40%;整机节能效果在 20% 以上,并可有效的提高工作效率。另外,油液动力混合的方式在工程机械中也得到了一定的应用,比如工程机械知名品牌――――卡特彼勒推出的 336EH 油液混合动力挖掘机,其在营业过程中比标准机型降低了25%的能耗,但在性能、动力以及生产成本方面与标准机型并没有差异。
二、新能源工程机械的研发趋势分析
(一)注重解决新能源工程机械的动力性能。
目前大多数新能源工程机械所面临的制约因素主要包括持续作业时间短,动力性能不够强劲,相对于燃料能源工程机械来说,新能源工程机械在动力性能方面,仍然存在一定的差距,这与工程机械内部结构的设计与优化具有一定的P系,以天然气为动力的工程机械为例,由于燃气发动机的燃烧动力输出上可能要略逊于燃油发动机,因而动力性能较弱,因而一般以天然气为动力的工程机械并不能适用于大功率作业现场。也正是因为新能源机械在应用过程中,没有传统然后工程机械的适应性更强,所以也就导致一些新能源汽车在普及与推广过程中受到了一定的制约。由此可见,解决新能源工程机械的动力性能问题,应该成为未来工程机械研究的重点。
(二)重点解决新能源工程机械相关的配套基础。
新能源工程机械难以得到较快发展的另一制约因素在于新能源工程机械的发展时间比较短,其配套供能设施严重不足,导致其并不能得到广泛的推广与应用。能源补给站相对较少每个新能源的推行都是一个漫长的过程。新能源工程机械在使用过程中因加气或供电等能源补给困难而影响其正常运行使用。因此,针对于目前新能源工程机械的发展来说,所需要重点解决的还是新能源供应方面的问题,如果确保新能源工程机械在实际应用时能够得到稳定的能源供应是解决新能源工程机械推广的重点内容。
三、总结
总的来说,新能源工程机械的发展空间比较大,在本文的分析中,我们也不难看出,目前针对于新能源工程机械的研究,国内外已经获得了不同的研究成果。虽然,当前所推出的新能源工程机械类型在实际应用时也达到了相应的节能减排的效果,但是,目前新能源工程机械在发展过程中仍然存在很多的制约因素需要解决。由此可见,新能源工程机械的发展之路还很漫长。本文重点研究了当前国内外新能源工程机械的发展现状及特点,并简要阐述了未来工程机械发展过程中所需要解决的技术问题以及发展问题,通过对新能源工程机械的认识分析奠定了我国新能源技术的施工基础,对新能源建设有着重大的作用。
参考文献:
[1]张艺莎,王普琰.混合动力工程机械关键技术探讨[J].工程机械文摘,2011,04.
篇3
1 压力发电对新能源发展的影响
1.1 压力发电的历史进程
随着工业的高速发展,我们对能源的需求也越来越大。不可再生资源在这样的社会背景下越来越少,在这种面临能源危机的情况之下,一些新能源随之产生。在这种新能源的大潮流中,涌现了很多新能源产物。各种新能源如雨后之春笋,有百花齐放百家争鸣的惊艳场面。压力发电也是在这样的大环境下产生的。
压力发电是在新能源发展的大潮流中的产生的,它的诞生是必然的也是偶然的。我们知道科学的进步没有绝对,但是量变可以导致质变,事物的交替产生是有其一定的规律的,同时也是科学发展的必然趋势。然而科学的发展也是遵循适者生存的残酷规律的,只有对社会有利,能够被认可的新能源才能在这样的大潮流中顺利的生存下来。这是现实也是提高的一种激励,只有在这样的压力之下,才会不断的创新和提高。
压力发电经过了不断的更新和完善,从而使压力发电得到了更好的发展。压力发电的发展不是一帆风顺的,但是也有一定的价值,对社会的价值也能够更好的体现。
1.2 压力发电的产生对新能源的促进作用
随着新生能源越来越多,对新能源的要求也是越来越高。面对环境问题,要求新能源的产生能够做到不对环境造成污染。社会各界人士都在倡导高效节能环保,面对环境问题,各界人士也在努力改善,使能源生产能够做到环保的功效。
压力发电是将我们忽视的压力能转化成我们需要的资源,而在这种转化的过程中没有对环境造成污染。这是一种新型的可观的造能模式,打破了一些因为获得需要的能源而破坏或对环境造成污染和影响的弊端。
在各种新型的可再生能源面前,如风能、太阳能、生物质能、海洋能等可再生新能源。在这些新能源对社会能源需求做出贡献的同时,压力能也正悄悄的走进我们的生活中。压力发电的产生具有广泛性,它可以在任何有压力的条件下产生,而它的产生也将推动我们社会能源的需求新进程。我们可能会怀疑被我们所不看重的压力能,也能够变成我们所需要的能源吗?我想答案是肯定的。压力发电的产生可以解决我们因为在不需要时而导致能源的浪费,同时我们在不经意间就可以获得我们需要的能量的理想模式,从而刺激其他新能源的不断创新和改进。
1.3 对未来能源需求的影响
随着社会的迅速发展,社会对能源的需求也是越来越多,然而面对能源危机,新能源无疑成了其中的中坚重要成员。不可再生资源的减少从而也导致一些可再生新能源也将显得越来越重要。电力的需要是当代社会的首要问题,电力也是生产生活的保障。在大能源观指导下的绿色能源战略还要大力发展气体能源用气体能源去置换发电用煤以外的50%左右的煤炭把绝大多数煤炭用来发电再加上水电核电和新能源发电实现能源发展以电力为中心[1]。通过多种途径忽的我们需要的电能,因此电力的重要性及对社会的影响也显得更加突出。
未来对能源的需求量会增加,而能源是每个国家必不可少的存在。压力发电作为新能源中的一员,它在未来的能源需求中,会显示出它的重要作用及地位。这个只需压力能就可以获得我们所需要的电能,它的社会价值和对未来新能源的发展也将尤为重要。在以后的社会发展中,我们会看到压力发电在新能源发展中大放光彩。
2 压力发电的社会价值及地位
2.1 压力发电的应用范围
压力发电可以做到自给自足的发电,它可以在不需要其他外界的能源情况下,只要有压力的作用,就能够将压力能转化成我们所需要的能源。由于有这种优势,压力发电可以应用到很多领域,如当前我们已经知道的因为压力发电的功效,已经有压力发电笔、压力发电鞋、压力发电地热毯、压力发电车轮、压力发电机等一些因压力发电这种新能源而产生的新产物。其中压力发电鞋在当人行走踩下时,核心装置“发力发电器”中磁铁便会切割磁感线,提起脚后跟磁铁复位时,同样也能切割磁感线[2]。通过这种方式就可以获得我们需要的电能。
压力发电的应用范围广泛,在我们生活中随处可以存在,只要有压力的变化,就可以将压力能转化成我们需要的电能。压力发电可以应用到我们路过的地方,机械工作的地方,交通工具上,还可以应用到医疗器械上等一些我们生活中。由于压力发电局限性小,它的可适应范围广泛,能够在我们的生活中随处可以存在,它在将压力能转化成我们需要的电能的同时没有对环境造成污染,符合环保的要求。因此它的应用范围也得到了更广泛的扩充,与我们生活可以息息相关。
2.2 压力发电的应用前景
新能源是当代社会十分热门也是受各界人士备受关注的问题,其中新能源的开发利用也是一项难题。有很多新能源的产生,由于获得困难或者在创造能源的同时对我们生活的大气环境有污染,而不能做到环保无污染的效果。环保节能是当代社会的标准要求,面对能源问题和环境问题,大气环境在向我们呼救,不可再生能源在慢慢枯竭,这些原因都促使我们不得不重视能源问题和环境的保护。而新能源的产生不能建立在先破坏后治理的方针道路上,那样无疑是在饮鸩止渴。
有了新能源的这个环保节能作为标准,对新能源的产生也增加了一项限制条件,同时对新能源的认定也有了更为明确的方向。压力发电作为一种新能源,它给社会带来的能量可能没有风能、太阳能、水能等一些新能源所提供的价值多。但是它也有其独特的优势,那就是它的产生所付出的成本低,只需要简单的压力发电装置,通过将压力能转化成我们需要的能源。这种代价小,又能获得我们想要的,自然会越来越受到人们的关注。压力发电可以采用大面积受力,压力原件在压力作用下会产生形变,由压电效应,压电材料上下产生电荷[3],从而形成电流。
在以后的新能源大潮流中,压力发电作为新生能源中的一份子,它定能够为社会带来更为可观的价值。社会各界在呼吁环保节能的时候,大家对能源的要求也会更高。已经认识到了先破坏后治理的弊端,必将坚持走环保节能的伟大路线。在这种大环境下,压力发电是理想的新能源产物,它的产生不会对社会环境造成污染和破坏。同时它的应用领域随着人们的不断研究和探索会更加的体现出它的强大作用。
3 压力发电在新能源中的研究价值
3.1 压力发电新能源的研究意义
一项科学研究都有其研究的意义,那么压力发电也有其研究的意义。在这种新能源倍出的大潮流中,压力发电通过其努力终于被人们所认可。压力发电通过多年科学的不断探索不断总结,压力发电的理念也变的越来越充分。一些因压力发电而出现的产物也逐渐对社会做出了贡献。时代在进步,科学研究也越来越先进,面对迅速发展的社会,社会需求也在不断的增加,能源成了首当其冲的重中之重。我们的生活已经离不开能源,没有了能源我们的世界将会变的一片混乱。汽车不能行走,晚上不能工作,机器不能运行,一切的一切都将被打破。我们就像回到了原始社会一般,高科技的生产设备不能正常工作,失去了我们创造的优势。新能源要实现真正意义上的替代作用道路还很漫长,需要在资源和生产技术上下大力气,在国家对能源需求日益增大的情况下,加大新能源发展力度,是一项政治责任、社会责任和经济责任。
压力发电的研究是在前人的不断努力之下才有今天的成就,通过前人的不懈研究,理念被不断的完善。新能源是社会需要,也是社会发展的趋势。在新能源的研究中,只有能够经受得住社会考验才能真正的被社会所认可,并给社会创造价值。压力发电的过程不会对环境造成污染,符合环保的要求。它是零排放零污染的理想造能模式,在以后的新能源研究中具有重要的研究意义,它为以后的新能源发展注入了新的力量。
3.2 压力发电新能源的研究价值
新能源研究是当代社会的一项热门研究,很多新生能源也是在这样的大潮流中产生的,但是能够坚持走下去,并被社会认可的研究才能真正的成为新能源中的一员。能源问题一直是各国的话题,生产、生活、医疗、住行等都离不开能源。因此能源的研究也被人们很重视。因为离不开能源,而不可再生能源的不断减少,让我们逐渐感觉到了能源的危机。于是新能源在这种危机下产生了,并且得到了迅速发展,各界人士纷纷加入新能源研究的大潮流中。使得新能源一时成为了社会的大潮流,在以后也是主要研究方向。
压力发电在经历了短短数年的研究后,逐渐走向人们的视线,也逐渐被人们所认可。压力发电作为新能源,它的出现使新能源变的更完善。相信以后还会有更多的新能源产生,压力发电的研究也为新能源注入了更多的活力和新鲜血液。压力发电新能源的研究可以为以后的新能源事业贡献力量,由于压力发电的条件不受限制,在我们生活中随处可以做到压力发电的功效。我们可以以人的重力、大气的压力、机械的压力、汽车等交通工具在运行时的压力等来做到压力发电。同时压力发电新能源应用的范围广,从而体现出研究价值的重要性。在这样的优势之下,压力发电在新能源大潮流中,其研究价值更受人们所认可和关注。
4 结语
通过以上概述,压力发电研究在新能源的大潮流中更显示出它的地位和作用。只有合理利用压力发电这种新能源,才能给社会及环境带来更多的福利。虽然压力发电这种新能源的研究还存在一些不足之处,相信在各界人士的不断努力之下,会变动更加完善,为以后的能源需求贡献出力量。在新能源大潮流中,压力发电作为一种新能源产物,它有其存在的价值,同时也有为社会贡献的义务。
参考文献
[1] 朱成章.浅谈以电力为中心的绿色能源战略[J].中外能源,2012(7).
[2] 邓开云.我发电 我照明 我快乐—— 石才俊和他的压力发电鞋[J].新天地,2009(3).
[3] 李景明,王红岩,赵群.中国新能源资源潜力及前景展望[J].天然气工业,2008(1).1 压力发电对新能源发展的影响
1.1 压力发电的历史进程
随着工业的高速发展,我们对能源的需求也越来越大。不可再生资源在这样的社会背景下越来越少,在这种面临能源危机的情况之下,一些新能源随之产生。在这种新能源的大潮流中,涌现了很多新能源产物。各种新能源如雨后之春笋,有百花齐放百家争鸣的惊艳场面。压力发电也是在这样的大环境下产生的。
压力发电是在新能源发展的大潮流中的产生的,它的诞生是必然的也是偶然的。我们知道科学的进步没有绝对,但是量变可以导致质变,事物的交替产生是有其一定的规律的,同时也是科学发展的必然趋势。然而科学的发展也是遵循适者生存的残酷规律的,只有对社会有利,能够被认可的新能源才能在这样的大潮流中顺利的生存下来。这是现实也是提高的一种激励,只有在这样的压力之下,才会不断的创新和提高。
压力发电经过了不断的更新和完善,从而使压力发电得到了更好的发展。压力发电的发展不是一帆风顺的,但是也有一定的价值,对社会的价值也能够更好的体现。
1.2 压力发电的产生对新能源的促进作用
随着新生能源越来越多,对新能源的要求也是越来越高。面对环境问题,要求新能源的产生能够做到不对环境造成污染。社会各界人士都在倡导高效节能环保,面对环境问题,各界人士也在努力改善,使能源生产能够做到环保的功效。
压力发电是将我们忽视的压力能转化成我们需要的资源,而在这种转化的过程中没有对环境造成污染。这是一种新型的可观的造能模式,打破了一些因为获得需要的能源而破坏或对环境造成污染和影响的弊端。
在各种新型的可再生能源面前,如风能、太阳能、生物质能、海洋能等可再生新能源。在这些新能源对社会能源需求做出贡献的同时,压力能也正悄悄的走进我们的生活中。压力发电的产生具有广泛性,它可以在任何有压力的条件下产生,而它的产生也将推动我们社会能源的需求新进程。我们可能会怀疑被我们所不看重的压力能,也能够变成我们所需要的能源吗?我想答案是肯定的。压力发电的产生可以解决我们因为在不需要时而导致能源的浪费,同时我们在不经意间就可以获得我们需要的能量的理想模式,从而刺激其他新能源的不断创新和改进。
1.3 对未来能源需求的影响
随着社会的迅速发展,社会对能源的需求也是越来越多,然而面对能源危机,新能源无疑成了其中的中坚重要成员。不可再生资源的减少从而也导致一些可再生新能源也将显得越来越重要。电力的需要是当代社会的首要问题,电力也是生产生活的保障。在大能源观指导下的绿色能源战略还要大力发展气体能源用气体能源去置换发电用煤以外的50%左右的煤炭把绝大多数煤炭用来发电再加上水电核电和新能源发电实现能源发展以电力为中心[1]。通过多种途径忽的我们需要的电能,因此电力的重要性及对社会的影响也显得更加突出。
未来对能源的需求量会增加,而能源是每个国家必不可少的存在。压力发电作为新能源中的一员,它在未来的能源需求中,会显示出它的重要作用及地位。这个只需压力能就可以获得我们所需要的电能,它的社会价值和对未来新能源的发展也将尤为重要。在以后的社会发展中,我们会看到压力发电在新能源发展中大放光彩。
2 压力发电的社会价值及地位
2.1 压力发电的应用范围
压力发电可以做到自给自足的发电,它可以在不需要其他外界的能源情况下,只要有压力的作用,就能够将压力能转化成我们所需要的能源。由于有这种优势,压力发电可以应用到很多领域,如当前我们已经知道的因为压力发电的功效,已经有压力发电笔、压力发电鞋、压力发电地热毯、压力发电车轮、压力发电机等一些因压力发电这种新能源而产生的新产物。其中压力发电鞋在当人行走踩下时,核心装置“发力发电器”中磁铁便会切割磁感线,提起脚后跟磁铁复位时,同样也能切割磁感线[2]。通过这种方式就可以获得我们需要的电能。
压力发电的应用范围广泛,在我们生活中随处可以存在,只要有压力的变化,就可以将压力能转化成我们需要的电能。压力发电可以应用到我们路过的地方,机械工作的地方,交通工具上,还可以应用到医疗器械上等一些我们生活中。由于压力发电局限性小,它的可适应范围广泛,能够在我们的生活中随处可以存在,它在将压力能转化成我们需要的电能的同时没有对环境造成污染,符合环保的要求。因此它的应用范围也得到了更广泛的扩充,与我们生活可以息息相关。
2.2 压力发电的应用前景
新能源是当代社会十分热门也是受各界人士备受关注的问题,其中新能源的开发利用也是一项难题。有很多新能源的产生,由于获得困难或者在创造能源的同时对我们生活的大气环境有污染,而不能做到环保无污染的效果。环保节能是当代社会的标准要求,面对能源问题和环境问题,大气环境在向我们呼救,不可再生能源在慢慢枯竭,这些原因都促使我们不得不重视能源问题和环境的保护。而新能源的产生不能建立在先破坏后治理的方针道路上,那样无疑是在饮鸩止渴。
有了新能源的这个环保节能作为标准,对新能源的产生也增加了一项限制条件,同时对新能源的认定也有了更为明确的方向。压力发电作为一种新能源,它给社会带来的能量可能没有风能、太阳能、水能等一些新能源所提供的价值多。但是它也有其独特的优势,那就是它的产生所付出的成本低,只需要简单的压力发电装置,通过将压力能转化成我们需要的能源。这种代价小,又能获得我们想要的,自然会越来越受到人们的关注。压力发电可以采用大面积受力,压力原件在压力作用下会产生形变,由压电效应,压电材料上下产生电荷[3],从而形成电流。
在以后的新能源大潮流中,压力发电作为新生能源中的一份子,它定能够为社会带来更为可观的价值。社会各界在呼吁环保节能的时候,大家对能源的要求也会更高。已经认识到了先破坏后治理的弊端,必将坚持走环保节能的伟大路线。在这种大环境下,压力发电是理想的新能源产物,它的产生不会对社会环境造成污染和破坏。同时它的应用领域随着人们的不断研究和探索会更加的体现出它的强大作用。
3 压力发电在新能源中的研究价值
3.1 压力发电新能源的研究意义
一项科学研究都有其研究的意义,那么压力发电也有其研究的意义。在这种新能源倍出的大潮流中,压力发电通过其努力终于被人们所认可。压力发电通过多年科学的不断探索不断总结,压力发电的理念也变的越来越充分。一些因压力发电而出现的产物也逐渐对社会做出了贡献。时代在进步,科学研究也越来越先进,面对迅速发展的社会,社会需求也在不断的增加,能源成了首当其冲的重中之重。我们的生活已经离不开能源,没有了能源我们的世界将会变的一片混乱。汽车不能行走,晚上不能工作,机器不能运行,一切的一切都将被打破。我们就像回到了原始社会一般,高科技的生产设备不能正常工作,失去了我们创造的优势。新能源要实现真正意义上的替代作用道路还很漫长,需要在资源和生产技术上下大力气,在国家对能源需求日益增大的情况下,加大新能源发展力度,是一项政治责任、社会责任和经济责任。
压力发电的研究是在前人的不断努力之下才有今天的成就,通过前人的不懈研究,理念被不断的完善。新能源是社会需要,也是社会发展的趋势。在新能源的研究中,只有能够经受得住社会考验才能真正的被社会所认可,并给社会创造价值。压力发电的过程不会对环境造成污染,符合环保的要求。它是零排放零污染的理想造能模式,在以后的新能源研究中具有重要的研究意义,它为以后的新能源发展注入了新的力量。
3.2 压力发电新能源的研究价值
新能源研究是当代社会的一项热门研究,很多新生能源也是在这样的大潮流中产生的,但是能够坚持走下去,并被社会认可的研究才能真正的成为新能源中的一员。能源问题一直是各国的话题,生产、生活、医疗、住行等都离不开能源。因此能源的研究也被人们很重视。因为离不开能源,而不可再生能源的不断减少,让我们逐渐感觉到了能源的危机。于是新能源在这种危机下产生了,并且得到了迅速发展,各界人士纷纷加入新能源研究的大潮流中。使得新能源一时成为了社会的大潮流,在以后也是主要研究方向。
压力发电在经历了短短数年的研究后,逐渐走向人们的视线,也逐渐被人们所认可。压力发电作为新能源,它的出现使新能源变的更完善。相信以后还会有更多的新能源产生,压力发电的研究也为新能源注入了更多的活力和新鲜血液。压力发电新能源的研究可以为以后的新能源事业贡献力量,由于压力发电的条件不受限制,在我们生活中随处可以做到压力发电的功效。我们可以以人的重力、大气的压力、机械的压力、汽车等交通工具在运行时的压力等来做到压力发电。同时压力发电新能源应用的范围广,从而体现出研究价值的重要性。在这样的优势之下,压力发电在新能源大潮流中,其研究价值更受人们所认可和关注。
4 结语
通过以上概述,压力发电研究在新能源的大潮流中更显示出它的地位和作用。只有合理利用压力发电这种新能源,才能给社会及环境带来更多的福利。虽然压力发电这种新能源的研究还存在一些不足之处,相信在各界人士的不断努力之下,会变动更加完善,为以后的能源需求贡献出力量。在新能源大潮流中,压力发电作为一种新能源产物,它有其存在的价值,同时也有为社会贡献的义务。
参考文献
篇4
1.我国新能源行业的发展浅析
新能源的发展种类有很多,具体涵盖的内容有:太阳能、水能、风能、海洋能、核能、地热能等。其中,海洋能主要指的是:潮汐能、洋流能、温差能等。除此之外,新能源还包括“可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量”。如果对新能源进行一个简单的概括的话,那就是“各种可再生能源和核能”。针对新能源的发展和建设,有着一定的利用形式,如发电,而利用较为广泛的电源是水电、风电、核电和太阳能发电等。其中,风电是我国近年来发展较快的电源;水力发电这种新能源发电形式在我国有着悠久的发展历史,技术最成熟、成本最低、规模最大;最近几年,太阳能光伏发电也有了较为显著的发展和进步,其年装机容量增长的速度不断得以更新;[1]此外,近些年受到高度关注的新能源还有:太阳能光热发电,生物质能、地热能和海洋能发电,但是,从整体上来看的话,这些还都是处于探索和起步阶段。
2. 自动化设备技术在新能源行业的应用及发展
处于信息化的发展时代,各种利于信息传播和发展的技术也得到广泛利用,例如计算机,而受此影响,自动化设备技术也有了强大而有力的发展支撑,并凭借其自身的发展优势在新能源行业得到了广泛应用,有力的推动着新能源行业技术的进步。对此,笔者将以风电、太阳能发电为例,对自动化设备技术在新能源行业的应用及发展进行简要分析。
2.1风力发电
风力发电机组是由多个功能系统部分组织而成,主要包括:发电机子系统、变流子系统等。其中,各个功能系统又被进一步分为多个控制系统,并且各自发挥着自身的功能。例如变桨控制系统,它是自控子系统的一个重要组成部分,成本低,在机组安全保护方面有着重要作用。就我国风力发电的形式而言,最主要的是并网风电。不过,这种发电形式有一定的缺陷和不足,风电并网比重的上升会导致一系列安全问题的产生,如供电质量下降。对此,我国积极开发多功能的风电调度自动化系统,进一步实现风电短期及超短期功率预测、风电运行数据分析等目的。此外,在风电发展方面仍然存在一些技术性的问题,如风电大规模并网威胁电网的稳定。受一些因素的制约,一些大型风电场的局部消纳能力不足,进而出现弃风现象,再加上风电机组的检测和维护,自动化设备技术的应用与革新尤为迫切。为避免上述问题的出现,未来大型风电场的运行模式将会改变,如大型风电场与抽水蓄能电站的联合调度运行。并且,相关人员会加大对控制技术和自动化设备的研究力度,分布式电网中的小型风电场的发展前景较为广阔,除此之外,相关的蓄热装置的联合运行系统也有进一步发展的可能。
2.2太阳能光伏发电
以光伏系统与电网的关系为依据,可以将太阳能光伏发电系统分为两种: 孤网系统和并网系统。从我国目前太阳能发电的发展状况来看,我国光伏发电发展的主导形式是并网光伏发电系统。这种发电系统有着自身的发展优势和基本功能,如低电压穿越、最大功率跟踪控制等。因此,结合这种发电系统目前的发展情况来看,它未来的发展方向则是:以电网安全稳定运行为原则,进一步实现并网逆变器高频化、高度智能化、高效率。此外,针对大型太阳能光伏发电系统而言,在常规的发电运行过程中,若遇到一些复杂的故障,这种发电系统未来的发展方向将会演变为对“系统智能决策的自动化设备技术”的需求。并且,针对“光伏发电大规模并网和消纳”问题,这种发电系统的未来发展方向将是“实现与其他发电系统协调运行”,而与此相适应,与此具有关联的自动化设备技术的研制将具有广阔的发展空间。
2.3太阳能光热发电
与前面所述的风力发电和太阳能光伏发电相同,这种形式的发电系统也是由众多的子系统组合而成的,如聚光、集热、储热、汽轮发电等。结合目前国内对太阳能光热发电系统的研究情况来看,大型太阳能光热发电自动控制系统的研究处于不成熟阶段。其中,就聚光子系统、集热和储热子系统、汽轮发电子系统而言,它们各自有着自己的运行模式和运行特点,但是,在对某个运行环节的控制方面,仍然存在一定的不足之处,如集热和储热子系统运行的过程中,集热子系统在不同工况下,控制工质流量、温度等内容,其中仍显示出一定的滞后性。虽然从一定程度上来讲,我国大型太阳能光热发电系统的发展还没有达到很完善的程度,但是在相关研究人员的不懈努力下,这种形式的发电系统必将迎来新的发展期,与之相关的自动化设备以及控制技术也会有新的发展机遇。
3.结语
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1 风电新能源发展对电网影响研究
风电新能源本身表现为风能稳定性不高、风能储存量少、能量密度小、风轮机效率低以及电网不可调度性等特点。以风轮机的运行为例,其以59.3%为风轮最大效率,但事实上,实际运行中的风轮机很难达到这一效率标准。有相关研究发现,对于垂直风轮机,其主要介于30%-40%的最大效率,而水平轴风轮机以20%-50%作为最大效率。由此可见,风电新能源利用中存在一定的问题。从电网受风电新能源的影响看,以电能质量为例,风力发电中易产生闪变与谐波污染问题。通常风力发电机组启动下,会有较大冲击电流产生,其直接影响配电网的可靠运行,加上风机塔影效应的存在,会使风机出力波动问题出现,一旦波动处于电压闪变频率内,便带来闪变问题。而对于谐波污染,其产生的原因主要表现在发电机电子装置、并联补偿电容器运行中,因谐振出现而造成谐波污染。此外,风电新能源应用下,对电力稳定性影响也极为明显,如风速扰动、三相短路故障、发电机线路开断等情况,都会使系统电压与频率出现波动。以电网调度受风电能源的影响为例,由于并网运行中,风电调峰容量有限,这样风电场整体运行都将受到影响,假若风电场功率问题难以被平衡,便需对风力发电功率进行限制。加上风电随机性、不确定性特征,更无法使电网运行成本、投资成本等得到保障。所以,风电新能源利用下,对整个电网的稳定运行都将造成影响[1]。
2 风电并网性能的改进措施
2.1 科学预测发电功率
风电接入下,较多如电网适应性差、调峰等问题日益明显,国内较多地区频繁发生风电场被限制出力情况。在此背景下,如何做好风电随机性的控制以及可调度电源的转换,成为风力发电需考虑的主要问题。现行关于发电功率的预测,常见的方法主要以NWP模型构建为,其可预测短时间内的发电功率,具体预测中,要求以NWP系统预测结果为依据,对天气数据如气温、气压、风向以及风速等进行判断,在此基础上结合风机周边情况,使机组轮毂高度相关信息被预测,最后配合相应的功率曲线,可使输出功率结果被推测出来。采用这种方式,对于以往不同天气条件下预测偏差问题,都能够有效解决,预测精度较高。
2.2 无功功率补偿
由于风力发电接入后,并网运行中将有电压稳定问题存在,此时对于该问题的控制应注意从无功功率补偿着手,一般风力发电中选用异步发电机,更易使电压稳定受到影响。因此,在解决电网稳定性问题中,可采取相应的措施,包括:第一,风电机组低电压的切除。当风电机组运行中出现低电压故障后,会自动停止运行,以此避免电网不稳定问题发生,需注意低电压切除中,应做好电网调控能力的分析。第二,将相应的补偿装置引入其中。如装置SVC,其对于系统暂态性的改善具有明显效果,有利于风电场安全容量的整体提升。一般装置选择中需综合考虑装置调节特性、风电场容量以及电网结构等。第三,将直流接入电网引入其中。国内较多地区在海上风电场建设中,便考虑以HDVC并网方案为主,可满足无功功率补偿要求[2]。
3 风电并网技术发展趋势
现代风电并网技术发展下,变化的趋势主要表现在发电机组与发电容量预测两方面。如发电机组方面,较多MW级大型风电机组将投入使用,即使风电设备以大型化为主,也不会增加风力发电成本。同时,较多微型、小型等分散式机组将投入使用,这些机组的应用对于分散区域难以供电等问题可起到明显的改善作用。另外,在预测风力发电容量方面,需做好功率的准确预测,具体预测的方法包括:第一,注重NWP模型的运用,使其在预报气象信息方面发挥重要作用,避免不同天气条件下功率预测出现偏差。第二,注重计算机技术、遥感技术的运用,这些技术能够对NWP模型分辨率进行改善,天气预测准确度由此得以提升。第三,功率预测中融入更多智能方法如模糊神经网络、小波分析等,利用其对预测模型进行改善,可减少功率预测中的误差。第四,在预测短时间内功率过程中,要求所选用的气象数据应具有实时性特征,以此使预测精度得以提高[3]。
4 结语
风电新能源的利用是现行电网建设的必然要求。然而风电新能源引入后,因并网运行中会带来较多弊病,如闪变问题、谐波污染问题以及电压稳定性等问题,要求做好风电并网性能的改善,可考虑从预测发电功率、无功功率补偿等方面着手。同时在未来风电并网技术利用中,应注意将更多分散式发电机组、功率预测先进理论与技术引入其中,这样才可使风电能源利用问题得以解决。
参考文献:
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近年来,各行业飞速发展对于我国电力能源产业发展提出了新的要求。随着生态资源环境问题的恶化,电力新能源的研究与发展给社会经济建设和生态环境保护提供了新的方向,逐渐成为我国电力行业发展研究的重大课题。但就我国电力新能源发展的现状来看,诸多不完善因素给电力新能源的发展造成了极大的阻碍,严重影响着和谐社会的构建。本文主要研究电力新能源发展的重要性,并分析我国电力新能源重要性和现状,探讨我国电力新能源的发展战略,为我国在电力新能源开发利用方面的进一步开展提供借鉴。
1 电力新能源对生态环境的重要性
从目前的发展现状来看,我国新能源产业的发展速度是极快的,而且有着很大的发展前景,新能源产业的发展不仅仅直接拉动了相关产业的进步与发展,而且还为生态环境的改善带来了巨大的效益。因此,发展电力新能源对于保护生态环境、优化产业结构以及增加能源供应意义重大。总体上看,电力新能源对生态环境重要性主要体现在以下几个方面。
第一,解决能源危机。我国对于能源的需求量是非常大的,能源的需求量一直呈现出上升的发展趋势,能源结构也是不断的完善。电力新能源作为一种能源,在较短的时间内是很难占据我国主要的能源市场。但是电力新能源所呈现出的巨大优势与潜力,却是有目共睹的,电力新能源的利用,可以有效的缓解我国煤电紧张的状态,进一步解决由于社会经济发展而导致的能源危机。
第二,有利于节能减排。电力新能源的崛起,直接导致的结果便是石化能源利用率的降低。举例来讲,电力新能源的利用,会使得非法小煤窑的开采量极大的减少,进而对于小煤窑周围的环境起到保护作用。再举例来讲,电力新能源的利用,火力发电越来越少,使得大气污染的程度越来越低。
第三,满足生态环保。目前,对于我国生态环境污染带来影响的主要是煤炭发电以及冬季北方取暖,这是造成环境污染极为重要的因素。其中,造成大气污染最严重的要数电力生产。通过开发电力新能源不仅可以极大的满足人们的电力需求,而且还可以提高环境的质量。因此,发展电力新能源已经成为今后电力行业发展的重要趋势,是实现我国社会经济可持续发展的重要途径。
2 电力新能源发展现状探讨
电力能源是我国能源结构的重要组成部分,在我国构建社会主义和谐社会中占据着重要的位置。尤其是当前我国国民经济迅速发展的前提下,实现电力能源结构的调整,对我国能源体系进行重组,促进我国能源生态环境的保护,是今后我国新能源发展的主要目标之一。但是,就目前我国电力新能源发展现状来看,电力新能源发展过程中还是存在着很多的问题。下面,我们就我国电力新能源发展中存在的问题进行分析以及研究。
第一,我国的风电数量上看是比较多的,但是从规模上来讲,电网规模偏小,电网的顺利运行需要依靠更高电压的支持,才可以实现远距离运输。但是由于经济成本和电网技术问题,这些都给我国的电力新能源的发展造成了阻碍。
第二,尽管我国目前在风力发电方面积累了丰富的经验,而且风力发电规模也在不断的增加,但是规模的增大又使得系统调峰调频出现问题。众所周知,我国的系统调峰主要是依靠煤电,通过大力开发新能源,使得社会对电力系统的要求越来越高,给我国在系统调峰调频提出了更高的要求。
第三,太阳能发电缺乏社会支持。太阳能发电是一种新能源,作为一种新型的能源,太阳能发电还处于起步阶段,仍然还没有被广大的社会人士所认识和重视,因此太阳能发电缺乏社会支持。另外,新能源核心被国外垄断,目前我国的新能源技术从一定程度上看是国外技术的“代工”,仍然还是缺乏核心技术的支持。
3 我国电力新能源发展战略研究
针对目前我国在新能源开发以及利用方面的构思以及设想,笔者根据多年的工作实践经验,提出了几条发展我国电力新能源的战略。
第一,开发燃煤发电技术。今后我国在发展燃煤发电技术方面应该努力做到主要以高效低排为核心,严格的按照我国的新能源开发与利用的规章制度进行,同时努力学习国外先进的燃煤发电技术,在国外先进技术的基础上进行创新,进而提升本国燃煤发电技术。
第二,大力发展水电。水力发电也是我国发展新能源的重要途径,也是我国社会经济实现可持续发展的关键。但是,在实际的水电发展过程中,需要充分的考虑到水电工程建设以及水库移民、周围环境保护等多方面的因素。在对这些因素充分考虑的基础上发展水电,才可以取得良好的效果。
第三,大力发展核电。根据中国现有的核电技术,想要在此基础上进一步发展核电产业,要求必须达到规模化应用,保证核电的正常持续运行。要建立起一套完善的核电科技和产业体系,强化大量专业人才的培养,为完善科技与产业体系建设提供技术支持,从而提高我国核电开发以及利用效率。
4 结语
综上所述,就我国现状来看,能源问题越来越突出,制约着社会主义现代化建设的进行,严重影响着社会主义和谐社会的构建,迫切需要采取有效的措施,构建可持续发展的能源体系。尽管我国在开展电力新能源开发利用方面做出了重大的突破,但是在实际的电力新能源开发利用中,还是有些问题需要进一步注意。为此,我国有关部门需要进一步研究电力新能源开发利用存在的问题,创新电力新能源开发利用策略,为我们全面构建社会主义和谐社会奠定基础。
参考文献
[1] 蒋坤云.论电力新能源与生态环境的关系[J].资源节约与环保,2013(2).
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Key words: new energy;biomass energy;solar energy;wind power;industry technology roadmap
中图分类号:F062.9 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)01-0059-03
0 引言
菏泽市正处在改革发展和经济转型的关键时期,科学做好产业发展顶层设计,完善产业发展政策环境,引导创新资源加快聚集,推动高技术产业科学发展、快速发展、集群发展和可持续发展,对于转变经济发展方式、实现产业升级,打造区域科学发展高地,具有十分重要的意义。新能源产业技术路线图按照“技术领域-技术基础-关键技术-技术路径”这条主线进行分析。基于菏泽的产业技术基础,结合菏泽新能源产业规划以及相关专家的指导意见,确立菏泽产业发展方向。依托德尔菲问卷结果,综合考虑技术综合重要度指数(技术推动重要度和市场拉动重要度的综合)、预期实现时间和技术发展路径,以时间序列系统描述菏泽各产业关键技术实现的时序。
1 菏泽市新能源产业技术基础
近年来,菏泽市依托自身的自然资源优势以及持续的项目建设和科技投入,已逐步发展成为山东省重要的新能源基地,其中生物质发电起步最早,同时在太阳能发电、风能发电、以及相关的设备制造方面也形成了一定的产业技术基础。依据菏泽市产业基础同时结合专家建议,将菏泽新能源产业划分为生物质能、太阳能、风能和LED产品制造四个领域。
1.1 生物质能领域 在生物质发电领域,单县、巨野县生物质发电项目已并网发电,曹县、牡丹区和成武等生物质发电项目也在陆续建设中,目前菏泽已具备了灰色秸秆、黄色秸秆、灰黄秸秆掺烧工艺,并引进了丹麦BWE公司生物质直燃锅炉技术,同时也采用了国内制造的第一台生物质直燃发电机组,带动了生物质发电设施的国产化进程。在生物质能综合利用领域,生物质电厂产生的草木灰已经作为生物复合钾肥的生产原料,农村沼气工程全面展开,秸秆纤维素分解生产乙醇、供热燃煤机组掺烧农产品废渣废液改造、生物质成型燃料、薯类秸秆液体生物质燃料生产、大型畜牧养殖沼气发电工程等一批生物质能综合利用项目已进入前期工作阶段,掌握了棉籽、动植物脂肪酸等原料制取生物柴油的技术。
1.2 太阳能领域 在太阳能热利用领域,热水器设备制造产业快速成长,重点发展了高效太阳能热水器真空集热管生产及热水器成套设备生产项目。在太阳能光伏电站领域,单县、巨野、郓城、鄄城等多个10~15MW的光伏并网发电项目正在建设中。在光伏产品装备制造方面,先后形成了单县舜亦新能源光伏发电、宇泰光电产品、巨野鲁麟有机硅单体生产、光伏发电逆变器等一批晶硅、非晶硅薄膜太阳能光伏电池、电池板及相关组件生产项目,并陆续竣工投产,初步形成了光伏电池300MW的生产能力,具备正面叠加多重太阳能电池组件生产技术等提高太阳能转化效率的技术。
1.3 风能领域 风力发电领域,菏泽正围绕黄河滩区、单县浮龙湖水库及黄河故道等区域,开展风场测速等准备工作,建设规模总计200kW,项目建成后预计发电量达到4亿kWh。风电设备制造方面,巨野巨益新能源、成武呈祥电气等风力发电设备生产项目已竣工投产。
1.4 LED产品制造 LED产品制造领域初具规模,单县宇泰光电科技、牡丹区路达光电科技、曹县LED路灯一体化等项目正在加紧建设中,具备了LED路灯灯具、LED外延芯片、大功率激光器件和LED显示屏等产品以及LED产品封装等技术。
2 新能源产业国内外技术热点
基于菏泽新能源产业技术基础,采用专利分析和文献分析的方法,研究了新能源领域当前国内外的技术热点。
2.1 新能源共性技术 目前,新能源共性技术研究热点主要集中在两个方面:一是智能电网的智能型与灵活性技术。未来的智能电网将通过分布式发电技术、大规模间歇式新能源并网技术、自动化控制、智能传感器等技术实现主动的用户需求侧管理,并通过将太阳能、风能等新能源产生的电力整合从而实现经济和环境的目标。二是先进高效的储能技术。储能技术既作为负载也作为电源将为电网的稳定和可靠运行发挥重要的作用,其中大规模直接储能技术,以及与热泵技术和热电联产技术相关的热蓄能技术将是未来储能技术的发展趋势。
2.2 生物质能领域 生物质能共性技术的研究热点集中于能源植物筛选与培育,包括拓展能源植物及生物质原材料种类,提高能源植物光能利用效率,从育种、种植到实现规模化采收与运输;在生物质能高效利用方面,生物质高效直燃、混燃、气化供热及发电技术将成为主要发展趋势。生物质发电领域中,清洁高效的生物质直燃、混燃、气化发电技术及设备是生物质发电的一个重要发展方向,具体包括生物质气化发电与热联供系统、生物质锅炉和物化转换技术、大型低热值燃气内燃机组。生物质燃料领域方面,生物质液体燃料中乙醇、丁醇以及生物柴油的生产技术是目前主要的热点;生物质气体燃料以农业废弃物制备合成气为主要方向;生物质固体燃料主要趋势集中于开发提高能量密度、生物质成型燃料加工技术、生物质燃料炭化技术。
2.3 太阳能领域 太阳能共性技术热点集中于太阳能分布式发电、太阳能与其他可再生资源互补式发电技术,以及用于建筑的太阳能热利用及光伏发电一体化(BIPV)和长周期储热技术。太阳能热利用方面,按照利用的温度分为低温(
(>500℃)利用,按照关键部分――集热器的不同分为主要用于太阳能热水器的平板集热器、真空管集热器技术,以及用于聚光太阳能发电(CSP)的槽式、塔式和碟式聚焦器,未来趋势为超大规模高温蓄热技术以及耐高温、耐腐蚀高效率集热器和高温传热工质的核心技术。太阳能光伏发电目前主要有三种技术:晶体硅电池未来需要降低硅消耗量,进行多晶硅副产物综合利用;薄膜电池未来需要提高转化率,降低光衰减,并开发研制铜铟镓硒等新兴薄膜电池;聚光太阳能电池未来重点将在于对追踪器的研究与开发。在光伏电站方面,未来趋势在于突破大规模、分布式、适用于离网和微网运行的技术。
2.4 风能领域 风能领域中,关于风能资源评价的热点在于不断完善资源评价的模型、标准、检测和认定体系,建立风能资源、条件和运行经验数据库,改进风力发电系统运行采用的预测模型。陆上风电场领域主要涉及在风电场和风电设备两方面,其中,风电场热点集中于风电场优化设计技术,主控制器及数字风力发电场调度和并网控制、在线监测与故障诊断等系统核心技术。
2.5 LED产品制造领域 LED领域的研究热点集中于高亮度发光二极管、大功率白光制造、大功率激光器(LD)、光伏与LED结合、器件封装技术以及LED高效驱动和智能化控制技术。
3 菏泽市新能源产业关键技术选择及路线图绘制
基于菏泽市新能源产业技术基础,根据专家意见,确定未来重点发展生物质能、太阳能、风能和LED产品制造四个领域,并筛选29项关键技术或项目,结果如表1所示(技术综合重要度满分5分)。
根据研究结果,近期(0~3年)主要发展的技术包括太阳能与风电等可再生能源互补发电的微网技术、提高光伏电站的能效及使用寿命等13项,中期(3~6年)主要实现的技术包括与当地农业畜牧业相结合的光伏发电分布式应用、农业废弃物制备合成气关键技术及装备、黄河故道大型风电场开发等11项,远期(6~9年)主要发展的技术包括光伏电站智能化、LED高效驱动和智能化控制等4项,长远期(9年以上)主要实现非粮能源作(植)物育种、种植、规模化采收、储运技术及相关设备技术,进而实现生物能源植物原料的育种与产业化。新能源产业技术路线图如图1所示。
4 结论
菏泽市新能源产业主要涵盖生物质能、太阳能、风能和LED产品制造四个领域。其中:生物质能领域,菏泽市采用了国内制造的第一台生物质直燃发电机组,已有多个生物质发电项目并网发电,同时,农村沼气工程全面展开,生物质成型燃料等一批生物质能综合利用项目已进入前期阶段。通过产业技术路线图研究,确定了8项技术为未来重点发展方向。近期重点突破生物质发电技术及装备,以及生物质成型燃料技术;中期实现生物质发电热点联供,生物质制备合成气和乙醇的技术及装备;从远期来看,争取实现能源作物从育种、种植、采收到存储的产业化。
太阳能领域,菏泽市在太阳能热水器制造业具有一定基础,多个10~15MW的光伏并网发电项目正在建设,舜亦新能源和宇泰光电等一批太阳能电池、电池板及相关组件生产项目陆续竣工投产。通过产业技术路线图研究,确定了13项技术为未来重点发展方向。近期重点提高太阳能集热器和光伏电站的能效,以及可再生能源互补发电微网等技术;中期进一步降低光伏电站的运维成本,促进光伏发电的分布式应用;远期则努力实现光伏电站的智能化,并开发高效低成本的薄膜电池。在提高能效和降低成本的基础上,努力实现光伏发电的智能性、灵活性以及与其他能源的互补性。
风能领域,菏泽正在围绕黄河滩区进行风电场建设,并依托巨益新能源、呈祥电气等企业进行风电设备生产。通过产业技术路线图研究,确定了5项技术为未来重点发展方向。在近期,完善风力发电基础构件的技术和生产能力;中期在完成风能资源评价和资源数据库建设的基础上,进行大型和分散式的风电场开发,并通过研发轻量化叶片等提升风能发电设备的寿命和性能。
LED产品制造领域,菏泽市具备了较为完善的产业链条,具备LED路灯、外延芯片、显示屏的生产能力以及LED产品封装技术。通过产业技术路线图研究,确定了3项技术为未来重点发展方向。在近期重点突破LED与光伏结合的关键技术;在远期则努力实现LED产品的高效驱动和智能化控制。
近年来,菏泽市新能源产业总体规模保持增长态势,但结构发展中的一些深层次问题也日益突出,制约了经济在高平台上持续快速发展,科学的推进经济发展方式转变亟待进行。该研究成果明确了菏泽新能源产业的建设方向,可有效避免各区县之间的产业趋同恶性竞争,促进同类企业的交流合作,提高公共技术平台资源的利用效率,从而全面推动菏泽市新能源产业发展,同时该研究成果的应用推广能够为菏泽市科技创新把握大致发展方向,加速创新要素集聚,在探索和把握新时期经济发展规律的基础上推动新能源产业结构优化升级方面起到积极作用,带动全市经济快速发展。
参考文献:
[1]冯之浚.中国可再生能源和新能源产业化高端论坛[M].中国经济出版社,2007.
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一、我国新能源风力发电的现状
2005年2月,我国国家立法机关通过了《可再生能源法》,明确指出风能、太阳能、水能、生物质能及海洋能等为可再生能源,确立了可再生能源开发利用在能源发展中的优先地位。2009年12月,我国政府向世界承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%,把应对气和变化纳入经济社会发展规划,大力发展包括风电在内的可再生能源与核能,争取到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。随着新能源产业成为国家战略新兴产业规划的出台,风电产业迅猛发展,有望成为我国国民经济增长的一个新亮点。 我国自上世纪80年代中期引进55kW容量等级的风电机投入商业化运行开始,经过二十几年的发展,我国的风电市场已经获得了长足的发展。到2009年底,我国风电总装机容量达到2601万kW,位居世界第二,2009年新增装机容量1300万kW,占世界新增装机容量的36%,居世界首位[1,2]。可以看出,我国风电产业正步入一个跨越式发展的阶段,预计2010年我国累计装机容量有望突破4000万kW。从技术发展上来说,我国风电企业经过“引进技术—消化吸收—自主创新”的三步策略也日益发展壮大。随着国内5WM容量等级风电产品的相继下线,以及国内兆瓦级机组在风电市场的普及,标志我国已具备兆瓦级风机的自主研发能力。同时,我国风电装备制造业的产业集中度进一步提高,国产机组的国内市场份额逐年提高。目前我国风电机组整机制造业和关键零部件配套企业已能基本满足国内风电发展需求,但是像变流器、主轴轴承等一些技术要求较高的部件仍需大量进口。因此,我国风电装备制造业必须增强技术上的自主创新,加强风电核心技术攻关,尤其是加强风电关键设备和技术的攻关。
二、新能源风力发电的技术发展
新能源风力发电技术是涉及空气动力学、自动控制、机械传动、电机学、力学、材料学等多学科的综合性高技术系统工程。目前在风能发电领域,研究难点和热点主要集中在风电机组大型化、新能源风力发电机组的先进控制策略和优化技术等方面。
1.新能源风力发电机组机型及容量的发展
现代新能源风力发电技术面临的挑战及发展趋势主要在于如何进一步提高效率、提高可靠性和降低成本。作为提高风能利用率和发电效率的有效途径,新能源风力发电机单机容量不断向大型化发展。从20世纪80年代中期的55kW容量等级的风电机组投入商业化运行开始,至1990年达到250kW,1997年突破1MW,1999年即达到2MW。进入21世纪,兆瓦级新能源风力机逐渐成为国际风电市场上的主流产品。2004年德国Repower即研制出第一台5MW风电机,Enercon开发出第二代直驱式6WM风电机,预计2013年单机容量将突破15MW[1,3]。从世界范围来看,1.5MW-2MW的机型占世界机组容量的比例,已从2007年的63.7%飞速上升到80.4%;而在我国,2005年风电场新安装的兆瓦级风电机组占当年新装机容量的21.5%,而2009年比例已经上升到86.86%。这表明容量风电机组已经成为我国风电市场上的主流产品。
2.新能源风力发电机组控制技术的发展
控制技术是新能源风力发电机组安全高效运行的关键技术[5,6],这是因为:
1)自然风速的大小和方向随着大气的气压、气温和湿度等的活动和风电场地形地貌等因素的随机性和不可控性,这样新能源风力机所获得的风能也是随机和不可控的。
2)为使风能利用率更高,大型新能源风力发电机组的叶片直径大约在60m-100m之间,因此风轮具有较大的转动惯量。
3)自动控制在新能源风力发电机组的并网和脱网、输入功率的优化和限制、风轮的主动对风以及运行过程中故障的检测和保护中都应得到很好的利用。
4)新能源风力资源丰富的地区通常环境较为恶劣,在海岛和边远的地区甚至海上,人们希望分散不均的新能源风力发电机组能够无人值班运行和远程监控。这就对新能源风力发电机组的控制系统可靠性提出了很高的要求。
因此,众多学者都致力于深入研究新能源风力发电的控制技术和控制系统,这些研究工作对于新能源风力发电机组优化运行有极其重要的意义。计算机技术与先进的控制技术应用到风电领域,并网运行的新能源风力发电控制技术得到了较快发展,控制方式从基本单一的定桨距失速控制向变桨距和变速恒频控制方向发展,甚至向智能型控制发展。
定桨距型新能源风力机指桨叶与轮毂的连接是固定的,即桨距角固定不变,当风速变化时,桨叶的迎风角度固定不变。失速型是当风速高于额定风速,利用桨叶翼型本身所具有的失速特性,即气流的攻角增大到失速条件,使桨叶的表面产生涡流,将发电机的功率输出限制在一定范围内。失速调节型的优点是简单可靠,当风速变化引起输出功率变化时,只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不做任何控制,使控制系统大为简化。其缺点是叶片重量大,桨叶、轮毂、塔架等部件受力较大,机组的整体效率较低,也使得这些关键部件更容易疲劳磨损。
变速恒频新能源风力发电机组是近年来发展起来的一种新型新能源风力发电系统,其转速不受发电机输出功率的限制,而其输出电压的频率、幅值和相位也不受转子转速的影响。与恒速风电机组相比,它的优越性在于:低风速时能够跟踪风速变化,在运行中保持最佳叶尖速比以获得最大风能;高风速时利用风轮转速的变化调节新能源风力机桨距角,在保证风电机组安全稳定运行的同时,使输出功率更加平稳。变速恒频新能源风力发电机组通过励磁控制和变桨距调节来实现最佳运行状态。变桨距是根据风速和发电机转速来调整叶片桨距角,从而控制发电机输出功率,由传动齿轮箱、伺服电机和驱动控制单元组成。随着风电控制技术的发展,当输出功率小于额定功率状态时,变桨距新能源风力发电机组采用OptitiP技术,即根据风速的大小,调整发电机转差率,使其尽量运行在最佳叶尖速比,以得到理想的输出功率。变桨距新能源风力发电机组的优点是:输出功率平稳,在额定点具有较高的风能利用系数,具有更好的起动性能与制动性能,能够确保高风速段的额定功率。
3.新能源风力发电机组控制策略的发展
风能是一种能量密度低、稳定性较差的能源,由于风速、风向的随机性变化,导致新能源风力机叶片攻角不断变化,使叶尖速比偏离最佳值,新能源风力机的空气动力效率及输入到传动链的功率发生变化,影响了风电系统的发电效率并引起转矩传动链的振荡,会对电能质量及接入的电网产生影响,对于小电网甚至会影响其稳定性。新能源风力发电机组通常采用柔性部件,这有助于减小内部的机械应力,但同时也会使风电系统的动态特性复杂化,且转矩传动模块会有很大振荡。目前,对新能源风力发电机的控制策略研究根据控制器类型可分为两大类:基于数学模型的传统控制方法和现代控制方法。传统控制采用线性控制方法,通过调节发电机电磁转矩或桨叶节距角,使叶尖速比保持最优值,从而实现风能的最大捕获。对于快速变化的风速,其调节相对滞后。同时基于某工作点的线性化模型的方法,对于工作范围较宽、随机扰动大、不确定因素多、非线性严重的风电系统并不适用。
现代控制方法主要包括变结构控制、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等[7,8]。变结构控制因具有快速响应、对系统参数变化不敏感、设计简单和易于实现等优点而在风电系统中得到广泛应用。鲁棒控制具有处理多变量问题的能力,对于具有建模误差、参数不准确和干扰位置系统的控制问题,在强稳定性的鲁棒控制中可得到直接解决。模糊控制是一种典型的智能控制方法,其最大的特点是将专家的知识和经验表示为语言规则用于控制,不依赖于被控制对象的精确的数学模型,能够克服非线性因素的影响,对被调节对象有较强的鲁棒性。由于新能源风力发电机的精确数学模型难以建立,模糊控制非常适合于新能源风力发电机组的控制,越来越受到风电研究人员的重视。人工神经网络是以工程技术手段来模拟人脑神经元网络的结构与特征的系统。利用神经元可以构成各种不同的拓扑结构的神经网络,它是生物神经网络的一种模拟和近似。利用神经网络的学习特性,可用于新能源风力机的低风速的节距控制。
三、存在的问题及展望
尽管近年来我国风电产业得到了迅猛的发展,但同时也暴露出众多的问题。
首先,我国尚未完全掌握风电机组的核心设计及制造技术。在设计技术方面,我国不仅每年需支付大量的专利、生产许可及技术咨询费用,在一些具有自主研发能力的风电企业中,其设计所需的应用软件、数据库和源代码都需要从国外购买。在风机制造方面,风机控制系统、逆变系统需要大量进口,同时,一些核心零部件如轴承、叶片和齿轮箱等与国外同类产品相比其质量、寿命及可靠性尚有很大差距。其次,我国风电发展规划与电网规划不相协调,上网容量远小于装机容量。风电发展侧重于资源规划,风电场的建设往往没有考虑当地电网的消纳能力,从而造成装机容量大,并网发电少的现状。2009年新增装机容量中1/3未能上网,送电难已经成为制约风电发展的瓶颈。最后,我国风电的技术标准和规范不健全,包括风机制造、检测、调试、关键零部件生产及电场入网等相关标准亟需建立和完善。因此,展望我国未来的风电产业发展,必须加强自主创新掌握核心技术;必须加大电网建设力度,合理规范风电开发;必须加大政策扶持力度,建立健全完善统一的风电标准规范体系。
人类社会已进入21世纪,在新千年开始之际,热门正面临着一系列重大的挑战,全球经济发展,人口迅速增加,需要提供更多的食物、住房和原料,因而对能源的需求量也不断增加。在过去20年中,全世界能源消耗量增加了40%,其中85%以上使用的是矿物燃料。这些矿物燃料燃烧时要产生大量温室气体,全球单是CO2排放量每年就超过500亿吨,而且还在不断扩大。形成的酸雨造成土壤退化,危害动植物。全球气候变暖可能会产生灾难性后果,必须采取坚决措施,减少温室气体的排放。因此,治理环境污染,已成为当务之急。同时,矿物燃料的储藏量是有限的,按目前探明的储藏与开发速度的比例计算,地球上可再开采的能源,石油为40年,天然气约为60年,煤炭为200年。如不采取有效措施,到本世纪中叶,人类必将面临矿物燃料枯竭的严重局面。为了减少大气污染、保护人类生态环境、保证能源的长期稳定供应,必须实施可持续发展战略,逐步改变现有的能源结构,大力开发利用新能源。这已成为各国的共识。
参考文献:
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近年来风电和光伏发电等新能源的应用,在我国受到了越来越多的关注和重视,新能源的开发工作不断深入。但毋庸置疑地,风电和光伏发电行业在发展中还存在很多问题,如光伏并网技术存在瓶颈、行业普遍亏损等都制约了风电和光伏发电行业的发展,因此对其展开研究就显得尤为重要了。
1 风电、光伏发电行业发展情况
1.1 我国风力发电行业发展现状
中国新能源产业的发展速度让众多发达国家望尘莫及,其中风电和光伏发电产业尤甚从2003年开始,我国的风电产业进入了较快的成长阶段,风电装机从55万千瓦上升到2012年底7532.4万千瓦(吊装容量),已成为世界风电第一大国。
1.2 我国光伏发电行业发展现状
随着光伏发电成本的降低以及政府出台相关支持政策,光伏发电迅速发展,2011年新增装机陡增到223万千瓦,累计装机309万千瓦,成为全球重要的光伏市场。
2 目前风电、光伏行业存在的主要问题
2.1 经济危机引起欧洲主要国家光伏补贴下调
受金融危机和随后的欧债危机影响,部分欧洲国家财政情况恶化,光伏发电装机开工建设放缓。全球光伏产能远高于需求,产品积压严重,导致部分企业为了回款低价抛售光伏组件。主要欧洲光伏市场国家因此下调了对光伏发电的支持政策和补贴政策。
2.2 美国、欧洲“双反”使我国光伏设备出口受到极大影响
美国商务部在2012年当地时间3月20日下午宣布向我国晶硅光伏电池制造企业征收2.9%~4.73%的反补贴税。5月16日宣布反倾销税率为31.14%~249.96%。最终,美国双反落槌,中国光伏产品税负最高增逾两倍。2012年9月16日欧盟委员会对中国光伏产业反倾销调查的正式立案。这对国内光伏设备90%产品依靠出口的生产厂家来说几乎是命悬一线。
2.3 部分地区风电限电严重,风机企业利润下滑
2.3.1 2011年我国风电限电情况
中国可再生能源学会风能专业委员会对10个省(市、自治区)共1869.1万千瓦的风电场进行了统计分析,认为2011年这些风电场由于电网调度原因被限发的电量高达59.8亿千瓦时,具体的调研结果见表1。
2.3.2 我国风机制造企业利润下滑
2011年,国内主要风电类上市公司业绩均出现下滑,具体如表2所示。
2.4 光伏设备制造产能远高于需求,行业企业普遍亏损
前我国光伏产品主要市场为欧美等主要发达国家,欧美市场销量占总产量的90%以上,而国内市场开发程度较低。2013年3月20日,我国最大的光伏企业无锡尚德,由于无法归还到期债务,被当地法院裁定破产重整。光伏产业自诞生之日起就面临畸形发展的状况,严重依赖政府补贴、9成以上依靠出口、产能过剩企业难以为继。这些“原罪”导致了今天的产业困局。今后部分生产工艺落后、生产成本较高、竞争力较弱的企业面临被淘汰的风险,行业企业数量将大幅减少。
2.5 风电、光伏发电项目存在并网瓶颈
正如业内一位专家所言,风电并网,首先的是利益调整,其次是观念,再次才是技术。并网困难表面看受制于技术因素,但更深层次的症结在于利益驱动,电网企业在风电上网和远距离输送方面需要大量投入,但收益不大,缺乏利益驱动和变革的动力。技术上的困难是可以克服的,管理体制尚未捋顺、利益分配不均衡才是造成风电并网困难的首要因素。
2.6 光伏电价面临下调
有消息称,发改委已向各地方政府、发电企业等下发了《关于完善光伏发电价格政策通知》的意见稿。从意见稿的内容中可以看出,光伏上网电价将从“一刀切”的1元/千瓦时,改为分四大资源区来定价,最低的地区电价为0.75元,降幅达25%。从意见稿内容看,国家的思路是,即便是产能严重过剩,也要按市场化方式操作,不会过度补贴国内市场。这对发电企业来说又将是一个新的挑战。
3 目前风电、光伏行业发展趋势分析
3.1 我国风力发电行业发展预测
根据我国《可再生能源发展“十二五”规划》,到2015年风电装机将达到1亿千瓦,2020年达到2亿千瓦。
3.2 我国光伏发电行业发展预测
根据我国《可再生能源发展“十二五”规划》,2015年太阳能发电装机2100万千瓦,2020年5000万千瓦。
3.3 分析判断
(1)新能源发电行业长期发展趋势向好。根据前面的预测分析进行测算,从目前到2016年底,我国风电和光伏装机容量增长较快,新能源发电行业长期发展趋势向好。
(2)我国风电和光伏装备制造有效产能将更为集中。我国风电和光伏设备制造产业已拥有了完整产业链、较低生产成本和一定的规模效应,是我国具有全球竞争力的行业之一。但随着发展初期暴利的消失,未来行业竞争将对技术水平、资金实力、企业管理等提出更高要求,行业资源将向大型企业集中,新能源发电的成本与传统发电成本差距将逐步缩小,行业竞争力日趋明显。
(3)风电、光伏发电等发展将更加规范有序。国家能源局出台了有关规范风电项目审批制度的管理办法,意图收紧地方审批权。根据办法规定地方政府在核准装机容量在5万千瓦以下风电项目之前,须拿到国家能源局的复函,否则不予通过。政府各种配套政策的出台及完善使各路开发商进入此领域更加谨慎,从一定程度上规范了风电、光伏发电发展脉络。
4 风电、光伏行业发展建议
4.1 积极推动支持风电、光伏企业发展的政策制订
各相关方应找出影响行业发展的关键问题,推动有关部门制订扶持行业发展的布局、规模、电价、并网等具体政策,并适时联合国家能源局启动电网运行机制创新研究工作,解决风电并网和弃风问题。
4.2 大力支持光伏发电项目建设,助推光伏企业走出大幅亏损和产能堆积的困局
目前美国的“双反”的裁定,已使光伏行业面临巨大的危机,而我国国内光伏发电市场仅为开发初期,光伏发电装机容量仅为德国的1/9,发展空间巨大,同时由于光伏组件的大幅下跌,光伏发电企业的成本也相应下降,效益相对较好。大型光伏企业应寻求政府、金融机构的大力支持,同时大力开拓内需,为剩余产能找出路;光伏发电企业应抓住机遇大力发展,以促进光伏发电行业实现跨越式发展,化解光伏行业发展中存在问题的解决。
4.3 拓展境外新兴市场
国内企业应瞄准亚非拉等地区资源禀赋好、政策措施到位的新兴市场,加大新能源行业的投资、EPC总包、并购等多种方式,开拓“蓝海”领域。
4.4 具备核心竞争力的风电和光伏设备制造企业通过优胜略汰,使有效产能适度集中
鉴于全球光伏市场和我国风电市场放缓的预测,我国光伏和风机设备行业仍将处于激烈竞争、盈利下滑时期。在核心技术、产业链等方面具备竞争力的企业抵御风险能力较强,具备一定的企业核心竞争力。行业企业的优胜劣汰,使有效产能适度集中。
4.5 新能源发电企业内部资源更加倾向效益好,发展潜力大的项目
为促进了风电规模化发展,过去提倡建立大基地融入大电网,随着风电近年的高速发展,此模式暴露出的问题也越来越多,并网送出困难,事故频发。近来,风电开发呈现向国家倡导的分散式开发和由内陆向沿海推进的趋势。从地域看,海上风电开发区域均为沿海地带,而这些区域集中了我国用电负荷大的省份,在电力传输上,只需要考虑将电从海中送上岸,较陆上风电的“千里送电”,一来大大减少了电力的损耗和衰减,二来也省下了大规模建设特高压输电线的投资。各个大型新能源发电企业将从追求装机容量的粗放式发展逐步向效益优先的方向迈进。
4.6 加强新能源产业前瞻性问题研究
各新能源企业应进一步密切与能源局、国家电网和电规院等部门合作,加强对分布式能源、海上风电、聚光光伏发电和光热发电等新技术、新领域的研究,把握行业发展趋势和重点,拓展国家能源战略和行业发展的能力。
5 结语
风电和光伏发电等新能源的开发势在必行,虽然目前行业发展的态势不容乐观,还存在很多观念和技术上的约束,但笔者相信,通过多方的努力,风电和光伏发电行业必能迎来发展的春天。
参考文献
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Key words: new energy; development; present situation; trend
中图分类号:TU241.91文献标识码:A 文章编号:
新能源是指在新技术基础上,系统地开发利用的可再生能源。包括太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能等。中国风电资源主要是在东北、西北和内蒙古等地区,煤电资源主要在黑龙江、山西、内蒙古和甘肃西北等地。水电资源主要集中在西南地区,川渝云贵以及两湖两广地区。但是电力消费的中心却是在沿海地区,所以说我国能源的产生地区和电力消费中心是不匹配的,这对电网搭设和能源的利用都具有一定的考验。
一、中国经济整体概况
1.中国经济现状
目前世界经济危机并没有改变中国高速经济增长的趋势。中国未来经济依然表现为高储蓄、高投资、高资本与高速度,如表1所示。对于中国经济的分析,主要从出口、房地产、内需三个部分剖析,这三个部分被称为中国的三驾马车,同时日益和国外接轨是中国经济的主流趋势。产业的发展是一个平滑增长的过程,它和消费能力、需求能力紧密相关。产业弥补式的增长特性使得在对待一个产业时需要有收放自如的控制力,不能过分的打压。但是中国经济增长轨迹的变化将被缓慢启动,调整的模式具有明显的需求先导型、产业内部深化等特点。此外,中国经济将步入一个较长时期的“次高速经济增长时期”,人们原来所想象的各种增长模式大转变并非想象得那么迅猛。
表1:2009年~2013年我国GDP的增长情况
2.重点关注的新兴战略产业领域
1)新能源领域:重点关注的对象包括水电、核电、风力发电、太阳能发电、沼气发电、地热利用、煤的洁净利用、和新能源汽车等。此外,核电重大专项、大型油气田和煤层气开发、大型先进压水堆及高温气冷堆核电站也颇受关注。
2)新材料领域:重点关注的对象包括微电子和光电子材料和器件、新型功能材料、高性能结构材料、纳米材料和器件。
3)信息通信领域:重点关注的对象包括传感网、物联网,集成电路、平板显示、软件和信息服务,核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品,新一代宽带无线移动通信网,极大规模集成电路制造装备和成套工艺等专项。
4)生命科学领域:关注的对象包括转基因育种、干细胞研究,生物医药、生物育种,转基因生物新品种培育、重大新药创新、重大传染病防治。
二、新能源分类与特征
全国科学技术名词审定委员会审定公布新能源定义为:在新技术基础上,系统地开发利用的可再生能源。如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等。具体来说,包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。所以概括的说新能源的两个重要的特点就是新技术和可再生。
世界新能源的分类可以分为三类:传统生物质能,大中型水电和新可再生能源。其中新可再生能源具体包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能(潮汐能)。据ICTresearch研究分析表明,未来的新能源有:波能、可燃冰、煤层气、微生物、第四代核能源等能源。
三、新能源行业发展现状
国际能源署(IEA)对2000年~2030年国际电力的需求进行了研究,研究表明,来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为,在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快,年增长速度近6%,在2000~2030年间其总发电量将增加5倍,到2030年,它将提供世界总电力的4.4%。ICTresearch认为,IEA的研究过于保守,到2030年,可再生能源发电至少应占世界总电力的10%以上,要翻10~15倍。
1.中国新能源市场特征
中国风电资源主要是在东北、西北和内蒙古等地区,煤电资源主要在黑龙江、山西、内蒙古和甘肃西北等地。水电资源主要集中在西南地区,川渝云贵以及两湖两广地区。但是电力消费的中心却是在沿海地区,所以说我国能源的产生地区和电力消费中心是不匹配的,这对电网搭设和能源的利用都具有一定的考验。
2.中国新能源市场现状
1)光伏:市场短期的阴霾不掩长期灿烂,光伏辅料的国产化机会备受关注。光伏行业正在经历因产能扩张增速远大于需求增速而导致的供给过剩,全产业链面临价格下跌、利润水平下降的压力。ICTresearch认为短期内,从组件、电池片、硅片到多晶硅均面临利润被压缩的压力;但长期看终端价格的下降有利于更早实现光伏平价上网,ICTresearch维持行业长期高景气的判断。
2)风电:行业整合加剧,行业龙头优势将愈加凸显,关注风机材料国产化的蓝海市场。短期供给过剩导致的全行业价格下行压力仍将持续。政策面对于风电制造业门槛的抬高和行业规范化治理的重视,将有利于风电行业走出无序竞争,提升行业集中度,未来行业将呈现强者恒强态势。
3)核电:安全风险巨大,等待政策明朗。由于日本核电事故造成的深远影响,各国相继出台政策计划逐步退役核电站;国内政策并未改变目前的核电建设规划,但建设进度可能放缓,未来审批标准将愈见严格。
4)新型电池:新能源汽车和储能市场的量产启动可期,关注电池材料商的业绩释放。政策方面目前以示范运营先行,ICTresearch认为地方政府的扶持力度已经为新能源汽车运营提供了良好的政策环境;充电/换电模式并行,为新能源汽车运营提供了必要的硬件设施。
四、细分产品详细分析
1.世界光伏市场发展历程
在能源紧缺、节能减排的格局下,太阳能的安全、无污染和资源无限等优良属性注定了太阳能必将成为人类的终极能源。光伏行业在政策扶持、成本下降、能源优势三大因素的引导下将长期高速发展。如图1所示。
全球光伏装机容量
2.中国与世界光伏市场规模现状
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一、电力新能源发展现状探讨
电力作为能源建设的重要组成部分,为各行业的快速发展提供了巨大的能源保障,在构建社会主义和谐社会和发展经济的过程中扮演了重要的角色。在目前的国民经济迅速发展的大环境下,对我国的电力新能源体系进行重组,促进电力新能源发展,具有重要意义。目前来说,电力新能源在发展过程中存在着不少问题。
(一)从电网发展规模上看,各种电力新能源电网数量比较少,规模偏小。只有提供发达的电网技术支持和并网的政策支持,电力新能源的技术才能更好的发展。另外只有提供更高的电网电压,电力新能源产能电力才能更远的发展。
(二)我国目前的风力发电方面积累了大量的经验,风力发电的能力和规模也不断提高,随着风力发电规模的扩大,随之出现的是系统调峰调频的问题,现在我国的系统调峰调频主要依靠煤电,电力新能源的出现对电力系统网络提出了更高的要求,对系统调峰调频的能力和模式也提出了新的挑战。
(三)太阳能作为一种电力新能源形式,目前仍然处于起步阶段,太阳能作为电力新能源,没有被广大社会人士认识和重视,新能源的核心技术被国外垄断,在一定程度上中国的太阳能发展只是为国外企业代工。
二、电力新能源发展的重要意义
电力新能源的快速发展,有这巨大的发展前景,电力新能源的出现不但可以为工业产业提供巨大的动力支持,也会为环境生态的改善起到重要作用,发展电力新能源对于保护生态、改善环境、优化产业结构有着重要的意义。主要体现在以下几个方面:
(一)可以解决能源危机
我国的能源需求量一直都处于世界前列,能源需求在最近几年也都一直处于上升趋势,能源结构也需要不断调整完善。电力新能源作为新兴的能源供给方式,虽然目前不是主流的供给方式,但是有巨大的发展潜力。电力新能源在今后有可能成为我国能源供给的主要方式,也可以有效的缓解我国旧的能源模式供应紧张的状态。
(二)有助于节能减排
目前我国的能源结构以石化能源为主,石化能源在利用的过程中会产生废水、废气、废渣等污染物。电力新能源的发展,不但可以减少这些废弃物质的排放,也可以减少石化产品的开采量,减少大气污染的程度。
(三)可以保护生态环境
目前我国北方地区主要以煤炭等取暖,会造成环境污染和雾霾天气。在所有的污染物源头中,电力生产时主要的原因[1]。通过电力新能源的发展,可以极大的满足社会的电力需求,也可以减少各种污染物的排放,改善环境质量和减少雾霾天气的出现[2]。电力新能源已经成为电力行业发展的重要趋势,也将成为我国经济出现可持续发展的重要方式。
三、电力新能源发展战略探究
针对目前我国在新能源开发以及利用方面的构思以及设想,笔者根据多年的工作实践经验,提出了几条发展我国电力新能源的战略。
(一)开发燃煤发电技术。今后我国在发展燃煤发电技术方面应该努力做到主要以高效低排为核心,严格的按照我国的新能源开发与利用的规章制度进行,同时努力学习国外先进的燃煤发电技术,在国外先进技术的基础上进行创新,进而提升本国燃煤发电技术。
(二)大力发展水电。水力发电也是我国发展新能源的重要途径,也是我国社会经济实现可持续发展的关键。但是,在实际的水电发展过程中,需要充分的考虑到水电工程建设以及水库移民、周围环境保护等多方面的因素。在对这些因素充分考虑的基础上发展水电,才可以取得良好的效果[3]。
(三)大力发展核电。根据中国现有的核电技术,想要在此基础上进一步发展核电产业,要求必须达到规模化应用,保证核电的正常持续运行[4]。要建立起一套完善的核电科技和产业体系,强化大量专业人才的培养,为完善科技与产业体系建设提供技术支持,从而提高我国核电开发以及利用效率。
四、结语
综上所述,就我国现状来看,能源问题越来越突出,制约着社会主义现代化建设的进行,严重影响着社会主义和谐社会的构建,迫切需要采取有效的措施,构建可持续发展的能源体系。尽管我国在开展电力新能源开发利用方面做出了重大的突破,但是在实际的电力新能源开发利用中,还是有些问题需要进一步注意。为此,我国有关部门需要进一步研究电力新能源开发利用存在的问题,创新电力新能源开发利用策略,为我们全面构建社会主义和谐社会奠定基础。
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国家尚未建立认证和强制性检测制度,光伏发电、风电设备没有统一的技术标准是产业发展不规范的主要表现。由于政府出台相关的鼓励政策,进入门槛较低。使得许多企业一哄而上,都想进入新能源领域。企业数量的不断增加,也带来了新能源领域的恶性竞争。许多企业通过压低价格竞争,这样容易导致部分商品质量不合格。
1.2 技术基础薄弱
因为我国的新能源科研力量没有创新的平台去研发新的技术,许多企业的规模较小,研发能力较弱,有一定实力的企业开发能力还不如发达国家的中小型专业技术公司。所以现如今我国还没有掌握新能源的核心技术,技术的后劲无法提上来,许多设备的关键部件还要依靠进口。
1.3 管理体系不完善
管理体系的不完善容易导致电网建设与新能源发展不协调、不能对电网企业强制性的监管和要求等问题。管理制度的不完善会造成很大的浪费,直接导致新能源发电设备严重的闲置。
2 现如今我国电力新能源产业的发展
2.1 风力发电
风力发电是利用风力推动涡轮形成动力,再将机械能转变为电能,风能的能源利用率很高,同时发电过程没有污染,是一种理想的发电方式,但是另一方面风能是一种不稳定的能源,与当地的气候条件有着直接关系,不能在全国范围内使用,有着时间的空间的局限性。我国的西北地区和沿海地区有丰富的风力资源,所以可以在这些地点设立大型的风力发电厂,然后再将电能并入电网实现能源的传递。
2.2 生物质能发电
生物质能发电,很多人忽视它的重要作用,有专家统计我国全国的生物质能发电水平可以与三峡工程相比较,生物质能是利用利用生活垃圾和废物。利用微生物的作用产生沼气,利用沼气发电,沼气不仅能作为发电材料,同时也可以作为生活燃气,直接用于做饭,或者将其加工为汽车使用的能源。生物质能发展仅在初级阶段效果就已经十分明显,所以在未来的能源发展这是一项可以重点发展的项目之一。
2.3 太阳能发电
太阳能发电技术是世界科学家都在重点研究的项目,太阳能发电只要有两种模式,一种是利用太阳能的热效应,加热水资源,然后利用蒸汽推动涡轮发电。这种设备建设简单,利于建设和施工,但是能源利用率较低,占据大量的土地。另一种是利用单晶片直接将太阳能转换为电能,是将太阳辐射作为能量收集的一种方式。但是这项设备的造价过高,不利于大面积建设。
2.4 核能发电
我国核电工程发展较早,但是核电具有一定文献性,切尔诺贝利核电站的爆炸的危害历历在目,但是核能是人类能源发展的重要趋势,所以我国发展核能时,一直都从核能的安全性出发,对核电站的选址慎之又慎,经过长时间的经验积累,我国的核电技术较为成熟,能够避免核事故,因此仅在2015年就通过了8处核电站的建设工作,我国核电数量(包括在建)达到49处,核电的快速发展不仅是我国能源的需要,也彰显了我国在核电技术上成熟的科技。
另一方面我国长在利用核聚变技术,掀起新的技术革命,如果实验成果,那么时间将在具有能源危机,为了这一目标,我国科学家努力科研,并在这一领域取得世界最领先的地位,阶段技术不断的突破,从中科院合肥物质研究院获悉,该院等离子体所承担的大科学工程“人造太阳”实验装置(EAST)又获重大实验成果,其辅助加热工程的中性束注入系统(NBI)在综合测试平台上成功实现100秒长脉冲氢中性束引出,初步验证了系统的长脉冲运行能力。
2.5 水利发电
根据第五次全国水能资源普查结果显示,我国大陆水能总蕴藏量很大,我国可开发的水能资源可以建成于三峡同等规模的16座水电站,我国的水力发电还有很大的发展空间。
2.6 地热发电
地热来源于其内部包含巨大的能量,地热蕴含的能量与全球的煤炭、石油和天然气这些传统能源相比要高出数十倍。由于我国地大物博,有着丰富的地热资源,所以我国的地热能发展较为迅速,适宜建设电站的地热资源主要集中在西藏一带。人们主要利用蒸汽法、水气分离法、减压扩容法、低沸点工质法,将地球内部释放到地表的热量转换成电能。
3 我国电力新能源产业发展对策
3.1 统筹规划,实现科学合理布局
产能过剩是我国新能源发展较为严重的现象。因此国家应进行统筹规划,明确新能源产业的发展思路和阶段性任务,及时调研和评估新能源资源,在新能源产业能够有计划、有目标的发展。
3.2 加强研发,提高技术水平
新能源的发展要注重技术研发工作。为了能够支持新能源产品、技术研发以及规模化生产,要确保新能源技术研发投入稳定增长。国家要在引进国外先进技术的基础上进行创新,发挥出企业创新主体的作用,创新出适合我国新能源发展的新技术。
3.3 制定协调配套的政策体系与制度
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一、可再生能源发电现状
我国可再生能源的应用形式以电力为主,近年来增长迅速,但由于传统电力结构倚重火电,可再生能源在整体电力结构中的比重仍显单薄。截至2014年,我国非化石能源占一次能源消费比重提升到11.1%,除去核电部分,可再生能源占比9.6%;从电力结构来看,可再生能源仅占全国发电装机容量的8.9%,火电比重仍为67.4%。人们广泛了解的可再生能源形式包括水电、风电、太阳能发电、生物质发电、地热能发电等。水电是可再生能源中最为成熟和广泛的应用形式,我国水电装机容量领先全球,总装机约300GW,年发电量约1万亿千瓦时,对我国华东、华中地区的工农业及民生电力需求贡献突出,三峡、砻滩、葛洲坝、三门峡等水利枢纽工程更是广为人知。风电和太阳能发电近年获得集中发展,主要以风光资源丰富地区(内蒙、甘肃、青海、新疆等西部省份)的集中式地面电站为主要模式,2014年风电装机90GW,年发电量1500亿千瓦时;太阳能发电装机30GW,年发电量250亿千瓦时。而近期,风电太阳能电站开发向中东部推进的趋势,以及分布式太阳能发电获得广泛关注,是由我国中东部地区突出的电力需求和较为稀缺的土地资源决定的,也是未来可再生能源发展的重要方向。
例如,风力发电就是我国解决我国能源和电力需求刚性增长的重要战略布局。风能是一种不产生任何污染物排放、可再生的、清洁的自然能源,风力发电具有建造发电场的费用低廉,不需火力发电所需的煤、油等燃料或核电站所需的核材料即可产生电力,除常规保养外,没有其他任何消耗,没有煤电、油电与核电所伴生的环境污染问题等优越性。这几年,我国也大力推动风电等新能源行业,风力发电领域获得了快速发展。截至2016年底,全国发电装机容量将达到16.4亿千瓦,其中并网风电1.6亿千瓦,占比为9.9%;清洁能源装机容量达到5.93亿千瓦。占总装机比重36.2%。
二、电力市场化对风力发电的影响
1.电力市场化对风电可再生能源补贴的影响。十三五”能源规划对风力发电做了重点提及,到2020年风力发电的装机容量达到2亿千瓦以上。国家能源局表示,逐步取消可再生能源补贴,到2020年将不再提供风力发电补贴。可再生能源发电,将走向市场化运行。
能源被称为工业的血液,风能是能源的组成部分。在《关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》中,有关能源“十三五”规划的内容占据着重要位置。其中,风力发电的内容,在“十三五”能源规划中花了不少笔墨。
据“十三五”能源规划研究,通过构建西部、东部两个同步电网,到2020年,新能源跨区输送规模将可超过1.5亿千瓦,从而实现更大范围水火互济、风光互补、大规模输送和优化配置,弃风、弃光可以控制在5%的合理范围内,将从根本上解决西部地区清洁能源大规模开发和消纳难题,保障清洁能源高效利用。值得注意的是,“十三五”时期是全面建成小康社会决胜阶段,也是可再生能源非常重要的时期,可在再生能源发电也将走向市场化运行。
现在国家能源局已经提出了一个目标,到2020年风力发电实现平价上网,不再给予补贴。一旦可再生能源利用市场机制来发展就会走向更加广阔的天地,它的发展就会有更大的规模和更大的速度。
2.电力市场化对风电可再生能源上网电价的影响
在电力改革的大背景下,除分布式能源(分布式光伏、风电)以外,所有的电源项目都要参与竞价上网,即低电价的电量才能获得上网权,否则机组只能闲置。
3月1日,在北京电交中心完成了“银东直流跨区电力用户直接交易”的试点交易,陕西、甘肃、青海、宁夏的一些火电、风电、太阳能发电企业参与了竞价上网,售电给山东。风电、太阳能项目由于出力间歇性原因,单凭“常规电力属性”与火电竞争,显然不具竞争力,因此只能靠低电价进行竞争,很多企业报了“0电价”,虽说会有国家补贴,但项目收益会大幅下降。
3.电力市场化对风电并网和消纳的影响
随着新能源大规模开发,运行消纳矛盾也日益突出。我国风资源集中、规模大,远离负荷中心,难以就地消纳。新能源集中的“三北”地区电源结构单一,抽水蓄能、燃气电站等灵活调节电源比重低。加之近两年经济增速放缓,电力增速减慢,多种因素共同作用下,新能源消纳矛盾更加突出。新增的用电市场却无法支撑各类电源的快速增长,导致新能源和火电、核电利用小时数均出现下降。
我国电源结构以火电为主,特别是“三北”地区,占比达到70%;全国抽水蓄能、燃气等灵活调节电源比重仅为6%,“三北”地区不足4%。电源结构不合理,导致系统调峰能力严重不足。
国家早前颁布“十二五”风电、太阳能发电等专项规划,但“十二五”电网规划至今没有出台,新能源基地送出通道得不到落实。电网项目核准滞后于新能源项目,新能源富集地区不同程度都存在跨省跨区通道能力不足问题,已成为制约新能源消纳的刚性约束。
据了解,与国外相比,我国促进新能源消纳的市场化机制已经严重滞后,仅局部地区开展了风火发电权交易、辅助服务交易等试点。由于缺乏常规电源提供辅助服务补偿机制,火电企业普遍没有为新能源调峰的积极性。
三、可再生能源在电量市场化下的应对措施
1.“还原电力商品属性,形成主要由市场决定能源价格的机制”是近年电力体制改革的主要目标
可再生能源也是商品,因此由市场机制来引导其发展是必然趋势。可再生能源发将被纳入公益性调节性发用电计划,依照规划继续享受保障性收购。陆上风电是最接近自主市场竞争力的可再生能源。分析表明,延续当前风电政策,会面临保障性收购与市场机制的冲突、强制标杆电价与市场价格形成机制的冲突、不断扩大的补贴需求与可再生能源基金规模有限之间的现实矛盾,最终导致风电并网和利用效率低下难题难以得到根本解决。如此,清洁、可持续发展的能源战略目标很可能会落空。
根本的解决之道是市场化。让风电参与市场竞争,通过市场交易与用户达成长短期供电协议,调度机构在保证电网安全的前提下本着优先保障原则安排风电并网发电;变强制电价为基于市场交易电量的度电补贴,引入动态调整机制,根据风电的经济改善水平逐步降低、直至完全取消补贴。
2.建立以配额机制的绿色证书,鼓励碳减排交易和节能量交易
根据全国2020年非化石能源占一次能源消费总量比重达到15%的要求,2020年,除专门的非化石能源生产企业外,各发电企业非水电可再生能源发电量应达到全部发电量的9%以上。各发电企业可以通过证书交易完成非水可再生能源占比目标的要求。鼓励可再生能源电力绿色证书持有人按照相关规定参与碳减排交易和节能量交易。配额制度本身无法实现可再生能源发电的绿色价值部分,绿色证书为绿色价值部分的实现提供了市场化A解决方案和手段。
通过允许配额义务承担者之间交易使用可再生能源的义务,绿色证书可以像商品一样在绿色证书市场上进行买卖和交易。
绿色证书就是将基于配额形成的可再生能源发电量证券化,并借此构建基于市场的可再生能源电能供求机制和市场交易体系。绿色证书作为可交易的有价证券,其价格由可再生能源电价高于常规电价的“价差”决定,并随着市场供求状况的变化而波动。可再生能源发电企业通过销售绿色证书获取价外收益,实现可再生能源电能的绿色价值,并使得可再生能源配额借由绿色证书实现可交易,巧妙地解决了配额制度的市场化问题。
对于可再生能源电力生产者来说,实施配额制并允许绿色证书交易时清洁能源发电企业利润由两个方面构成:一个是通过电力上网价格出售可再生能源电力以获得销售利润,另一个则是通过在证书市场上出售绿色证书来获利。而建立可再生能源认证系统,证书的可交易性打破了可再生能源发电交易的地域限制,使得绿色可以销售到任何有需求的地域。
3.电网加快电网建设,保证新能源并网和输送