新能源技术-互补发电与综合利用

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,*,新能源与分布式发电,互补发电与综合利用,教学目标,9,互补发电与综合利用,关注的问题,什么是互补发电？,互补发电能否解决可再生新能源的间歇性和波动性问题？,什么是综合利用？,各种新能源怎样进行综合利用？,了解互补发电的概念和特点；,了解常见的互补发电技术；,了解能源综合利用的概念和方式；,理解互补发电与综合利用的意义和发展前景。,新能源发电技术有,多样性,，而且其,变化规律不同，,多种电源联合运行,，,各种发电方式在一个系统内,互为补充,，通过其,协调配合,来提供,稳定可靠,的、,质量合格,的电力，,这就是,互补发电,，,既提高,可再生能源的可靠性,，也可提高,能源的综合利用率,。,9.1,互补发电的概念和特点,9.1.1,互补发电的概念,9.1.2,互补发电的特点,（,1,）,可再生能源既可充分发挥优势，又能克服本身不足。,取自天然、分布广泛、清洁环保等优点仍能体现，,季节性、气候性变动造成的能量波动，可以改善。,（,2,）对多种能源协调利用，可提高能源的综合利用率。,（,3,）,电源供电质量的提高，对补偿设备的要求降低。,单一发电，波动和间歇明显，需大量储能或补偿装置；,互补运行，会因相互抵消，降低储能或补偿要求。,9.1.2,互补发电的特点,（,4,）合理的布局和配置，可充分利用土地和空间。,可在有限的面积和空间内最大限度地获取能源。,获取相同能量，需占用的土地和空间可大大减少。,（,5,）共用送变电设备和人员，可降低成本，提高运行效率。,多个分散电源统一输配和集中管理，可共用设备和人员，减少建设和运行成本。,总的发电能力增加，可降低平均运行维护成本。,9.2,风能太阳能互补发电,9.2.1,风,-,光互补的基础,我国属,季风气候区,，很多地区风能和太阳能有天然的,季节互补性,（分析具体情况）,，适合采用风,-,光互补发电系统。,在一些边远农村地区，风能资源丰富，且太阳能资源充足，联合发电运行是解决供电问题的有效途径。,应根据用电情况和资源条件进行容量的合理配置，可共用储能装置和供电线路等。,9.2.2,风,-,光互补发电系统的结构和配置,风光互补发电系统，一般由,风电机组,、,光伏电池组,、,储能装置,、,电力变换装置,、,直流母线,及,控制器,等部分构成，向各种直流或交流用电负载供电。,风,光互补发电系统的,发电和储能配置,，应考虑,：,负荷,的用电量及其变化规律；,蓄电池,的能量损失和使用寿命；,太阳能和风能,的资源情况。,根据风力和阳光的变化情况，有三种可能的,运行模式,：,风电机组单独,向负载供电；,光伏电池单独,向负载供电；,风电机组和光伏电池联合,向负载供电,。,9.2.3,风光互补发电系统的应用,与单独风电或光伏相比，风光互补发电有以下优点：,利用资源的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有,较高的稳定性和可靠性,；,保证同样供电时，可大大,减少储能蓄电池的容量,；,很少或基本,不用启动备用电源,（如柴油机发电机组）等，可获得较好的社会效益和经济效益,。,风光互补是对二者的综合利用，,对太阳能和风资源要求都低一些,，受自然条件的限制较少，应用,地域范围更广,。,典型实例,（详见教材）,中国之最：,第一个并网的风光互补发电系统,实 例,2,：,叶贡多寄宿小学,的风光互补发电系统。,实 例,3,：,西藏单机容量最大的,风,-,光互补发电站。,小容量的风光互补式路灯,9.3,其它互补发电系统,9.3.1,风能水力互补发电,“三北”等内陆风区，多为,冬春风大、夏秋风小,，,与,夏秋丰水、冬春枯水,的水资源正好互补。,可避免在枯水季节水力发电量不足的问题；,可通过共用输配电设备节省建设投资；,是比较经济有效的大规模利用方式。,风,-,水互补发电特点,9.3.2 风、光,柴油机互补应用,目前，在很多,边远或孤立地区，柴油发电机组,是提供必要生活和生产用电的常用发电设备。,柴油价格高,，,运输不便,，,有时还供应紧张,，因而柴油机发电的成本很高，往往还不能保证电力供应的可靠性。,在这些边远地区，尤其是高山和海岛，往往,太阳能和风能资源比较丰富,，可以因地制宜地实现与柴油机联合发电运行。,风柴互补系统的优点,投资回报率高，节油效果明显,(,30%,以上,),规模小，见效快,稳定性好；,9.3.2,.1,风,力,柴油机互补应用,风柴,并联运行,，是,风电和柴油发电最简单的结合,方式。,可以,降低柴油机的平均负载,，从而,节省燃料,。,一种,改进方案,，在柴油机和发电机之间,加一个飞轮,和,电磁离合器,，来,控制柴油机是否投入,，以有效提高节油率。,在运行中不仅弥补了风力发电的不稳定性，而且能最大限度地节约柴油并减少对环境的污染。,9.3.2,.2,光伏,柴油机互补应用,光伏,柴油混合发电,系统也有,投资率高,等优点，但,对逆变电源要求较高,：,（,1,）要求,具有较高的效率，,以提高系统效率。,（,2,）要求,具有较高的可靠性,。,（,3,）要求,逆变电源的输出应为良好的正弦波,。,（,4,）要求,直流输入电压适应范围宽,。,9.3.3,微型燃气轮机燃料电池互补发电,燃气轮机发电,技术已经比较完善，效率较高，且氮化物、,CO,等污染物的排放量很少。,高温燃料电池与燃气轮机的,工作温度相匹配,，组成联合发电系统具有,更高的效率,。商用的已可高达,60%,75%,，是目前矿物燃料动力发电技术中效率最高的。,燃料电池与微型燃气轮机联合发电，有非常好的发展前景。,9.4,能源的综合开发利用,9.4.1,冷热电联产,热电联产,（,CHP,）,就是热和电两种形式的能量联合生产,，一般是在发电的同时将剩余的热量回收，用于供热、供暖等，以提高能源的综合利用率。,冷热电三联产,（,CCHP,）是指热、电、冷三种不同形式能量的联合生产,，是在热电联产基础上发展起来的。,典型冷热电三联产系统,一般包括：,动力系统,和,发电机,（供电）、,余热回收装置,（供热）、,制冷系统,（供冷）等。,燃料燃烧产生的热能首先通过,汽轮机或燃气轮机,等热工转换设备,发电,，做功之后的,余热,，冬季直接,向用户供热,，夏季利用消耗热能的,制冷机组,向用户,供冷,。其能量利用效率比一般的热电联产更高。,根据,能源及热力原动机型式,，热电联产可以分为：,蒸汽轮机,热电联产、,燃气轮机,热电联产、,核电,热电联产、,内燃机,热电联产。,（,1,）蒸汽轮机热电联产,用的是,化石燃料,，通过,汽轮机,产生电能并对外供热，这是联产集中供热的,最主要形式,。,对外同时,供热和发电,的蒸汽轮机称为,供热式汽轮机,，装有供热式汽轮机的发电厂称为,热电厂,。,（,2,）燃气轮机热电联产,利用燃气轮机的,排气提供热能,，对外界供热或制冷。燃气轮机的排气在余热锅炉中加热水，产生的蒸汽直接作为生产用汽或居民生活供热。,（,3,）核电热电联产,核能安全、洁净又经济，基本上不排出,SOx,、,NOx,和,COf,及烟尘等，在热电联产方面已出现发展核能热电厂的新趋势。,（,4,）内燃机热电联产,往复式内燃机发电装置,成本低，启动容易,，适当的保养下,可靠性高，负荷跟随性能,良好。非常适合于作为备用、尖峰和中间负荷的电源。,冷热电联产的主要应用领域,（,1,）,工业领域,：主要是水泥、造纸、制药等本身的工艺过程就需要一定数量和参数的蒸汽的制造业中，能够实现节电和节能的目的。,（,2,）,城市：,主要是建设规模较大的“城市能源心”，通过地下管道向市区重要建筑物供热、供冷和供电。,（,3,）,民用场合,：,如在高层住宅、宾馆、医院、体育场馆等各种建筑和场所。,冷热电联产的应用,美国,从,1978,年开始提倡发展小型热电联产,(CHP),，正研究高效利用能源资源的小型冷热电联产,(CCHP),。,1980s,，,日本,对,区域供热和制冷,的需求增长了一倍，在东京等许多城市都出现了冷热电三联产系统。,到,2003,年，,中国,热电联产情况，供热设备容量,3,万,MW,，,年供热量,2010,8,GJ,；,平均供热厂用电率,7.1kWh/GJ,。,6000kW,及以上供热机组,占同容量火电装机总容量的,10%,。,世界之最,和,中国之最,世界最早,的冷热电三联产系统,1938,年,世界最大,的冷热电三联产系统,韩国,欧洲最早,的冷热电三联产系统,1998年,中国最早,的冷热电三联产系统,1992年,9.4.2,太阳能房,太阳能房是综合利用,太阳能光热转换,、,光电转换,等过程，实现主动的和被动的太阳能利用的,节能建筑,。,安装,太阳能热水器,，提供生活热水；,安装,太阳能空调,，调节室内温度；,安装,太阳电池板,，提供生活用电。,潮汐电站综合利用,的附加价值：,电站的建设，可以促淤围垦，增加农田；,电站的水库，可以用于蓄水灌溉，保障沿岸农业用水；,电站水库可创造或改善水产养殖条件；,电站工程可控制、调节咸淡水进出水量，有利于提高沿岸农田灌溉、排涝、防洪标准。,水库的水位控制，将低潮位提高，可增大库区航运能力；,堤坝可结合桥梁和道路修建，改善交通情况。,潮汐电站还有可能美化环境，有利于发展旅游事业。,电站坝、闸工程还可起挡潮、抗浪、保岸、防坍效用。,9.4.3,综合型潮汐电站,高温地热蒸汽,应,首先用于发电,，并可实现,综合利用,，例如进行冷热电三联产。,用于发电后温度有所降低的,地热流体,可用于,采暖、供热或提供热水,，都是很常见的地热应用方式。,还可以从地热流体中提取有用的,盐类等矿物质,资源。,9.4.4,地热能综合利用,海洋温差发电方式中，有一种,开式循环系统,。,以,表层的温海水,作为,工作介质,。,先用真空泵将循环系统内抽成一定程度的,真空,，再用温水泵把,温海水抽入蒸发器,。由于系统内已保持有一定的真空度，温海水就在蒸发器内沸腾蒸发，变为,蒸汽,；,蒸汽经管道喷出推动,蒸汽轮机运转,，带动发电机发电。,蒸汽,通过汽轮机后，又被冷水泵抽上来的深海冷水所,冷却,，凝结成淡化水后排出。,在,发电,的同时还可以产生大量,淡水,和,化工产品,。,9.4.5,海洋温差能的综合开发,多种能源互补发电,，是多种能源联合发电运行，在协调配合中充分发挥其各自优势，提高整体能源利用率。,小 结,能源的综合利用,，可以是对同一种能源进行科学的梯级开发，在重复或循环中减少能量的损失，通过增加利用的环节和方式来增加能源的利用率；,也可以综合利用同一种资源的多种特性，或者在建设利用时因地制宜地发挥其它方面的作用。,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH,内容总结,教学目标。（4）合理的布局和配置，可充分利用土地和空间。多个分散电源统一输配和集中管理，可共用设备和人员，减少建设和运行成本。应根据用电情况和资源条件进行容量的合理配置，可共用储能装置和供电线路等。风光互补发电系统的发电和储能配置，应考虑：。风光互补是对二者的综合利用，对太阳能和风资源要求都低一些，受自然条件的限制较少，应用地域范围更广。柴油价格高，运输不便，有时还供应紧张，因而柴油机发电的成本很高，往往还不能保证电力供应的可靠性。在这些边远地区，尤其是高山和海岛，往往太阳能和风能资源比较丰富，可以因地制宜地实现与柴油机联合发电运行。一种改进方案，在柴油机和发电机之间加一个飞轮和电磁离合器，来控制柴油机是否投入，以有效提高节油率。（1）要求具有较高的效率，以提高系统效率。动力系统和发电机（供电）、余热回收装置（供热）、制冷系统