可再生能源技术及其应用.ppt

可再生能源技术及其应用,主要内容,概述 太阳能利用技术 地热能利用技术 风能利用技术 生物质能利用技术 新能源开发与利用产业政策,能源根据应用范围、技术成熟程度及经济性分为常规能源和新能源两大类。 常规能源是指那些技术上比较成熟，已被人类广泛利用，在生产和生活中起着重要作用的能源,例如煤炭、石油、天然气、水能等。在今后一个相当长的时期内，它们仍将担任世界能源舞台上的主角。 新能源是指开发利用较少或正在开发研究但很有发展前途，今后将越来越重要的能源，如太阳能、地热能、生物质能、氢能、海洋能和潮汐能等。,基本概念,新能源分类,可再生能源的概念 可再生能源是指从自然界可以直接获取、可连续再生、永续利用的一次能源。这些能源基本上直接或间接来自太阳。 在自然界可不断再生并有规律地得到补充的能源：水力、生物质能、太阳能、风力、地热、海洋能、畜力等。,可再生能源,可再生能源的机遇和挑战,资源广泛 发电成本高 技术不断进步,资源广泛 收集利用成本高 液体燃料,资源？ 发电成本？ 技术进步？,资源评价 应用领域,资源潜力 技术水平 产业基础 市场经济性 其它制约因素 土地 水资源 生态/环境 社会,安全性担忧 装备供应能力 发电能力稳定,移民压力 生态压力,技术和经济性仍是可再生能源发展的最大制约最大因素,市场机制和管理体系不能适应可再生能源大规模发展需要,8,太阳能利用技术,太阳能的利用方式,太阳能的利用方式目前有四种： 光热转换 光热电转换 光电转换 光化学能转换,光热转换,光化转换 光合作用,空气、地表吸热,煤炭,食物中的化学能,空气变热形成风,水蒸气形成雨雪,光电转换,航天器,光热电转换,太阳能发电,家用系統,利用热虹吸原理,冷水补充,輔助電熱器,热水供应,太阳能热水系统,太阳能热发电,太阳能热发电系统的构成,太阳能蒸汽热动力发电的原理和传统火力发电的原理类似，所采用的发电机组和动力循环都基本相同。 太阳能热发电系统，由集热部分、热传输部分、蓄热与热交换部分和汽轮发电部分组成。,光电转换,光电转换是用硅、砷化镓等半导体材料直接将太阳能转换成电能，通常称太阳能电池。目前，硅太阳能电池的理论效率为22%，在实验室最高达到18%，大量生产时太阳能电池的效率只有10%左右。太阳能电池造价高昂，最初应用于空间技术，有90%的人造卫星和宇宙飞船都采用太阳能电池供电。 太阳能电池与蓄电池配合，已广泛用于灯塔，航标灯，科学观测站等场所；用太阳能电池驱动的电动汽车已设计成功。,电池、 模组及阵列,电气负载,DC直流电流,磷元素掺杂（N型） 硅层0.3微米,光伏 电池,硼元素掺杂（P型） 硅层250微米,光伏(PV)系统工作原理,能量源：如太阳,能量转换：光能-直流电能,能量（电能）的“逆变”与“调节”: 直流-交流（与市电同频同相）,能量配送,能量 储存,市电,能量使用,奥运史上规模最大的太阳能热水项目,在奥运会期间，为 18,212 名运动员提供生活热水，安装面积为7,500m2，日产热水达 600 吨； 每年节电 5,000,000kWh，减少CO2 排放3,800 吨； 是奥运史上规模最大的太阳能热水项目。,20 08,北京奥运会,地热能利用技术,地表热导率较低 热阻起伏不定,云层吸收 4%的能量,大气层分散了 8%的能量,水汽、臭氧层、尘埃吸收了 19%的能量,云层反射 17%的能量,地球表面 反射6%的能量,地球表面吸收了 46%的能量,地热能的来源,对于不同温度的地热流体可能利用的范围如下： 1、200400直接发电及综合利用； 2、150200双循环发电，制冷，工业干燥，工业热加工； 3、100150双循环发电，供暖，制冷，工业干燥，脱水加工，回收盐类，罐头食品； 4、50100供暖，温室，家庭用热水，工业干燥； 5、2050沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤加温，脱水加工。,地热能的利用方式,地热发电,地热发电的基本原理与火力发电类似，也是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。,地热直接利用,地热能直接利用于烹饪、沐浴及暖房，已有悠久的历史。至今，天然温泉与人工开采的地下热水仍被人类广泛使用。据联合国统计，世界地热水的直接利用远远超过地热发电。中国的地热水直接利用居世界首位，其次是日本。 地热水的直接用途非常广泛，主要有采暖空调、工业烘干、农业温室、水产养殖、旅游温泉、疗养保健等。,地热直接利用,将地热能直接用于采暖、供热和供热水是仅次于地热发电的地热利用方式。我国利用地热供暖和供热水发展也非常迅速，在京津地区已成为地热利用中最普遍的方式。,地热供暖,地源热泵系统,原理：土壤源热泵系统是以岩土体为冷热源，由水源热泵机组、地埋管换热系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。,地源热泵系统地埋管35m，共110根，热平衡分析，冬季供应热水进行热平衡。,在冬天， 我们从土壤中吸取热量,暖,冷,冬天,（示意图）,基本概念,地源热泵的概念,地源热泵技术是一种利用地下浅层地热资源（也称为地源能，包括土壤、地下水、地表水等）的既可制冷空调又可采暖和提供热水的高效节能空调技术。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），以地源能作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源，同时实现建筑采暖、空调和生活热水的三联供。,地源热泵系统的组成,地源 热泵 机组,建筑物采暖、空调或热水末端,水或 空气 循环,地源热泵的组成部分,压缩机 蒸气,高温,冷凝器,室内 加热/制冷 分配子系统,低温,蒸发器,与地表的连接部分,膨胀阀 液体,“液体工质源” 热泵,风能利用技术,风能的利用形式,风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量，用于发电、提水、助航、制冷和制热等,风力发电,微型风电机 风机、蓄电池、控制器、逆变器 大型风电机 叶轮；传动系统；发电机； 刹车系统；偏航系统；塔架；控制监测系统 大型风电场 并网供电,(1)荷兰式风力机 12世纪初荷兰人发明，曾在欧洲(荷、比、西等国)广泛使用。这可能是出现最早的水平轴风力机。,水平轴风力机的结构和原理,水平轴风力机的结构,目前应用较多的是水平轴风力机，且多用螺旋桨型叶片。 水平轴风力机主要包括风轮、塔架、机舱等部分。,风轮是由轮毂及安装于轮毂上的若干叶片(桨叶)组成，是风力机捕获风能的部件； 塔架是风力机的支撑结构； 机舱内集中放置调向装置、 控制装置、传动机构、发电机等。,我国已经形成较为完善的风电产业链，除个别产品制造能力较弱外，大部分零部件已经实现国产化,风电机组及其构成,我国已经形成较为完善的风电产业链，除个别产品制造能力较弱外，大部分零部件已经实现国产化,风电机组及其构成,风电市场的发展,2008年 占新增容量约9% 总装机容量比例约1.5% 占发电量约0.43% 2009年 占新增容量约9% 总装机容量比例约2% 占发电量约0.7% 2010年 占新增容量约15% 总装机容量比例约3.2% 占发电量约1.1%,风电产业的发展：一片一线的布局,资源评价基础相对较差 风电设备相对不成熟 与负荷距离较近 电网连接瓶颈小 发电经济性较差 安装设备、电缆、变压器等有特殊要求 运输、施工挑战,资源评价基础相对较好 风电设备相对成熟 与负荷距离较远 电网连接瓶颈大 发电经济性较好 配套设备较为完善 施工难度小,陆上风电,海上风电,标志着我国海上风电开发正式拉开帷幕。,2009年3月20日，由华锐首台3MW海上风电机组在上海东海大桥成功安装,2009年9月，东海大桥海上风电场首批三台机组并网发电,我国电力消费中首次出现海上风电电力,2009年的亮点是海上风电开始起步与部署，特许权招标项目开始启动，30多台3MW的风机开始安装与调试。,我国海上风电,38,生物质能用技术,生物质，是指有机物中除化石燃料外所有来源于动、植物和微生物的物质， 包括动物、植物、微生物以及由这些生命体排泄和代谢的所有有机物。,生物质的概念,生物质能利用,生物质是怎么形成的，怎样获得？ 生物质资源有何特点？ 我国的生物质资源情况如何？ 沼气是如何形成的？ 垃圾能否被利用？ 生物质燃料的类型和特点？ 生物质发电有哪些方式？,生物质来源,未来生物质,四类生物质来源,木制品制造：包括造纸厂、锯木厂和家具生产厂 城市废物：包括树枝修剪、建筑用废木、废弃的木 制品和包装 农作物废物：果树修剪、食品加工 森林：精选裁掉的树枝、树苗等,短期生长的木本和草本作物， 可以510年丰收一次最有前途硬木树,年产农业作物剩余物近5亿吨 木材残余物1620万米3,中国生物质,其它形式的生物质,（1）动物粪便 动物粪便是从植物体转化而来的，富含有机物，数量也很大。 发酵释放大量温室气体；若处理不善，还会对水体造成污染。,（2）城市垃圾 城市垃圾成分比较复杂，居民生活垃圾，办公、服务业垃圾， 部分建筑业垃圾和工业有机废弃物都含有大量有机物。,（3）有机废水 工业有机废水和生活污水，往往也含有丰富的有机物。,生物质能利用的形式,生物质能供热系统在工业领域的运用,问题-在工业领域中的： 规模和复杂度之故，通常不允许自动运行 污染物之故，在某些特别领域，可能会限制应用 优点-在工业领域中的： 该系统通常很适合工业工艺过程的负荷： 其可以满足连续供热需求 其可以全年以额定产能全速运行 最大程度地节省燃料,生物质燃烧系统(BCS)： 总体布局,生物质燃料 运输交付,生物质燃料 储存,生物质 燃料 输送,热水 供应,热 交换,集尘,排放 系统 及 堆场,燃烧室,生物质燃料回收,除灰及储存,