淺談新能源發(fā)電及其發(fā)展前景

由于20 世紀70 年代石油危機的爆發(fā)，風(fēng)力發(fā)電作為新能源得到各國政府大力的支持和飛速的發(fā)展，隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步新能源發(fā)電已經(jīng)覆蓋到風(fēng)力、光伏和海洋能等等。而在一些發(fā)達國家，新能源發(fā)電技術(shù)現在已經(jīng)成了他們解決電力系統問(wèn)題的一種*的手段。新能源指風(fēng)能、太陽(yáng)能及海洋能等正處于開(kāi)發(fā)研究階段有待推廣的能源。它具有污染小、儲量大的特點(diǎn)。如今新能源發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為應對能源危機和環(huán)境問(wèn)題的必要選擇。
1 風(fēng)能
1．1 風(fēng)力發(fā)電
兒童所玩的紙質(zhì)風(fēng)車(chē)便是風(fēng)力發(fā)電原理雛形，它利用空氣的流動(dòng)使風(fēng)車(chē)葉片旋轉從而將將動(dòng)能轉化為機械能。風(fēng)力發(fā)電設備由風(fēng)輪、機艙、塔架和基礎構成。風(fēng)輪是風(fēng)力發(fā)電機的主要部件，由兩片或其以上的螺旋槳性葉輪構成，要求其材料具有高強度、質(zhì)量輕的特點(diǎn)來(lái)適應野外的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境。根據當前的風(fēng)車(chē)技術(shù)，以每秒三公尺的微風(fēng)速度就可以推動(dòng)發(fā)電，而實(shí)際中為了提高風(fēng)輪的轉速，將其轉軸與增速機相連，讓它帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電。機艙是由底盤(pán)、整流罩和機艙罩三部分組成，底盤(pán)上有機組發(fā)電系統，變槳矩系統及偏航系統等部件組成，機艙罩后上方裝有風(fēng)速和風(fēng)向傳感器，艙壁上有隔音器和通風(fēng)裝置等部件。塔架與機艙底部相連支撐機艙，塔架上有發(fā)電機和主控制器之間的動(dòng)力電纜、控制電纜、通信電纜等等，為了獲取一定強度和均勻的風(fēng)力，一般將鐵塔修建的比較高，具體高度依據風(fēng)輪的直徑和地面物體對風(fēng)速的影響而定?；A用鋼筋混凝土結構制成，上面安放塔架，基礎四周設置防雷擊的接地裝置。
1．2 風(fēng)力發(fā)電前景
風(fēng)能的利用具有悠久的歷史，早在19 世紀90 年代風(fēng)力發(fā)電便在丹麥出現，成為解決傳統輸電線(xiàn)路到達不了的地區用電問(wèn)題，可見(jiàn)早在100 多年以前人類(lèi)就意識到風(fēng)能的利用問(wèn)題。據研究以9 米每秒的風(fēng)速作用于物體能產(chǎn)生大約98N 的力，20米每秒的烈風(fēng)能產(chǎn)生大約500N 的力，可以想象風(fēng)力中蘊藏著(zhù)巨大的潛在能量。我國西北戈壁地區、華北以及東北的草原地帶、東南沿海及島嶼附近有著(zhù)豐富的風(fēng)力資源，同時(shí)我國的東部海岸線(xiàn)淺海域地區風(fēng)力穩定，具備建立海上風(fēng)電場(chǎng)的潛力。
2 太陽(yáng)能
2．1 光伏發(fā)電
太陽(yáng)能光伏發(fā)電的基本原理是1839 年法國科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現的光生伏打效應，其主要利用半導體材料的結構特性和光學(xué)特性，能夠在光照下吸收特定波長(cháng)段內光的能量并將之用來(lái)激發(fā)自由電子和空穴對，自由電子和空穴的定向擴散運動(dòng)會(huì )產(chǎn)生電動(dòng)勢和電能。目前光伏發(fā)電系統有并網(wǎng)型、分布式和獨立式光伏發(fā)電系統，其一般結構由太陽(yáng)能電池組件、逆變器、防反沖二極管、變壓器和支架結構等組成。太陽(yáng)能電池單體是光電轉換的核心部件其在太陽(yáng)輻射的條件下，它能將太陽(yáng)能轉化為直流電并且穩定輸出，工作電流約為20mA 每平方厘米而電壓約為0．5V。逆變器通過(guò)半導體功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷作用，能把太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生的直流電轉化為交流電。防反沖二極管作用是防止太陽(yáng)能電池方陣在沒(méi)有太陽(yáng)輻射條件下，如夜晚不發(fā)電時(shí)或出現短路故障時(shí)，電池組通過(guò)太陽(yáng)能電池方陣放電。變壓器能夠將發(fā)電系統的電壓轉化為要求電壓等級，確保電能傳送的距離。支架結構一般由不銹鋼或者鋁合金材料制成，它能保證太陽(yáng)能電池組的傾角朝向問(wèn)題同時(shí)能夠避免一些惡劣天氣對發(fā)電系統的影響。
2．2 光伏發(fā)電前景
據統計每年地表接受的太陽(yáng)輻射能量達17 萬(wàn)億千瓦，而2016 世界的能源消耗為4850 億千瓦，可以看出太陽(yáng)能光伏發(fā)電的利用對能源供給具有重要的作用。我國面積廣闊，70%的土地年均太陽(yáng)輻射量占總時(shí)長(cháng)的20%以上，再加之西部地區地形廣袤，居民居住地較為分散，對太陽(yáng)能的采集與利用提供了便利的條件。其次太陽(yáng)能光伏發(fā)電具有相當高的安全性，發(fā)電過(guò)程無(wú)噪聲、無(wú)污染，同時(shí)無(wú)需考慮機械部件的轉動(dòng)問(wèn)題，這樣大大降低了它的維修成本。
3 海洋能
3．1 潮汐發(fā)電
地球表面大部分是海水，它接受太陽(yáng)或其他星球的輻射較多。因此海水通過(guò)各種物理或化學(xué)變化將太陽(yáng)的大部分能量以潮汐、溫差、波浪、海流等能量形式依附于海水之中。由于目前潮汐發(fā)電技術(shù)比較成熟，本文以潮汐能舉例: 海水的垂直漲落運動(dòng)稱(chēng)為潮汐( 位能) ，其多發(fā)生在長(cháng)幾十千米的河流和海灣的端處。海水水平運動(dòng)叫潮流( 動(dòng)能) ，其多出現在一些群島的海峽和海灣狹小的入口處，而它的流速會(huì )受到海底地形和海岸的形狀影響。人們通常把海水周期性的垂直漲落和水平運動(dòng)中所包含的機械能統稱(chēng)為潮汐能。潮汐發(fā)電必須具備兩個(gè)前提條件: 所地區海水漲落的幅度不能小，至少要有幾米; 第二海岸地形必須確保儲蓄大量海水，同時(shí)能夠進(jìn)行大型的建筑工程。即區域蘊有足夠大的潮汐能是十分重要的。潮汐發(fā)電，就是利用海水漲落及其造成的水位差來(lái)推動(dòng)水輪機，再由水輪機帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電。如果建一條大壩，把靠海的河口與臨近的海灣隔開(kāi)，形成一個(gè)天然的水庫，在大壩中留一個(gè)豁口，安裝上水輪發(fā)電機組，那么漲潮時(shí)海水從大海流進(jìn)水庫，沖擊水輪機轉動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電; 而在落潮時(shí)，海水又從水庫流進(jìn)大海，則又可從相反的方向帶動(dòng)發(fā)電機組發(fā)電。這樣海水一漲一落電站就可以*地發(fā)出電來(lái)。
3．2 潮汐能發(fā)電前景
海洋占地球面積的71%，據教科文組織提供的數據可利用的海洋能源高達800 億千瓦，完滿(mǎn)足2016 消耗的總能量。我國具有得天獨厚的海洋資源，1．8 萬(wàn)公里的大陸海岸線(xiàn)和1．4 萬(wàn)公里的島嶼海岸線(xiàn)。其中我國海岸地區由平原型和基巖港灣型海岸組成，前者岸線(xiàn)平直，潮差小，由淤泥或粉砂構成; 后者海岸坡度陡，岸線(xiàn)曲折，適合潮汐電站的選址，而其主要分布于杭州灣以南地區。
4 結語(yǔ)
本文簡(jiǎn)單的介紹了幾種新能源發(fā)電的技術(shù)，筆者相信隨著(zhù)化石燃料的消耗以及環(huán)境污染的不斷加重，未來(lái)新能源發(fā)電技術(shù)前景一片大好。