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今天,我們?cè)谶@里隆重舉行朝歌日光新能源有限公司揭牌奠基儀式。首先,我代表項(xiàng)目投資雙方,向蒞臨揭牌奠基儀式現(xiàn)場(chǎng)的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位來賓以及社會(huì)各界朋友表示熱烈的歡迎和衷心的感謝!
朝歌日光新能源有限公司是北京太陽能研究所與朝歌日光新能源有限公司合資興辦的股份有限公司,主要生產(chǎn)晶體硅太陽電池,晶體硅太陽電池是是光伏行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。節(jié)約能源、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、開發(fā)新能源是我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略,光伏產(chǎn)品具有無污染、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn),發(fā)展光伏產(chǎn)品符合國家的能源戰(zhàn)略,是國家重點(diǎn)推廣的高科技產(chǎn)品。近年來,我國光伏行業(yè)雖有較快發(fā)展,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求,許多用戶依靠進(jìn)口。因此,光伏產(chǎn)品具有良好的市場(chǎng)前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>
朝歌日光新能源有限公司總投資1.15億元,工程第一期投資5000萬元,主要用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和購買機(jī)器設(shè)備;第二期投資6500萬元,主要用于擴(kuò)大規(guī)模和新產(chǎn)品開發(fā),實(shí)現(xiàn)光伏產(chǎn)品的多樣性。
作為國家發(fā)改委“十一五”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目推廣機(jī)構(gòu),我們北京太陽能研究所感覺到淇縣民風(fēng)淳樸,黨政領(lǐng)導(dǎo)干部勤政高效,政策環(huán)境寬松,交通條件便利,發(fā)展?jié)摿?yōu)越,這是吸引我們到淇縣投資興業(yè)的直接動(dòng)力,特別是縣委、縣政府提出的“三大戰(zhàn)略”,更加堅(jiān)定了我們?cè)谶@里投資興業(yè)的信心和決心。
一、 開發(fā)利用太陽能發(fā)電等新能源電器產(chǎn)品
從根本上解決能源問題,就是開發(fā)新能源電器產(chǎn)品.這類新科技很多時(shí)候離我們其實(shí)并不遠(yuǎn),甚至就在我們身邊,尤其是利用太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的產(chǎn)品,逐漸成為中考命題的熱點(diǎn)背景材料.
例1使用太陽能汽車是開發(fā)新能源的途徑之一.有一款太陽能汽車,太陽光照射到該車電池板上的總功率為8×10W時(shí),電池產(chǎn)生的電壓是120V,該電壓對(duì)車上電動(dòng)機(jī)提供的電流是10A.問:
(1) 此時(shí)電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能是多少焦耳?
(2) 電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為4Ω,這種情況下,太陽能汽車將太陽能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)機(jī)械能的效率多大?(機(jī)械摩擦忽略不計(jì))
(3) 使用太陽能有許多優(yōu)點(diǎn),但也有不足之處.請(qǐng)你寫出使用太陽能的優(yōu)點(diǎn)和不足之處各一點(diǎn).
解析(1) W=UIt=7.2×10J;(2) P=UI=1200W;P=IRt=400W;
P=P-P=800W;所以η=P/P=10%;
(3) 本題具有很大的開放性,只要經(jīng)過自己的思考,答對(duì)一點(diǎn)就可以了.優(yōu)點(diǎn):清潔無污染;取之不盡,用之不竭;不受地域限制等.缺點(diǎn):能量密度??;裝置占用面積大;成本高;效率低;獲取能量受四季、晝夜、陰晴條件限制等.
二、 開發(fā)新的節(jié)能用電設(shè)備
如果只開源不節(jié)流,節(jié)能不可能真正實(shí)現(xiàn).傳統(tǒng)的用電設(shè)備由于技術(shù)原因,耗電等級(jí)都很高;隨著新科技的不斷發(fā)展,現(xiàn)在的用電設(shè)備的電能使用效率大大提高.
例2為踐行“低碳理念”,2010年上海世博會(huì)上,使用了大量的LED節(jié)能燈,它可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光能.現(xiàn)有一盞標(biāo)有“24V,12W”LED燈,其亮度與“220V,100W”的普通白熾燈相當(dāng).
(1) 若上述LED燈和白熾燈都正常工作相同時(shí)間,兩燈消耗的電能之比是.
(2) 白熾燈工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化情況如圖,則該白熾燈的發(fā)光效率是;試推測(cè)12W LED燈與100W白熾燈照明效果相同的可能原因是.
解析現(xiàn)如今,LED照明和顯示技術(shù)已經(jīng)形成了一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)群,以LED為背景材料的中考題也越來越熱.本題不僅考查了重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用與計(jì)算,還考查分析推理能力,第(3)小題具有一定的開放性,因此是一道很好的能力題.答案依次是:(1)3:25;(2)10%;(3)使用LED燈時(shí)電能轉(zhuǎn)化成光能的比例比使用白熾燈高(或LED燈轉(zhuǎn)化的內(nèi)能少、LED燈放出的熱量少、使用LED燈時(shí)電能幾乎全部轉(zhuǎn)化為光能等).
三、 家用電器的節(jié)能與安全
家用電器是生活中電能應(yīng)用的重要途徑,在很多地區(qū)的中考?jí)狠S題中,都會(huì)以家用電器為材料設(shè)計(jì)區(qū)分度很高的能力題,這就要求同學(xué)們?cè)谄綍r(shí)學(xué)習(xí)電能知識(shí)的過程中,要善于把學(xué)習(xí)的知識(shí)與家庭電器的使用聯(lián)系起來,這樣更能把知識(shí)活學(xué)活用.
例3如圖所示是某電熱器的工作原理圖, R、R是發(fā)熱電阻,虛線框?yàn)殡姛崞鞯慕饘偻鈿?它用一個(gè)旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)電熱器多檔位工作的要求.其中旋轉(zhuǎn)開關(guān)內(nèi)有一塊絕緣圓盤,在圓盤的左邊緣依次有4個(gè)金屬觸點(diǎn)①、②、③、④,右邊緣是一金屬板,可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的開關(guān)旋鈕兩端各有一個(gè)金屬滑片,轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)旋鈕可以將左邊緣相鄰的兩個(gè)觸點(diǎn)與右邊緣的金屬板同時(shí)連通.如旋到圖中位置S時(shí),金屬滑片將1、2兩觸點(diǎn)同時(shí)與右邊緣金屬板接通.
(1) 如果請(qǐng)你為這臺(tái)電熱器配備一個(gè)三腳插頭,如圖乙所示,應(yīng)該將電路圖中的地線接到插頭的(選填“G”、“L”或“N”)腳.正常情況下,火線和零線之間的電壓為V.
(2) 小明想在電路中加一個(gè)“傾倒開關(guān)”,使電熱器被碰倒時(shí)能自動(dòng)斷開電路,以免引起火災(zāi).該開關(guān)最好應(yīng)安裝在示意圖中A、B、C、D、E中的點(diǎn)處.
(3) 如果 R=R,旋鈕開關(guān)旋到位置S時(shí)的電功率為1000W,求R和R的阻值.
(4) 當(dāng)旋鈕開關(guān)旋到位置T時(shí),通電1 min產(chǎn)生的熱量是多少?
(5) 某種橡皮絕緣銅芯導(dǎo)線在常溫下安全載流量(長時(shí)間通電時(shí)的最大安全電流)如下表,請(qǐng)你計(jì)算說明應(yīng)選橫截面積為多大的銅芯導(dǎo)線作為該電熱器的輸出導(dǎo)線,才符合既適用又經(jīng)濟(jì)的原則?
一、能源危機(jī)
20世紀(jì)50年代以后,由于石油危機(jī)的爆發(fā),對(duì)世界經(jīng)濟(jì)造成巨大影響,國際社會(huì)開始關(guān)注起世界“能源危機(jī)”問題.許多人甚至預(yù)言:世界石油資源將要枯竭,能源危機(jī)將不可避免.如果不作出重大努力去開發(fā)各種新能源,那么人類在不久將會(huì)面臨能源短缺的嚴(yán)重問題.石油資源將會(huì)在一代人的時(shí)間內(nèi)枯竭.它的蘊(yùn)藏量不是無限的,容易開采和利用的儲(chǔ)量已經(jīng)不多,剩余儲(chǔ)量的開發(fā)難度越來越大,到一定限度就會(huì)失去繼續(xù)開采的價(jià)值.
煤炭資源雖比石油多,但也不是取之不盡的.代替石油的其他能源資源,除了煤炭之外,能夠大規(guī)模利用的還很少.
因此,人類必須估計(jì)到非再生礦物能源資源枯竭可能帶來的危機(jī),從而將注意力轉(zhuǎn)移到新的能源結(jié)構(gòu)上,盡早探索、研究開發(fā)利用新能源資源.否則,就可能因?yàn)橄虼笞匀凰魅∵^多而造成嚴(yán)重的后果,以致人類自身的生存受到威脅.
二、環(huán)境污染
化石能源的大量使用在給人類帶來文明和繁榮的同時(shí),也給人類的生存環(huán)境帶來了巨大的災(zāi)難.
1.酸雨能源的大量使用提升了人類的物質(zhì)文明,卻也造成了始料未及的災(zāi)害.酸雨危害,幾乎遍及全球,危害極大.由于人類大量使用煤、石油等化石燃料,燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物或氮氧化物,在大氣層中經(jīng)過化學(xué)反應(yīng),形成硫酸或硝酸,為云、雨雪、霧捕捉吸收,降到地面成為酸雨.
2.溫室效應(yīng)全球變暖是目前全球環(huán)境研究的一個(gè)主要議題.根據(jù)對(duì)100多份全球溫度變化資料的系統(tǒng)分析,發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)11個(gè)最暖的年份發(fā)生在20世紀(jì)80年代中期以后,因而全球變暖是一個(gè)毋庸置疑的事實(shí).全球變暖將帶來非常嚴(yán)重的后果,如冰川消退、海平面上升、荒漠化,還會(huì)給生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響.
三、新能源
一般地說,常規(guī)能源是指技術(shù)上比較成熟且已被大規(guī)模利用的能源,而新能源通常是指尚未大規(guī)模利用、正在積極研究開發(fā)的能源.因此,煤、石油、天然氣以及大中型水電都被看作常規(guī)能源,而把太陽能、風(fēng)能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Q竽芤约昂四?、氫能等看作新能?新能源的共同特點(diǎn)是比較干凈,除核裂變?nèi)剂贤?幾乎是永遠(yuǎn)用不完的.由于煤、油、氣等常規(guī)能源具有污染環(huán)境和不可再生的缺點(diǎn),因此,人類越來越重視新能源的開發(fā)和利用.
1.核能技術(shù)核能有核裂變能和核聚變能兩種.核裂變能是指重元素(如鈾、釷)的原子核發(fā)生分裂反應(yīng)時(shí)所釋放的能量,通常叫原子能.核聚變能是指輕元素(如氘、氚)的原子核發(fā)生聚合反應(yīng)時(shí)所釋放的能量.核能產(chǎn)生的大量熱能可以發(fā)電,也可以供熱.核能的最大優(yōu)點(diǎn)是無大氣污染,集中生產(chǎn)量大,可以替代煤炭、石油和天然氣燃料.從1954年世界上第一座原子能電站建成以后,全世界已有20多個(gè)國家建成400多座核電站,發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的16%.我國自行設(shè)計(jì)制造建成的第一座核電站是浙江秦山核電站,裝機(jī)容量30萬千瓦;引進(jìn)技術(shù)建成的是廣東大亞灣核電站,裝機(jī)容量180萬千瓦.
2.太陽能技術(shù)①太陽能利用技術(shù)比較成熟的有:太陽能熱水器、太陽能鍋爐燒蒸汽發(fā)電、太陽能制冷、太陽能聚焦高溫加工、太陽灶等,這些在工業(yè)和民用中應(yīng)用較多;②太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù),通過太陽能電池把光能轉(zhuǎn)換成電能,主要是光電池制造技術(shù),太陽能電池有單晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化鎘和砷化鋅電池等許多種.這種發(fā)電技術(shù)利用最方便,但大功率發(fā)電成本較高;③光化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù),利用太陽能光化學(xué)電池把水電解分離產(chǎn)生氫氣,氫氣是很干凈的燃料.
3.風(fēng)能技術(shù)風(fēng)能是一種機(jī)械能,風(fēng)力發(fā)電是常用技術(shù),目前世界上最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為3200千瓦,風(fēng)機(jī)直徑97.5米,安裝在美國夏威夷.我國風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)總量共20萬千瓦,最大風(fēng)力發(fā)電機(jī)為120千瓦.
4.生物質(zhì)能技術(shù)這是利用動(dòng)植物有機(jī)廢棄物(如木材、柴草、糞便等)的技術(shù).①熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù),把木材等廢料通過氣化爐加熱轉(zhuǎn)換成煤氣,或者通過干餾將生物質(zhì)變成煤氣、焦油和木炭;②生物化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù),主要把糞便等生物廢料通過沼氣池發(fā)酵生成沼氣,沼氣的主要成分是甲烷.沼氣技術(shù)在我國農(nóng)村得到了較好應(yīng)用,工業(yè)沼氣技術(shù)也開始應(yīng)用;③生物質(zhì)壓塊成型技術(shù),把烘干粉碎的生物質(zhì)擠壓成型,變成高密度固體燃料.
5.氫能技術(shù)氫氣熱值高,燃燒產(chǎn)物是水,完全無污染.而且制氫原料主要也是水,取之不盡,用之不竭.所以氫能是前景廣闊的清潔燃料.氫能可應(yīng)用于航天航空、汽車燃料等熱門行業(yè).
6.地?zé)崮芗夹g(shù)地?zé)崮苡姓羝蜔崴畠煞N.地?zé)嵴羝休^高壓力和溫度,可直接通過蒸汽輪機(jī)發(fā)電;對(duì)地?zé)釤崴?最好是梯級(jí)利用,先將高溫地?zé)崴糜诟邷赜猛?再將用過的中溫地?zé)崴糜谥袦赜猛?然后再將用過的低熱水再利用,最后用于養(yǎng)魚、游泳池等.
關(guān)鍵詞:新能源 潮汐能發(fā)電 主要技術(shù)問題 前景
中圖分類號(hào):TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2014)03(c)-0003-02
全球海洋中潮汐能的理論蘊(yùn)藏量約有27億kW,可開發(fā)利用的約為5400萬kW。我國潮汐能資源豐富,理論蘊(yùn)藏量約為1.1億kW,可開發(fā)利用的約為2179萬kW。近幾年我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,用電量增速很快,最高增速15%以上。尤其近兩年全國大范圍頻發(fā)霧霾,環(huán)境惡化嚴(yán)重,在保證電力供應(yīng)的同時(shí),開發(fā)新能源發(fā)電,降低石油等非再生資源的消耗,減少環(huán)境污染,是解決目前能源和環(huán)境問題的有效方法。潮汐能是一種蘊(yùn)藏量豐富且無污染的可再生能源,對(duì)其開發(fā)利用不會(huì)給人類帶來污染和災(zāi)難。
1 潮汐發(fā)電概述
1.1 潮汐發(fā)電原理
潮汐發(fā)電,就是利用海水漲落及其所造成的水位差來推動(dòng)水輪機(jī),再由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。假如建一條大壩,把大海與臨近的海灣隔開,形成一個(gè)水庫,安裝上水輪發(fā)電機(jī)組,那么漲潮時(shí),海水從大海流進(jìn)水庫,沖擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電;而在落潮時(shí),海水又從水庫流入大海,則又可從相反的方向帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。這樣,海水一漲一落,電站就可源源不斷地發(fā)出電來。
1.2 潮汐發(fā)電的形式
潮汐能電站又可按其開發(fā)方式的不同分為如下三種型式。
(1)單庫單向型。漲潮時(shí)打開水庫閘門,海水進(jìn)入水庫,平潮時(shí)關(guān)閘;落潮后,當(dāng)外海與水庫有一定水位差時(shí)打開閘門,驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。海水僅在落潮時(shí)單方向通過水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單,投資較少,缺點(diǎn)是潮汐能利用率低,發(fā)電有間斷。
(2)單庫雙向式型。向水輪機(jī)引水的管道有兩套,可獨(dú)立控制,在漲潮和落潮時(shí),海水分別從各自的引水管道進(jìn)入水輪機(jī)發(fā)電。單庫雙向式潮汐能發(fā)電站不管是在漲潮時(shí)或是在落潮時(shí)均可發(fā)電。優(yōu)點(diǎn)是潮汐能利用率高,缺點(diǎn)是投資較大。
(3)雙庫單向式型。需要兩個(gè)水力相聯(lián)的水庫,漲潮時(shí),海水進(jìn)入高水庫;落潮時(shí),水由低水庫排入大海,利用兩水庫間的水位差,使水輪發(fā)電機(jī)組連續(xù)單向旋轉(zhuǎn)發(fā)電。優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電;缺點(diǎn)是投資大需要兩個(gè)水庫,工作水頭有所降低。
2 潮汐發(fā)電的現(xiàn)狀及主要技術(shù)問題
2.1 潮汐發(fā)電的現(xiàn)狀
潮汐發(fā)電實(shí)際開始于20世紀(jì)初,德國建造了胡蘇姆潮汐電站。1966年1月在法國圣馬洛附近朗斯河口建造的朗斯潮汐電站,1967年全部竣工投入運(yùn)行,朗斯潮汐發(fā)電站是當(dāng)時(shí)最大的潮汐電站,該電站裝機(jī)24臺(tái),每臺(tái)容量1萬kW,總裝機(jī)容量為24萬kW,現(xiàn)年均發(fā)電能力約為6億kW?h。近幾年,潮汐能開發(fā)朝大容量發(fā)展,如俄羅斯的美晉潮汐電站設(shè)計(jì)容量為1500萬kW,英國塞汶河河口電站的設(shè)計(jì)容量為720萬kW,加拿大東南沿海的芬地灣潮汐電站設(shè)計(jì)容量為380萬kW。預(yù)計(jì)到2030年,世界潮汐電站的年發(fā)電能力將達(dá)600億kW?h。我國潮汐能發(fā)電始于50年代后期,迄今建成潮汐電站8座,總裝6120 kW,其中最大的是浙江江廈潮汐試驗(yàn)電站,為3900 kW。我國自己研制了單機(jī)容量500 kW和700 kW的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。表1列出世界各國已建和研究中的大型潮汐電站概況。
2.2 潮汐發(fā)電的主要技術(shù)問題
潮汐發(fā)電目前存在的主要技術(shù)問題有:工程投資較大,機(jī)組造價(jià)較高;水頭低,機(jī)組耗鋼多;發(fā)電不連續(xù);在工程技術(shù)上有泥沙淤積問題,機(jī)組金屬結(jié)構(gòu)和海工建筑物易被海水及海生物腐蝕及污黏問題,需要進(jìn)一步研究解決。
2.2.1 降低潮汐能發(fā)電站造價(jià)
降低潮汐能發(fā)電站的造價(jià)首先要降低水輪發(fā)電機(jī)組的造價(jià),水輪發(fā)電機(jī)組的造價(jià)約占電站總造價(jià)的一半,而且機(jī)組的設(shè)計(jì)制造安裝制約著電站的建設(shè)工期。法國朗斯電站采用的燈泡貫流式機(jī)組屬于潮汐發(fā)電中的第一代機(jī)型,單機(jī)容量為10 MW。1984年加拿大研制成功了新型的全貫流式水輪機(jī)組,安裝于安那波利斯潮汐電站,較燈泡貫流式機(jī)組造價(jià)節(jié)省了17%,運(yùn)行效率達(dá)95%。全貫流式機(jī)組比燈泡貫流式機(jī)組的體積小、質(zhì)量輕、管道短、效率高,已被廣泛采用。全貫流式機(jī)組比燈泡貫流式機(jī)組的造價(jià)可降低15%~20%??偟膩碇v,目前潮汐能發(fā)電機(jī)組的技術(shù)已經(jīng)成熟,朗斯潮汐能發(fā)電站的機(jī)組已正常運(yùn)行達(dá)35年,江廈潮汐能發(fā)電站的機(jī)組也已工作達(dá)20年。而這些機(jī)組都是基于20世紀(jì)60、70年代的技術(shù)制造的,今后利用更先進(jìn)的制造技術(shù)、材料技術(shù)和控制技術(shù)以及流體動(dòng)力技術(shù)設(shè)計(jì),潮汐能發(fā)電機(jī)組的技術(shù)性能必將有很大的改進(jìn)和提高,其成本將會(huì)進(jìn)一步下降,效率也將會(huì)有進(jìn)一步地提高。
其次,水工建筑的造價(jià)約占電站總造價(jià)的45%,也是降低潮汐能發(fā)電站造價(jià)的重要因素。水工建筑傳統(tǒng)的方法是采用重力結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土壩或當(dāng)?shù)夭牧蠅?,造價(jià)較高,工程量也較大。目前有一種預(yù)制浮運(yùn)鋼筋混凝土沉箱的結(jié)構(gòu)的方法,可以減少工程量,降低造價(jià),前蘇聯(lián)的基斯拉雅潮汐能發(fā)電站采用了這種方法,效果很好。我國一些潮汐能發(fā)電站也采用這種方法建造了一些設(shè)施,如水閘等,效果也不錯(cuò)。
2.2.2 提汐能發(fā)電站運(yùn)行水平
提汐能發(fā)電站的運(yùn)行水平可以降低電站運(yùn)行成本。如何有效利用海面與水庫的水位差,有效的提高電站出力是一項(xiàng)水平要求較高的技術(shù)。有一種叫泵唧的技術(shù),朗斯潮汐能發(fā)電站采用這種技術(shù)可使電站的年發(fā)電量增加約10%。泵唧的工作過程是,在單庫雙向電站中,退潮發(fā)電剛結(jié)束之后,用泵把庫面水位抽低l m左右,從而增加漲潮發(fā)電的水頭。由于泵唧是在很低的水頭下進(jìn)行的,而其后的發(fā)電則是在高的水頭下進(jìn)行的,所以提高水頭增加的發(fā)電量遠(yuǎn)大于抽水的耗電量,因而可以得到很大的凈能量收益。
2.2.3 防治泥沙淤積
潮汐電站一般建設(shè)在海灣或臨近大海的河口。海灣底部或大海的泥沙,容易被潮流和風(fēng)浪翻起帶到海灣的庫區(qū),也有一些泥沙由河流從上游帶來。這些泥沙都會(huì)淤積在庫區(qū)內(nèi),從而使水庫的容積減小,發(fā)電量減少,并且加重對(duì)水輪機(jī)葉片的磨損,使其壽命減少,對(duì)正常運(yùn)行影響很大。因此,必須根據(jù)當(dāng)?shù)啬嗌车暮?、類型、運(yùn)動(dòng)方向、沉降速度等,研究泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,找出防治泥沙淤積的有效措施。
2.2.4 水工結(jié)構(gòu)物的防腐蝕和防海洋生物附著
潮汐電站的水工結(jié)構(gòu)物長期浸泡在海水中,海水對(duì)水工結(jié)構(gòu)物中的金屬部分腐蝕非常嚴(yán)重。同時(shí),海水中的生物也會(huì)附著在水工結(jié)構(gòu)上,如牡蠣等,有的厚度可達(dá)10 cm,這些附著物不會(huì)被水沖掉。附著物會(huì)使水工結(jié)構(gòu)流通部分的流通面積減小、阻塞,活動(dòng)部分卡澀或失靈。因此,必須重視對(duì)這些問題的研究。對(duì)金屬結(jié)構(gòu)物防腐蝕問題,有的電站采用外加電流陰極保護(hù)措施,取得了很好的效果。防止海洋生物附著問題,這與當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件、海洋生物種類及生活規(guī)律有關(guān),應(yīng)具體問題具體分析,研究有效的防治措施。
2.2.5 有效解決電力的補(bǔ)償問題
在潮汐電站運(yùn)行時(shí),電站的發(fā)電出力會(huì)隨著潮汐的漲、落而變化。當(dāng)潮位漲到頂峰或落到低谷時(shí),潮位與水庫內(nèi)的水位差大,電站的發(fā)電出力就大;當(dāng)潮位接近于庫內(nèi)水位時(shí),電站便停止發(fā)電,造成間斷性的發(fā)電。目前有如下一些途徑解決間斷性發(fā)電問題:(1)采用雙水庫;(2)在潮汐能發(fā)電站附近另建一座抽水蓄能電站;(3)在潮汐能發(fā)電站內(nèi)另外配置相當(dāng)容量的火力發(fā)電機(jī)組;(4)使潮汐能發(fā)電站與其他有相當(dāng)容量的河川水電站聯(lián)合運(yùn)行;(5)使潮汐能發(fā)電站與較大的電力系統(tǒng)聯(lián)通;(6)調(diào)整某些可以適應(yīng)間斷性供電的用電負(fù)荷,以適應(yīng)潮汐能發(fā)電的特性。以上這些方式在技術(shù)上已經(jīng)成熟并有成功應(yīng)用的實(shí)例,因此,各潮汐能發(fā)電站可以根據(jù)自身情況,通過綜合分析比較,研究采用。
3 我國潮汐能發(fā)電的發(fā)展前景
開發(fā)潮汐能一般在水深20 m、30 m、距海岸一千米以內(nèi)的近海海域。我國幅員遼闊海岸線長,有長達(dá)18000 km的大陸海岸線和6500多個(gè)海島海岸線,岸線長度超過32000 km。我國沿海地區(qū)海岸分兩種,一種是平原型海岸,主要由厚而松散的粉砂或淤泥組成,潮差較小,岸線較平直,適合潮汐發(fā)電的壩址較少,此類海岸一般分布在杭州灣以北(除山東半島和遼東半島);另一種是基巖港灣型海岸,水深潮大,海岸坡度陡,岸線曲折,有適合潮汐發(fā)電的壩址,一般分布在杭州灣以南,可建萬kW級(jí)電站的港址有杭州灣、象山灣等數(shù)十處。
近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,但環(huán)境污染加重,在保證電力供應(yīng)的同時(shí),開發(fā)新能源發(fā)電,降低石油等非再生資源的消耗,減少環(huán)境污染,是解決目前能源和環(huán)境問題的有效方法。潮汐能作為一種可再生資源,蘊(yùn)藏量大,運(yùn)行成本低,對(duì)環(huán)境影響小,發(fā)電沒有廢氣、廢渣、廢水的排放,對(duì)其開發(fā)利用不會(huì)給人類帶來污染和災(zāi)難。在有條件利用潮汐能的沿海國家和地區(qū),建設(shè)潮汐電站不失為緩解能源危機(jī)和減少環(huán)境污染的一種有效方案。
4 結(jié)論
隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展, 環(huán)境污染、能源及電力供應(yīng)不足的問題已越來越嚴(yán)重,這些問題在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的沿海地區(qū)尤為明顯。沿海地區(qū)能源需求大,常規(guī)能源儲(chǔ)量很少,霧霾等環(huán)境問題嚴(yán)重,但潮汐能蘊(yùn)藏量大。因此,我國應(yīng)大力發(fā)展潮汐能發(fā)電,以減輕對(duì)常規(guī)能源的依賴,減少霧霾的發(fā)生及環(huán)境污染。
總之,潮汐能是可再生能源,無污染,發(fā)電可作長期準(zhǔn)確的預(yù)報(bào),經(jīng)過這些年來世界各國對(duì)潮汐電站的試驗(yàn)、研究和建設(shè),積累了大量的經(jīng)驗(yàn),不僅在技術(shù)上日漸成熟,在減少投資、提高經(jīng)濟(jì)效益方面也取得了很大的進(jìn)展,開發(fā)潮汐能前景廣闊。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:能源;環(huán)保;新能源汽車
中圖分類號(hào):TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
面對(duì)能源安全、環(huán)境保護(hù)的新形勢(shì),發(fā)展新能源汽車成為我國汽車產(chǎn)業(yè)的重大戰(zhàn)略選擇。本文將分析新能源汽車的發(fā)展環(huán)境,以期探求新能源汽車實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。
1 新能源汽車技術(shù)路線分析
1.1 混合動(dòng)力汽車
混合動(dòng)力汽車是指兩種或兩種以上的動(dòng)力組合起來的新型汽車,目前種類很多,有內(nèi)燃機(jī)和蓄電池混合的,有內(nèi)燃機(jī)和超級(jí)電容器混合的,有內(nèi)燃機(jī)和液壓節(jié)能器混合的,有蓄電池和超級(jí)電容器混合的,還有燃料電池和超級(jí)電容器混合的等等?;旌蟿?dòng)力汽車具有以下優(yōu)點(diǎn):汽車內(nèi)燃機(jī)的最大功率可以根據(jù)平均需要來設(shè)置,在一般負(fù)荷下,汽車處于低油耗、低污染的狀態(tài),當(dāng)負(fù)荷增加,需要提高內(nèi)燃機(jī)功率時(shí),可以由電池來補(bǔ)充,當(dāng)負(fù)荷減少時(shí),內(nèi)燃機(jī)多余的功率又可以給電池充電,所以混合動(dòng)力汽車的行程可以和普通汽車一樣;電池可以有效儲(chǔ)蓄制動(dòng)、減速時(shí)節(jié)省的能量;慢速行駛時(shí),可以關(guān)閉內(nèi)燃機(jī),由電池進(jìn)行驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)污染物的零排放;內(nèi)燃機(jī)可以有效滿足耗能大的空調(diào)、取暖設(shè)施的需要;電池不會(huì)發(fā)生過充等現(xiàn)象,能夠保持良好的狀態(tài),降低了使用成本。但如果長距離高速行駛并不能節(jié)省用油。
1.2 純電動(dòng)汽車
純電動(dòng)汽車是指采用電力驅(qū)動(dòng)的新能源汽車,其動(dòng)力系統(tǒng)主要由蓄電池、電機(jī)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。純電動(dòng)汽車具有以下優(yōu)點(diǎn):它更加適用于在城市的慢速行駛;在停止時(shí)不發(fā)生電量消耗,制動(dòng)時(shí)電機(jī)可以化身發(fā)電機(jī),對(duì)制動(dòng)減速時(shí)的能量進(jìn)行再次利用;能夠減少對(duì)石油資源的需求,所需要的電力可以由其他能源進(jìn)行轉(zhuǎn)化;結(jié)構(gòu)簡單,維修保養(yǎng)的工作量小。但是蓄電池的容量有限,而且一般價(jià)格比較貴,此外還需要建設(shè)電動(dòng)汽車充電站基礎(chǔ)設(shè)施,系統(tǒng)龐大,耗資多。
1.3 燃料電池汽車
燃料電池汽車是指通過氫氣或甲醇等燃料與大氣中的氧氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車的新能源汽車類型。燃料電池汽車污染物排放量很少,甚至是零排放;燃油效率高,提高了燃油經(jīng)濟(jì)性;減少了因機(jī)油泄漏引發(fā)的水污染;運(yùn)行平穩(wěn),不會(huì)產(chǎn)生噪聲。但是燃料電池的生產(chǎn)成本比較高,制約了燃料電池汽車的商業(yè)化發(fā)展。
1.4 天然氣和液化石油氣汽車
天然氣和液化石油氣的污染物排放比較低,現(xiàn)已成功應(yīng)用于汽油機(jī)。它的成分比較單一,有較高的純度,與空氣能夠進(jìn)行完全燃燒,一氧化碳和微粒的排放比較少,在溫度較低時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性和運(yùn)轉(zhuǎn)性能比較高。但是與液體燃料相比,不太容易運(yùn)輸,發(fā)動(dòng)機(jī)的性能也比較低。
1.5 氫動(dòng)力汽車
氫動(dòng)力汽車?yán)脷淙剂吓c空氣進(jìn)行反應(yīng),產(chǎn)生水排放出來,因此,它真正實(shí)現(xiàn)了污染物的零排放,是一種比較理想的汽車類型。但是氫燃料電池的成本比較高,氫燃料不易存儲(chǔ)和運(yùn)輸,最為重要的是,氫氣的提取需要通過電解水或使用天然氣,這樣就增加了能源的消耗,氫動(dòng)力汽車的優(yōu)勢(shì)就無法顯現(xiàn)了。
1.6 醇類動(dòng)力汽車
由于醇類燃料自身含氧,因此可以提高燃燒效率,一氧化碳的排放量比較低,幾乎不存在碳煙的排放。但是甲醇毒性比較大,對(duì)人體危害大,而且對(duì)物體有腐蝕作用,這些都限制了甲醇在動(dòng)力汽車中的應(yīng)用。
1.7 生物燃料汽車
生物燃料做要包括從農(nóng)作物或者動(dòng)物脂肪中提取的物質(zhì),它能夠加快燃燒速度,減少一氧化碳的排放,并且它是一種可再生能源,具有良好的環(huán)境效益,但是一些物質(zhì)可能會(huì)腐蝕發(fā)動(dòng)機(jī)。
2背景:當(dāng)下能源形勢(shì)
2.1、汽車舊能源導(dǎo)致的問題
舊能源以煤炭、石油為主,汽車上使用的是汽油或柴油,舊能源結(jié)構(gòu)造成了全球性的環(huán)境問題:酸雨,臭氧層破壞,溫室氣體的大量排放等等。
城市大氣污染已日趨嚴(yán)重,不僅發(fā)展中國家,在歐洲和北美也出現(xiàn)了超越國界的大氣污染。
就我國而言,地大物博,人口眾多,汽車占有量居世界前列,二氧化硫和二氧化碳的排放量首屈一指,而我國又正處于工業(yè)化進(jìn)程中,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的依賴要比其他國家大得多,巨大的能源消耗無疑對(duì)我國環(huán)境造成了巨大的威脅。因此,一種新型無污染的新能源汽車成為迫切需要。
2.2、危機(jī):汽車舊能源供應(yīng)日趨不足
舊能源不僅污染嚴(yán)重,而且“瀕臨滅絕”。眾所周知,石油經(jīng)過開采和提煉才得到汽車用的汽油和柴油。石油是1000萬至6億年前的有機(jī)物變來的。然而,石油的儲(chǔ)量畢竟有限,開采技術(shù)也有待提高,但人們對(duì)于它的需求卻日益增長,因此石油資源越來越少,這也是近年來油價(jià)上漲的一個(gè)重要原因。
此外,由于人類無計(jì)劃、不合理的大規(guī)模開采,資源和能源短缺問題已經(jīng)在世界大多數(shù)國家甚至全球范圍內(nèi)出現(xiàn)。半個(gè)世紀(jì)以來,全球消耗量大增,2004年消耗量為146.10噸標(biāo)準(zhǔn)煤。據(jù)美國能源信息暑的國際能源展望,世界能源市場(chǎng)消耗量在2005到2030年間預(yù)計(jì)增加50.7%,世界能源供應(yīng)日趨緊張。石油是目前汽車的主要能源,而汽車工業(yè)作為各國的支柱產(chǎn)業(yè)被大力發(fā)展,顯然汽車工業(yè)的發(fā)展將進(jìn)一步加劇能源短缺問題的嚴(yán)重性。
3 新能源汽車的發(fā)展前景和展望
我國自20世紀(jì)90年代開始研發(fā)新能源汽車,目前已投資大量資金用于新能源汽車研發(fā)。我國現(xiàn)階段研究的新能源汽車究竟發(fā)展哪種形式還要依據(jù)我國國情,必須符合我國汽車長期發(fā)展特點(diǎn),即具體問題具體分析,新能源汽車要根據(jù)不同的地理位置、不同的城市特點(diǎn)而不同。
我國汽車制造水平與世界發(fā)達(dá)國家還存在很大差距,傳統(tǒng)的汽車制造技術(shù)短時(shí)間內(nèi)很難達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平,主要表現(xiàn)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)上,這是我國汽車制造的一個(gè)關(guān)鍵難題,目前國內(nèi)各大汽車制造公司仍然沒有突破這方面的技術(shù)。而新能源汽車制造是一個(gè)新興領(lǐng)域,對(duì)世界各國來說都是處于起步階段,我們可以通過對(duì)新能源汽車的研發(fā)而擺脫尾隨發(fā)達(dá)國家的狀態(tài),抓住機(jī)遇,將新能源汽車的制造變?yōu)槲覈嚻髽I(yè)取得全球先進(jìn)水平的一個(gè)絕好契機(jī),實(shí)現(xiàn)跳躍式發(fā)展。
目前阻礙新能源汽車快速發(fā)展和應(yīng)用的主要問題是制造成本較高。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查和研究,純電動(dòng)汽車在城市內(nèi)將來會(huì)獲得一定的市場(chǎng),但混合動(dòng)力汽車技術(shù)還處于探索階段,汽車維護(hù)成本高。純電動(dòng)汽車要想得到較早的上市和推廣,電池制造技術(shù)是關(guān)鍵。
我國目前主要開發(fā)出了磷酸鐵鋰電池,其具有安全性高、循環(huán)使用壽命長、放電穩(wěn)定、能量效率高、沒有記憶效應(yīng)、自放電低等優(yōu)點(diǎn),它將有可能成為將來純電動(dòng)汽車的首選電池。
制造安全環(huán)保的新能源汽車是我國目前汽車制造業(yè)中具有重大戰(zhàn)略意義的大事,必須集中科研力量,利用國內(nèi)外先進(jìn)的研究成果,并在此基礎(chǔ)上研究出適合我國國情的新能源汽車制造技術(shù),這也是我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
日益加重的能源與環(huán)境壓力使得發(fā)展新能源汽車成為行業(yè)發(fā)展的必然,發(fā)展新能源汽車是實(shí)現(xiàn)我國能源安全、環(huán)境保護(hù)以及中國汽車工業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式、可持續(xù)發(fā)展的需要,可以說新能源汽車發(fā)展前景很廣闊。新能源汽車在未來的發(fā)展前景良好,我國應(yīng)該抓住機(jī)遇,找到適合我國的新能源汽車技術(shù)路線,重點(diǎn)研究并加以實(shí)施,使我國實(shí)現(xiàn)由汽車大國向汽車強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變,同時(shí)還可以提高我國的汽車能源利用率,節(jié)約能源資源,降低污染物排放,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:新能源發(fā)電;安全穩(wěn)定;電能質(zhì)量
中圖分類號(hào):TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1、新能源發(fā)電的概述
目前,世界各大經(jīng)濟(jì)體都紛紛推出了新能源的發(fā)展規(guī)劃,以新動(dòng)力來促進(jìn)世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。發(fā)展新能源、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為世界各國的重要發(fā)展戰(zhàn)略,新能源發(fā)電在新能源利用和開發(fā)中占有相當(dāng)大的份額。新能源發(fā)電可理解為將新能源即可再生資源進(jìn)行轉(zhuǎn)化,如:太陽能、風(fēng)能、水能等資源轉(zhuǎn)化為電能或清潔的燃料,再應(yīng)用電力技術(shù)將一次能源轉(zhuǎn)換為高效清潔、運(yùn)輸使用方便的二次能源供人們使用。我國國土面積廣大,幅員遼闊,具有較為豐富的風(fēng)能和太陽能儲(chǔ)備。本文主要針對(duì)新能源發(fā)電中風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電進(jìn)行分析。
(1)風(fēng)能資源:可利用的風(fēng)能主要是參照有效風(fēng)能的密度和有效風(fēng)速年累計(jì)的小時(shí)數(shù)。我國幅員遼闊,其風(fēng)能密度大約可以達(dá)到每平方米三百瓦以上,風(fēng)速每秒三到二十米,年累計(jì)超過六千小時(shí)以上,其中可以利用的風(fēng)能儲(chǔ)備量大約為二點(diǎn)五億千瓦,全部算下來大約有十億左右的風(fēng)能儲(chǔ)備量;
(2)太陽能資源:太陽能是氫原子核在超高溫時(shí)聚變釋放的巨大能量,就目前的資料顯示,我國的陸地表面主要接收太陽的總輻射已經(jīng)和一點(diǎn)七萬億噸標(biāo)煤相當(dāng),具有很大的開采空間及利用價(jià)值。
2、新能源發(fā)電的工作原理以及發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)
2.1、風(fēng)力發(fā)電的工作原理
風(fēng)能是綠色的能源,是取之不盡、用之不竭的能源,合理的開發(fā)利用風(fēng)能可以避免能源枯竭的危機(jī)。風(fēng)力發(fā)電主要是利用風(fēng)力帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng),將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪軸的帶動(dòng)下將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由葉片、輪轂、調(diào)向器、限速的安全機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、塔架、控制系統(tǒng)等組成。
2.3、太陽能發(fā)電的工作原理
相比風(fēng)能來說,太陽能更具持久性。目前,太陽能發(fā)電中主要有光熱發(fā)電和光伏發(fā)電兩種,其中光伏發(fā)電的技術(shù)更為成熟,因此國內(nèi)外太陽能發(fā)電項(xiàng)目多采用光伏發(fā)電技術(shù)。光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換元件為太陽能電池板,太陽能電池板由半導(dǎo)體材料制作而成,在受到太陽光照射后,電池板內(nèi)電子將會(huì)由正電極向負(fù)電極移動(dòng),而空穴也將會(huì)由負(fù)電極向正電極移動(dòng),從而形成電流,實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電。太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板、匯流設(shè)備、逆變器等部分組成。
3、新能源發(fā)電對(duì)電能質(zhì)量指標(biāo)的影響
3.1、風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響
1)對(duì)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的影響
風(fēng)力發(fā)電本身的特點(diǎn)決定了其對(duì)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的不利影響。風(fēng)力發(fā)電作為電源具有間歇性和難以調(diào)度的特性。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)并聯(lián)時(shí),需要電力系統(tǒng)啟動(dòng)備用容量來補(bǔ)償風(fēng)電的波動(dòng)。而在中國,風(fēng)資源豐富地區(qū)一般都遠(yuǎn)離負(fù)荷中心,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也比較弱,補(bǔ)償能力有限,系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力將不足以跟蹤風(fēng)電功率的大幅度、高頻率的波動(dòng),系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量和暫態(tài)電能質(zhì)量都將受到顯著影響,這些因素反過來會(huì)限制系統(tǒng)準(zhǔn)入的風(fēng)電功率水平。
2)對(duì)電網(wǎng)的影響力和影響范圍
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,大量新型大容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始投入運(yùn)行,目前我國已具備包括3MW級(jí)以上風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)和制造能力,風(fēng)電技術(shù)正朝著單機(jī)大型化方向發(fā)展,風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)達(dá)到可以和常規(guī)機(jī)組相比的規(guī)模,這樣一來,隨著更大、更多的風(fēng)電場(chǎng)投入運(yùn)行,風(fēng)電裝機(jī)在電網(wǎng)中所占比例不斷增大,對(duì)電網(wǎng)的電壓偏差、無功控制、有功調(diào)度、靜態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定等影響力越來越大。由于裝機(jī)容量的不斷增加,風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)也在不斷提高,所以風(fēng)電場(chǎng)接入后對(duì)電網(wǎng)的影響范圍也在不斷擴(kuò)大。
3.2、光伏發(fā)電對(duì)電能質(zhì)量的影響
大規(guī)模并網(wǎng)光伏發(fā)電站在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)所處位置類似于風(fēng)電場(chǎng),由于某一地區(qū)的光照輻射強(qiáng)度及利用小時(shí)數(shù)的相對(duì)穩(wěn)定,光伏發(fā)電站的電能質(zhì)量、穩(wěn)定性和規(guī)律性略優(yōu)于風(fēng)力發(fā)電。但是,太陽能屬于能量密度低、調(diào)節(jié)能力差的能源,且太陽光的日夜交替變化導(dǎo)致光伏并網(wǎng)發(fā)電站只能間歇工作,因此光伏電站并網(wǎng)發(fā)電后會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)安全穩(wěn)定以及電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成一定影響。
4、新能源發(fā)電的電能質(zhì)量問題
4.1、諧波問題
新能源發(fā)電中產(chǎn)生的諧波主要有發(fā)電機(jī)自身的配備、電力電子設(shè)備、發(fā)電機(jī)并聯(lián)補(bǔ)償電容器與線路電抗之間發(fā)生的諧波電流,諧波電流對(duì)電能的質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響,甚至?xí)l(fā)電能事故。諧波不是固定的,是隨著用電環(huán)境變化的,而且,再加上配電網(wǎng)的復(fù)雜性,很有可能將諧波電流放大產(chǎn)生諧振,對(duì)電力系統(tǒng)造成極大的損害。
4.2、閃變的問題
在當(dāng)今的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,大多都是采用軟并網(wǎng)方式的發(fā)電機(jī)組,在發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的沖擊電流,造成電力系統(tǒng)閃變的問題。當(dāng)實(shí)際的風(fēng)速超出限定的風(fēng)速時(shí),風(fēng)力發(fā)電機(jī)自動(dòng)運(yùn)行,如果所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)同時(shí)動(dòng)作,對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊就會(huì)非常明顯,使得電網(wǎng)出現(xiàn)閃變的問題。
5、新能源發(fā)電與微電網(wǎng)電能質(zhì)量治理問題
5.1、新能源的電能質(zhì)量治理問題
智能電網(wǎng)及新能源發(fā)電對(duì)電能質(zhì)量治理的新需求主要可以表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。1)電力電子設(shè)備本身應(yīng)具備治理能力。2)治理裝置應(yīng)更加節(jié)能。3)治理設(shè)備應(yīng)具備綜合補(bǔ)償能力。4)應(yīng)該提供整套的解決方案。5)各電能質(zhì)量設(shè)備應(yīng)為智能電網(wǎng)的一部分,應(yīng)協(xié)調(diào)控制。目前,新能源接入標(biāo)準(zhǔn)(風(fēng)電接入標(biāo)準(zhǔn)、太陽能接入標(biāo)準(zhǔn)和儲(chǔ)能設(shè)備接入標(biāo)準(zhǔn))對(duì)設(shè)備接入提出了具體要求,希望能夠開發(fā)具備電能質(zhì)量治理能力的新型設(shè)備。以風(fēng)電為例,風(fēng)力發(fā)電的電能質(zhì)量問題包括異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率因數(shù)低、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)和永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的諧波問題以及設(shè)備低電壓穿越能力不足等。圖1為國家相關(guān)規(guī)范對(duì)并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越能力的要求。
圖1.并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越能力
5.2、微電網(wǎng)電能質(zhì)量治理
微電網(wǎng)的電能質(zhì)量治理應(yīng)注意以下幾方面:一是微電網(wǎng)中電力電子裝置較多,電能質(zhì)量干擾源多種多樣,導(dǎo)致配置補(bǔ)償裝置比較復(fù)雜。二是微電網(wǎng)運(yùn)行方式多變,補(bǔ)償需要適應(yīng)各種不同情況。三是微電網(wǎng)一般較弱,電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置接入易出現(xiàn)諧振,應(yīng)具備諧振抑制功能。圖2為500kW海洋多能互補(bǔ)型獨(dú)立電力系統(tǒng)。其主要研究的技術(shù)包括多能發(fā)電的容量匹配設(shè)計(jì)、直流系統(tǒng)調(diào)壓控制(如發(fā)電-逆變功率調(diào)節(jié)、DumpLoad等)、交流系統(tǒng)穩(wěn)定控制、系統(tǒng)整體建模與分析、系統(tǒng)整體EMS控制策略及電能質(zhì)量分析與控制策略。
圖2.500kW海洋多能互補(bǔ)型獨(dú)立電力系統(tǒng)
5.3柔性直流輸電技術(shù)的應(yīng)用
在直流供配電技術(shù)方面,柔性直流輸電技術(shù)不存在換相失敗問題,可以輸出或吸收大量無功,在一定范圍內(nèi)有功、無功可以非常快速并且獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)節(jié),還可以快速地轉(zhuǎn)換有功功率的傳送方向。避免系統(tǒng)的電壓和頻率穩(wěn)定問題,系統(tǒng)薄弱的部分有了柔性直流輸電的支持也可以保持穩(wěn)定運(yùn)行,在極端情況下還可以為電網(wǎng)提供黑啟動(dòng)的能力,可將電能質(zhì)量問題分隔開,減小其傳播,便于就地治理。對(duì)于增強(qiáng)電網(wǎng)的可控性具有重要意義。
6、新能源發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)
6.1、風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)
在新能源發(fā)電中,風(fēng)力發(fā)電是主要能源之一,占新能源發(fā)電的比重較大。2000年,全世界的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量大概只有8000MW,到2010年全世界的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到100GW,到2013年全世界的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)到310GW。通過對(duì)近幾十年全世界風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量的分析,預(yù)計(jì)在未來的20年里它將會(huì)以每年30%的裝機(jī)容量遞增。2013年,我國的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)到4900MW,新能源風(fēng)力發(fā)電為我國電力事業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn),更為人們?nèi)粘I?、生產(chǎn)以及工作創(chuàng)造了更多的電力能源。預(yù)計(jì)在未來的幾年里,我國的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將會(huì)以現(xiàn)有的20%遞增,到2020年風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量預(yù)計(jì)能增長140%。
6.2、太陽能發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)
太陽能與風(fēng)能一樣都是世界新能源之一。相比之下太陽能發(fā)電要比風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用更廣泛。風(fēng)力發(fā)電大多數(shù)都用于發(fā)電廠,而太陽能發(fā)電不僅局限在發(fā)電廠,同時(shí)還通過高科技研發(fā)出太陽能電池,被人們廣泛應(yīng)用。尤其是美國推出光伏計(jì)劃以及日本推出新能源計(jì)劃以來,太陽能發(fā)電的發(fā)展更為迅速。2013年,全世界太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)到18GW,預(yù)計(jì)到2020年,全世界光伏發(fā)電裝機(jī)容量將突破220GW。2013年,我國太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)容量也已達(dá)到2400MW,預(yù)計(jì)到2020年我國太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)容量將突破3100MW,這無疑會(huì)給我國電力事業(yè)發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。
總之,大力推進(jìn)節(jié)能減排,積極開發(fā)新能源,是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措,因此大力開采新能源發(fā)電是非常重要的途徑,需要引起我們的重視。
參考文獻(xiàn)
[1]姜齊榮.新能源發(fā)電的安全穩(wěn)定與電能質(zhì)量問題探討[J].電氣時(shí)代,2014,04:40-43.
如果你2008年炒股,或者2009年炒房,亦或者2010年開團(tuán)購網(wǎng)站,你現(xiàn)在一定是富翁。因?yàn)檫@是幾次財(cái)富浪潮的高峰!2012年,新能源順應(yīng)節(jié)能減排政策,生物醇油誰投資誰賺錢,早投資,利更大。
能源緊缺、環(huán)境惡化,這是不爭的事實(shí)。為此,國家大力號(hào)召開發(fā)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品,開發(fā)新的替代能源,并給予財(cái)政和稅收方面的支持。借鑒國際領(lǐng)先技術(shù),國內(nèi)專家學(xué)者合力研發(fā)燃料甲醇??稍偕茉捶N類繁多,但可以替代石油液化氣做民用卻少之又少。生物醇油是目前惟一進(jìn)入市場(chǎng),可替代石油液化氣做民用新型環(huán)保液體燃料,是人類對(duì)能量轉(zhuǎn)化原理的偉大實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙贏,最重要的,這是一條生態(tài)循環(huán)的可持續(xù)發(fā)展之路。
節(jié)能環(huán)保政策支持 生物醇油供不應(yīng)求
西安朗博節(jié)能科技有限公司是一家專業(yè)研發(fā)新能源及生產(chǎn)高效節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品的現(xiàn)代化高新技術(shù)企業(yè)。擁有西北最大的專利技術(shù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫、碩研優(yōu)秀論文庫、重點(diǎn)大學(xué)校報(bào)期刊數(shù)據(jù)庫。為加強(qiáng)公司科研及人才儲(chǔ)備,與西安華西大學(xué)院企合作,在人才培養(yǎng),學(xué)術(shù)項(xiàng)目交流、技術(shù)研發(fā)等方面強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,打造全國一流的技術(shù)項(xiàng)目平臺(tái)。
新型生物醇油是一種新型節(jié)能環(huán)保燃料,在常溫常壓下儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用,無壓鋼瓶存儲(chǔ),只用普通金屬或塑料容器存儲(chǔ)。成本僅為柴油的1/3左右,讓接產(chǎn)客戶享有足夠的利潤空間。熱值可高達(dá)8600到10000大卡/千克,與石油液化氣的熱值相當(dāng),配制原料易購在各地化工市場(chǎng)均可購置。該燃料用途廣,尤其適合銷往飯店、學(xué)校食堂、工廠食堂、工業(yè)窯爐或鍋爐等場(chǎng)所,市場(chǎng)十分廣闊。
西安朗博的生物醇油系列產(chǎn)品一經(jīng)投放市場(chǎng),立即呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的局面。低價(jià)位、高品質(zhì),質(zhì)優(yōu)價(jià)廉,深受用戶歡迎。 對(duì)于柴油用戶來說以前用柴油不只貴買不到,并且環(huán)保每次檢查都不達(dá)標(biāo)。更有甚者炒菜時(shí)一不小心炒出的菜經(jīng)常會(huì)帶柴油味,客戶投訴不斷。西安幾十家柴油客戶改用醇油后一致認(rèn)為 “以前使用柴油,用不了多久鍋底、煙道全是污垢,半個(gè)月就要清洗一次,煙塵大了附近住戶也有意見。現(xiàn)在,2-3個(gè)月都沒清洗過煙道了。環(huán)保部門再也不天天催著讓停業(yè)整頓,客戶也再?zèng)]投訴菜里有柴油味。更讓老板們高興的是餐廳以前每個(gè)月要燒7000多元的柴油,改用生物醇油后費(fèi)用不到5000元。”
贏在技術(shù)勝在創(chuàng)新 首創(chuàng)醇基燃?xì)饧夹g(shù)
目前市場(chǎng)上的醇油灶具技術(shù)可分為三類。第一類的液體直燒灶具技術(shù)由于火力小,已基本被淘汰;第二類即為目前市場(chǎng)上普遍采用的霧化燃燒灶具技術(shù),它是把醇油經(jīng)油管送入灶芯,并采用高壓風(fēng)機(jī)霧化燃燒,由于有一部分液體燃料被吹離灶芯,造成浪費(fèi),再加上強(qiáng)冷風(fēng)氣流,降低了火焰溫度,消耗了部分能量,所以火力疲軟,耗量較大。由我公司首創(chuàng)的第三代氣化燃燒灶具技術(shù)——100﹪高效氣化燃燒,不用風(fēng)機(jī),采用原子碰撞,旋風(fēng)氣流,強(qiáng)壓輸料等設(shè)計(jì)原理,燃料耗量低,火力強(qiáng)勁猛于液化氣。醇油先通過自身系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為氣體,再經(jīng)多個(gè)噴射孔高壓噴射燃燒,沒有油損耗,沒有熱損耗,燃燒溫度更高,所以節(jié)能效果更顯著,可節(jié)約燃料30-50%。并成功開發(fā)低壓灌注技術(shù),完全可以液化氣罐低壓存儲(chǔ)、成本只有液化氣的三分之一,解決了醇油需要高位儲(chǔ)存的難題,具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭能力。為適應(yīng)不同市場(chǎng)需求現(xiàn)已開發(fā)了系列灶具產(chǎn)品:家用灶、猛火灶、商用灶、鍋爐燃燒機(jī)、無風(fēng)機(jī)酒店大灶等數(shù)十個(gè)種類幾十種型號(hào)的產(chǎn)品,同時(shí)甲醇柴油、車用甲醇汽油均已上市。
甲醇柴油是國標(biāo)輕柴油中加入一定比例(15%,30%)的變性甲醇配制而成的一種環(huán)保節(jié)能燃料。1.動(dòng)力強(qiáng):甲醇柴油助溶劑在配制過程中增加了提高熱值、增強(qiáng)動(dòng)力的組分,使“M15甲醇柴油”與同類產(chǎn)品比較動(dòng)力更強(qiáng)。2.排污少:明顯降低CO、HC和NOX排放,排煙下降幅度超過80%。 3.濾點(diǎn)降低:比同標(biāo)號(hào)柴油降低7-9個(gè)單位。4.通用性好:無需改發(fā)動(dòng)機(jī),直接使用、穩(wěn)定運(yùn)行,與同標(biāo)號(hào)柴油有等同的適用范圍和效果。可與柴油任意混溶,存放不分層不乳化。5.適用范圍廣:適用于各種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)動(dòng)車輛;(M50)適用于工業(yè)窯爐;(M90)適用于灶爐。6.保持期長:在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境內(nèi),穩(wěn)定保持3個(gè)月以上,可以解決儲(chǔ)存、運(yùn)輸銷售和使用各環(huán)節(jié)所需的時(shí)間長的問題。最新開發(fā)的三元復(fù)合添加劑更具市場(chǎng)競(jìng)爭力。閃點(diǎn)、十六烷值完全可以達(dá)到國標(biāo)要求,拒水性好、與水不分層、不乳化,利潤達(dá)1000元以上。
甲醇汽油升級(jí)最新推出—甲基汽油。經(jīng)過多年市場(chǎng)檢驗(yàn)開發(fā)出新一代高效添加劑,和傳統(tǒng)甲醇汽油相比較其優(yōu)點(diǎn):1、無毒性,甲基汽油的毒性比甲醇汽油的小10倍。2、甲基汽油對(duì)金屬完全無腐蝕性。3、拒水不分層、低溫(-25℃)易啟動(dòng)、高溫(40℃)無氣阻,全面解決了甲醇汽油、乙醇汽油尚未解決的重大技術(shù)難題,排除了甲醇汽油、乙醇汽油在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用上大量的困難。4、動(dòng)力性強(qiáng)。辛烷值增加,和國標(biāo)汽油動(dòng)力性一致甚至優(yōu)于國標(biāo)汽油。5、油耗與國標(biāo)汽油持平。6、尾氣排放更環(huán)保,廢氣含量下降。7、成本低,利潤高。8、無需改車,具有很高的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
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【關(guān)鍵詞】低碳經(jīng)濟(jì);新能源;循環(huán)經(jīng)濟(jì)
低碳經(jīng)濟(jì)概念是在全球氣溫日益變暖,氣候變化日益無常的背景下由英國政府在其2003年能源白皮書《我們能源的未來:創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》中率先提出的,它是指經(jīng)濟(jì)發(fā)展要著力提高能源使用效率,逐步提高清潔能源使用比例,以減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境造成的破壞,減少人類對(duì)化石能源的依賴。
一、山東發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的難點(diǎn)
(一)化石能源消費(fèi)量過高
發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)是減少環(huán)境破壞,目前導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主因就是二氧化碳排放過多,其它類型污染物數(shù)量相對(duì)較少。我國二氧化碳數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性有待考察,另外二氧化碳只是污染環(huán)境的一個(gè)因素,不具有全面性,故而本文利用數(shù)據(jù)相對(duì)精確且與污染環(huán)境密切相關(guān)的化石燃料消費(fèi)量作參考來模擬山東省GDP與化石能源消費(fèi)量之間的關(guān)系。
根據(jù)1990年到2009年山東省GDP與化石能源消費(fèi)量的數(shù)據(jù),進(jìn)行回歸分析,結(jié)果如下,Y=5043.74+0.93*X,R2=0.97。
由結(jié)果可以看出,山東省GDP與化石能源消費(fèi)量之間存在高度相關(guān)性,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展山東化石能源消費(fèi)量將持續(xù)攀升,這對(duì)建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)是一項(xiàng)基礎(chǔ),在維持經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。
(二)能源結(jié)構(gòu)以煤炭、石化能源為主,新能源開發(fā)嚴(yán)重不足
近年,山東省一次能源消費(fèi)中原煤占比基本穩(wěn)定在80%左右,原油基本穩(wěn)定在20%左右,終端能源消費(fèi)中一多半是來自煤炭和石化產(chǎn)。2009年山東終端能源消費(fèi)來源中33.38%來自原煤,21.68%來自油品,15.42%來自電力,由此看出,山東新能源建設(shè)投入嚴(yán)重不足,不能提供較多能源產(chǎn)出。2006年到2008年山東新能源產(chǎn)出在35―55萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤之間,直到2009年突然達(dá)到240.9萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,反映出山東能源結(jié)構(gòu)還是以傳統(tǒng)的化石能源為主,新能源利用沒有達(dá)到較高的水平,而且山東新能源建設(shè)特別依靠大項(xiàng)目的帶動(dòng),沒有形成穩(wěn)定發(fā)展的態(tài)勢(shì)。
(三)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式較為粗放
山東省萬元GDP能耗多高于沿海發(fā)達(dá)省份,同全國水平基本持平,2005年萬元GDP能耗山東是1.28噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元GDP,廣東是0.79噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元GDP,江蘇是0.92噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元GDP,全國水平是1.22噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元GDP,也就是說山東萬元GDP能耗不僅遠(yuǎn)高于一些發(fā)達(dá)省份,而且比全國水平還高。這一趨勢(shì)到了2009年依然沒有太多改變,山東萬元GDP能耗依然比后兩者高,僅比全國水平低0.013噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元GDP。能耗的高水映的是山東產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式的粗放,2009年山東省產(chǎn)值規(guī)模前10位的產(chǎn)業(yè)中高耗能行業(yè)占了一半左右。山東產(chǎn)業(yè)發(fā)展更多依靠上規(guī)模,擴(kuò)數(shù)量的外生增長方式來維持經(jīng)濟(jì)增長,而不是依靠掌握核心技術(shù),提高附加值的內(nèi)生增長方式推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
二、山東新能源利用與循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀
新能源是指以風(fēng)能、核能、水能、生物質(zhì)能、太陽能等各種清潔能源為主的新型能源,它們大多可再生,清潔無污染,是人類未來能源消費(fèi)的主要后備源泉。目前山東省新能源發(fā)展既有成績也有不足。成績主要集中在太陽能產(chǎn)業(yè),2008年山東省太陽能產(chǎn)品產(chǎn)量占全國的30%左右,且太陽能熱利用行業(yè)總產(chǎn)值每年以30%的速度遞增,發(fā)展迅速。全省共有太陽能企業(yè)387家,太陽能熱水器年產(chǎn)能達(dá)到1000萬平方米以上,位居全國首位。不足體現(xiàn)在其它幾類新型能源建設(shè)相對(duì)落后。據(jù)統(tǒng)計(jì),山東風(fēng)能資源蘊(yùn)含量達(dá)6700萬千瓦,可供建設(shè)的風(fēng)電場(chǎng)有38座,但山東目前已裝風(fēng)機(jī)總裝機(jī)容量為43.6萬千瓦,已批準(zhǔn)建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)共9座,分別占理論總量的0.65%和23.68%;山東每年僅農(nóng)作物秸稈會(huì)產(chǎn)生7000萬噸,能源產(chǎn)量相當(dāng)于180萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,如果每年有5000萬噸秸稈用來發(fā)電,則可以產(chǎn)生326億度電,但目前山東生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到100萬千瓦,遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有充分利用豐富的生物質(zhì)原材料。
山東境內(nèi)河流較少,能夠建設(shè)水電站的流域更少,這一點(diǎn)山東同北方很多省份一樣,水資源比較貧乏,特別是膠東半島,所以山東水能開發(fā)幾乎空白。而核能受制于國家政策規(guī)劃,目前山東已憑借其出色的資源優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)贏得了海陽和乳山核電站的建設(shè),這是山東核電的突破,此舉將為半島地區(qū)提供大量清潔能源,替代一定數(shù)量的煤電。但是鑒于日本福島核電站泄漏事故,核電的開發(fā)與發(fā)展要在嚴(yán)格安全的前提下審慎開展。
循環(huán)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新管理方式,提高生產(chǎn)技術(shù),將物質(zhì)盡可能地循環(huán)、高效利用,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效用最大化以及保護(hù)環(huán)境的目的。目前,山東資源綜合利用成效顯著,2010年全省資源綜合利用企業(yè)共利用工業(yè)固體廢物5290.1萬噸,利用廢氣203.9億立方米,利用廢水1286.1萬噸,全省資源綜合利用產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)值365.1億元,平均每天1億元,成果是顯著的,但是存在的問題也很突出,管理方式落后,不具備循環(huán)經(jīng)濟(jì)意識(shí);中小企業(yè)技術(shù)水平較低,資源利用率不高,存在巨大浪費(fèi),而循環(huán)經(jīng)濟(jì)大多要求企業(yè)進(jìn)行重大投資升級(jí)技術(shù)、更換設(shè)備,這就抬高了步入循環(huán)經(jīng)濟(jì)的門檻,導(dǎo)致很多企業(yè)迫于成本壓力不愿按循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式生產(chǎn);政府或企業(yè)內(nèi)部對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)實(shí)施的機(jī)制體系不健全,導(dǎo)致各部門不能協(xié)調(diào)配合。循環(huán)經(jīng)濟(jì)是涉及眾多生產(chǎn)部門的新型生產(chǎn)模式,保障機(jī)制不健全將嚴(yán)重阻礙循環(huán)經(jīng)濟(jì)的順利實(shí)行,建設(shè)現(xiàn)代循環(huán)經(jīng)濟(jì)山東還有很長的路要走。
三、以新能源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)
低碳經(jīng)濟(jì)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向,是建設(shè)宜居環(huán)境的必經(jīng)途徑,也是維持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必要手段。山東省應(yīng)該以新能源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ),緊緊抓住低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢(shì),充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),盡快步入低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的道路。為此,筆者提出如下建議:
(一)根據(jù)自身優(yōu)勢(shì),做大做強(qiáng)新能源產(chǎn)業(yè)
山東風(fēng)能蘊(yùn)藏量巨大,約相當(dāng)于三個(gè)半三峽發(fā)電的潛力。山東風(fēng)電場(chǎng)大多位于沿海地區(qū),而這些地區(qū)與山東中西部比較,普遍缺少煤炭,大力發(fā)展風(fēng)電將為山東建設(shè)半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)提供不竭清潔能源。山東還是農(nóng)業(yè)大省,每年農(nóng)作物以及牲畜都會(huì)產(chǎn)生數(shù)量巨大的生物質(zhì)能原料,充分利用這些原料,積極發(fā)展沼氣發(fā)電、沼氣燃燒以及生物質(zhì)能發(fā)電等是對(duì)物質(zhì)循環(huán)利用,變廢為寶最經(jīng)濟(jì)的方式,同時(shí)還應(yīng)加大科研投入,降低沼氣運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本,在更多地區(qū)推廣。山東已經(jīng)具有核電設(shè)施,結(jié)合山東制造和科研優(yōu)勢(shì),圍繞核電建設(shè)發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)是下一階段著力的方向。
(二)以市場(chǎng)為基礎(chǔ),增強(qiáng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展后勁
循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有多方受益的特點(diǎn),居民不再是某些產(chǎn)業(yè)發(fā)展的受害者;很多原本不具有經(jīng)濟(jì)效益的行業(yè)變得有利可圖,市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境中,企業(yè)愿意按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)方式生產(chǎn)的首要原因是追逐更多利潤;政府不僅擴(kuò)大了稅收來源,還減少了治理環(huán)境的支出。循環(huán)經(jīng)濟(jì)有其自身運(yùn)行規(guī)律,它本身的優(yōu)點(diǎn)能夠吸引大量社會(huì)資源投身其中,不需要政府強(qiáng)行干預(yù)。因此,大力推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,政府就要嚴(yán)格按照市場(chǎng)規(guī)律行事,支持企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,管理方式創(chuàng)新。
(三)提供金融與法律、政策支持
金融對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支持主要體現(xiàn)在對(duì)于新能源行業(yè)以及循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目提供綠色信貸支持,能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目大多投資數(shù)額較大,風(fēng)險(xiǎn)較高,單一企業(yè)籌集資金困難或擔(dān)心高風(fēng)險(xiǎn)而猶豫投資,所以,政府、中介組織、應(yīng)該為企業(yè)積極提供金融支持。此外,政府還應(yīng)在法律和政策方面給予新能源行業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目支持,法律、政策的實(shí)施為新能源行業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)行業(yè)提供法制基礎(chǔ),會(huì)促進(jìn)它們步入健康發(fā)展的快車道。
(四)參與國際交流合作
國際交流合作是提升自身技術(shù)水平,改革自身管理方式的有效途徑。建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì),要向低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的國家學(xué)習(xí)取經(jīng),例如挪威電力99%來自水電,挪威水電技術(shù)比較先進(jìn)特別是地下水電技術(shù);日本在氫能利用領(lǐng)域走在了世界前列,已經(jīng)逐漸開始了產(chǎn)業(yè)化;法國在核能應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)先進(jìn)、成熟,體系完善,在世界范圍內(nèi)具有示范作用;德國在1994年就頒布了《循環(huán)經(jīng)濟(jì)與廢物管理法》,循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展成果豐碩,這些都值得我們學(xué)習(xí)借鑒。擴(kuò)大交流范圍,通過高校、科研機(jī)構(gòu)、政府機(jī)構(gòu)、中介協(xié)會(huì)等各種組織機(jī)構(gòu)積極參與國際交流,發(fā)現(xiàn)新的發(fā)展觀點(diǎn)、新的管理方式應(yīng)用于我們相關(guān)領(lǐng)域;采取技術(shù)合作,聯(lián)合開發(fā)新技術(shù)為我所用;利用資本合作,共同投資新技術(shù)、研究新的管理方式等,將有力促進(jìn)我國低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)進(jìn)程。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:壓電效應(yīng);新能源發(fā)電;壓電發(fā)電;微機(jī)電;自供電
中圖分類號(hào):TN76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):16749944(2010)10016503
1 當(dāng)前世界能源利用現(xiàn)狀
能源是科技發(fā)展的關(guān)鍵。歷史上主要技術(shù)的發(fā)展都與新能源的利用或能源利用方法的改進(jìn)有關(guān)。人類的一切活動(dòng)都離不開能源,社會(huì)向前發(fā)展是以能源消費(fèi)為前提的。自然界的能量總是遵守能量守恒定律,目前,工、農(nóng)業(yè)所需的能量來源主要是石油、煤、天然氣等。根據(jù)目前能源的消耗速度,在不久的將來,石油、煤、天然氣等能源必將耗盡。因此,能源危機(jī)并非是虛幻。針對(duì)能源危機(jī),應(yīng)降低能源消耗速度,進(jìn)行能量回收再利用,同時(shí)尋找并開發(fā)新能源。以上3種方法中最有前景的是尋找并開發(fā)新能源,近年來利用壓電材料進(jìn)行能量收集的研究越來越受到人們的關(guān)注,壓電材料是一種節(jié)能型環(huán)保材料,綠色安全,不會(huì)產(chǎn)生有毒有害的殘留物質(zhì),符合可持續(xù)發(fā)展的要求。壓電發(fā)電是依靠外界振動(dòng)使壓電材料發(fā)生變形而發(fā)電,其可利用的振動(dòng)源無處不在,其應(yīng)用不受場(chǎng)地的限制,也不需要專設(shè)場(chǎng)地,其應(yīng)用的伸縮性及活動(dòng)性強(qiáng)。同時(shí)利用壓電材料制作的壓電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單,易于實(shí)現(xiàn),成本低,可大型化批量生產(chǎn)。
2 壓電發(fā)電技術(shù)的工作原理及研究現(xiàn)狀
2.1 壓電發(fā)電工作原理――壓電效應(yīng)
壓電效應(yīng)分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng) 。某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí),其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時(shí)在它的2個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后,它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí),電荷的極性也隨之改變。相反,當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng),這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形,電場(chǎng)去掉后,電介質(zhì)的變形隨之消失,這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng),或稱為電致伸縮現(xiàn)象。準(zhǔn)確地說,壓電發(fā)電技術(shù)是利用壓電材料的正壓電效應(yīng),將機(jī)械振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?實(shí)現(xiàn)發(fā)電的目標(biāo)[1]。
2.2 國內(nèi)外研究狀況
近幾十年來,利用壓電材料將環(huán)境中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的研究越來越受人們的重視,國內(nèi)外許多科學(xué)家對(duì)壓電材料的實(shí)驗(yàn)研究都已經(jīng)證明壓電材料有著廣泛的用途,對(duì)壓電材料特性的研究和發(fā)電能力的研究與探討也已經(jīng)獲得了實(shí)質(zhì)性的效果,這些為實(shí)現(xiàn)壓電材料發(fā)電在實(shí)際中的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前,關(guān)于壓電發(fā)電與能量存儲(chǔ)技術(shù)的研究在美國、日本、荷蘭、以色列、西班牙等許多國家已經(jīng)逐步深入,并且取得了一定的實(shí)驗(yàn)成果,但國內(nèi)壓電發(fā)電技術(shù)的研究尚處于起步階段。
2.3 壓電發(fā)電的應(yīng)用實(shí)例
2.3.1 壓電發(fā)電保暖鞋
國外所研究的壓電發(fā)電裝置大多屬于人力發(fā)電機(jī),其中對(duì)“壓電發(fā)電鞋”研究的報(bào)道最多。壓電發(fā)電鞋原理就是把壓電材料發(fā)電裝置置入鞋底,通過走路時(shí)腳對(duì)鞋底的沖擊使壓電材料變形而產(chǎn)生電量[2,3],達(dá)到保暖的效果。這種發(fā)電裝置的發(fā)電功率可滿足戶外登山運(yùn)動(dòng)員的腳底保暖和陸上部隊(duì)在野外軍事行動(dòng)中的保暖使用需求,這項(xiàng)技術(shù)的成功運(yùn)用展示了壓電發(fā)電與能量存儲(chǔ)技術(shù)的光明前景。國內(nèi)現(xiàn)在也開發(fā)出了壓電發(fā)光鞋,原理跟上述壓電保暖鞋相似。
2.3.2 壓電發(fā)電型電池充電器
維基尼亞科學(xué)家HENRY A.SODANO等在比較利用電容存儲(chǔ)電能不足的前提下,第一次證明了利用壓電材料制作的發(fā)電系統(tǒng)給電池充電的可行性。并且得出壓電振子在諧振工作條件下給一個(gè)40mAh電池充電時(shí)間不到1h,利用隨機(jī)頻率充電需要1.5h的結(jié)果[4]。這項(xiàng)研究結(jié)果使利用壓電材料進(jìn)行能量收集的方法更加趨于實(shí)用化,同時(shí)也擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
2.3.3 無源安全帶檢測(cè)裝置
阿爾卑斯電氣公司開發(fā)了一種無源安全帶檢測(cè)裝置,解決了車內(nèi)布線難的問題。此裝置是通過將壓電元件和無線電路嵌入到安全帶帶扣中,利用解下安全帶時(shí)的動(dòng)作,對(duì)壓電元件施加壓力使其發(fā)電來驅(qū)動(dòng)無線電路,就能向司機(jī)通報(bào)安全帶使用情況。無線電路使用遙控車門系統(tǒng)所用的頻帶315MHz或433MHz[5]。
2.3.4 利用公路路面振動(dòng)進(jìn)行壓電發(fā)電
以色列科學(xué)家表示,他們已經(jīng)找到一種利用汽車運(yùn)動(dòng)讓街道和公路發(fā)電的方法。據(jù)負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的科學(xué)家海姆 阿布拉莫維奇稱該技術(shù)可以讓汽車在耗能的同時(shí)也能產(chǎn)生新的能量,這項(xiàng)技術(shù)的奧秘在于路面下鋪設(shè)了一種特殊的材料――微型壓電晶體,這種壓電晶體在受到擠壓變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量電量(相當(dāng)于將等量的正負(fù)電荷分離,出現(xiàn)了電壓),而當(dāng)成千上萬個(gè)壓電晶體被植入公路表面時(shí),公路便可產(chǎn)生巨大的電能。研究人員還表示,這種發(fā)電系統(tǒng)的具體發(fā)電能力取決于路面上通行車輛的數(shù)量、重量和行駛速度,理想情況下每千米路段每小時(shí)的發(fā)電量可達(dá)400 kWh,足以供應(yīng)800戶人家的日常用電需求[6]。
2.3.5 發(fā)電舞池
全世界第1家通過跳舞發(fā)電的迪廳在荷蘭鹿特丹開業(yè)。在這家名為“瓦特俱樂部”的迪廳,舞池中大約1/3的用電是由跳舞的賓客們自己制造。2009年7月10日,坐落在倫敦繁華的國王十字大街的生態(tài)環(huán)保夜總會(huì)開張納客。環(huán)保夜總會(huì)提供有機(jī)飲料、選用可回收餐具、在衛(wèi)生間安裝水循環(huán)系統(tǒng)以節(jié)約用水,最具創(chuàng)新的是它有一個(gè)會(huì)發(fā)電的舞池。當(dāng)年輕男女在舞池中翩翩起舞時(shí),地板可以將他們隨音樂舞動(dòng)而產(chǎn)生的能量通過地板下面的彈簧和一系列發(fā)電裝置轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存在充電電池中,據(jù)說采用這套裝置,理想情況下可以解決夜總會(huì)60%的電力需求,舞迷們?cè)诳駳g之余也為環(huán)?!安取背隽朔e極的貢獻(xiàn)[7]。
2.3.6 海浪使壓電材料發(fā)電
新澤西州普林斯頓海洋動(dòng)力技術(shù)公司研究一種從海洋中獲取廉價(jià)而潔凈能源的方法,即把一種壓電聚合物置于海浪和海流中,利用海浪和海流產(chǎn)生的壓力和應(yīng)力使壓電聚合物發(fā)電。據(jù)估算,一個(gè)100MW的發(fā)電系統(tǒng),其浮體可能要覆蓋約7.7km2的海面,它發(fā)出的電力足夠供一個(gè)2萬人的城市用電。壓電發(fā)電機(jī)的發(fā)電成本是很有競(jìng)爭力的,在有些地方每千瓦時(shí)的電只需要1~3美分。因?yàn)楹@耸恰懊赓M(fèi)”的,而壓電聚合物很少需要甚至不需要維修。壓電聚合物對(duì)有腐蝕性的海水有良好的抗蝕性,且不透水,設(shè)計(jì)壽命可以達(dá)20年,而且還可以回收利用[8]。
3 壓電發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
3.1 向微能源器件發(fā)展
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是21世紀(jì)重要的研究領(lǐng)域之一,而微能源器件是MEMS的一個(gè)重要分支,其發(fā)展直接關(guān)系到MEMS在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。當(dāng)前,很多領(lǐng)域解決方案只適用于短壽命周期?;趬弘姴牧系陌l(fā)電裝置雖然只能產(chǎn)生小級(jí)別的電力,一般在微瓦到毫瓦之間,但對(duì)于微功耗系統(tǒng)已經(jīng)足夠。目前,壓電技術(shù)在加速度傳感器、變壓器、變頻器、濾波器等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用,但作為獨(dú)立的微能源器件來滿足商業(yè)和生活需求的壓電電源還僅僅處于實(shí)驗(yàn)原型階段。隨著國內(nèi)外學(xué)者研究的不斷深入,高壽命的便攜式壓電電源必將出現(xiàn),以推動(dòng)電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和MEMS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
3.1.1 壓電馬達(dá)
壓電馬達(dá)是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng),把電信號(hào)加到壓電陶瓷-金屬構(gòu)成的定子上,使定子產(chǎn)生一定軌跡的機(jī)械振動(dòng),驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的新型電機(jī)。由于定子的振動(dòng)頻率多數(shù)工作在超聲頻范圍,因此也稱為超聲波電機(jī)或超聲馬達(dá)。壓電馬達(dá)的超靜運(yùn)行適用于醫(yī)院、賓館、辦公室等要求低噪聲的場(chǎng)合。它的大能量密度適用于機(jī)器人的驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)過程中不需要齒輪裝置,適用于精密定位裝置中。在汽車工業(yè)和航天工業(yè)中壓電馬達(dá)也有著廣泛的應(yīng)用前景。特別是在航天領(lǐng)域,它有著電磁馬達(dá)所不可替代的地位:一臺(tái)大型的航天器(如太空站),需要眾多的電動(dòng)機(jī),采用超聲馬達(dá),不僅不產(chǎn)生電磁干擾,而且還能實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的定位控制和鎖定位置的自保持功能,減小航天器的重量和體積.超聲馬達(dá)的一系列優(yōu)點(diǎn)越來越引起航天領(lǐng)域內(nèi)許多專家、學(xué)者的興趣和重視。
3.1.2 替代傳統(tǒng)的電聲器件
電聲器件是指電與聲音轉(zhuǎn)換的器件,傳統(tǒng)的電聲器件主要是利用電磁效應(yīng)、靜電感應(yīng)效應(yīng)等原理來實(shí)現(xiàn)電與聲的轉(zhuǎn)換,而壓電電聲器件是利用壓電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的,壓電電聲器件不需要外接電源,它能夠采集環(huán)境中的能量,為器件供電。主要有壓電傳聲器、壓電耳機(jī)、壓電受話器等。壓電電聲器件具有體積小、重量輕、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),有很大的發(fā)展前途。
3.1.3 壓電變壓器
壓電變壓器是20世紀(jì)50年代開始研制,并于70年展起來的新型電子變壓器。早期使用鈔酸鋇材料,轉(zhuǎn)換效率很低,實(shí)用價(jià)值不大。隨著欽餡酸鉛等高壓電常數(shù)、高KA和高Qm壓電陶瓷材料的出現(xiàn),壓電變壓器的研制才取得了顯著進(jìn)展。與傳統(tǒng)的線繞變壓器相比,壓電變壓器具有體積小、重量輕、耐高溫、耐輻射、高可靠、使用時(shí)不會(huì)擊穿,且不產(chǎn)生電磁干擾等優(yōu)良特性。壓電變壓器也具有電壓變換、阻抗變換和電流變換等功能,壓電變壓器由于結(jié)構(gòu)簡單,易于批量生產(chǎn)。近10多年來壓電變流器得到了迅速發(fā)展,并在筆記本電腦中成功應(yīng)用,隨著壓電變壓器的設(shè)計(jì)、制作和應(yīng)用等方面的問題得到解決,壓電變壓器代替電磁變壓器不再是夢(mèng)想。
3.2 集成實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自供電技術(shù)
在便攜式和無線電子市場(chǎng)不斷繁榮的今無,能量捕獲是其自供電的一個(gè)關(guān)鍵。未來能量捕獲的研究將集中在能量捕獲、存儲(chǔ)和應(yīng)用電路等方面,以解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式傳感器等領(lǐng)域的供電問題,這方面已經(jīng)有初步的研究,如將能量捕獲裝置和狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備集成在一起構(gòu)成完全的供電感應(yīng)單元,用于結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)[9]。這類系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展將促使能量捕獲方法從純粹的實(shí)驗(yàn)向?qū)嵱梅矫姘l(fā)展。通過壓電檢測(cè)與控制傳感器集成,利用壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)能設(shè)計(jì)制作出各種各樣的檢測(cè)與控制傳感器,以實(shí)現(xiàn)不同的需求。在一些特殊的場(chǎng)合,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自供電越來越重要,自供電的關(guān)鍵是能量捕獲。在這一方面,壓電材料有著顯著的優(yōu)點(diǎn),能夠消除工作環(huán)境的限制。
3.3 壓電發(fā)電技術(shù)與旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)合
當(dāng)前,能量捕獲裝置基本上都是將設(shè)備周圍的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能。而為了控制噪聲和減少機(jī)械零部件的疲勞損傷,很多場(chǎng)合都會(huì)盡力抑制設(shè)備的振動(dòng),這使得振動(dòng)能量的捕獲更加團(tuán)難。但旋轉(zhuǎn)機(jī)械有大量可以轉(zhuǎn)換的動(dòng)能,即使效率低的壓電發(fā)電裝置也可以提供大部分電器設(shè)備所需的能量。當(dāng)前,從旋轉(zhuǎn)機(jī)械上收集能量的裝置有高速公路中的視線導(dǎo)航標(biāo)識(shí)等,但其他方面的研究很少見。因此,壓電發(fā)電技術(shù)與旋轉(zhuǎn)機(jī)械的結(jié)合將成為下一步研究的重點(diǎn)[10]。
4 結(jié)語
從微電量在點(diǎn)火裝置傳感器和壓電器件的應(yīng)用,到壓電能量的大量捕獲,這是壓電技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。根據(jù)實(shí)際的振動(dòng)環(huán)境,選擇更優(yōu)化的結(jié)構(gòu)配置、壓電振子村料和幾何參數(shù),以及高效的能量轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)電路是提高振動(dòng)能量捕獲量和捕獲效率的必要途徑。壓電發(fā)電是一種綠色環(huán)保的新能源發(fā)電技術(shù),具有很好的發(fā)展前景,必定會(huì)是將來新能源開發(fā)工程中的一個(gè)重要部分。
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The Status and Prospect of Piezoelectric Power Generation Technology
Hu Liu1,He Yuanting1,Wu Ting2,Deng Renhua1,Zhang Zhengfu1
(1.College of Mechanical Engineering,University of South China ,Hengyang
421001,Hunan,China;2.College of Nuclear Science and Technology ,University
of South China ,Hengyang 421001,Hunan,China)