未来的能源与环境之可再生能源发电新技术

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。此外，还有氢能等；而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、核裂变能等能源，称为常规能源。新能源发电也就是利用现有的技术，通过上述的新型能源，实现发电的过程。

20世纪末发电多用化石燃料，但化石燃料的资源不多，日渐枯竭，人类已渐渐较多的使用可再生能源（水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等）来发电。

扩展资料：

水力发电主要有以下特点

1、水能是可再生能源，并且发过电的天然水流本身并没有损耗，一般也不会造成水体污染，仍可为下游用水部门利用。

2、水力发电是清洁的电力生产，不排放有害气体、烟尘和灰渣，没有核废料。

3、水力发电的效率高，常规水电站的发电效率在80%以上。

4、水力发电可同时完成一次能源开发和二次能源转换。

5、水力发电的生产成本低廉，无需燃料，所需运行人员较少、劳动生产率较高，管理和运行简便，运行可靠性较高。

6、水力发电机组起停灵活，输出功率增减快，可变幅度大，是电力系统理想的调峰、调频和事故备用电源。

7、水力发电开发一次性投资大，工期长。如三峡工程，1994年12月开工，2003年7月第一台机组并网发电。

参考资料来源：百度百科-新能源发电

新能源是指传统能源之外的各种能源形式。我整理了浅谈新能源技术论文，欢迎阅读!

浅谈新能源技术论文篇一

论新能源发电技术

摘要：本文从全球能源的现状，介绍了中国能源发电技术的应用情况，发现中国新能源发电对现代化建设具有重要战略意义。进一步介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统两种新能源发电技术。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是近期发展的重点。燃料电池是一种将化学能直接转换成电能的装置，它能量转化效率高，几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。

关键词：新能源风能燃料电池发电技术

中图分类号： F206 文献标识码： A

能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈，如何开发先进安全的新能源使用技术、如何提高能源利用率也随之成为世界各国关心的课题。欧盟就首先提出了20-20-20计划：到2020 年，可再生能源占欧盟总能源消耗的20%。2007年12月，美国前总统布什也签署了《能源独立和安全法案》(EISA)，从而大力推动新能源的使用和节能计划。另外，从环境的角度来看，为了保护人们赖以生存的地球，开发新能源也是必由之路。

一、我国能源和发电技术的现状

2011年，我国新能源发电继续保持快速发展态势，并网装机容量持续增长，发电量不断增加。截至2011年底，我国新能源安装容量达到7000万kW，居世界首位，并网新能源装机容量达到5409万kW，同比增长47.4%，约占全部发电装机容量的5.1%。其中，风电并网容量约占并网新能源装机总量的85.5%并网太阳能光伏装机容量约占并网新能源装机总量的4.4%生物质及其他新能源发电装机容量约占并网新能源装机总量的10.1%。

2011年，我国新能源发电量约为1016亿kW?h，同比增长29.9%，约占全部发电量的2.2%。其中，风电发电量约占新能源发电总量的72.0%太阳能光伏发电约占0.9%生物质及其他新能源发电约占27.1%。2011年我国新能源发电量按发电煤耗320g/(kW?h)计算，相当于节约3241万tce，减排二氧化碳9030万t。

电能是国民生活和生产的根基，无论是从能源角度，还是电力系统自身方面来看，研究新能源发电技术对于我国的现代化建设和人民生活都具有相当大的现实意义和战略意义。

二、风力发电技术

风能资源主要包括陆地资源与近海离岸资源两部分。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是目前新能源发展的重点方向。

1.发展现状

近年来，我国风力发电产业取得了长足发展，这与我国的风能资源丰富密不可分。据有关资料显示，陆地上离地面10米高度处，我国风能资源理论储量约为43亿千瓦，技术可开发量约为3亿千瓦，离地面50米，估计可能增大一倍近海资源10米高经济可开发量约7.5亿千瓦，50米高约15亿千瓦。从我国联网风电场总装机量来说，到2006 年底，我国已建成约91个风电场，装机总容量达到约260万千瓦，比2005年新增装机134万千瓦，增长率为105%。根据国家中长期规划，2015年风能发电要达到1500万千瓦，2020年要达到3000万千瓦。但是，与风电发达国家相比，我国的发展规模还很小，发展速度也较缓慢。制约我国风电发展的重要因素包括技术和制度两个方面。技术方面，风电机组的制造水平较低，风电机组性能测试设备和技术也相对落后，并缺少相应的认证机构制度方面，风电场的运行维护水平和制度与国外风电场及国内火电生产相比有明显差距，缺乏对运行过程中出现的问题和故障的详细记录、分析。

2.对电力系统的影响

风力发电机是以风作为原动力，风的随机波动性和间歇性决定了风力发电机的电能输出也是波动和间歇的。所以，风电场的大规模接入将会带来波动功率，从而加重电网负担，影响电网供电质量和电网稳定性等。

(1)对电能质量的影响。空气气流运动导致的风速波动周期一般为几秒到几分钟，这种短周期的风速波动以及风电机组本身的运行特性可能影响电网的电能质量。首先会对频率产生影响：风力发电有功功率波动引起电磁功率的波动，由于发电机组转子惯性，调节系统很难跟上电磁功率的瞬时变化，造成功率不平衡，使发电机转速变化，系统频率也将改变。此外，风电还会对电压产生影响：并网风电机组输出功率的波动导致电压的波动，而其输出功率的频率范围正处于电压闪变的范围之内(25Hz)，因此又会造成电压闪变，最后会产生谐波电压和谐波电流。

(2)对电网稳定性的影响。对较为薄弱的电网，风电功率波动将导致瞬间电压跌落以及风力发电机的频繁掉线。在故障清除之后，发电机的磁化和转差率的增加会消耗大量无功，导致电网电压恢复困难。

(3)对调频调峰能力的影响。气流长时间、季节性运动导致的风速波动周期一般为数小时，甚至数天、数月，这种长周期的风速波动会增加现有电网调频调峰的负担。负荷曲线的低谷期常常对应了风电出力的高峰期，风电场的并网发电使电网的等效负荷峰谷差增大，大大增加了电网调频调峰负担。

三、太阳能光伏电池发电技术

1. 1 太阳能光伏电池

太阳能光伏电池发电也简称为太阳能光伏发电，被认为是未来世界上发展最快和最有前途的一种可再生新能源技术。太阳能光伏电池的基本原理是利用半导体的“光生伏打效应”( 光伏效应) 将太阳的光能直接转换成电能。能利用光伏效应产生电能的物质，称为光伏材料。利用光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件叫太阳能光伏电池或光伏电池。光伏电池是太阳能光伏发电的核心组件。

1839 年，法国物理学家贝克勒尔 ( Edmond Bec-qurel) 发现: 将两片金属浸入电解液中所构成的伏打电池，当接收到太阳光照射时电压升高，他在所发表的论文中把这种现象称为“光生伏打效应( PhotovohaicEffect) ”。“光生伏打效应”是不均匀半导体或半导体与金属混合材料在光照作用下，其内部可以传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，因而在不同部位之间产生电位差的现象。1941 年，奥尔在硅材料上发现了光伏效应，从而奠定了半导体硅在太阳能光伏发电中广泛应用的基础。1954 年，美国贝尔实验室的科学家恰宾( Darryl Chapin) 和皮尔松( Gerald Pearson) 研制成功世界上第一个实用的单晶硅光伏电池。同年，韦克尔发现砷化镓具有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成世界上第一块薄膜光伏电池。我国2010 年 12 月投入运行的大丰 20 MW 光伏电站，是目前全国最大的薄膜光伏电站，年发电量2 300 万 kW·h。

太阳能光伏电池的工作原理如图 1 所示。

在半导体中掺加杂质制成 PN 结，以形成在平衡状态时具有的内建电场，在该内建电场的作用下分离由外界激发而生成的过剩载流子，从而形成外部电压。在光照条件下，半导体中的电子吸收光子能量从价带跃入导带，形成电子———空穴对，成为载流子。生成载流子所需要的最低能量是半导体的禁带宽度 Eg，使用禁带宽度较小的材料制作的太阳能电池可以形成较大的电流。

基于单晶硅的第一代光伏电池是目前太阳能光伏电池市场的主流，其光电转换率已达 24. 7%基于薄膜技术的第二代光伏电池的光电转换效率已达到16. 5% ～ 18. 8% 。由于薄膜光伏电池大大减少了半导体材料的消耗，因此具有很好的发展前景。应该指出，光伏电池在光电转换过程中，光伏材料既不发生任何化学变化，也不产生任何机械磨损，因此太阳能光伏电池是一种无噪音、无气味、无污染的理想清洁能源。2006 年，我国太阳能电池生产总量首次达到400 MW，从而超过美国成为全球第三大生产国，也是世界上发展最快的国家。

1. 2 太阳能光伏电站

太阳能光伏电站是将若干个光伏转换器件即光伏电池封装成光伏电池组件，再根据需要将若干个组件组合成一定功率的光伏阵列，并与储能、测量、控制装置相配套，构成太阳能光伏电站。

太阳能光伏电池具有很大的灵活性，不仅可以用其建设零星规格的电站，而且可以组成应用于小型、分散电力用户的太阳能光伏发电系统。这种独立运行的太阳能光伏发电系统称之为离网型太阳能光伏发电系统。

由于受昼夜日照变化及天气的影响，离网型光伏发电系统通常需要和其他电源形式联合使用，比如柴油发电机组以及蓄电池组，从而增大了电站的投资和维护费用。离网型光伏发电系统往往建在距离电网较远的偏远山区及荒漠地带，向独立的区域用户供电。西藏措勒 20 kW 光伏电站是我国建设较早的离网型光伏电站，总投资 290 万元，1994 年 12 月正式投产发电。

离网型太阳能光伏电站系统如图 2 所示。

电站的发电系统由太阳能光伏电池方阵、蓄电池组、直流控制器、直流 - 交流逆变器、交流配电柜和备用电源系统( 包括柴油发电机组和整流充电柜) 等组成。其工作原理为太阳能光伏电池方阵经过直流控制柜向蓄电池组供电，并根据需要整定蓄电池组的上限和下限电压，由直流控制柜自动控制充电。蓄电池组通过直流控制柜向直流 - 交流逆变器供电，经逆变器将直流电变换成三相交流电，再通过交流配电柜以三相四线制向用户供电。当蓄电池组的电压下降到下限电压时，为不造成蓄电池组的过渡放电，直流控制柜将自动切除其输出电路，使直流 - 交流逆变器停止工作。柴油发电机组为电站的备用电源，必要时由备用电源通过整流充电柜向蓄电池组充电，或在光伏发电系统出现故障及停运时直接通过交流配电柜向用户供电。直流 - 交流逆变器和柴油发电机组不能同时向用户供电，为此必须在交流配电柜中设置互锁装置以保证供电电源的唯一性。

当太阳能光伏电站的容量达到一定规模时，还可与电网相联，即所谓的并网型光伏电站。这时，如果本地负荷不足，则可将多余的电能输送给电网。当本地太阳能发电量不足时，则由电网向用户提供电能。因此，并网型光伏电站可以不需要使用蓄能装置，减少系统投资和维护费用。同时由于与电网的互济，提高了发电设备的利用率和供电用电的安全可靠性，是大规模开发太阳能发电技术的必然趋势。我国第一座并网型光伏电站是 2006 年建成投运的西藏羊八井可再生能源基地 100 kW 高压并网光伏电站。2010 年底全国首个光伏并网发电项目敦煌 2 ×10 MW 光伏发电项目建成投产。

四、结论与展望

本文从全球和我国的能源现状出发，分析说明了新能源发电技术是当前迫切而有实际价值的研究课题，进而具体介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统的特点以及我国在这两个方面的发展现状。新能源不仅仅指风能和燃料电池，还包括生物质能、海洋能、地热能和光伏电池等。我国乃至全世界的新能源发电技术发展的潜力都是巨大的。在人类明天的舞台上，新能源将取代化石燃料，扮演重要的角色。

参考文献：

[1] 徐德鸿 . 新能源电力电子导论 [D]. 杭州 : 浙江大学 ,2009.

[2] 郝伟, 舒隽, 张粒子. 新能源发电技术综述 [C].华北电力大学第五届研究生学术交流年会 ,2007.

[3] 施涛.燃料电池发电系统的建模与仿真 [D].南京:东南大学,2007:5-6,63-64.

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     根据国家能源局局长章建华30日在国新办发布会上表示，我国可再生能源开发利用规模稳居世界第一，为能源绿色低碳转型提供强大支撑。截至到2020年底，在我国，可再生能源发电装机总规模达增长14.6个百分点。而针对于可再生能源的利用水平，也持续的上升，占全社会用电量的比重达到29.5%，较2012年增长9.5个百分点，可再生能源的前景，可谓是一片光明。

     可再生能源技术日益完善。利用可再生能源是未来发展的必然趋势，也是可持续发展的有效途径，在可探测的到的能力范围内，地球上的中石油，天然气，煤炭等能源，存储量是固定的，而且这些化石能源的使用，也会使全球温室气体的增加，导致气候变暖冰川融化，海平面上升等自然灾害的发生，而可再生能源有风能，太阳能，潮汐能，电能等依靠大自然能力而创造的能源，这些新能源遍布世界各地，比如利用风力发电，风力发电的优势在于清洁，无污染，最早利用风力的国家是丹麦，在1890年，而真正兴起，是世界各国对能源需要量剧增，不少国家也逐渐的注意到风力发电这种大自然神奇的力量，后来因为石油危机，环境恶化等情况的发生，世界各地环保呼声日益高涨，在科技高速发展的强有力推动下，风力发电技术更是迅猛发展，到如今发展成就，令人瞩目。

     可再生能源观念日益高涨。随着最近各种自然环境灾害的频繁发生，每一个灾害都让人触目惊心，让每个人都知道，保护环境的重要性，等地球超出了它自身的承受能力和自我净化能力，就不能再好好的保护我们了，因此对于可再生能源的重视程度，越来越高，不仅仅上文说的风力发电，还有利用太阳能的辐射能量发电，利用海水潮汐重力作用下的水力发电，都是可再生新能源的优势。

    总的来说，虽然可再生能源利用逐渐普及，但是现如今的技术，也存在着很多瓶颈，我们还是需要好好的节约资源，从自身开始，发挥为环境保护的微薄之力。

1光伏发电

优点：

①无枯竭危险；

②安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）；

③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；例如，无电地区，以及地形复杂地区； 　④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；

⑤能源质量高；

⑥使用者从感情上容易接受；

⑦建设周期短，获取能源花费的时间短。

缺点：

①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；

②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。

③发电成本高

2地热能

优点：

1.地热能是较为可靠的可再生能源，这让人们相信地热能可以作为煤炭、天然气和核能的最佳替代能源。

2.地热能确实是较为理想的清洁能源，能源蕴藏丰富并且在使用过程中不会产生温室气体， 地热发电现状对地球环境不产生危害。

缺点：

1.严格的地域限制

2.需要大量资金和技术

3.核能

优点：

1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。

2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。 　

3.核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。 　

4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。

5.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。 　

缺点：

1.核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。

2.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较严重。

3.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。

4.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。

5.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。

6.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。

4.生物能发电

优点：

1.原料丰富

2.潜力将十分巨大

3.环保，无污染

缺点：

1：缺乏核心技术和设备：因为到目前为止，用于生物质焚烧发电的锅炉及燃料输送系统的技术和设备都产自国外，国内尚未制造厂家。所以投资后的物质发电产业很有可能长时间受制于国外

2：发电营运成本偏高：生物质发电成本远高于常规能源发电成本，约为煤电的1.5倍。成本高主要有：

1初期投入高，生物质发电投入成本为10000元/kw左右，而常规火电投入成本仅为6000元/kw。

2机组热效率低于常规火电，现在新建的常规火电机组一般都在300MW以上，而国内可建的发电机组最大容量为30MW

3燃料成本较高

3生物质秸杆燃料组织困难：主要有3点（1）收购难（2）储存难（3）运输难

5潮汐能

优点：

1.潮汐能是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源

2.它是一种相对稳定的可靠能源，很少受气候、水文等自然因素的影响，全年总发电量稳定，不存在丰、枯水年和丰、枯水期影响。

3.潮汐电站不需淹没大量农田构成水库，因此，不存在人口迁移、淹没农田等复杂问题

4.潮汐能开发一次能源和二次能源相结合，不用燃料，不受一次能源价格的影响

5.机组台数多，不用设置备用机组

缺点：

1.潮差和水头在一日内经常变化，在无特殊调节措施时，出力有间歇性，给用户带来不便

2.潮汐存在半月变化，潮差可相差二倍，故保证出力、装机的年利用小时数也低

3.潮汐电站建在港湾海口，通常水深坝长，施工、地基处理及防淤等问题较困难

4.潮汐电站是低水头、大流量的发电形式。涨落潮水流方向相反，敌水轮机体积大，耗钢量多， 进出水建筑物结构复杂

6风能

优点：

1、清洁，环境效益好；

2、可再生，永不枯竭；

3、基建周期短；

4、装机规模灵活。

缺点：

1、噪声，视觉污染； 　

2、占用大片土地；

3、不稳定，不可控；

4、目前成本仍然很高。

5、影响鸟类。

7.氢能

优点：

1启动快和比较灵活

2结构简单，维修方便

3.可吸收多余的电来进行电解水，生产氢和氧

4.氢和氧还可直接改变常规火力发电机组的运行状况，提高电站的发电能力

缺点：

1.成本过高

2.氢气来源问题

3.技术不过关

求采纳 可以追问哦

1、中国在推进可再生能源发电发展方面制定过的法律法规和政策，而且国家、部委、地方都有相关的法律法规和政策出台，名目繁多，现有市场环境来看相关法律法规和政策并不是影响可再生能源发电发展的关键因素。

2、政府制定相关法律法规、政策的初衷，无非是尽可能的促进和激励可再生能源发电市场的发展、规范相关市场的正常运作。所以这些法律法规、政策的前景，很大程度上是受到了可再生能源发电技术不成熟、资源分布不均等因素的制约。

3、可再生能源发电，尤其是风电、光伏发电目前的瓶颈，一方面有市场规范、政策等的不完善造成的制约，另一方面与技术发展的瓶颈、资源分布不均有关。现在的状况是，政策逐步趋于完善，但是技术发展、资源利用却严重滞后。举例来看，水电资源主要分布在南方，尤其是西南地区，小水电等的发展不容乐观，远距离输电也成为难题；风电资源主要分布在沿海和西北地区，资源分布不均，输电建设跟不上，同时技术不成熟导致大量的风机脱网问题，电能无法上网输出；光伏发电，不适用于大规模的发电，只限于小范围的利用，短时间内难以形成规模。风、光发电本身具有间歇性，发电不稳定，同样影响了电网的安全稳定。

因此，现阶段法律法规、政策随着相关经验的积累可以逐步完善，但是可再生能源发电的技术亟需突破，这就需要技术人员努力解决尚存的问题，储能技术的发展对解决上述问题至关重要，应当引起足够重视。

我非常认可国家进行可再生能源的替代行动，但要想大规模普及，不仅要考虑到清洁能源大规模项目所铺设的人力技术和资源成本。相关的法律规定和政策扶持也必须要尽快跟上。

对于清洁能源的替代和可再生能源的使用，不仅可以促进民生生活的秩序和空气的良好，也能够保障我国的现有生活和未来发展。但在现阶段还有更多的技术难关仍需解决和突破，这也是值得注意和考虑的。

可清洁能源的使用将会造福人民群众，并减少环境污染。

我们本身和自身的环境存在着相互影响的情况，通过可清洁能源不仅可以替代燃料燃烧可能产生的有害废物，也可以更好的保护家园，从而避免未来产生极端的频繁灾害天气对生活和出行造成影响。因此清洁环保能源的存在是非常重要的，对于未来国家之间的能源使用甚至外太空的能源使用技术而言都有着非常重要的前景方向。

许多可再生发电项目会受到地理环境以及天气周期的影响，影响了发电技术的运行和改进。

但不可忽视的是，相关的阻力和问题比如说水能，风能太阳能等，这些清洁项目虽然不会产生污染，但其发电规模和其发电设备会受到地理环境以及天气周期的影响，对于维持地区的长久和稳定发电而言，其实只能起到辅助作用。目前类似诸如核能以及其他的清洁煤发电项目，也受到了国家的关注和行业的研究。

针对可清洁能源的市场推进和研发，相关政策和扶持规定也有待完善。

要想真正的促进替代行动的落实和到位，相关法律法规的政策和扶持规定也是有待完善的。针对于某些企业的研发和分析给予一定的支持，并派遣相应的科研人员进行辅助帮助，可以更好的推进这类可再生能源替代项目的落地。

这的确是一个盛大在所有方面的核能源和新能源，新能源，核技术的和平利用仍然停留在利用核裂变，核聚变研究尚未商业化。除了核能，可再生能源发电技术是不断变化的，如太阳能光伏发电，太阳能热发电，风电（陆上风电，海上风电），生物质发电（直燃发电，气化发电混合燃烧，沼气等），海洋能发电（热电发电，波浪发电，潮汐发电），等等等等，量大面广，不能在同一层面上解决。然而，一个共同的问题，可再生能源，其能量密度是一般不高，用于发电如太阳辐射每平方米只能得到大约150瓦的功率，并作为一种秸秆等生物质利用，其热值只有3000大卡/公斤，远远低于煤炭热值5000大卡/千克的。主要的问题是，这种方式，可再生能源的使用必须是广义的，大规模的，如大型太阳能地面电站，以及德国屋顶光伏电站的大量使用，所以它可以解决这个问题。

新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前新能源主要有：一是太阳能，二是燃料电池，三是风能。

1、风力发电。风力发电作为一种清洁的可再生能源，具有广泛的发展前景。风能储量大，广泛发展风力发电是解决中国能源供应不足的有效途径；风力发电属于清洁能源的应用，是减少温室气体排放的有效途径；

2、燃料电池。燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电；

3、太阳能发电。包括太阳能光发电、太阳能热发电两种发电方式，利用电池组件将太阳能直接转变为电能。