新能源

新能源与分布式发电
海浪发电
新能源与分布式发电
海浪的运动
水面上的大小波浪交替，有规律地顺风滚动前进； 水面下的波浪随风力不同做直径不同、转速不同的圆周或椭 圆运动。
新能源与分布式发电
我国波浪能资源
我国海岸线长，海域辽阔。沿海海域年平均波高在2~3m， 波浪功率可达17~39 kW/m，渤海湾更高达42 kW/m。 90%以上分布在经济发达而常规能源缺乏的东南沿海，主要 是浙江、福建和广东沿海，以及台湾省沿岸。 据波浪能能流密度和开发利用的自然环境条件，首选浙江、 福建沿岸，应为重点开发利用地区，其次是广东东部、长 江口和山东半岛南岸中断。
新能源与分布式发电
潮汐发电
新能源与分布式发电
现代对潮汐的认识—— 潮汐是由于太阳和月球对地球各处引力的不同所引起的海水有 规律的、周期性的涨落现象。 太阳和月球引起的海水上涨，分别称为太阳潮和太阴潮。 太阳和月球对地成直角时，太阳潮的落潮和太阴潮的涨潮，二 者共同作用，会相互抵消，形成潮势较弱的小潮。
新能源与分布式发电
（4）海蛇式（Pelamis） 当波浪起浮带动整条装置时就会起动铰接点，其内部的液压 圆筒的泵油会起动液压马达经过一个能量平滑系统。 在每个铰接点产生的电 力藉由一共同的海 底缆线传输到岸上。 装置长度约为130米， 直径达3.5米。
新能源与分布式发电
（5）摆式（Pendulum） 图 5.19 为以色列S.D.E Energy 公司开发的Hydraulic Platform，通过浮板的摆动将波浪能转换为液压产生电力。
新能源与分布式发电
地热资源的类型
（1）热水型 水从周围储热岩体中获得热量形成的，包括热水及湿蒸汽。 （2）干蒸汽型 是存在于地下的高温蒸汽。含有高温饱和蒸汽而又封闭良好的地层，当 热水排放量大于补给量时，就会因缺乏液态水分而形成“干蒸汽”。 （3）地压型 以高压水形式存于地下2~3km深处的可渗透沉积岩中，被不透水的岩石 盖层所封闭，因而承受很高的压力。 （4）干热岩型 地壳深处的岩石层温度很高，储存着大量的热能。由于岩石中没有传热 的流体介质，也不存在流体进入的通道，因而被称为“干热岩” 。 （5）岩浆型 在地层深处呈粘性半熔融状态或完全熔融状态的高温熔岩中，蕴藏着巨 大的能量。
新能源与分布式发电
地热发电的原理
由于地热能源温度和压力低，地热发电一般采用低参数小容 量机组。 经过发电利用的地热流都将重新注入地下，既能保持地下水 位不变，还可在后续循环中从地下取回更多的热量。 在实际利用中，有一些关键技术问题需要解决。应针对地热 特点采用相应方法，实现经济高效的利用。包括： 1）电站建设和运行的技术改进； 2）提高地热能的利用率； 3）回灌技术； 4）防止管道结垢和设备腐蚀。
新能源与分布式发电
地热发电的原理
地热发电的过程，就是先把地热能转变为机械能，再把机械 能转变为电能的过程。 地热蒸气温度比火电厂料锅炉出来的蒸气温度低得多，因而 转换效率较低，一般只有10%左右。 地热流体的温度在 150℃甚至200℃时具有相对较高的热转 换效率，因而发电成本较低，经济性较好。 中低温（例如100℃以下）的地热水也可以用来发电，只是 经济性较差。
新能源与分布式发电
我国海洋能资源
《中国新能源与可再生能源1999 白皮书》公布的结果： 对可开发装机容量200kW 以上的424 处港湾坝址，按资源 普查经验公式计算， 沿海潮汐能资源可开发总装机容量为2179 万千瓦 （2.2×104 MW），年发电624 亿度； 进入岸边的波浪能理论平均功率为1285 万千瓦； 对130 个水道估算， 潮流能理论平均功率1394 万千瓦； 温差能理论蕴藏量约 (1.2~1.3)×1019 kJ，技术可用的约 (8~9)×1017 kJ，实际可用装机(1.3~1.5)×106 MW； 盐差能资源理论蕴藏量约为3.9×1015 kJ，理论功率为 1.25×105 MW。
生物质（biomass），是指有机物中除化石燃料外的所有来源 于动物、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。
新能源与分布式发电
农历初一，太阳和月球位于地球同侧，三者近似成直线， 太阳和月球的引力方向相同，合力最大，太阳潮和太阴潮 同时同地发生，就形成大潮。 农历十五，太阳和月球位于地球两侧，三者近似成直线， 面向月球的太阴潮和背离太阳的太阳潮共同作用，背离月 球的太阴潮和面向太阳的太阳潮共同作用，也形成大潮。
新能源与分布式发电
潮汐电站的结构
潮汐电站的选址：
潮汐电站可建在三角洲、河口、海滩或其它的受潮汐影响的 海水伸展地带， 最好选在“口小肚大”的海湾上，这样只要修建一个短短的 大坝，就可以围住很多海水，成为一个大水库。
潮汐电站的构成：
潮汐能电站是综合的建设工程，主要由拦水堤坝、水闸和发 电厂三部分组成。 有通航要求的潮汐能电站还应设置船闸。
新能源与分布式发电
（8）中国广东汕尾100kW 岸基OWC 2001 年建成的100 kW 岸式波力电站（如图5.32 所示）位于 广东省汕尾市遮浪镇，是一座与电网并网运行的岸式振荡 水柱型波浪能电站。
新能源与分布式发电
地热发电
新能源与分布式发电
地热资源的形成
地球内部的热量主要来自放射性元素的衰变。 在某些地质因素作用下，地球内部的热能会以热蒸汽、热水、 干热岩等形式向某些地域聚集，集中到地面以下特定深度 范围内，有些能达到开发利用的条件。 地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下，能够从地 壳内开发出来的热能量和热流体中的有用成分。
小于150℃的中、低温地热资源，则分布于板块内部的活动 断裂带、断陷谷和坳陷盆地。
新能源与分布式发电
世界地热资源分布
新能源与分布式发电
我国的地热资源
全国地热可采储量，是已探明煤炭可采储量的 2.5 倍，其中 距地表2000 米以内储藏的地热能为2500亿吨标准煤。 我国是以中低温地热资源为主。可供高温发电的约580 万千 瓦以上。 目前，全国经正式勘查并经国土资源储量行政主管部门审 批的地热田有103 处，经初步评价的地热田有214 个。 每年全国可开发利用的地热水总量约68.45 亿立方米， 所含地热量折合3284 万吨标准煤的发电量。
新能源与分布式发电
目前，中国有7 个潮汐电站仍正常运行发电，总装机容量 7245 千瓦，每年可发电1000 多万千瓦时。
我国发电运行的7 处潮汐电站
新能源与分布式发电
中国之最
中国第一座潮汐电站 浙江临海汐桥村潮汐电站，1959 建成，2×60 kW机组。 中国最大的潮汐电站 浙江温岭乐清湾的江厦潮汐发电站。500kW首台机组1980 年发电，1985 年全部竣工，共安装1×500kW ＋ 1×600kW ＋3×700kW ＝3.2MW，世界排名第三。 单库双向运行，水库面积1.58 km2，平均潮差5 m，最大潮差 8.4 m，与钱塘江最大平均潮差相当，基本属于半日潮。设 计年发电量为1000 万度。
新能源与分布式发电
潮汐电站的类型
（1）单库单向潮汐电站
新能源与分布式发电
源自文库
潮汐电站的类型
（2）单库双向潮汐电站
新能源与分布式发电
潮汐电站的类型
（3）双库连续发电潮汐电站
新能源与分布式发电
我国潮汐发电的发展
世界上建造潮汐电站最多的国家？ 中国，1950s-1970s，先后建了约50 座潮汐电站，但据1980s 初的统计，其中大多数已经不再使用。 例如，1977年初广西曾在钦州果子山建成一座小型的实验性 潮汐电站，那里平均潮差只有2 m，发电量不大，1983年 发电机坏了以后，就停止了发电运行，改用水轮机粉碎饲 料，变成了潮汐动力站，而其蓄水库后来被改为虾塘。 我国的潮差偏小，平均潮差都<5m，因而潮汐发电的经济效 益不会太高，电站设计须着眼于大坝建造所带来的交通、 围垦、滩涂等资源的综合利用效益上。
新能源与分布式发电
潮汐能资源
潮汐能大小直接与潮差有关，潮差越大，能量也就越大。 实践证明，平均潮差≥3m 才有经济效益，否则难于实用化。
据初步统计，我国潮汐能蕴藏量约为2.9 亿千瓦，比10 个 三峡电站还要多。年发电量可达2750 亿度，可供应一亿个 城市家庭用电。 我国可开发潮汐能资源装机容量达2000 多万千瓦，年发电 量可达600 多亿度。
新能源与分布式发电
目前人类开发利用的，主要是地热蒸汽和地热水两大类，已 经有很多的实际应用。 干热岩和地压两类尚处于试验阶段，开发利用很少，不过 干热岩储量巨大，未来可能有大规模发展的潜力。 岩浆型资源的应用还处于课题研究阶段。
新能源与分布式发电
世界地热资源分布
全球地热资源的分布很不平衡，但有一定的规律。 从全球地质构造观点来看， 大于150℃的高温地热资源，主要出现在地壳表层各大板块 的边缘，即分布在地壳活动的地带，如板块的碰撞带、板 块开裂部位和现代裂谷带。
新能源与分布式发电
波浪能的优点
在海洋能中，波浪能除可循环再生以外，还有以下优点：
1）以机械能形式存在，在各种海洋能中品位最高； 2）在海洋能中能流密度最大，在太平洋、大西洋东海岸纬 度40～60°区域，可达30～70 kW/m，甚至100 kW/m； 3）海浪无处不在，波浪能在海洋中分布最广。 4）波浪能可通过较小的装置实现其利用。
新能源与分布式发电
（7）中国大万山岛3kW 和20kW 岸基OWC 1989 年，中国科学院广州能源研究所，在位于南海的珠海 市大万山岛，建成中国第一座波浪能试验电站。 这座3 千瓦的岸式振荡水柱型波浪能电站，建于一块巨大的 岩石上，采用人造水道和Wells涡轮机。 1989、1990及1991年对其三次海上运行试验表明，具有很 好的实海况运行能力和良好的能量转换性能。 在该电站原有基础上，1996 年完成20 千瓦电站的建造。
新能源与分布式发电
（6）收缩坡道式（TAPCHAN） TAPered CHANnel意思是收缩坡道，有的文献称为楔形流 道，即逐渐变窄的楔形导槽。 在电站入口处设置喇叭形聚波器和逐渐变窄的楔形导槽，当 波浪进入宽阔一端向里传播时，波高不断地被放大，直至 波峰溢过边墙，转换成势能。水流从楔形流道上端流出， 进入一个水库，然后经过水轮机返回大海。
新能源与分布式发电
波浪发电装置的基本构成
波浪发电，一般是通过波浪能转换装置，先把波浪能转换为 机械能，再最终转换成电能。波浪上下起伏或左右摇摆， 能够直接或间接带动水轮机或空气涡轮机转动…… 目前国际上应用的各种波浪能发电装置都要经过多级转换。 波浪发电装置种类很多„波浪能转换方式，大体可分四类： 1）机械传统式 2）空气涡轮式 3）液压式 4）蓄能水库式
新能源与分布式发电
目前，我国仍在实际运行的地热电站只有西藏羊八井、郎 久、广东丰顺、湖南灰汤四座，维持24.78MW装机容量， 年发电量近1.3亿度。 2010年以后的几年，高温地热发电的装机容量有可能实现 翻番，甚至达到100MW。
新能源与分布式发电
生物质发电
新能源与分布式发电
生物质和生物质能
新能源与分布式发电
波浪能装置的安装模式
各种波浪能转换装置，往往都需要一个主梁或主轴，即一种 居中的、稳定的结构，系锚或固定在海床或海滩。
新能源与分布式发电
典型的波浪能发电装置
（1） 振荡水柱式（OWC） 发展最早、研究最多也是目前最成熟的波浪能利用装置。
新能源与分布式发电
（3）点头鸭式（Duck） 1983 年爱丁堡大学Stephen Salter 教授在英国波浪能研究 计划资助下开发出Salter’s Duck。 鸭子的“胸脯”对着海浪 传播的方向，随着海浪 的波动，像不倒翁一样 不停地摆动。 摇摆机构带动内部的凸轮/ 铰链机构，改变工作液 体的压力，从而带动工 作泵，推动发电机发电。
新能源发电技术
朱永强
zyq@ncepu.edu.cn
华北电力大学 电气与电子工程学院 本课程的配套教材： 《新能源与分布式发电技术》，朱永强 主编， 北京大学出版社，2010.09
海洋能源（简称海洋能）
海洋能包括潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等，分别 以机械能、热能和化学能等形式存在。 除了潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力作用以 外，其他几种都来源于太阳辐射。