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    新能源工程的机械特点及发展

    时间：2023-06-29 20:45:05来源：百花范文网本文已影响人

    ＊黄万昭

    （肇庆市恒电电力工程有限公司 广东 526040）

    城市建设的速度不断加快，人们的生活水平也在不断提高，对电力的需求量也越来越大。为了更好的满足人们对电力的需求，电力部门需要通过各种科学手段提高发电能力，降低对环境的污染，节约成本。目前为止，新能源发电深受人们的关注和青睐，在节约生产成本的同时还能提高我国电网运行的安全性，除此之外，还能缓解我国资源压力，减少对环境的影响与破坏，符合碳中和与碳达峰的发展目标，更有利于促进社会的稳步发展。

    （1）太阳能发电系统特点。太阳能发电系统分为离网发电系统、并网发电系统及分布式发电系统。

    ①离网发电系统主要由太阳能组件、控制器和电池组成，输出电源为220V或110V交流时，需要使用UPS。

    ②并网发电系统通过并网逆变器将太阳能组件产生的直流电流转化为满足城市电网要求的交流电流，然后直接接入公共电网。大型集中并网电厂通常是国有电厂，其主要特点是将电量直接输送到电网，将电量均匀地分配给用户。但这种电站投资大、建设时间长、占地面积大、开发水平低。小型并网发电系统，特别是一体化光伏发电系统，以其投资少、建设速度快、占地面积小、政治支持力度强等优点，成为了并网发电的主流。

    ③分布式生产系统，又称分布式生产或分布式能源供应系统，是部署在用户现场或附近的小规模光伏发电系统，其目的是满足特定用户的需要，支持现有配电网的经济运作。分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方架、直流母线箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，以及系统监控装置，光伏发电系统将太阳能电池组件网络转化为太阳能输出电源，直流母线集中在直流配电柜中，并网逆变器将其转化为交流电源。

    （2）太阳能的发展前景。随着现代社会的快速发展，对能源的需求不断增加，全球能源危机也越来越突出。煤炭、石油和天然气等传统化石燃料的使用相对有限，随着21世纪的到来，传统能源已接近枯竭，导致了能源危机和全球性的环境问题。随着化石能源的减少，化石能源价格将继续上涨，这将严重制约人民生活水平的提高，因此，越来越多的人要求开发廉价的可再生能源。

    太阳能具有独特的优势，包括不需要燃料；
    无需更换运动部件；
    几乎不需要系统维护，没有噪音，没有有害排放物，没有污染气体，地球表面接收到的太阳辐射是全球能源需求的1万倍，地球表面每平方米接收1700kW·h的辐射，据国际能源署（IEA）称，在世界4%的沙漠地区安装太阳能光伏系统就足以满足全球能源需求，因此，太阳能的回收利用具有很大的发展潜力。

    (1)风力发电技术特点

    ①水平轴风力发电机。水平轴风力发电机是旋转轴和叶片处于垂直的状态，和地面是保持平衡的状态，转轴是一个干式水平风力涡轮机。水平轴风力发电与干式垂直轴风力发电相比，具有旋转空间大、转速快的优点，适用于大型风电场。水平轴风力发电行业历史悠久，结构简单，效率高于垂直轴风力发电。

    ②垂直轴风力发电机。垂直轴风力发电机的旋转轴和叶片是处于平行的状态，和地面是垂直的状态，而且旋转轴垂直于波纹管中，与水平轴风力发电相比，垂直轴风力发电效率更高，叶片旋转空间更小，防台风能力更强。与水平轴风力机相比，垂直轴有两个优势：垂直轴的发电效率高于水平轴，垂直轴的发电效率高于水平轴。此外，国内外大量案例表明，水平风力机在城市地区旋转不频繁，在高风速地区，如北部和西北部，风力发电机可能断裂和坠落，导致危险事故发生。

    (2)风力发电发展

    目前，我国风电仍面临诸多问题，主要是工程造价高，供电成本高，目前，我国风电正处于发展阶段，国家扶持政策不完善，国家政策不仅要保护和鼓励风力发电，还要大力支持工业化进程。目前，我国已经开始推动风能的商业化利用，鼓励制定风能的激励政策。一方面，要发挥出当地政府的作用，结合实际情况制定相应的优惠政策和补贴，鼓励风能的建设与使用。另外国家也要大力投入科技力量，不断展开科技创新，推动风能的推广和应用。

    (1)地热发电特点

    地热发电是利用地热能最重要的手段，必须首先利用高温地热流体发电，根据地热流体的类型，地热发电可分为蒸汽地热发电和热水地热发电。

    ①蒸汽地热发电

    地热蒸汽发电是将干蒸汽直接输送到汽轮发电机组，但必须将蒸汽中的碎片和水滴分离后才能引入发电机组，这种发电方法是最简单的，但干蒸汽地热资源非常有限，且大多存在于深部地层中，因此发电技术难度大，开发程度有限。

    ②热水地热发电

    热水地热发电是地热发电的主要方式，可分为两类：闪蒸式地热发电（也称扩张地热发电）和双循环地热发电（也称中温地热发电）。

    第一，闪蒸式地热发电，地热井产生一定压力的焊接混合气体先进入焊接分离器，它能够将蒸汽从中分离出来。此时分离出的蒸汽会进入到减压器中，压力下降，一部分地热水变成二次蒸汽，进入透平机的低压位置。一次蒸汽与二次蒸汽会驱动涡轮机和发电机进行发电。该系统组成比较简单，尤其适合地热资源比较丰富的地区，地热井所产生的混合物温度能够高达150℃以上，后期的排水温度较高，可排入喷嘴或作其他用途，目前，世界上大多数国家都采用这种生产方式。

    第二，双循环地热发电，地热水不会和发电系统发生直接关系，而是将热量转移到沸点比较低的地方，在低沸点环境中产生蒸汽，然后直接转移到汽轮机。这种发电包括热水地热能系统和低沸点地热能系统，称为双循环或中循环地热能发电。它的工作流程如下：地热井所产生的热水进入到交换器之后，热量会不断传到沸点较低的介质中，此时沸点较低的地方地热水会释放出热量，然后排入注水井或其他井的低沸点环境中，热量被热交换器吸收后，在一定压力下变成蒸汽，由汽轮机、发电机发电。蒸汽从汽轮机冷凝成液体，液体被泵入热交换器，通过吸收热量蒸发。

    生物质能有许多化石燃料不具备的优点，生物质能作为一种重要的可再生能源，受到越来越多的关注。

    （1）生物质能分布广泛，比石油、煤等化石燃料丰富得多，生物质能是地球上最常见的可再生能源形式，存在于世界各地数千万种植物和水体中。它就像一座巨大的太阳能化工厂，不断地将太阳能转化为化学能，并以有机物的形式储存在工厂里，形成了极其丰富的可再生能源。

    （2）从生物质能资源中提取或转化的能源载体更具市场竞争力，生物质资源深加工生产的甲醇、汽油、液态氢、柴油等燃料不含有害成分，适用于内燃机，但是，如果从石油或煤炭中提取零排放的液体燃料，生产成本将大大增加。

    （3）发展生物质能可以促进经济发展，增加就业机会，具有经济效益和社会效益，生物质能的开发利用可以为农村、偏远山区和林区提供廉价的能源，促进经济发展和人民生活水平的提高，利用生物质能还可以增加农村就业。

    （4）在某些遭受过侵蚀或者十分贫瘠的土地上种植能源作物，能够有效改善土壤环境。

    （5）清洁能源有利于环保，生物质含硫量低，燃烧后灰分含量低，挥发分含量高，SO2和NO含量高，灰尘排放量比化石燃料低得多。同时，在生物质利用过程中，大气环境中二氧化碳的净排放为零，不会造成和加剧化石燃料等温室效应，从生物质资源中提取或生产甲醇和液氢可以减少汽车尾气中有害气体的排放，因此，生物质能不仅可以缓解经济发展造成的能源短缺，还能与环境和谐发展，具有独特的环境效应。

    (1)潮汐能发电特点

    贯流式机组一般用于潮汐能发电厂，该装置具有流量大、比转速高、有效面积大的特点。在同等容量下，轴流单元与蜗壳立轴之间的通道直径较小，机器重量相对减轻。贯流式机组水平布置，可布置在水面潮位的波动位置，从而降低了车间的高度和采矿能力。汽轮机进出口管采用直流道代替蜗壳弯头，机组间距离小，建筑长度短，管状构件有很多种，包括球形、整体、垂直、开槽和轴向，球泡管和总管是一种新型的装置。

    汽轮机是20世纪60年代发展起来的一种新型机组，它与发电机连接在轴上，发电机安装在水封灯泡内，整机放置在车间下方的水箱内，当水通过运河时，发电机就被驱动发电。

    其主要特点是：水流直，长度短，水力损失小，发电效率高；
    该机组结构紧凑，外形小，工厂规模小，工作量小，投资少。缺点：球钢消耗高，速度需要提高，当发电机冷却时，通过强制循环室内空气和通过灯泡接触室外海水来实现，该机组不仅在法国云甸电厂使用，也在我国江夏实验电厂使用，喷淋电厂机组可在前后发电、前后供水、前后抽水六种工况下运行，江夏水电站机组可在正、负两种发电条件下运行。

    管道的全流也称为侧管流，涡轮在直流通道中上升。其主要特点是发电机转子通过柔性连接安装在水轮机转轮的外缘上，定子固定在叶轮的外壁上，发电机的定子和转子必须密封，以防渗水。发电机可以安装在隧道的混凝土柱上，而不是通常的球泡结构，发电机的位置与汽轮机的通道无关。因此，加长铁芯的设计并不困难，该机组没有发电机轴、转子轴和一些常规部件，因此比灯泡管机组便宜得多。

    潮汐电站在海洋环境中运行时，金属材料在海水中腐蚀迅速，生物附着力低，污染严重。此外，沉积物还储存在水库或尾水区，影响机组运行，因此，我们需要解决防腐、防污染的问题，一般采用防腐涂料和阴极电流保护。防污涂料和电解海水主要用于防止污染，也可采用防腐涂料和人工清洗。

    (2)潮汐能发电的发展展望

    经过近十年的技术发展，我国的潮汐发电产业正在逐步发展，针对目前存在的问题，未来的研究可以集中在以下几个方面：一是通过不断的技术突破和国际交流，更新完善发电方式和机制，降低发电成本；
    二是加强选址规划和概念论证，提高电厂建设质量，为进一步运营提供坚实保障，降低长期运营成本。三是要借鉴欧洲一些国家的相关政策，为新能源发展提供优惠政策，刺激新能源经济效益增长。四是围绕电厂发展水产养殖、旅游等配套产业，促进周边地区经济发展。

    虽然潮汐能的开发存在很多困难，替代传统化石能源还有很多工作要做，但随着人类社会的发展和科技的进步，新能源的效益越来越重要，总有一天，新能源产业将取代传统能源产业，成为市场的主导趋势。

    随着人们生活的日益发展，居民用电越来越多，输电范围越来越广泛，给我国的发电技术带来了巨大的挑战，此时新能源的提出与推广有效的解决了这一问题。新能源发电在近几年已经成为了主要发展趋势，这种发电技术的广泛应用趋势在逐年增加，既能缓解能源压力，又能在很大程度上避免对自然环境的破坏，减少不必要的经济损失，由此可以看出，新能源发电技术是一种必然趋势。

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