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關鍵詞 :生物質氣化 焦油 脫除轉化
一、了解焦油的基本情況
在我們日常生活中你也許會常常用到焦油的產品,很多人對焦油的了解不多,焦油是有機物經過加熱干餾的產物,常見的為煤焦油,木材干餾也產生木焦油,泥炭干餾和石油分餾也產生焦油。焦油產生的途徑生物質是一種豐富的資源,它作為可再生能源受到人們的關注,隨著能源危機意識的提高人們對其性能的研發不斷深入。生物質熱化學轉化對于產生燃料、化學原料以及生物質的完全燃燒和充分利用都是一種很有效的方法。
煤焦油是焦化工業的重要產品,其組成很復雜,大多情況下是由煤焦油工業專門進行分離、提純并且利用,可分離出多種產品,目前提取的主要產品有:萘、酚、蒽、菲 、咔唑、瀝青等幾種。目前焦油精制廠家已經可以從焦油中提取230多種產品,并向大型化方向發展。
二、生物質氣化及其過程
生物質氣化是在一定的熱力學下,借助空氣、水蒸氣的作用,使生物質發生熱解、氧化和還原反應,最終轉化為一氧化碳、低分子烴類等可燃氣體的過程。
中國可用的固體生物質數量巨大,主要以農業和木材廢物為主。生物質分布分散,收集和運輸困難,在中國目前的條件下,難以采用大規模燃燒技術,所以200―5000kW的中小規模的生物質氣化發電技術在中國有獨特的優勢。由于中國電力供應緊張,而生物質廢棄物浪費嚴重,價格低廉,所以生物質氣化發電的成本具備進入市場競爭的條件。中國已完成了多種氣化爐的研制,已使用的氣化爐有上下吸式、敞口式和流化床等。各種氣化爐從原理上講都可以用于氣化發電,但目前研究完成并正常運轉的主要有三種,即敞口下吸式,下吸式及循環流化床,發電功率可以從幾千瓦到幾千千瓦,這為氣化發電技術的進一步發展提供了條件。氣化發電比較適合中國當前的經濟和發展現狀。中國的生物質技術基礎較好,解決二次污染后就具備與其他常規發電技術競爭的條件。為了發展并盡快推廣生物質氣化技術,應該研究焦油處理技術,徹底消除二次污染;改進氣化發電技術與系統,提高整體效率,進一步降低發電成本;制定保證政策,鼓勵生物質氣化發電技術的應用,使大眾較快得接受生物質氣化發電。
三、重點推行熱解工藝及影響因素
(一)熱解工藝包含的類型
從對生物質的加熱速率和完成反應所用時間的角度來看,生物質熱解工藝基本上可以分為慢速熱解和快速熱解(反應時間少于0.5s時稱為閃速熱解)兩種類型。由于工藝操作條件不同,生物質熱解工藝又可分為慢速熱解、快速熱解和反應性熱解幾種。在慢速熱解工藝中又可以分為炭化和常規熱解。
慢速熱解,傳統上稱干餾工藝、傳統熱解工藝,已經具有幾千年的歷史,是一種以生成木炭為目的的炭化過程,加熱溫度在500~580℃稱為低溫干餾,加熱溫度在660~750℃稱為中溫干餾,加熱溫度在900~1100℃稱為高溫干餾。將木材放在窯內加熱,可以得到占原料質量30%~35%的木炭產量。
快速熱解是將磨細的生物質原料放在快速熱解裝置中,嚴格控制加熱速率(10~200℃/s左右)和反應溫度(大概500℃左右),在缺氧并且被快速加熱到較高溫度時引發大分子的分解,產生了小分子氣體和可凝性揮發分以及少量焦炭產物。可凝性揮發分被快速冷卻成可流動的液體,成為生物油或焦油。快速熱解在極短的時間內和強烈的熱效應下直接產生熱解產物,然后迅速淬冷至350℃以下,最大限度地增加了液態油。
常規熱解是將所用原料放在常規的熱解裝置中,在中等溫度及反應速率條件下,經過數小時的熱解,得到占原料質量的20%~25%的生物質炭及10%~20%的生物油。
(二)熱解影響因素
總的來講,影響熱解的主要因素包括化學和物理兩大方面。化學因素包括一系列復雜的一次和二次反應;物理因素主要是反應過程中的傳熱、傳質以及原料的物理特性等。具體的操作條件表現為:溫度、物料特性、催化劑、滯留時間、壓力和升溫速率。
在生物質熱解過程中,溫度是一個很重要的影響因素, 它對熱解產物分布、組分、產率和熱解氣熱值都有很大的影響。生物質熱解最終產物中氣、油、炭各占比例的多少,隨反應溫度的高低和加熱速度的快慢有很大差異。一般地說,低溫、長期滯留的慢速熱解主要用于最大限度地增加炭的產量,其質量產率和能量產率分別達到30%和50%。
溫度小于600℃的常規熱解時,采用中等反應速率,生物油、不可凝氣體和炭的產率基本相等;閃速熱解溫度在500~650℃范圍內,主要用來增加生物油的產量,生物油產率可達80%;同樣的閃速熱解,若溫度高于700℃,在非常高的反應速率和極短的氣相滯留期下,主要用于生產氣體產物,其產率可達80%。當升溫速率極快時,半纖維素和纖維素幾乎不生成炭。
四、生物質的液化發展
世界石油儲量在逐步減少,而經濟快速發展對能源得需求越來越多,未來的一定時期內將需要煤炭和生物質液化等代替性液體燃料。煤炭豐富、石油缺乏、燃氣匱乏是我國能源結構的基本特點,2000 年左右,我國探明可采石油儲量可供開采二十年。我國煤炭占終端能源消費的比例高、煤炭消費方式落后、原煤轉化利用程度低,因此,我國煤炭資源利用效率低,生態環境污染嚴重。煤炭是最主要的一次能源,世界各國越來越重視高效潔凈能源的使用。煤液化技術是煤綜合利用的一種有效途徑,可以將煤炭轉化成潔凈高熱值的燃料油,減輕污染,還可以得到珍貴的化工產品。我國是生物質資源豐富的農業大國,每年農作物秸稈、禽畜糞便總資源干物質、全國城市生活垃圾產量、林業廢棄物和可資源利用的柴薪等生物質能資源約為五十億噸標煤,充分利用生物質能是解決石油資源不足的重要途徑。我國在生物質資源的利用方式主要通過直接燃燒來獲得能量,效率低下,資源浪費,環境污染嚴重。因此,對煤和生物質的高效利用技術的開發與研究在中國顯得迫切和重要。煤和生物質的液化技術在理論方面和一些工藝技術上沒有得到很好的解決,主要包括:煤結構的研究及其與液化反應性的關系,催化劑的中毒、催化劑的研發、固固和固液分離及如何使反應條件溫和化和產品的高附加值化。解決這些問題對發展煤化學理論、開發高效的煤液化工藝有重要的指導意義。
比如在不同的反應條件下,進行稻草的加氫液化,考察了催化劑、壓力等因素對生物質加氫液化的影響。在反應溫度為300℃的條件下,隨著催化劑的量的增加轉化率、油氣收率顯著增加而焦渣的產率下降,可知加入的催化劑有助于稻草的加氫液化。在氫壓5.0Mp加入相同的催化劑的條件下,轉化率和油氣收率有所降低,焦渣和瀝青烯的收率上升而前里清晰的收率下降表示溫度的上升對稻草的加氫液化是不利的,由300℃和350℃的比較可知:此時溫度對于稻草加氫液化的影響不大。在同一溫度下、加入相同的催化劑條件下,在5%催化劑250℃條件下,轉化和油氣收率顯著提高而焦渣收率降低。可知壓力的上升對于稻草的加氫液化有著顯著的提高,有利于稻草的加氫液化,而且瀝青烯和前瀝青烯的收率無明顯的差別。。
參考文獻:
關鍵詞:汽輪機調節和保護系統;505E;TSI;ETS
中圖分類號:TK269文獻標識碼: A
概述
宜城生物質熱電廠是我公司設計的第一個生物質發電廠,對以后承接生物質發電方面的工程具有重要意義。生物質發電廠以秸稈為燃料進行發電,具有節能環保的效果,是國家提倡的節能環保項目之一。
宜城生物質熱電廠新建2x15MW高溫高壓抽汽凝汽式汽輪發電機組,配2臺75t/h燃秸稈水冷振動爐排,主要燃料為宜城當地的農業生產過程中廢棄的水稻稈和麥稈等。
汽輪機控制系統介紹
2.1 汽輪機簡介
本機組是由青島捷能汽輪機股份有限公司提供的C15-8.83/0.98型汽輪機,高壓、單抽冷凝式。額定功率15MW,額定進汽壓力8.83MPa,額定進汽溫度535℃,額定抽汽壓力0.98MPa,額定轉速3000r/min。
2.2 汽輪機控制系統
本機組汽輪機控制系統采用南京科遠公司提供的NT6000集散控制系統(DCS),實現各參數的監視和控制,并與其他子系統進行通訊。汽輪機調節和保護系統采用成熟、先進的數字電液調節系統DEH(Woodward 505E)、TSI(8000B)和ETS等系統,各系統互相協調配合,各參量信號傳遞準確、可靠,機組才能正常工作。
3 汽輪機調節和保護系統
3.1汽輪機調速系統
3.1.1 505E控制原理
宜城生物質熱電廠汽輪機控制系統是以美國WOODWARD公司生產的Woodward 505E微處理器為核心,電液轉換機構和油動機為執行器的系統。轉速信號與調節閥開度信號進入505E控制系統,通過放大器、PID調節器等輸出4-20mA電流至電液轉換器,電液轉換器通過調節泄油口的大小來輸出不同的二次油壓,二次油壓的變化使錯油門上移或下移,使油動機進泄油,驅動活塞桿上下移動,調節了調速汽門的大小,從而調節進汽量及負荷,自帶楔型反饋板使錯油門復位,而新的轉速與調節閥開度及各新參數重新進入505E控制器處理,直到調節穩定。
3.1.2 505E數字電液控制系統與其他類型DEH系統的比較
汽輪機數字電液控制系統DEH分為電子控制部分和液壓調節保安部分。透平油數字電液型控制系統以數字電子控制系統為核心,控制信號通過電液轉換器轉換為液壓信號去控制油動機。其基本設計思想為采用美國MOOG公司生產的DDV型電液伺服閥,流經電液伺服閥的透平油經過兩套過濾裝置,使油質滿足要求。電液伺服閥接受DEH指令,通過改變控制油口的開度來改變油動機脈動油壓,進而改變油動機的開度;在油動機活塞桿上增設雙冗余LVDT作為反饋定位,以取代原來的滑閥反饋;增設可調節流閥,用以調整油動機零位。
宜城生物質熱電廠汽輪機為小型汽輪機,選用不帶獨立油源的透平油數字電液控制方式,既節省成本,也滿足了控制要求。由于MOOG DDV伺服閥,雖然調節靈敏、精確度很好,但抗污染度相對較差,清洗后調節線性發生變化,控制點易產生漂移,后期維護費用較大。而德國VOITH公司生產的VOITH閥雖動作較遲緩,但抗污染度極強,適合在中國使用。本工程選擇使用VOITH閥,將電子式調速器的4-20mA信號轉換成液壓信號提供給油動機,從而控制汽輪機的調節汽閥,進行汽輪機的速度控制、開機和速關等,其運行良好,具有一定的優越性。
汽輪機危急遮斷系統
汽輪機緊急跳閘系統(ETS)是汽輪發電機組實現安全保護功能的重要設備,該系統監視汽輪機的一些重要參數,當其中的任何1個參數越限時,ETS系統將關閉汽輪機的所有主汽閥和調節汽閥,使汽輪機緊急跳閘停機,以保護設備和人身安全。ETS是確保機組安全運行的最后一道自動保護裝置,因此,對系統的可靠性和快速性有非常高的要求。ETS系統留有所有跳機信號的輸出接口(SOE)及相應的與DCS聯絡使用的輸出接口等。
本機組ETS采用PLC作為主機,采用雙電源雙CPU冗余設計。可以方便地設計首出信號,以供電廠分析引起機組跳閘的真正原因。同時,它可以將跳閘信號傳送給其它監控系統。跳閘系統是這樣設計的:將所有需要汽輪機跳閘的信號進行匯總,如汽機軸向位移大、軸振動大、TSI超速、凝汽器真空低等信號進行匯總到ETS,然后統一出口到跳閘電磁閥。
圖1 ETS跳閘原理圖
該跳閘邏輯是雙通道的設計方法,1、3為通道一;2、4為通道二。只有當通道一和通道二中至少有一個電磁閥動作,壓力油才能泄入回油,達到機組跳閘的目的,因此在系統運行過程中,可以通過對第一或第二通道進行在線試驗,隨時檢測每個通道能否正常工作。同時在跳閘塊中設計了聯鎖壓力開關SWI、SW2,使通道一和通道二能相互閉鎖,不能同時進行在線試驗,防止兩個通道因為誤操作而造成誤跳閘。也可以使每個通道進行在線維修。
3.3 汽輪機超速保護
汽輪機控制和保護系統協調運作,使汽輪機更好的運行。在汽輪機控制和保護的各個功能中,汽輪機超速保護是一個非常重要的環節。其控制的好壞,直接影響發電廠的效率和安全。下面以汽輪機超速保護來說明汽輪機調節和保護系統之間的協調工作。
如果轉速高(在3090rpm以下),505E就會發信號給伺服閥,讓伺服閥泄少量油,油動機運動,調速汽門關小,降低轉速,這時TSI不會發信號。當汽輪機由于甩負荷或其它原因使轉速超過103%額定轉速(即3090rpm)時,TSI就會發信號給超速保護控制器(OPC),發出指令使OPC電磁閥通電打開,泄去OPC油并通過相應的閥門伺服系統迅速關閉調節汽門,防止汽輪機轉速繼續上升引起危急遮斷系統動作而停機。如果發電機甩負荷時所帶的負荷很大,轉速達到3300rmp,此時TSI超速信號送到ETS,引起ETS跳閘,跳閘回路的繼電器動作閉合從而切斷AST電磁閥組的供電,跳閘電磁閥失去電,AST母管油釋放,打開泄油造成主汽閥關閉。同時,通過逆止門,OPC油壓也隨之釋放,并且關閉汽輪機調速汽門,使汽輪機停機。
4 總結
本工程小汽輪機組調節和保護系統在設計和選型上有一定的特色,特別是505E控制系統的選擇和各子系統協調運行的合理設計,有助于機組的安全運行,提高了機組的經濟性和利用率。為我們以后設計同類型項目提供了很好的參考價值,也有利于我們不斷提高所設計系統的安全性、可靠性和自動化水平。
參考文獻
[1] 505/505E,CPC用戶手冊.青島捷能汽輪機股份有限公司,2003
[2]王亮,孫雪松.50MW汽輪機控制系統改造技術案例分析.上海電力學院學報,2008,24(1)
關鍵詞 風力發電機 新能源 葉片設計
中圖分類號:TM614 文獻標識碼:A
從上個世紀的70年代中期到現在,世界上的許多發展中國家以及一些發達國家都開始重視風能的利用和開放。和其他的新能源比如太陽能、生物質能等新能源相比,風能的開發和利用更加的方便,而且成本比太陽能發電以及生物質能等更低,所以風能發電作為一種新能源的形式得到了飛速的發展。總的來說風能發電的發展潛力十分巨大,并且風能發電擁有非常廣闊的前景。
1風能發電機葉片設計的意義
在進行風能發電機的設計過程中,對于葉片設計的合理性直接的影響了發電機對于風能能量的轉換效率,并且最終將會影響風能發電機的年總發電量,所以風能發電機的葉片設計是對于風能利用十分重要的一個設計環節。在進行葉片設計的過程當中,首先是要考慮好風力發電機的設計標準。除此之外還要考慮當風力發電機投入使用時具體的使用情況以及再安裝發電機組時的情況。所有的葉片設計過程必須要嚴格的遵守總體的設計方案。其中所運用的技術要求以及結構設計都要和方案原先設定的相互吻合。最終才能實現設計目標。
2葉片設計的流程
在進行葉片設計的過程中,總的可以分成兩個階段。首先是空氣動力學的設計階段其次就是對于風力發電機葉片的結構設計階段,在所有的設計過程中都有一個總的目標:設計出的葉片具有最佳的幾何外形,從而能夠實現年發電量最大。在進行結構設計時我們要對于葉片的結構形式以及我們所要使用的葉片材料進行選擇。分析要考慮到在葉片實際的工作中要穩定性、剛度以及強度等因素是否能達到目標。
在進行葉片設計時一般遵守以下流程:首先是要對于風力發電機的初始參數進行設置。然后我們再進行葉片氣動特性的分析以及葉片靜力結構的分析。當這兩種分析完成以后要將分析得到的參數結果進行反饋,和原先設置的初始參數進行比較,發現有不合理的地方要修改參數內容,最終才能得到滿意的設計方案。但是在實際的設計過程中并不是絕對的按照這種設計流程進行的。比如在對于葉片結構設計時,結構設計不完全屬于從屬的地位。有時候在開始設計葉片總體結構的時候。需要從結構設計的角度思考方案內容。最終提出對于氣動方案的修改意見。并且有時候還會因為結構設計的原因,需要對于氣動外形進行改變才能夠最終獲得結構性能合理的葉片,所以對于葉片的總體設計往往是將各種性能關系合理平衡的結果。
3葉片類型的確定
選擇好選擇好風力發電機葉片的類型對于風力發電機葉片的設計是十分重要的。因為葉片的類型直接的影響著風輪的啟動以及在風力發電機工作時對于風能的轉化效率。所有葉片的一行總共可以分為以下幾類:扭曲型、風帆型、平板型,在這些類型當中不同的葉片類型擁有其不同的使用特性。比如風帆型和平板型往往使用在一些低速的區域。因為在這種類型的葉片整體是一塊平板。在這種情況下迎風角度是不會改變的,也正是由于整體葉片的迎風角度不改變,所以總體結構比較簡單制造容易,成本比較低。這種葉片類型的缺點是沒有改變迎風的角度,同時也就不會擁有過高的風能轉化效率。和平板型以及風帆型不同的是扭曲形的葉片。扭曲形的葉片主要的特點是葉片會隨著葉片長度而改變其安裝角度。并且從葉片的根部到葉片的尖部角度會逐漸的變化,這樣做能夠使葉片整體每一個地方都可以達到最佳的迎風角度,可以得到最高的風能轉化效率。但是這種葉片類型由于結構復雜,所以制作制造困難,成本比較高。對于扭曲葉片的計算過程以及設計方法。本文就不再贅述。
4結語
某ぴ獨純矗發展風力發電產業前景是十分廣闊的,因為相比于火力發電以及水力發電來講。風力發電是一種可再生的資源,并且能夠很好的保護生態環境。根據國際電力資料的顯示,設計一臺60萬瓦功率的風力發電機組,一年總共可以八件120萬度,如果能夠將始發店替代火力發電,那么就可以節省煤炭480噸。與此同時由于煤炭節省不會排放各種氣體,可以減少二氧化碳排放204噸,二氧化硫氣體排放9.6噸,將發展和能源相互協調。解決了經濟發展和能源短缺的矛盾,改善了我們國家的能源結構。風力發電葉片設計是一項的利國利民的重要工程。
參考文獻
[1] 錢杰,張錦光,吳俊.小型低風速風力發電機葉片設計[J].武漢理工大學學報(信息與管理工程版). 2010(05)
關鍵詞:新能源 太陽能 風能 生物質 地熱
電動汽車
1
引言
當前,新能源產業面臨良好的發展機遇,太陽能光伏、風能和生物質能發電及其相關配套產業得以迅猛發展,開發利用新能源得到世界各國普遍重視,新能源產業已從單純的開發利用,逐步向產業鏈條延伸、產業集聚、規模發展的方面邁進,并逐步成為推動經濟發展、促進就業的重要支撐。
濟南市開發利用新能源起步較早,現已初具規模,尤其是太陽能產業發展較快,太陽能熱水器制造已形成較大規模,基礎優勢明顯。經過多年發展,形成了一批以力諾集團、桑樂公司、華藝集團為龍頭的骨干企業,開發了高溫金屬鍍膜管、高效太陽能光伏電池、晶硅原料提純等一批國際先進新技術,除此以外,濟南市在風電裝備、生物質能、地熱能開發利用方面也得到快速發展。
2
濟南市新能源發展概況
2.1太陽能利用發展狀況
2.1.1開發利用情況
太陽能利用主要包括熱利用和光伏發電。在熱利用方面,提出了建設“陽光濟南工程”。目前正在實施“生態富民行動、陽光屋頂工程”項目。2010年,濟南市熱水器使用面積占有率達280m2/千人,比國家確定的2020年太陽能熱利用發展目標高38%,每年節約標準煤36萬噸。在光伏發電方面,濟南市已投運的太陽能光伏發電項目共有7座總容量約為0.261MWp,在建項目3座,總容量約為2.35MWp。
2.1.2產業化情況
濟南市太陽能產業現已形成完整的太陽能光熱產業鏈,擁有力諾、桑樂、華藝等多家龍頭企業和名牌產品,相關企業開發了一批以高溫金屬鍍膜管為主的國際先進新技術。目前,濟南市太陽能毛坯管產量占到國內市場份額的51%,是全球最大的太陽能毛坯管生產基地。全市太陽能熱水器生產企業有78家,年生產能力600萬臺,集熱面積1200萬2;熱水器年銷售能力200萬臺。
此外,在太陽能光伏產業方面,濟南市也已經形成了從多晶硅、硅片、電池片到組件、光伏工程及應用產品的完整太陽能光伏產業鏈。光伏電池市場連續多年以40%以上的速度增長。2009年,濟南市電池組件封裝能力達到年產10萬千瓦,電池片產能達5萬千瓦。
2.2生物質能利用發展狀況
2.2.1
生物質能開發利用情況
濟南市現有的生物質能資源利用類型包括有秸稈直燃發電、沼氣發電、沼氣利用、垃圾發電以及生物質固體燃料等,其中農村沼氣利用規模較大。截至2010年底,全市累計戶用沼氣池16萬戶,總規模達130萬m3,年消耗生物質資源(秸稈、糞便等)300余萬t,年產6000余萬m3。
截至2010年,濟南市生物質直燃發電裝機容量為7兆瓦,農林廢棄物氣化發電和沼氣發電裝機共計可達2,2兆瓦,在建垃圾發電容量36兆瓦。此外,濟南市生物固體燃料制造工業得到進一步發展,年產生物固體成型燃料12.5萬t。
2.2.2生物質能產業
在生物質直接燃燒發電和摻煤發電設備制造方面,濟南鍋爐集團實力較強。該集團在20世紀70年代為山東等地的酒廠研制了摻燒糠醛渣的10t/h、20t/h生物質能鍋爐;近年,濟鍋在江蘇投運了自主知識產權的摻燒80%稻殼和花生殼的循環流化床生物質能鍋爐;2006年11月,濟鍋首臺130t/h生物質能發電鍋爐在單縣成功投運,隨后其他5臺同型鍋爐也在山東、河北等地投運。
2.3風能利用發展狀況
2.3.1
風能資源利用情況
目前,濟南首家風力發電場已在平陰正式開工,預計2012年竣工投產。同時,規劃在長清建設的兩處風電場也將進入核準階段,核準后即可開工建設。截至目前,濟南市經省發改委核準開工的風電容量已達15萬kw,正在開展前期工作的風電容量45萬kw,另外還規劃有40萬kw的風電裝機,濟南市的風電資源已經深度開發和充分利用。
2.3.2風電設備制造
濟南市現有風電設備制造企業2家,即北車風電有限公司和山東三融集團,主要產品為風力發電總承及配件。北車風電有限公司位于濟南高新區孫村新區,總投資約35億元人民幣,占地約1800畝,主要產品為風力發電總承及配件,年生產能力分別為500臺/年和1000套/年。
濟南軌道交通裝備有限公司風電項目是國家重點支持和發展的新能源產業項目,項目技術含量高、附加值高,具有廣闊的國際國內市場。該項目的塔筒部件已于2008年3月建成投產,截止2008年12月已生產銷售100機,當年實現年銷售收入3億元,2009年實現銷售收入7億元。該塔筒是目前國內承載力最大的塔筒。
2.4地熱能利用發展狀況
2.4.1地熱資源利用情況
目前,濟南市商河縣開采地熱井7眼,歷城開采1眼,主要以溫泉利用為主。其中規劃建設的濟北商河溫泉休閑度假區項目為商河地熱資源開發的重點項目,投資11億元,依托該項目,將帶動商河縣相關第三產業的發展,優化產業結構,可取得較大的社會經濟效益。
2.4.2熱泵技術
熱泵技術是近年來在全世界倍受關注的新能源技術。濟南是開展淺層地熱能研究和開發利用最早的城市之一,山東建筑大學等單位長期從事有關淺層地熱能利用理論研究和技術開發,在我國居領先地位。2001年建成了我國第一個投入實際運行的地源熱泵示范工程,其后又陸續建立奧體中心等多個地源熱泵示范工程。
在熱泵技術研發及利用方面,艾嘉熱泵公司實力較強,具備年生產空氣源熱泵7.2萬kw,地源熱泵35萬kw的能力。在家用方面,可提供30萬m2住宅小區的供暖/制冷及衛生熱水的一體化解決方案。商用方面,可提供單體建筑面積在10萬m3的中央空調解決方案,具有500t/d衛生熱水的設計施工能力。
2.5新能源汽車
濟南市是清潔汽車推廣應用工作城市,先后承擔了全國智能交通系統應用示范工程試點城市、清潔能源行動試點示范城市、
“十一五”國家863計劃一濟南市工況下代用燃料汽車運營考核研究等課題,在新能源汽車重點推廣應用工作上取得了比較明顯的成果。目前,濟南市擁有電車近300輛,純電動公交車6輛(電池),5座在建的新能源汽車充換電站。
3 濟南市新能源發展目標
3.1
太陽能
3.1.1
太陽能光熱利用方面
著力發展太陽能中高溫真空集熱管的科研水平,提高我市太陽能中高溫熱利用,將熱利用由生活用水向工業用熱邁進,由熱水利用向熱能利用邁進。在城區強化推廣普及太陽能一體化建筑、太陽能集中供熱、供水工程,建設太陽能制冷示范工程;在農村和小城鎮推廣戶用太陽能熱水器。
3.1.2太陽能光伏方面
太陽能光伏電站、光伏與LED結合應用。在城市建筑物和公共設施建設與建筑物一體化的屋頂太陽能并網光伏發電設施,首先用在公益性建筑物上,然后逐漸推廣到其它建筑物;在有經濟實力的企業建設小型光伏電站,作為企業辦公用電的補充電源;在道路、公園、車站等公共設施照明中推廣使用光伏電源路燈照明,建設一批新能源照明示范項目,同時促進濟南市太陽能發電技術的發展,做好太陽能光伏發電技術的戰略儲備。
3.1.3規劃目標
到2015年,太陽能光伏發電裝機容量達到12萬kw。太陽能發電孤網容量2萬kw,并網容量10萬kw。太陽能熱水器總集熱面積達到約1200萬m2,加上其它太陽能熱利用,年替代能源量達到200萬t標準煤。到2020年,太陽能光伏發電裝機容量達到50萬kw。太陽能發電孤網容量10萬kw瓦,并網容量40萬kw。太陽能熱水器總集熱面積達到約4000萬m2,加上其他太陽能熱利用,年替代能源量達到600萬t標準煤。
3.2生物質能
加強生物質能源的研究,加強秸稈氣化技術、秸稈收集成型設備、高效生物質取暖設備等新技術、新產品的研究和推廣。根據生物質能利用技術狀況和濟南市經濟社會發展需要,重點發展生物質(秸稈、垃圾)發電、沼氣發電、生物質燃料。
到2015年,生物質發電(含垃圾發電,垃圾填埋氣發電和農林廢棄物、秸稈直燃發電等)總裝機容量達到10萬kw,2020年生物質發電總裝機容量達到15萬kw;在規模化畜禽養殖場、工業有機廢水處理和污水處理廠建設沼氣工程,合理配套安裝沼氣發電設施和污泥資源化利用系統;建立以秸稈氣和商業能源聯合的穩定可靠的集中供氣工程。到2015年,戶用沼氣用戶達到18萬戶,沼氣工程每年產生的沼氣0.69億m3;到2020年用戶達到20萬戶,沼氣工程每年產生的沼氣0.80億m3。
在有資源和應用條件的地區,建設大型生物質固體成型燃料加工廠,實行規模化生產,并結合解決農村基本能源需要和改變農村用能方式,開展生物質固體成型燃料應用示范點建設。到2015年,全市生物質固體成型燃料年利用量達到20萬t,2020年達到24萬t。
3.3風能
風電發展的目標是以風力發電項目為依托,重點發展風電制造業,通過風電場開發和建設,促進風電技術進步和產業發展,形成我市風電機組以及配套設備的制造能力,做強風電產業。
依托軌道交通公司、伊萊特重工公司、齊魯電機等風電裝備制造產業項目,建設濟南風電產業園,以電子信息、軟件開發和冶金、機加工優勢為依托,加快發展風力發電機、塔架、風葉、主軸、機械傳動、運行控制、風機變頻、輸變電機組等相關組件產品,推動濟南風電裝備產業集約化發展。積極引進、消化吸收國內外風電設備新技術,并研究開發高效節能的小型風電系統,促進小型風電系統的推廣和應用。爭取到2015年濟南市風電裝機達到60萬kw;風電設備制造能力達700臺(套);到2020年,風電裝機爭取達70萬kw;風電設備制造能力達1000臺(套)。
3.4地熱能利用
地熱能利用包括發電和熱利用兩種方式。濟南市地熱水溫均在100℃以下,就目前的技術要求,不適合地熱發電,濟南市地熱能利用主要集中在熱利用方面。
“十二五”期間,合理開發利用地熱能,積極研發推廣地源、水源和熱泵技術,合理擴大地熱資源利用領域。以歷城、商河、濟陽為重點,加快建設符合環保和水資源保護要求的地熱供暖、工業用熱、熱水供應等項目,大力發展熱泵空調、無機超導熱管和地熱測評軟件等地熱應用產品。重點支持長清大學科技園熱源廠建設項目及濟南綠寰科技、濟南艾嘉熱泵技術有限公司等企業的地源熱泵產業化推廣項目。規范發展地熱溫泉、醫療保健、休閑度假等現代服務業,并以此帶動產業結構的優化升級。
3.5新能源電動汽車
2012年,計劃在公共服務領域推廣電動汽車公交車370輛,電動汽車出租車400輛,電動汽車公務、環衛、郵政、旅游觀光車840輛,建成電動汽車綜合充電站9座,充電柜300個,新能源汽車維修服務站16個;2012年~2015年,在前期示范推廣的基礎上,進一步擴大節能與新能源汽車推廣應用范圍,帶動濟南市乃至全省范圍內的新能源汽車應用推廣工作。在適合電動汽車應用交通領域,通過市場機制輔以政策引導,推廣各類電動汽車10000輛以上,其中純電動汽車車型計劃占60%以上,爭取電動乘用車全面進入商業化應用階段。
4 存在的問題及建議
4.1
濟南市發展新能源存在的問題
目前濟南市新能源企業規模普遍較小,即使開發利用最成熟的太陽能也僅占到可開發利用總量的20%,而其中農村不足10%。自主研發的高端技術少,除太陽能外,其他新能源利用技術的研發水平仍處于初期發展階段,技術工藝相對落后,大多依靠民間資本自我發展,面對不斷擴大的市場需求和產業的快速發展,資金制約成為主要瓶頸。
總體來說,濟南市新能源產業發展勢頭好,具備一定的區位優勢和配套條件;但作為新興產業,目前濟南市尚未形成一套完整的規劃方案來指導相關產業發展;與新能源產業相配套的相關政策、法規還不完善,加快產業發展必須抓住歷史機遇,采取切實有效措施,才能實現新能源產業的健康快速發展。
4.2建議
4.2.1
優化濟南市的新能源產業發展環境,積極貫徹和落實國家及省政府關于扶持新能源產業發展的各項政策,鼓勵投資新能源產業項目。
4.2.2拓寬融資渠道,實現多元化投資,安排必要的財政資金支持新能源產業的發展,運用稅收政策對水能、生物質能、風能、太陽能、地熱能等新能源的開發利用予以支持。
人類開始不斷尋找新能源來代替傳統能源。在一些發達國家,新能源發電技術現在已經成了他們解決電力系統問題的一種必不可少的手段。本文首先介紹了新能源的特點,接著詳細介紹了幾種新能源發電技術,包括風能發電、太陽能發電、潮汐發電等,最后闡釋了新能源發電對電力系統發展的重要意義。
關鍵詞:新能源;風能;發電技術
隨著科學和社會的進步,全球所面臨的資源和環境問題也日益突出,由于傳統能源的存量有限,使得對其的開發和利用受到限制,只能尋找可以替代的新能源。目前,全球正在掀起一場以大規模開發和利用新能源為標志的革命。隨著我國經濟的發展,對電力的需求也不斷增大。現在我國所依靠的電力能源主要是煤、石油和天然氣等,這些能源在短期內是不可再生的,開采得越多存量就會越少。同時,開發和利用這些能源會引起酸雨、溫室效應等嚴重的環境問題,這也成為整個世界經濟發展的重要限制因素。所以,大力發展新能源發電技術迫在眉睫。
1 我國新能源的特點
我國的新能源資源和各地的能源需求呈現逆向分布的特征,且儲量豐富。生物質能資源年產出8.99 億tce,據統計,波浪能資源的儲量為1285萬kW,潮汐能資源儲量為1.1億kW,潮流能為1.4億kW。從資源分布來看,風能較豐富的地區除了東部沿海之外,其它的主要集中在內蒙古、新疆以及甘肅和華北的北部。而太陽能資源只要分布在、青海、新疆南部和內蒙古的西部。但是我國75%以上的能源需求都是在東部和中部地區,所以資源需求和分布逆向性較明顯。
新能源資源都具有地域性,本身是無法實現直接供電,而是通過一定方式轉化為電能才能被大規模地利用。目前我國的新能源資源分布地區的用電量相對較少,當地并不能完全消化,可以通過長距離的電網輸送到中東部用電量較多的地區。新能源資源的一個明顯特點是分散性,因為能流密度較低,分布到每單位面積上的能量并不多,風電和太陽能發電站占用的空間比較大。新能源發電具有間歇性和波動性,受季節和氣候的影響比較大。
2 新能源發電類型
2.1 風能發電
風能資源既包括陸地資源,又包括近海岸資源。目前來看,風能發電是非水可再生能源發電中技術相對比較成熟且開發規模較大的一種發電方式,也是現在新能源發電的一個重點發展方向。風力發電系統離不開槳葉、機械傳動系統、發電機、電力電子裝置、升壓變壓器等這幾個部件。我國風能資源十分豐富,我國的風力發電技術雖然與發達國家相比還有一些差距,但是也取得了一些進步。目前,我國的風電場的數量已有上百個,裝機總容量高達260萬千瓦。2015年我國的風能發電計劃達到1500萬千瓦,2020年將達到3000萬千瓦。
2.2 太陽能發電
太陽能是地球上永恒的一種能源,我國陸地面積每年接收的太陽輻射熱量較多,屬于太陽能資源比較豐富的國家。太陽能發電系統主要包括電池組、太陽能控制器、蓄電池(組)以及逆變器幾個部分組成。太陽能發電形式主要有兩種:光伏式和光熱式。光伏發電系統按照是否接入電網又分為離散型和并網型發電系統。離散型是可以直接利用直流電來供電,并網型則需利用一些裝置將直流電變為交流電后才能供電。光熱發電是首先將太陽能由低密度轉為高密度,再利用傳熱裝置將太陽能轉化為電能。
2.3 海洋能發電
海洋能發電是利用海洋中儲存的大量能量來發電。海洋能屬于可再生資源,主要包括潮汐能、波浪能、海水溫差能、海流能等。海洋能對環境無污染,蘊藏量大,但是其能量密度較低,具有很強的地域性,限制了對其的開發,目前海洋能發電得到實際應用的有潮汐發電和波浪發電。潮汐發電是利用潮起潮落形成的水位差沖擊水輪機來帶動發電機進行發電。這種發電方式規律性較強,能量穩定,便于電網的發電和配電的管理,但是由于成本較高,電價也高,我國的潮汐發電站還不多。波浪發電方式是將波浪能轉換成機械、氣壓或液壓的能量,然后再利用傳動機帶動發電機發電。我國的波浪能主要分布在廣東浙江等沿海地區。
2.4 生物質發電
生物質能是蘊含在生物質中的能量,生物質能發電方式是一種以農作物秸稈和木屑為燃料的火力發電方式。生物質能是直接或者間接地利用植物的光合作用,將太陽能轉為化學能儲存在生物體內的能量。它與傳統的火力發電相比的優勢在于實現了二氧化碳的零排放,既環保又節能,因此,越來越受關注。并且,生物質能分布很廣泛,從儲量上來說,總量僅次于地球上的煤、石油和天然氣。現在利用生物質能發電的方式有多種,包括直燃發電、混燃發電、沼氣發電等。
2.5 地熱能發電
地球本身就是一個非常大的熱倉庫,據推算,全球的地熱能源總量約為現在全球能耗的45萬倍。地熱能也屬于一種較清潔的可再生資源。地熱發電是利用高出沸點的中、高地熱(蒸汽)來推動汽輪機,從而帶動發電機來發電,或者是通過熱交換用地熱來給一些沸點低的流體加熱,使其變成蒸汽后再同以上原理一樣來發電。我國的地熱資源十分豐富,現在已經發現的熱點高達5000處,地熱田有45個。已在廣東、湖南、等地建立了地熱電站,其中的羊八井地熱電站是目前我國最大的地熱電站。
3 新能源發電對我國未來電力發展的意義
3.1 提高電網的可靠性
目前新能源發電技術在我國已經取得一定的進展,有的地區已經投入實際應用中。由新能源組成的微電網系統能夠提高我國電網的可靠性,并且能夠改善電能的質量。我國的經濟發展早已步入了數字化的時代,隨著各行各業用電量的增大,只有為他們提供優質且可靠的電力供應才能為經濟的發展提供保障。大電網在高峰期的脆弱性就會表現出來,而新能源發電能夠在一定程度上緩解這種狀況,這樣不僅節約了成本,還能提供優質可靠的電能,又能避免因超負荷停電帶來的經濟損失,從而為我國經濟的高速發展創造條件。
3.2 有利于擴大我國電網覆蓋面
在新能源發電未出現之前,我國利用煤炭、石油和天然氣等傳統能源的發電方式形成的電網覆蓋面受地理環境的制約,使得一部分偏遠地區并未實現通電,用電的限制在一定程度上制約了這些地區的經濟發展。新能源出現后,可以利用當地的風能或者太陽能等能源來設計合理的微電網系統,在這些地區實現微電網供電。這樣在充分發揮我國的資源優勢的基礎上實現了電力建設的快速發展。擴大了我國整個電網的覆蓋面積,使我國電力系統朝著較好的方向發展。
3.3 節約成本,提高安全性
傳統的發電方式形成的供電系統一般實行的是遠距離的高壓輸送,這要求必須有一些相應配套的輸變電設備,不但占地面積大,而且成本高。而利用新能源中的燃料發電方式可以把電池建在終端用戶的附近,一些家用電源甚至可以直接裝在居民的家里,這樣就大大降低了輸送成本。在一些偏遠的山區或者海島等地方就可以直接在當地使用燃料電池發電,從而節約電網的建設費用,降低了供電的成本。
另外,傳統電網存在一定的安全隱患。如果發生戰爭或者自然災害,或者是一些技術上的故障等,這些因素都會造成電網系統的大范圍的停電。而利用新能源發電形成的小網絡就能避免這些現象的發生,從而提高電網的抗破壞能力,在一定程度上保障電網的運行安全。
參考文獻:
[1] 張偉波,潘宇超,崔志強.我國新能源發電發展思路探析[J]. 中國能源, 2012,(04)
[2] 于三義.淺談新能源發電技術[J]. 中國電力教育, 2011,(15)
綠色能源是指不影響環境的可再生能源,在使用過程中不排出溫室氣體、有害物質、放射性物質,主要類型包括太陽能、風力、水力、核能、潮汐、地熱、生物質能等。隨著人們生活水平提高,對周圍環境要求越來越高,綠色能源應用也越來越廣泛,其中用來發電是一個重要領域,并且有著廣闊的市場前景。
1.1太陽能發電
太陽能清潔、無污染,取之不盡用之不竭,是進行大規模開發和利用的理想能源。我國太陽能儲量十分巨大,調查顯示,只需要開發1%面積的太陽能用于發電,其發電量就相當于目前我國火電、水電、核電發電總和,對滿足人們用電需求具有重要意義。不過,盡管太陽能儲量十分豐富,但分布比較分散,將其集中起來進行大規模利用是十分困難的。目前利用太陽能發電過程中,主要采用兩種不同方式。第一種是將太陽光通過凹面鏡聚焦加熱金屬管,集聚高溫水蒸氣,再轉化為機械能發電。為實現較大規模發電,需要鋪設上萬平方公里的聚光設備。盡管采用這種方式利用太陽能發電,具有較高熱效率,但投資大,成本高,風險也比較大。第二種是利用硅晶體太陽能電池板,利用太陽光激發半導體大量電子來發電。如果太陽能電池轉換電力效率低,投入又巨大,該方式所取得的效益較低。通常在太陽能充足的地方,鋪設大面積太陽能電池板,或在屋頂、幕墻鋪設復合建材電池板,以收集太陽能,利用太陽能發電。就目前技術水平來看,硅晶片太陽能電池轉化效率約15%~18%。第三種是非晶體、微晶硅薄膜光伏板,成本較低,太陽能電池轉化效率低,只有8%~9%。另外,太陽能發電必須在白天,夜晚和陰雨天不能發電,為確保供電持續穩定,必須解決太陽能存儲問題。[1]目前太陽能發電成本較高,約2萬~3萬元/千瓦,并且在荒漠、沙漠地區發電還需要采取防沙塵措施,注重環境保護,其成本會更高。
1.2風力發電
空氣自然流動形成風,風能是一種無處不在的綠色能源。利用風吹動葉片,帶動風力發電機發電,滿足人們用電需要。風力發電將可再生自然能轉化為電能,不需要消耗燃料,成本主要為設備折舊和管理成本。并且風力資源分布廣泛,調查研究顯示,80米高度以上的風力資源全球約700億千瓦。目前在風力發電技術方面,存儲技術、聯網控制技術已取得較快發展和進步,并且技術在不斷更新和發展,對推動風力發電得到更好應用產生重要作用。在西歐國家,風電是他們實施減排的主要綠色能源之一。當前風力發電方面還存在著一些不足,影響其推廣和應用,主要體現在投資成本高,約為煤電的2倍,風電成本電價約5.6元/千瓦時,約為煤電的14倍;風電存在不穩定性特征,受季節、氣象影響,穩定性較差;風電對控制要求較高,機組運行管理經驗不足,經營管理比較困難,容易出現虧損現象。[2]這些問題都是今后在實際工作中需要妥善解決的。
1.3水力發電
水電發電是一種優質綠色能源,發電過程中不排放二氧化碳和二氧化硫等氣體。我國地勢西高東低,水能資源蘊藏量十分豐富,約6.94億千瓦,目前裝機約1.6億千瓦,約占總存量20%,水能資源仍然存在巨大開發潛力。水力發電需要修筑大壩,投資大,風險高,并且會淹沒村莊、農田,需要移民,影響經濟魚類回游,對周圍自然環境、氣候、降水等也會造成影響和破壞。這些都是在修建水庫,進行水力資源開發需要注意的問題。
1.4核能發電
核電是利用放射性重元素原子分裂,或利用較輕元素原子聚合反應產生的能量來發電,屬于綠色能源發電技術類型之一。2010年我國核電裝機容量約1000萬千瓦,今后幾年是核電快速發展時期,預計到2020年核電裝機容量可達1億千瓦。到時候核電將會在人們日常生活中發揮更大作用,更好滿足工業生產和人們日常生活用電需求。
1.5潮汐發電
潮汐差較高為13~15米,平均3米就有用于發電的價值。全球潮汐能儲量約27億千瓦,可用于發電的約10陳文:試論綠色能源發電的市場前景物流工程與技術億千瓦,并且很多地方適合修建大型潮汐電站,促進潮汐能得到更好開發和利用。我國潮汐能儲量約1.9億千瓦,可開發的約3850萬千瓦,并且80.9%潮汐資源集中在浙江、福建。目前已有10個潮汐電站在運行,總裝機容量約1萬千瓦。潮汐發電是通過利用自然能發電的,對周圍環境無污染,是典型的綠色能源。[3]我國潮汐能集中在浙江和福建,這些地區資源、能源缺乏,為緩解當地資源能源緊張局面,應該鼓勵開發潮汐能。
1.6地熱發電
地熱是離地表較近的熔巖通過地下水傳出來的熱能,各類溫泉、地熱泉都是地熱能的具體體現。世界上可用于發電的地熱泉約9000兆瓦,其中冰島、美國、墨西哥等都蘊藏著豐富的地熱資源。我國地熱資源也比較豐富。主要分布在、云南等地,已經開發的是羊八井地熱電站,地熱泉溫度207.16℃,裝機23.18兆瓦,年發電140吉瓦時。地熱是一種持續平穩的能源,投資成本不高,約1萬元/1千瓦,年滿負荷發電小時數6310~6660小時,為風電3.6倍,太陽能5.4倍。因而今后應該重視對地熱能的開發利用,更好滿足人們用電需求。
1.7生物質能發電
主要是將農業、林業、工業廢棄物、城市垃圾等經過氣化之后用來發電。我國每年農業秸稈約6億噸,其中4億噸可燃燒、氣化用來發電,林業總生物量約3億噸可用來發電。已經建成的生物質能直燃電廠15個,裝機容量550萬千瓦,到2020年可達3000萬千瓦。[4]生物廢棄物大量堆積會造成環境污染,通過對其進行合理利用能變廢為害,不僅可以滿足人們用電需求,還能實現對周圍環境的有效保護。
2綠色能源發電市場面臨的挑戰
2.1技術問題
例如,在綠色能源發電設備的一些關鍵部件上,缺乏自主知識產權,包括兆瓦級變速恒頻風電機組的控制器、變流器等,尚無自主知識產權。太陽能電池制造、電池新結構設計、硅材料切片技術等都存在不足,與發達國家存在差異。
2.2市場問題
大量閑散資金涌入綠色能源發電市場,但不同能源發電技術程度不熟練,存在投資過熱現象。相關管理工作不到位,市場發展存在盲目性。
2.3政策支持問題
相關法律法規、政策措施不完善,不能完全適應綠色能源發電需要。例如,綠色能源發電審批方面存在漏洞,容易導致裝機容量與實際并網裝機容量不相符合。[5]
3綠色能源發電的市場前景展望
3.1重視技術創新
加大科研和技術攻關力度,劃撥專項款用于自主知識產權技術研發,提高自主創新能力。建立綠色能源發電品牌,不斷推動技術創新與發展,促進綠色能源發電技術得到更好應用。
3.2培育市場體系
發揮市場的基礎性調控作用,注重政策扶持和引導,完善市場準入體系,做好市場管理工作。促進市場更加規范有序,讓投資主體更為理性地做出各種選擇,以市場為導向,理性投資,避免投資過熱,從而促進綠色能源發電市場穩定有序發展。
3.3重視政策支持
完善各項政策措施,例如,完善綠色能源發電的稅收優惠和財政補貼政策,制定完善的政策措施,合理引導外國資本和民間資本流向綠色能源發電市場。成立專門銀行辦理貸款業務,緩解綠色能源發電面臨的資金短缺問題[6]。政府部門要做好引導工作,采購綠色能源電力,讓綠色能源發電擁有更為廣闊的市場。
3.4培養專業人才
制定專業人才發展戰略,建設綠色能源產業復合型人才,為促進綠色能源發電技術得到更好應用提供人才支持。可以在普通高校設立專業學科,為企業和科研機構培養專業人才,讓他們為推動綠色能源發電做出更大貢獻。
4結論
國際勞工組織每年在“世界職業安全健康日”活動前夕,會就當前世界各國普遍面臨的職業安全健康問題及處理建議一份報告。在2012年的報告中,國際勞工組織指出,目前世界各國正在積極地發展綠色經濟。在這一重要的經濟發展方式轉變過程中,必須將職業安全健康融入綠色就業政策中。綠色就業不僅要保護環境,更要保障工人的安全與健康。綠色經濟應當作為實現經濟和社會發展的主要驅動力,而職業安全健康是促進綠色就業的重要組成部分。
“綠色經濟”已經成為可持續經濟和社會的象征。“綠色經濟”造就了“綠色就業”,“綠化”了當前的一些行業和生產工序。在這種情況下,社會包容、社會發展和環境保護與更加安全健康的工作場所、“人人享有體面勞動”更加密切相關。綠色就業需要體面的工作。好工作意味著提供足夠的工資、安全的工作條件、合理的職業前景、受到保障的工人權利等。包括“綠色工作”在內的任何工作,必須堅持這樣的原則――將工人的安全與健康作為體面勞動的重要指標。
國際勞工組織一直倡導這樣的理念:“體面的工作必須是安全的工作”。因此,保護工人的安全與健康和保護環境應當有機地聯系起來,以確保有一個實現可持續發展的全面性方法。安全健康的工作環境與環境保護,常常被視作“同一枚硬幣的兩面”。職業安全衛生措施的實施,對“綠化”企業和經濟將產生重大影響。
綠色就業和職業風險
為了創造綠色就業機會,世界各國最近在環保技術方面進行了大量投資,但對此類工作所帶來的職業風險卻沒有給予足夠的重視。因此,在創造綠色就業機會時,需要整合安全與健康方面的措施。一般情況下,“綠色”技術會減少工人暴露于有害環境的風險。但有一些工作即使被認為是“綠色”的,其所使用的技術卻不一定“綠色”。一些對環境有害的物質被環保物質替代后,已被證明對工人的健康更加有害。例如,水性漆作為溶劑型漆的替代物,卻包含了殺菌劑類的附加物。氯氟甲烷作為氫化氯氟氫的替代物,卻增加了工人暴露于致癌物質和火災隱患的風險。
人類任何的經濟活動,包含了風險與利益之間的平衡。減少或消除工作中的風險,必須依賴職業安全衛生的基本原則。職業安全衛生監管體系的應用,與工作的“顏色”關系不大。對于所有的工作場所和工作而言,不管工作的“綠色”程度如何,雇主都必須確保工人擁有安全健康的工作條件與環境。
在綠色就業成為經濟結構的一部分之前,應對與新的“綠色”技術和相關工作可能有聯系的職業傷害和風險進行評估。雖然這些工作都意味著有助于改善環境、振興經濟和創造新的就業機會,最大的風險之一卻是在急于創造大量新就業機會的同時,未能關注工作本身的質量,或者在采取適當的防護措施之前,就已造成職業傷害、疾病和死亡發生率的增加。
從事綠色工作的工人,可能會面臨傳統工作場所常見的危害。對于轉行進入“綠色”行業的許多工人來說,這些危害可能是新的,即工人可能暴露于以前沒有被識別出來的一種危害。比如,如果不采取適當控制措施,在太陽能行業從業的工人,可能暴露于碲化鎘(已知致癌物質)。創造綠色就業機會的過程應與上游的預防戰略結合起來,以預測、辨識、評估和控制這些工作中暴露的新危害與風險。
2011年,歐洲職業安全健康局出版的《歐洲風險望臺》(ERO),刊登了系列研究報告――《2020年前與綠色工作中新技術相關的新的與潛在的職業安全健康風險前瞻》。這些研究旨在為歐盟社會伙伴提供有關職業安全衛生問題的決策參考。
可再生能源的職業風險
由于具有持續的公眾支持、擴大的投資量、不斷增長的生產能力,可再生能源領域的就業人數正以迅猛的速度增長著。這種增長可能會在未來幾年加速。目前,在可再生能源行業從業的人數,保守估計全球已達420萬人。這些職位中的一半分布在生物燃料領域,工人主要從事生產和收集原料。2030年,全球在可再生能源行業從業的人數可高達2000萬。在可再生能源開發方面,德國、日本、中國、巴西和美國發揮著尤為突出的作用。歐洲制造商生產的風力渦輪機,銷售份額占全球的3/4多。可再生能源包括太陽能、風能、水能、生物能源、潮汐能、地熱能等。太陽能、風能和生物能源是最常用的可再生能源。
太陽能
通過光伏板(PV)或聚集太陽能發電(CSP),太陽能可以轉換成電能。光伏發電系統是最常見的,它使用半導體和太陽光發電。光伏發電系統的職業傷害主要存在于制造、安裝光伏板,以及最終作為生活垃圾處理光伏板的環節。在制造光伏板時,會使用超過15種有害物質。許多危害可能來源于化學品,這些化學品與生產工藝中的硅相關。光伏電池的制造還會涉及一些有毒的清潔劑。因此,制造光伏模塊及組件的工人,必須采取保護措施,以免接觸這些物質。
太陽能光伏電池板在其使用壽命(估計20~25年)結束時,會產生新的電子廢物。它們包含著許多新的和潛在的有毒物質,如碲化鎘和砷化鎵。在技術、安全、健康和環保方面,這些電子廢物都是一種復雜的回收挑戰。
在安裝太陽能電池板系統時,工人面臨的一些身體傷害,與建筑業工人面臨的傷害類似。但對于電工和管道工來說,在屋頂安裝光伏板或太能熱水器,會面臨一些新的傷害。在施工和維修太陽能電池板系統期間,工人會遭遇高處墜落、高溫、密閉空間、觸電致死等傷害。另外,在建筑物發生火災時,光伏組件燃燒時會釋放一些煙霧。這些煙霧會對消防人員和居民的健康產生危害。
風能
在過去10年里,風力發電已經呈現出了巨大的增長趨勢,預計未來還會持續增長。風力發電的工作類型主要有項目開發、渦輪部件制造以及風力渦輪機的安裝、運營與維護。
風車制造過程中的傷害與風險類型,與汽車制造業的傷害類似。風力渦輪機的安裝和維修過程中的傷害與風險,與建筑業的傷害類似。工人在工作中可能會接觸到危險化學品,如環氧樹脂、苯乙烯和溶劑,以及有害氣體、蒸汽和粉塵。工人還會遭受運動部件對身體造成的傷害,如葉片制造和維修過程中的手工作業。工人還會暴露于玻璃纖維、固化劑和氣霧劑、碳纖維的粉塵和煙霧。工人常見的健康問題有皮炎、頭暈、嗜睡、肝和腎損害、水泡、化學灼傷、生殖影響等。風力渦輪機維修過程中的物理傷害有高處墜落、手工作業導致的肌肉骨骼紊亂、密閉空間作業時的不良姿勢、爬塔時的體力負荷、觸電死亡、工作時旋轉機械和墜落物體造成的傷害。
水力發電
目前,水電提供了超過17%的世界電力。到目前為止,水電是電力生產中最重要的可再生能源。
建設、運營和維修大型水電站所導致的傷害與風險,主要存在于建筑施工、電力傳輸和配送等環節,包括:機械設備和材料處理時的傷害,意外觸電危險,六氟化硫氣體和多氯聯苯等化學品暴露。工人應配備一定的防護裝備,如安全肩帶、系鎖、呼吸防護裝置、電氣防護裝置等。此外,還應制定應急救援預案。
生物能源
【關鍵詞】 新能源 開發利用 臨滄市
一、新能源的界定
“聯合國新能源和可再生能源會議”對新能源的定義為:以新技術和新材料為基礎,使傳統的可再生能源得到現代化的開發和利用,用取之不盡、周而復始的可再生能源取代資源有限、對環境有污染的化石能源,重點開發太陽能、風能、生物質能、潮汐能、地熱能、氫能和核能。《2013—2017年中國新能源產業調研與投資方向研究報告》提出:新能源一般是指在新技術基礎上加以開發利用的可再生能源,包括太陽能、生物質能、水能、風能、地熱能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面與深層之間的熱循環等;此外,還有氫能、沼氣、酒精、甲醇等,而已經廣泛利用的煤炭、石油、天然氣等能源,稱為常規能源。云南省臨滄市水能資源豐富,但水能資源開發率已經接近90%,風能、太陽能、生物質能和地熱能資源條件較好,煤炭資源匱乏,尚未發現油氣資源,文中所述新能源主要指太陽能、風能、生物質能。
二、臨滄市新能源資源條件和開發利用現狀
臨滄市新能源資源豐富,近年來,臨滄新能源開發利用仍處于起步階段,風能、太陽能和生物質能項目前期工作的推進初見成效,但目前還沒有投產的項目。
1、風能資源條件和開發利用現狀
臨滄市全年平均風速為0.7—2.2米/秒,其中春季1.0—3.0米/秒,夏季0.9—2.0米/秒,秋季0.5—1.5米/秒,冬季0.5—2.6米/秒。不同的地理位置、不同的海拔高度風能資源相差較大。目前已有中國三峽新能源公司、華能云南新能源公司、中廣核風力發電有限公司等9家知名企業與臨滄市簽訂風能開發合作協議,在全市范圍內開展風力測試數據收集、資源情況調查和預可研編制等相關前期工作。現已建成44座測風塔,規劃建設風電場24座,總裝機容量233.75萬千瓦,估算總投資234億元,其中6個風電場已列入云南省級規劃。
2、太陽能資源條件和開發利用現狀
臨滄市全年日照時數為1878—2247小時,太陽能輻射總量為每年每平方米5239—5702兆焦,相當于每平方米日輻射量3.98—4.33千瓦時,每一平方米土地一年可獲取的太陽能相當于1450—1580度電所產生的能量,屬全國的三類太陽能資源中等類型地區。另外,臨滄市擁有豐富的硅礦資源,目前已形成一定規模的硅產業鏈,今后將會成為太陽能光伏發電材料、產品和設備生產的重要基地。臨滄市農村太陽能熱水器利用約10萬平方米,同時還積極推廣使用太陽能節能路燈和太陽能干燥技術在農業生產中的運用。目前尚無太陽能光伏發電項目,但已與中國三峽新能源公司、特變電工新疆新能源股份有限公司簽訂了合作開發太陽能光伏發電項目的合作協議,“十二五”期間,將重點在云縣和雙江縣各建設一個萬千瓦級的太陽能光伏發電站。在光伏材料生產方面,云縣三奇光電科技有限公司單晶硅系列產品開發項目已經投產,雙江西地公司建設5.26萬噸工業硅和年產1000噸高純硅項目,新上兩臺12500千伏安工業硅生產線和配套的電站建設項目正在開展前期工作。
3、生物質能資源條件和開發利用現狀
(1)生物柴油原料——膏桐、地溝油。臨滄市現已種植膏桐46.6萬畝,預計到2020年種植膏桐的林地面積將達到80萬畝,膏桐初加工能力達到10萬噸。臨滄市2012年餐飲單位約3600家,產生的泔水油(含煎炸廢油)101噸/天(3.7萬噸/年)。按照現有生產技術,每生產1000噸生物柴油,能同時處理1200噸泔水油、地溝油原料。由于生物柴油開發政策性強,目前臨滄尚無生物柴油生產企業和合法的地溝油收集加工企業。
(2)燃料乙醇原料——木薯。臨滄市現已種植木薯6.15萬畝,干薯片產量達到1.6萬噸。臨滄市與緬甸接壤,預計2015年以前境內可用于種植木薯的面積約40萬畝,可通過境外農業合作和替代種植擴大種植規模。目前尚無國家核準的燃料乙醇項目。
(3)沼氣資源。臨滄市年平均氣溫17.2℃,各縣區年平均氣溫都在16℃以上,非常適合沼氣池建設。蔗糖產業是臨滄的支柱產業,糖廠生產殘留的含有大量糖分的甘蔗渣以及排出的高濃度有機廢水,都是較好的沼氣發酵原料,產氣潛力非常大。目前尚無工業沼氣項目,主要是傳統的沼氣利用,已建成農村沼氣池15.84萬口。
(4)生物質發電燃料資源。臨滄市常用耕地面積362萬畝,農作物秸稈的理論資源量為124萬噸,可收集資源量為102.7萬噸。在不考慮運輸半徑的情況下,利用量可達44.4萬噸,可支撐6萬千瓦的生物質發電項目。臨滄市森林覆蓋率60.56%,共有林地面積1944.3萬畝,森林蓄積量達8437.5萬立方米,林業生物質總量超過5000萬噸,其中可利用的林業生物質能資源總量約50萬噸/年。按照煤與林木生物質燃料熱量換算,2噸林木生物質可替代1噸標準煤,可開發的林業生物質能源總量可達到每年25萬噸標準煤,相當于每年7億千瓦時(相當于火電14萬千瓦)的發電量。目前尚無生物質發電項目。
三、臨滄市新能源開發利用中存在的主要問題
1、資源評估不足
資源評估不足,缺乏實證性的資源數據是新能源發展存在的普遍問題。由于資源量不清,特別是近期的經濟技術可開發量不清,對各類新能源發展規模存在爭議。目前臨滄市政府和多家企業已初步簽訂了開發利用風電的框架協議,總裝機容量達到233.75萬千瓦,但考慮到各種因素,預計2015年可能投產的裝機容量約10萬千瓦。太陽能資源評估只是依據現有的氣象站點觀察得出的資源理論總量和分布數據。可用于種植生物質原料的土地面積評估不足,大面積種植對生物多樣性的影響缺乏實證性驗證。
2、新能源發展剛剛起步,在全省的競爭力不強
“十一五”時期是云南省新能源的起步時期,其中大理州依托豐富的風能資源,其風電開發走在全省前列;昆明市依托經濟技術優勢,太陽能、生物質發電走在全省前列;楚雄州、普洱市依托豐富的生物資源,生物質燃料開發走在全省前列。與上述州市相比,臨滄市新能源開發的步伐滯后,風電測風和太陽能選址在“十一五”末期才起步,目前尚無開工建設項目。此外,臨滄市與滇西南、滇東南其他州市自然資源稟賦差異不大,能源產業結構趨同,因此對項目、資金的爭取競爭激烈,在生物質能方面尤為突出。
3、電網接入和消納對風電、太陽能發展有一定制約作用
按照國家能源局的總體布局,在2015年以前,全國各省(區)風電、太陽能發電主要在本地區消納,云南作為全國水電資源富集區,汛期水電富余問題十分突出,相比技術成熟、價格低廉的水電,市場對風電和太陽能光電的接納程度有限。特別是臨滄作為全省水電富集區,風電和太陽能的開發也面臨著電網接入與市場消納的制約問題。
4、生物質能面臨較大的政策市場風險
“十一五”期間,全國和云南省的新能源蓬勃發展,風電、太陽能光伏發電均超量數倍完成規劃目標,唯有生物質能沒能如期完成規劃目標。這主要是因為生物柴油、燃料乙醇生產成本目前還遠高于石化能源,而且生產成本中75%為原料成本。若要降低生物質能的生產成本,首先需要降低原料成本,這將打擊山區群眾的積極性。從現階段的資源勘察情況來看,臨滄較有優勢的資源是生物質能和太陽能光伏產業(包括光伏發電和光伏產品制造)。但生物柴油、燃料乙醇等由于國家定價不明確,價格敏感,抗風險能力弱。另外,目前國家收緊了風電和燃料乙醇項目的審批,新能源發展困難較多。
四、臨滄市新能源開發利用效益分析
1、經濟效益分析
新能源因其環境效益和社會效益而成為戰略性產業,但其實際推廣卻很難一步到位,主要是因為現階段新能源開發成本較高,經濟效益低。但隨著新能源規模化發展、成本降低和產業政策扶持,預計到2020年新能源電力將實現“平價上網”,生物質液體燃料市場競爭力也將進一步增強。預計到2015年,臨滄市風電裝機容量約10萬千瓦,發電量2.2億千瓦時,產值將達1.3億元;太陽能光伏發電裝機容量達10萬千瓦,發電量1.2億千瓦時,產值將達1.2億元;膏桐種植面積將發展到50萬畝,年平均產值將達3.5億元;生產燃料乙醇約10萬噸,產值將達16億元;建成農戶用沼氣池23萬口,將為農民增收節支3.45億元;生物質發電新增裝機容量約3萬千瓦,年發電量1.8億千瓦時,產值將達1.35億元。
2、生態效益分析
與傳統能源相比,風能、太陽能、生物質能等新能源具有環境影響小、污染少、可再生等優勢,生態效益明顯。臨滄具有風能開發價值的場地多集中在海拔較高的山地上,這些山地多為未利用地,土地貧瘠、植被覆蓋較差,而且避開了環境敏感區域。到2015年,預計風電裝機容量達10萬千瓦,發電量2.2億千瓦時,相當于節約標煤7.3萬噸,減少CO2排放量18.25萬噸;全市農村太陽能熱水器安裝面積將達40萬平方米,相當于節約標煤4.8萬噸,減少CO2排放量12.48萬噸;生物柴油和燃料乙醇產量可達15萬噸,相當于節約標煤16.5萬噸,減少CO2排放量41萬噸;農村戶用沼氣池達23萬口,相當于節約標煤6.3萬噸,減少CO2排放量15.8萬噸。生物質能是CO2零排放的能源,生物質燃燒所排放的CO2和生物質植物生長過程中吸收的CO2可以相互循環、抵消。
3、社會效益分析
發展新能源有利于改善能源結構,減少對石化燃料的依賴,保障能源安全,促進經濟社會的可持續發展。發展風能、太陽能等新能源產業是新科技和綠色社會價值觀的體現,有利于提高企業的自主創新能力、培育新的經濟增長點。臨滄豐富的生物質資源都在農村,發展生物質能,能夠有效地為農民開辟新的就業和增收渠道。膏桐等油料林種植按每個勞動力種植管護10—15畝計算,2015年種植面積約50萬畝,可以使3—5萬農民獲得新的增收渠道。木薯等燃料乙醇原料種植按每個勞動力種植管護5畝計算,“十二五”期間種植約34萬畝,則可以使6萬多農民得到新的增收渠道。生物質發電的農業秸稈和林業廢棄物較為分散、廉價易得。總之,生物質能源既能增加農民收入,又能提供清潔能源,繁榮農村經濟(運輸、加工),是實現工業反哺農業、城市支持農村,提高貧困地區農民生活水平,加快農村小康社會建設的一條有效途徑。
五、加快臨滄市新能源開發利用的對策建議
1、確立率先發展新能源的戰略
新能源的開發利用,對增加能源供給、改善能源結構、促進環境保護具有重要作用,是解決能源供需矛盾和實現可持續發展的戰略選擇。必須從戰略高度充分認識新能源產業在國民經濟和社會發展中的重要作用。各級政府都要把大力發展新能源作為轉變經濟發展方式,促進可持續發展的重要舉措,為新能源的發展提供政策、制度、資金和組織保障。要進一步加大宣傳力度,提出一批宣傳口號,建立一批科普基地,認定一批應用新能源的典型,使大力發展新能源盡快成為全民共識。
2、加大對新能源的資源調查
盡快組織相關部門和企業,對以風能、太陽能和生物質能為主的新能源資源進行基礎性、系統性的調查和評價,掌握各類新能源資源狀況,獲得縣(區)一級可開發資源量數據,預測資源發現趨勢,建立市級新資源管理數據庫和評價系統,為各級政府制定能源戰略和發展規劃提供科學依據。在摸清資源家底的基礎上,加快新能源開發。
3、加大對新能源發展的政策扶持力度
政府在政策上要為新能源的開發利用創造條件,加大對新能源發展的政策支持力度。在稅收、信貸、投資、價格、補貼等方面,積極給予支持。建立和擴展新能源財政和專項基金,利用低息貸款、債券、新產品研發和展示費用補貼等多種形式支持新能源企業;借鑒市場經濟發達國家的經驗,為了鼓勵消費新能源產品,應對消費者進行一定補貼。在稅收方面,政府要進一步完善新能源的稅收政策,減免新能源產業各個環節的稅費。
4、爭取優勢項目列入國家和省級規劃
“十二五”期間,國家和各省都將加強新能源開發建設的管理工作,將按照規劃有序開發新能源,臨滄市要認真做好備選項目的論證和分析工作。采取專家論證和銀行介入等方法,交叉論證,努力把好項目選擇關,提高備選項目質量。儲備一批較成熟的項目,編入后續項目序列。新上項目要符合國家新能源產業發展政策和投資導向,要按照臨滄市國民經濟和社會發展總體規劃和能源專項規劃,建立和完善新能源項目庫,加強新能源項目前期工作。為避免風電開發與電網接入的矛盾進一步加大,國家在“十二五”期間將嚴格按照風電開發規劃和年度開發方案進行風電項目核準,云南省也將執行國家政策嚴格風電管理。為確保項目能夠核準,必須加快風電測風、選址、資源評估等項目前期工作,爭取優勢項目列入國家和省級規劃。
5、加強科技人才支撐
制定相關政策,積極從外引進人才,充實臨滄市新能源方面的工程設計、市場開發等方面的高級人才隊伍。組建若干個新能源重點發展領域的專家隊伍,以全國乃至全球的視野,把脈臨滄市的新能源規劃、評估和考核,為政府決策發揮智囊作用。鼓勵新能源企業與科研機構、高校聯合建立新能源技術人才培養基地,按照對口送學的原則,采用訂單培養、定向招生、委托培訓等方式,重點培養一批新能源產業發展急需的技術人才、管理人才和高素質產業工人。鼓勵新能源企業公開向國內外招聘技術負責人,完善技術參股等產權激勵機制。
6、做好環境評價和環境保護
臨滄市環境敏感區分布較廣,數量較多,因此新能源開發利用項目應避開環境敏感區域。要發揮規劃的引導和約束作用,加強項目開發的環境影響評價,強化項目運行監督管理,突出政府職能,嚴格執行環境影響評價“三同時”制度。風電和太陽能項目重點要做好選址,選址應避開人口密集的城區和近郊,工程建設應遵循盡量少破壞地表植被的原則,風電工程建成后要開展鳥類監測工作。對太陽能硅產業的發展要高起點、成規模,嚴格執行行業有關標準,提高裝備水平,降低能源和資源消耗,重點做好煙氣凈化和煙塵治理。對生物質能發展要堅持“不與人爭糧,不與糧爭地,不與傳統行業爭利”的原則。
【參考文獻】
[1] 白生菊:青海省新能源和可再生能源開發利用淺析[J].青海科技,2005(5).
[2] 曾曉安:中國能源財政政策研究[M].北京:中國財政經濟出版社,2006.
[3] 周白石:新“點水成油”面臨頭尾瓶頸[N].天津每日新報,2010-12-03.
[4] 劉高峽:可再生能源的技術創新障礙與激勵政策建議[J].科技進步與對策,2009(1).
關鍵詞:風能設計 發電設備
風力發電近幾年發展如此之快,是因為它有許多優點:1.設備簡單,投資少,成本低,風力發電機的整個設備成本不足功率相當的火力發電,水力發電和核電站成本的1/4,在二、三年內就可以收回全產投資;2.節省燃料和運輸費用。在風力資源豐富的地區,風力是取之不盡,用之不竭的,可就地建立風力發電站,就地用電,這樣就可以節省大量的輸電設備和能源。許多燃料是十分重要的化學原料,把它白白的燃掉是十分可惜的。我國資源并不十分豐富,充分利用風力資源意義就更重大了;3.利用風力可以減少對大氣的污染,保護我們人類賴以生存的自然環境。化學燃料不斷向大氣中排放對生物有害物質,嚴重的威脅人們健康,而風力能源則沒有任何影響人類健康的有害物質。
一 風的產生與特性
風是地球外表大氣層由于太陽的熱輻射而引起的空氣流動;大氣壓差是風產生的根本原因。它的特性:周期性,多樣性,復雜性。
二 風的能量與測量
1.產生能量的基本要素: 風具有一定的質量和速度。
2.風能的一些主要特性參數:如風能、風能密度、風速與風級、風向與風頻以及風的測量等。
2.1風能:空氣運動產生的動能稱為“風能”。
2.2風能密度:單位時間內通過單位截面積的風能。
2.3風速與風級:風速就是空氣在單位時間內移動的距離,國際上的單位是米/秒(m/s)或千米/小時(km/h)。分13級
2.向與風頻:通常把風吹來的地平方向定為風的方向,即風向。風頻是指風向的頻率,即在一定時間內某風向出現的次數占各風向出現總次數的百分比,
2.5風的測量:風的測量儀器主要有風向器、杯形風速器和三杯輕便風向風速表等。
三 風力資源
據理論計算,太陽輻射到地球的熱能中約有2%被轉變成風能,全球大氣中總的風能量約為10 14MW,其中蘊藏的可被開發利用的風能約有3.5×10 9MW,這比世界上可利用的水能大10倍。
3.1世界風力資源分布
根據世界能源理事會的有關資料,地球表面有27%的地區年平均風速高于5m/s(距地而10m高)。如將這些地方用作風力發電場,則每km2的風力發電能力最大值可達8Mw,總裝機容量可達24x1013w。
據分析,實際上陸地面積中風力大于5m/s 的地區,其中僅4%有可能安裝風力發電機組。
3.2風能的利用
按照不同的需要,風能可以被轉化成其他不同形式的能量,如機械能、電能、熱能等,以實現提水灌溉、發電、供熱、風帆助航等功能。21世紀風能利用的主要領域是風力發電。
四 風力發電設備
4.1組成:風力發電機組包括兩大部分;一部分是風力機,由它將風能轉換為機械能;另一部分是發電機,由它將機械能轉換為電能。
4.1.1分類:
4.1.2根據它收集風能的結構形式及在空間的布置,可分為水平軸式或垂直軸式。
4.1.3從塔架位置上,分為上風式和下風式;
4.1.4還可以按槳葉數量,分為單葉片、雙葉片、三葉片、四葉片和多葉片式。
4.1.5從槳葉和形式上分,有螺旋槳式、H型、S型等;
4.1.6按槳葉的工作原理分,則有升力型和阻力型的區別。
4.1.7以風力機的容量分,則有微型(1kW以下)、小型(1―10kW)、中型(10―100kW)和大型(100kw以上)機。
4.2水平軸力風機
4.2.1特點:風力機的風輪軸與地面呈水平狀態,稱水平軸風力機。
4.2.2組成:它一般內風輪增速器、調速器、調向裝置、發電機和塔架等部件組成,大中型風力機還有自動控制系統。
4.2.3應用:這種風力機的功率從幾十千瓦到數兆瓦,是日前最具有災際開發價值的風力機。
4.2.4類型:有傳統風車、低速風力機及高速風力機等3大類型。
4.2.5風力機的主要技術指標參數:風輪直徑,通常風力機的功率越大,直徑越大;葉片數目,高速發電用風力機為2―4片,低速風力機大干4片;葉片材料,現代常采用高強度低密度的復合材料;風能利用系數,一般為0.15―0.5之間;啟動風速,一般為3―5m/s;停機風速,通常為15―35m/s;輸出功率,現代風力機一般為幾百干瓦―幾兆瓦;發電機,分為直流發電機和交流發電機;另外還有塔架高度等等。
4.3垂直軸風力機
4.3.1特點:凡風輪轉軸與地面呈垂直狀態的風力機叫垂直抽風力機。
形式有:如s型、H型、Ф型等。
4.3.2應用:雖然目前垂直軸風力機尚未大量商品化,但是它有許多特點,如不需大型塔架、發電機可安裝在地面上、維修方便及葉片制造簡便等,研究日趨增多,各種形式不斷出現。各種形式的垂直軸風力機。
五 風力發電系統及裝置
5.1風力發電機組的系統組成
風力發電系統是將風能轉換為電能的機械、電氣及共控制設備的組合。
通常包括風輪、發電機、變速器(小、微容量及特殊類型的也有不包括變速器的)及有關控制器和儲能裝置。
5.2調向機構
作用:用來調力機的風輪葉片旋轉平而與空氣流動方向相對位置的機構。因為當風輪葉片旋轉平面與氣流方向垂直時,也即是迎著風向時,風力機從流動的空氣中獲取的能量最大,因而風力機的輸出功率最大,所以調向機構又稱為迎風機構(國外通稱偏航系統)。
類型:小型水平軸風力機常用的調向機構有尾舵和尾車;風電場中并網運行的中大型風力機則采用由伺服電動機。
5.3發電機
微型及容量在10kW以下的小型風力發電機組,采用永磁式或自勵式交流發電機,經整流后向負載供電及向蓄電池充電;
容量在l00kw以上的并網運行的風力發電機組,則應用同步發電機或異步發電機。
5.4升速齒輪箱
作用:是將風力機軸上的低速旋轉輸入轉變為高速旋轉輸出,以便與發電機運轉所需要的轉速相匹配。
5.5塔架
5.6控制系統
5.6.1組成:100kw以上的中型風力發電機組及1Mw以上的大型風力發電機組皆配有由微機或可編程控制器(PLC)組成的控制系統來實現控制、自檢和顯示功能。
5.6.2風力發電特點及優勢:它是一種安全可靠的發電方式,隨著大型機組的技術成熟和產品商品化的進程,風力發電成本降低。風力發電不消耗資源、不污染環境,具有廣闊的發展前景,建設周期一般很短,一臺風機的運輸安裝時間不超過三個月,萬千瓦級風電場建設期不到一年,而且安裝一臺可投產一臺;裝機規模靈活,可根據資金多少來確定,為籌集資金帶來便利;運行簡單,可完全做到無人值守;實際占地少,機組與監控、變電等建筑僅占風電場約1%的土地,其余場地仍可供農、牧、漁使用;對土地要求低,在山丘、海邊、河堤、荒漠等地形條件下均可建設,在發電方式上還有多樣化的特點,既可聯網運行,也可和柴油發電機等級成互補系統或獨立運行,這對于解決邊遠無電地區的用電問題提供了現實可能性。