新能源发电技术分析与未来展望

刘黄欣

（中南大学信息科学与工程学院，湖南省长沙市410000）

摘要：全球资源紧缺与环境污染问题日益严峻，21世纪能源结构将会发生根本的变化，新能源发电技术以其环保型与经济性受到广泛的重视。本文介绍了几种典型新能源发电技术的基本原理和应用现状，并对发展中存在的问题进行了综合分析。在此基础上，提出了未来中国新能源发电多元化发展的思路和建议。

关键词：新能源发电；太阳能发电；风力发电；生物质发电；前景展望

1.引言

到目前为止，中国所依赖的电源仍然基于煤炭，石油和天然气等不可再生能源。日益稀缺的不可再生能源势必成为制约中国经济发展的瓶颈;化石能源不合理的开发利用出现了一系列的生态环境问题，意味着资源与环境协调发展之路必定漫长艰辛；随着国民经济的蓬勃发展，对电力的需求明显增加，许多经济发达地区已经出现供不应求的局面。传统能源的发展面临严峻考验，各种情况使得发展新能源发电技术势在必行。

2.常见的新能源发电技术

2.1太阳能发电

2.1.1概述

众所周知，太阳能具有资源充足、分布广泛、安全清洁，技术可靠等优点，是大自然赋予的巨大宝藏。太阳能发电技术有两种主要类型，一种是光伏发电，它运用了一种通过镜子汇聚太阳光的太阳能收集装置。太阳能用于加热收集装置中的传热介质，然后加热水以形成蒸汽以驱动或直接驱动发电机旋转。最典型的例子是使用光伏效应产生电能的光伏电池;另一种是利用太阳能的热能来驱动涡轮机发电，即太阳能热发电。

2.1.2开发建设情况

中国太阳能发电经过了多年的探索和进步，从2009年开始进入快速发展时期，规模持续扩大，新增装机容量不断创历史新高，具世界前列。尤其是在光伏发电领域，我国已经处于全球领先水平，形成了行业的标准。2015年，国家实施“领跑者”计划，推出第一个先进技术光伏示范建设基地，进一步扩大和推广光伏发电技术。CSP示范项目也取得了突破，建成了中国第一个商业运营的塔式CSP站。

2.1.3存在的问题

①原料还需进口国外。由于中国光伏发电产业起步较晚且发展相对缓慢，大部分多晶硅晶体依赖进口。中国的多晶硅生产率很低，实际生产和需求之间存在很大差距。

②发电成本高。太阳能发电约为生物质发电的7-12倍，是风力发电的6-10倍。是传统煤电方式的11-12倍，且并入电网还要包括企业利润，电力公司的利益，诸如税收和其他昂贵的成本等因素使得中国的太阳能发电行业变得困难。

③缺乏核心技术。目前，光伏产业的核心技术和制造设备主要在国外。专利质量与创新水平不容乐观，且发明专利人主要集中在科研机构与高校，由于参与不足或缺乏技术创新能力，技术创新型公司未能成为发明专利的主体。

2.2风力发电

2.2.1概述

风能是一种清洁而稳定的新能源。全球风能储量丰富，是地球上可开发利用的水能的10倍。风力发电装置利用风来驱动叶片旋转，然后通过增速器增加旋转速度，使发电机发电。发电机产生的电是不稳定的交流电，交流电整流成直流电供给直流蓄电池，或直流电转换成稳定的交流电输入电网。

2.2.2开发建设情况

目前，中国已成为世界上规模最大，发展最快的风电市场。根据全球风能理事会的统计数据，全球风电累计装机容量已从2001年的23,900兆瓦增加到2016年的486,749兆瓦。复合年增长率为22.25％，而中国风电累计装机容量年复合增长率为49.53％。增长率位居全球第一；2016年，中国新增风电装机容量占全球新增装机容量的42.7％，位居世界第一。

2.2.3存在的问题

1.海上风电装机容量增长缓慢。主要原因在于：一是海上风电前置审批手续较复杂，涉及能源，海洋，海事，环保，军事等多个管理部门，海域利用等问题沟通协调难度较大；二是海上风电建设成本仍然较高，政府的支持政策力度不大，收益水平无法保证，导致发展不起来。

2.大型风力发电机组网络事故不断发生，风电安全运行问题突出。据统计，2011年全国共有风力发电机组193台，涉及风电10-50千瓦的事故54起。一次损失50KW以上的有12起，不仅经济损失惨重，而且对电网的安全运行影响甚大。许多离网事故暴露了风电设备的设备质量和施工过程，存在严重的安全隐患，风电场的运行维护管理水平有待提高。最突出的是大多数风力发电机不具备承受低压穿越的能力，技术整改工作应尽快提上议事日程。

2.3生物质发电

2.3.1概述

生物质是地球上最普遍的物质，包括所有动物，植物和微生物，以及由这些生物物质衍生，排泄和代谢的许多物质。它在应对全球气候变化，能源供需矛盾，保护生态环境，惠及民生方面发挥着重要作用。生物质和过量空气在锅炉中燃烧，产生的热烟气与锅炉的热交换组件进行热交换，蒸汽轮机中产生的高温高压蒸汽膨胀并工作以产生电能。

2.3.2开发建设情况

在生物质发电方面，中国相对于欧洲和美国起步较晚。2015年，中国的生物质发电装机容量为155万千瓦，主要集中在华北和华东地区。据统计，截至2016年底，生物质发电装机容量达到1214万千瓦，比上年增长17.86％;发电量为650千瓦时，比上年增长23.34％。

2.3.3存在的问题

①原材料成本高。生物质能源与风能和光能之间的最大区别在于其原材料更加稀缺。尽管有大量的生物质资源，原材料采购和转换过程需要额外的投入，增加了原材料的总成本。其次，生物质发电的原材料成本相对复杂。因此，加工成本，存储成本和损失占很大比例。

②存在技术问题。生物质复合燃料供应系统和锅炉燃烧技术已经相对成熟，但生物质预处理和进料系统仍存在问题。秸秆麦秸等软质秸秆磨碎的不均匀性问题尤为严重，容易引起饲喂系统堵塞，从而影响生物质发电厂的运行；由于燃料处理系统和燃料设备成熟度不高造成目前设备运行时间总体偏短。

3.新能源发电产业的未来展望与前进方向

（1）技术改进和创新，制定新能源发电产业发展规划。

国家颁布鼓励政策，改进技术和产业体系，加快人才培养，全面提高中国新能源发电技术的创新能力和技术水平。统筹规划，因地制宜制定未来发展规划，国家资金投入支持相关项目，在引进国外先进技术的基础上，改进创新，尽快形成自主创新能力，将利益达到最大化。（2）进一步发展新型发电技术，实现生态平衡

①垃圾发电

随着工业化和城市化的不断推进，“垃圾围城”现象越来越严重。因其可以减少温室气体排放在各城市纷纷上马。然而，目前的上网电价政策尚未得到有效实施，而国内垃圾发电行业相对缺乏技术和管理标准等一系列问题使得无法推广垃圾发电行业。

②氢能发电

氢能是二次能源，清洁环保，转化利用率高。氢燃料电池由于其高性能，低污染和高安全系数，在许多领域也显示出广阔的应用前景。然而制氢缺乏一种价格低廉且技术优良的工艺方法，氢气储存运输困难，燃料电池普及率较低等一系列有待解决的问题使得我国的氢能产业停滞不前。

4.结语

发展低碳经济，绿色经济无疑是未来的发展趋势，新能源发电的积极发展是优化能源结构，保护生态，实现可持续发展的必然战略决策。但当前我国新能源发电还存在一些问题尚待解决，从辅助能源成为主要能源还有很长一段路要走。但相信在不久的将来，随着国家对新能源发电的支持力度不断提升，技术水平的日趋提升，新能源发电并将成为主流。

参考文献

[1]谭辉,孔祥福,曾凡涛.新能源发电技术研究综述[J].山东工业技术,2014(23):173-174.

[2]杨志.我国电力能源现状及其发展趋势[J].企业技术开发,2015,34(11):179-180.

[3]武平,郭巍,晋春杰,苏颖,徐武.浅谈我国电力与能源现状及解决途径[J].电气技术,2018,19(05):1-4+14.

[4]张伟波,潘宇超,张卫东,崔志强.我国新能源发电存在问题及对策建议[J].中国电力,2012,45(09):48-51.

[5]叶锋.新能源发电——实现人类的可持续发展[J].农业工程技术(新能源产业),2008(01):18-22.

[6]杨为,高研,徐宁舟,严流进,黎明.新能源发电技术的分析[J].电工电气,2009(04):1-5+9.

[7]高泽,杨建华,冯语晴,王艳松,金锋.新能源发电现状概述与分析[J].中外能源,2014,19(10):31-36.

[8]李胜,李玉堂,李俊玲.新能源发电综述[J].现代农业,2013(04):78-79.

[9]牛微,李珊珊.我国新能源发电技术应用现状及发展[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2005(04):34-36.

作者简介：

刘黄欣（1998--），女，汉族，福建省莆田市人，中南大学信息科学与工程学院电气工程及其自动化专业，本科在读。