河南理工大学新能源与分布式发电考试总结无水印版

第一章:概述1.常规能源:煤炭、石油、天然气、水能和核裂变能等、水力发电属于常规能源。新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能2.地热资源按照储存形式分为：水热型、地压型、干热岩型、岩浆型3.海洋能发电可分为潮汐能发电、波浪能发电和海洋温差能发电、海流能发电和盐度差能发电。4.太阳能热发电是将太阳辐射能转换为热能，在通过各种发电装置将热能转换为电能的发电技术。太阳能光伏发电技术是利用半导体界面的光生伏特效应而将太阳光辐射能直接转换为电能的一种发电技术5.风力发电其原理是通过叶轮将空气流动的动能转化为机械能再通过发电机将叶轮机械能转化为电能6地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机转换为机械能，然后带动发电机发电；不同的是，地热发电不用备有庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，他所用的能源就是地热能。7生物质能发电是将生物质本身的能量转化为可驱动发电机的能量形式，如燃气燃油酒精等再按照通用的发电技术发电8.海洋能是海水各种运动所产生的能量，它是波浪能，潮夕能，潮流能，海水温差能和盐度差能的统称潮汐能是指海水涨潮和落潮形成的水的动能和势能。潮汐发电就是利用海水涨落及其所造成的水位差来推动水轮机，再由水轮发电机来发电第二章：太阳能发电1.太阳能发电可以分为光热发电和光伏发电2.太阳能利用的主要形式：太阳能供热、太阳能发电、太阳能光伏发电3.太阳能热发电系统组成：太阳能集热系统、蓄能与换热系统和汽轮机发电系统，热发电一类是蒸汽热动力发电一类是热电直接转换4.太阳能光热发电和光伏发电的区别：①太阳能热发电即为光热发电，是太阳辐射能转化为热能，再通过各种发电装置将热能转化为电能的发电技术。“光-热-电”的转换过程。太阳能热发电技术的核心太阳场（太阳能集热子系统吸热与输送热量子系统）②光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能转换为电能的发电技术。关键元件是太阳能电池，逆变器次之。“光--电”的转换过程③两者之间最重要的差别在于各自在能量储存方式上的差异。光伏发电是由光年直接转化为电能，其多余的能量只能用电池储存其技术难度和造价远比光热发电大得多。光热发电易于对多余的能量进行储存，以实现连续稳定的发电和调峰发电④光热发电规模比较大而光伏发电规模相对较小⑤光伏发电主要应用于分布式发电而光热发电较多用于集中式发电5.太阳能热发电按照集热方式不同分为槽式、塔式、蝶式三种形式槽式系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上并将管内的传热工质加热产生蒸汽，推动常规汽轮机发电；塔式系统是利用较多的定日镜将太阳的热辐射反射到置于高塔顶部的高温集热器上加热工质产生过热蒸汽或直接加热集热器中的水产生过热蒸汽驱动汽轮发电机组发电；蝶式系统是利用曲面聚光反射镜将入射阳光处并在焦点处直接放置斯特林发动机发电种类塔式槽式蝶式发展状况提供高温过程热，可联网发电运行。处于试验示范阶段，最大容量为10MW提供中热，可联网发电运行。商业化阶段，最大容量80MW，总容量354MW提供高温过程热，分散独立运行。处于试验示范阶段，独立系统容量小于50KW优点从长远看前景好，效率高。可以通过蓄热或互补降低成本。具有商业化运行的经验，互补方式已得到验证。较高的转化效率，可以模块化或者复合运行缺点聚光场与吸热场优化配合问题还有待研究真空管的寿命还没有得到大规模没有商业化的与蝶式聚光器配合的Stirling机6.光伏发电系统组成：太阳能电池方阵、储能蓄电池、保护和控制系统、逆变器等设备逆变器—mppt（最大功率点跟踪）原理：通过不断对PV电压（电压控制）或电流（电流控制）进行小幅度的扰动，实时计算其输出功率的变化从而逐渐实现最大功率点的跟踪。7太阳能电池组的性能：光照强度、温度、阴影①一般来说，光电流随光强的增长呈线性关系②温度越高组件的输出功率越低，温度每升高1度输出功率减少0.2%-0.45%③组件由多个串联而成，当一个电池被阴影遮盖时其短路电流会降低，低于串联电路工作电流时会增加功率损耗，引起过热甚至造成组件焊点熔化等问题。8.电池组件性能的匹配①两个性能相同的组件串联到一起时电流保持不变电压将加倍然而性能不同的组件串联到一起时，电压仍然叠加电流将被限制到略高于组件中电流较小的电池板产生的电流值②两个性能相同的组件并联到一起时电压保持不变电流将加倍然而两个性能不同的组件并联到一起时电流将增加电压则是两者的平均值第三章：风能发电按叶片数量：单叶片、双叶片、三叶片、四叶片和多叶片1风车的种类：按主轴与地面的相对位置：水平轴、垂直轴（立轴）按桨叶工作原理分为：升力型、阻力型2风力机的种类;按转轴与风向的关系风力机大体上分为两类：水平轴风力机（风轮的旋转轴与风力平行）；垂直轴风力机（旋转轴垂直于地面或气流方向）3常见的风力发电机类型：恒速恒频的鼠笼式感应发电机（淘汰）；变速恒频的双馈感应式发电机；变速变频的直驱式永磁同步发电机4双馈式和直驱式的区别：1双馈式风机的技术现在已经成熟，其主要结构包括：风轮、齿轮箱、发电机、冷却系统、偏转系统、风速风量测量系统、机塔、变桨系统、主控系统、变频器、通信系统。“直驱式风机没有变速箱（齿轮箱）”2优点：双馈式成本低技术成熟可以在小容量情况下采用全风冷。直驱式可以在非常宽的风速范围发电，省去齿轮箱，可靠性高维护性好功率因数几乎不受限制，运行安全可靠是以后的发展方向3缺点：双馈式，发电所需的风速范围要求较高发电的经济型和稳定性差有齿轮箱维护成本很高，电网的适应性差，功率因数受限制直驱式，直驱电机和电力电子装置成本高，技术不成熟；电机体积很大功率因数不可控5风能利用系数Cp.不可能将接触的风能全部转化为机械能。从风中吸取的能量与风轮扫过面积内的全部风能之比，称为风能利用系数。据Betz理论Cp理论值约0.6Cp取决于叶片的设计（如攻角、桨距、翼型）以及制造水平，还和转速有关。高性能的螺旋桨式风机Cp.一般在0.45左右。Cp=p/（0.5esv^3）式中p-实际获得功率w；e-空气密度kg/m^2；s-扫风面积m^2；v-上游风速。最大Cp为0.5936贝兹（betz）理论是风力发电中关于风能利用率的一条基本理论。理想情况下风能所能转化为动能的极限比值为16/27约为59%.第四章：地热能发电.1地热资源分类:热水层、干蒸汽田、湿蒸汽田、干热岩层。按其储存形式可分为：蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型2地热发电系统主要由四种：地热蒸汽发电系统（西藏羊八井地热电站“二级闪蒸式地热发电”）、双循环发电系统、全流发电系统、干热岩发电系统。3我国的地热资源分布地热资源主要分布于构造活动带和大型沉积盆地中构造活动带资源量较集中，如西藏、云南、四川一带和东南沿海福建江西广东台湾一带以及辽东胶东一带；大型沉积盆地资源分布面广如华北盆地、北京、天津、唐山地区4全球地热资源的分布地热带主要分布在地球板块碰撞的边界（主要分布在板块生长、开裂—大洋扩张脊和板块碰撞、衰之-消减带部位）全球地热资源形成原因及代表地区；全球主要四大地热带：环太平洋地热带、地中海—喜马拉雅地热带、大西洋中脊地热带、红海—亚丁湾—东非裂谷地热带、中亚地热带。（1.）环太平洋地热带：是世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印度板块的碰撞边界。如美国的亚瑟尔斯、长谷、罗斯福；墨西哥的赛罗，普列托；新西兰的怀腊丹；中国的台湾马槽；日本的松川，大岳等（2.）地中海—喜马拉雅地热带；是欧亚板块与非洲板块和印度板块的碰撞边界。世界第一座地热发电站意大利的拉德瑞罗地热田；中国的西藏羊八井及云南月冲地热田（3.）红海--亚丁湾--东非裂谷子热带是板块碰撞的边界。高温地热田：吉布提、埃塞俄比亚、肯尼亚等国的地热田。高热流区：中国东部的胶辽半岛，华北平原及东南沿海等地（4.）大西洋中脊地热带；是大西洋海洋板块开裂部位。冰岛的克拉弗拉，纳马菲亚尔和亚速尔群岛等一些地热田5地热发电的形式：蒸汽型地热发电（背压式、蒸汽式发电系统）、热水型地热发电（地热发电的主要方式，闪蒸系统和双循环系统）第五章生物质能的利用1生物质是指有机物中除化石燃料外所有来源于动植物和微生物的物质，包括动物、植物、微生物以及这些生命体排泄和代谢的所有有机物2生物质能是指储藏在生物质中的能量仅次于煤炭石油天然气的“第四能源”，太阳能—通过光合作用—化学能3获取生物质的途径：有机废弃物的回收利用；专门培养作为生物质来源的农林作物4生物质商业化利用：发电技术、气化技术、液化技术、成型技术5生物质作为能源资源的特点：可循环再生、可存储可运输、资源分散、大多来自废物6我国的生物质资源：秸秆农业生物质、林木声物质、禽畜粪便、城市垃圾和废水7生物质能转换利用技术：直接燃烧、生物转换技术、热化学转换技术8生物质发电是利用生物质直接燃烧或转化为某种燃料后燃烧所产生的热能发电9生物质直接燃烧发电技术主要分为灶炉燃烧和锅炉燃烧锅炉燃烧按方式又分为：①传统的层燃技术②流化床燃烧技术③悬浮燃烧技术④生物质与煤混然技术第六章海洋能发电1海洋能是海洋所具有的能，即为海水各种运动所产生的能量，它是波浪能、潮汐能、海水温差能和盐度差能的统称目前我国利用海洋能发电的方式主要有潮汐能、潮流能、波浪能等形式2海洋能的储存形式：潮汐、波浪、海流、温度差、盐度梯度等形式3潮汐能是以位能形式出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能潮汐发电可按能量形式不同分为两种：①利用潮汐的动能发电②利用潮汐的势能发电按开发形势不同可分为四种：①单库单向型，只能在落潮时发电②单库双向型，在涨落潮时都能发电③双库单向型，可以连续发电但经济上不合算④发电结合抽水储能型4潮汐发电站的组成：拦水堤坝、水闸、发电厂5潮汐电站的水轮机发电机组有三种基本结构形式：竖轴式机组；卧轴式机组；贯流式机组贯流式机组主要分为两种形式：灯泡贯流式机组和全贯流式机组1贯流式机组：水轮机和发电机均沿水平方向安装，通过一个竖井的履带连接，中间安装齿轮速箱。水经过闸门流道落下改变方向沿水平方向叶片流出。其特点是效率低，但结构简单易安装和维修2灯泡贯流式机组：将水轮机、变速箱、发电机全部放在一个用混凝土做成的灯泡体内只有水轮机的桨叶漏在外面，整个灯泡体设置于电机厂房的水流道内，适用范围大效率高运行稳定但水下密封维修不便体积大3全贯流式机组：水轮机和发电机的转子装在水流通道的一个密室体内因而在水流通道中所占体积较灯泡贯流式机组小，效率高；定子装在流道外操作运行方便