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可再生能源发电技术的现状与展望


可再生能源发电技术的现状与展望 可再生能源发电技术的现状与展望 发电技术
中国矿业大学机电学院 黄德洪 可再生能源领域包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能,热发电是其中 的细分市场,主要包含:1.太阳能热发电、2.地热发电、3.海洋温差发电。4.衍生的工业废 热发电、5.工业余压发电、6.生物质发电 在太阳能发电领域,目前无论是光伏发电还是热发电,由于静态投

资大,至少在目前仍 属于政府投资范畴,例如:中科院在八达岭搞的 1MW 太阳能热发电项目,整体工程造价接近 7000 万元,折合每 KW 造价接近 7 万元,远远高于目前传统的燃煤、甚至燃油机组的投资, 上网电价如果没有政府补贴,很难进行商业化推广。 在地热领域, 地热发电目前是全球可再生能源领域关注的重点, 美国是世界上利用地热 资源建设发电站最多的国家,其位于内华达州西北部的地热电站已运行了 15 年之久,所产 电力由内华达州和加利福尼亚州的公用公司购买。根据美国地热能源协会(GEA)调查,截至 2009 年 3 月全美总计有 126 个地热发电项目正在建设之中,这些电站建成运行后将具备 5500MW 的发电能力。 海洋温差发电近年来逐步受到各国的普遍重视。全球位于北纬 40 度到南纬 40 度的约 100 个国家都可以利用海水温差发电。目前,日本、美国、法国、比利时等国已经建成了一 些海洋温差能电站,我国海洋温差能发电也处于研究试验阶段。同太阳能热发电(含光伏) 一样, 海洋温差发电目前也是由政府主导并投资建设的示范性项目, 暂不具备商业推广的条 件,一旦技术瓶颈突破后将会有质的飞跃。 无燃料热机领域可选择的工艺路线有:1.斯特林、2.透平式、3.螺杆式,以下分别就三 者的特点优势逐一论述。 斯特林外燃机的最大优势是在于它采用的是连续燃烧加热, 使工质膨胀做功, 这一点区 别于内燃机“爆燃”做功的方式,因此噪声远远低于内燃机,这一先天的优势,在军事上极 具发展潜力,主要是应用于海军潜艇的动力系统,可以有效降低潜艇动力系统的噪音,增强 隐蔽性提高生存能力。 如: 瑞典海军哥特兰级潜艇列装的功率为 75 千瓦的 V4-275R 型斯特 林发动机,作为潜艇柴电动力系统的一种补充,属于辅助动力模式范畴。斯特林发动机仍停 留在小型化阶段,尚未发现关于 MW 级斯特林发动机的应用。目前,中船重工上海 711 所主 导研发斯特林外燃机也是出于军事目的,而非纯粹的商业用途。在热机领域、内燃机、燃气 轮机、汽轮机凭借产业链配套,产品市场细分、技术成熟度,制造成本优势,牢牢的占据着

动力机械的绝对市场。斯特林只能作为一种尝试,而无法真正实现产业化。这从 711 所下属 的齐耀动力在推广外燃机的同时, 又与瓦锡兰共同组建上海瓦锡兰齐耀内燃机有限公司的商 业合作中显露端倪。 可以佐证的是全球动力设备顶尖企业, GE、 如 普惠(Pratt.&.Whitney)、 Rolls-Royce、西门子、MAN 等均未涉足斯特林动力系统。 透平(Turbine)是将流体介质中蕴存的热压差转换成机械功的动力设备,按所用的流体 介质不同可分为水轮机(水利发电) 、汽轮机(火力发电) ,世界首台单级冲动式汽轮机由瑞 典工程师拉瓦尔于 1883 年设计制造,问世至今已逾百年,汽轮机及其随后出现的内燃机由 于重量轻,体积小、热效率高等优点,最终从工艺选择的角度,逐步淘汰了经瓦特改良的活 塞式蒸汽机,直至蒸汽机时代的终结。低温发电由于采用低沸点有机工质(R245、R600、正 丁烷、异丁烷等) ,压力、温度均有别于传统的燃煤火电汽轮发电机组,属于透平式产品的 一个细分市场,是目前国际主流装备制造商选择最多的一个工艺路线。 螺杆式低温发电问世时间最短,最早是应用于螺杆式空气压缩机,由于其结构简单,易 损件少,能在大的压力差或压力比的工况下,排气温度低,对制冷剂中含有大量的润滑油既 俗称的湿行程不敏感,有良好的输气量调节性,广泛地应用在冷冻、空调及空气压缩等工业 领域。随着对其研究的深入逐步认识到,可以将螺杆机的特性应用于空气压缩的反过程,既 依靠压差发电,目前国内如天津大学、中科院广州能源所等均有研究。 工业废热、余压及生物质发电,均属于成熟技术,在此不做赘述。 综上所述,可再生能源领用领域的市场前景可观,是典型的朝阳产业,热发电技术是良 好的市场切入点,基于有机郎肯循环(ORC)的低温发电技术是最好的武器。装备是核心,市 场只是具体应用的表现形式,只有掌握了核心装备制造技术,才有条件持续开发创新应用。 透平、螺杆及斯特林技术各有特点及优势,而装备的选择对于工艺适用性、市场占有率及企 业投资回报至关重要。

作者联系方式:huangdehong4843@163.com


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