新能源发电技术

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【摘 要】能源与环境已经成为影响社会发展的重要问题.新能源比常规能源在环境保护,节能减排方面更具有优势,而新能源发电技术具有广阔的发展空间.基于此文章详细阐述了风力发电技术及生物质能发电技术,以供相关工作人员参考借鉴.

【关 键 词】新能源风能生物质能发电技术

1风力发电技术

1.1风电系统的控制技术

风电发电系统按照其运行方式来看,主要包括三种类型.分别是:独立型、并网型以及联网型.其中,并网型主要是由风机、风机控制器、传动装置、励磁调节器、发电机、变频器和变压器等组成.风电机组中的风机是将风能转换成机械能的能量转换装置,它由风轮、迎风装置和塔架等组成.按结构不同,风力机可分为水平轴式和立轴式两种,按功率调节方式不同,风力机可分为定桨距失速、变桨距和主动失速3种.风电机组中的发电机是将机械能转化为电能的装置,发电机在并网时必须输出恒定频率(一般为50Hz)的电能.按照发电机转速的不同,发电机可分为恒速和变速两类,其速需要通过变频器来实现.变频器采用电力电子变流技术和控制技术,将发电机发出的频率变化交流电转换为与电网频率相同、能与电网柔性连接的交流电,且能实现最大风能跟踪控制.

1.2风电系统举例分析

1.2.1基于DFIG的风电系统

基于双馈式异步发电机(doublyfedinductiongenerator,DFIG)的变速风电系统.风力机采用变桨距调节,双馈发电机的转子采用绕线式结构,定子侧直接接电网,转子侧通过双向变频器连接到电网,可对转子进行交流励磁,通过控制转差频率,可实现发电机的双馈调速.该系统通过调节转子电流的频率、相位和功率来调节定子侧输出功率,使之与风力输出功率相匹配,使风机运行在最大功率点附近.其优点是:①转子侧变频器容量仅为发电机容量的30%左右,大大降低了变换器的损耗、造价和体积,②转子能量没有被消耗掉,转子绕组端口的功率根据电机运行状态可以实现双向流动,③电网侧及直流侧滤波电感、电容功率减小,电磁干扰降低,④电网侧变换器可提供无功补偿,便于实现电压调节,平滑并网电流,变频控制灵活,调节性良好,⑤具有良好的动态和暂态特性,实现有功和无功的解耦控制.

1.2.2基于DSPMG的风电系统

双凸极永磁发电机(doublysalientpermanentmaggenerator,DSPMG)是一种将SRG的简单结构与高性能永磁材料相结合的新型发电机.这种发电机的定子和转子均为凸极齿槽结构,定子齿上安放集中式绕组,绕组端部短、用料量少、损耗小.永磁体被置于定子轭部,具有独特的聚磁效应,使激励磁场受定子极弧面尺寸限制较少.使用时,只需增加凸极数量,就可满足风电直驱的需要.其优点是:①其结构简单、便于控制、功率和效率较高,②转子是由纯铁打造,没有绕组以及永磁体,从而更加的坚固耐用,转动时惯性小、动作反应快,可靠性明显增强,③可单拍或双拍运行,控制参数多,由于定子具有永磁体,绕组电感小,电流换向容易,动态响应良好,④采用永磁材料励磁,能量转换率高,损耗低,⑤采用直接驱动方式,无需齿轮箱,电机和功率变换电路各相独立,容错性能好,利用了可产生转矩的两个区,功率密度较高.

2生物质能发电技术

2.1生物质锅炉直接燃烧发电

振动炉排秸秆直燃炉的工艺流程:粗处理后的燃料经给料机送入炉堂,燃料自然落入炉排前部,在此处由于高温烟气和一次风的作用逐步预热、干燥、着火、燃烧.燃料边燃烧边向炉排后部运动,直至燃尽,最后灰渣落入炉后的除渣口.

直燃炉易存在的问题:由于秸秆灰中碱金属和氯的含量相对较高,因此,烟气在高温时(450℃以上)对过热器具有较高的腐蚀性.此外,飞灰的熔点较低,易产生结渣的问题.如果灰分变成固体和半流体,运行中就很难清除,就会阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输.严重时甚至会完全堵塞烟气通道,将烟气堵在锅炉中.针对这些问题各锅炉厂家在锅炉设计上,在锅炉结构、锅炉材料等方面采取了相应措施来解决这些问题,效果仍需实际运行中不断检测改进.

2.2生物质~煤混合燃烧发电

循环流化床是一种新型的环保锅炉,它主要采取了炉内物料循环、低温燃烧、可进行炉内脱硫的新技术.由于它采取了炉内物料循环,对燃料的适应性强,它可以燃用低位发热值2000~7000kcal/kg的矸石、原煤、煤泥和洗中煤等,还可以燃用热值比较低的糖渣、木霄、各种生物质秸秆及各种垃圾等.


该炉虽然有燃用各种燃料的特性,但是在燃烧的过程中却有不同的效果,或多或少对锅炉都有一定的影响.掺烧糖渣、木屑、各种生物质秸秆及各种垃圾,需要重新计算风量等,并有稳定的燃料来源,相对固定的掺烧比例.循环硫化床锅炉对燃料的适应性非常强,无论燃烧哪种燃料首先要核算经济性,而后计算掺烧量、最后再进行人员培训、注意事项、运行调整等.

2.3生物质气化发电

生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气,再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电.它既能解决生物质难于燃用而又分布分散的缺点,又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而污染少的优点,所以是生物质能最有效最洁净的利用方法之一.气化发电过程包括三个方面,一是生物质气化,把固体生物质转化为气体燃料,二是气体净化,气化出来的燃气都带有一定的杂质,包括灰份、焦炭和焦油等,需经过净化系统把杂质除去,以保证燃气发电设备的正常运行,三是燃气发电,利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电,有的工艺为了提高发电效率,发电过程可以增加余热锅炉和蒸汽轮机.目前国际上采用的生物质气化发电技术有生物质整体气化联合循环(B/IGCC)和CAPS-II/250MT型热分解系统.

3结语

随着人类社会的不断发展,促进了新能源发电技术日益完善,从未来发展的前景来看,火电、水电、风电、核电的成本和效率提高空间有限,而太阳能发电方面技术和成本改进空间大,相信随着科技的发展,太阳能发电在行业内的比重将会越来越高.

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