淺談新能源發(fā)電技術(shù)

湯曉虎

（新疆藍(lán)山屯河能源有限公司，新疆昌吉 831800）

淺談新能源發(fā)電技術(shù)

湯曉虎

（新疆藍(lán)山屯河能源有限公司，新疆昌吉 831800）

能源與環(huán)境已經(jīng)成為影響社會(huì)發(fā)展的重要問題。新能源比常規(guī)能源在環(huán)境保護(hù)，節(jié)能減排方面更具有優(yōu)勢，而新能源發(fā)電技術(shù)具有廣闊的發(fā)展空間。基于此文章詳細(xì)闡述了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)，以供相關(guān)工作人員參考借鑒。

新能源 風(fēng)能 生物質(zhì)能 發(fā)電技術(shù)

1 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

1.1 風(fēng)電系統(tǒng)的控制技術(shù)

風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)按照其運(yùn)行方式來看，主要包括三種類型。分別是：獨(dú)立型、并網(wǎng)型以及聯(lián)網(wǎng)型。其中，并網(wǎng)型主要是由風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)控制器、傳動(dòng)裝置、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)、變頻器和變壓器等組成。風(fēng)電機(jī)組中的風(fēng)機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，它由風(fēng)輪、迎風(fēng)裝置和塔架等組成。按結(jié)構(gòu)不同，風(fēng)力機(jī)可分為水平軸式和立軸式兩種；按功率調(diào)節(jié)方式不同，風(fēng)力機(jī)可分為定槳距失速、變槳距和主動(dòng)失速3種。風(fēng)電機(jī)組中的發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時(shí)必須輸出恒定頻率（一般為50Hz）的電能。按照發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的不同，發(fā)電機(jī)可分為恒速和變速兩類，其中變速需要通過變頻器來實(shí)現(xiàn)。變頻器采用電力電子變流技術(shù)和控制技術(shù)，將發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率變化交流電轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)頻率相同、能與電網(wǎng)柔性連接的交流電，且能實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤控制。

1.2 風(fēng)電系統(tǒng)舉例分析

1.2.1 基于DFIG的風(fēng)電系統(tǒng)

基于雙饋式異步發(fā)電機(jī)（doubly fed induction generator，DFIG）的變速風(fēng)電系統(tǒng)。風(fēng)力機(jī)采用變槳距調(diào)節(jié)，雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用繞線式結(jié)構(gòu)，定子側(cè)直接接電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子側(cè)通過雙向變頻器連接到電網(wǎng)，可對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行交流勵(lì)磁；通過控制轉(zhuǎn)差頻率，可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的雙饋調(diào)速。該系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的頻率、相位和功率來調(diào)節(jié)定子側(cè)輸出功率，使之與風(fēng)力輸出功率相匹配，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行在最大功率點(diǎn)附近。其優(yōu)點(diǎn)是：①轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器容量僅為發(fā)電機(jī)容量的30%左右，大大降低了變換器的損耗、造價(jià)和體積；②轉(zhuǎn)子能量沒有被消耗掉，轉(zhuǎn)子繞組端口的功率根據(jù)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)；③電網(wǎng)側(cè)及直流側(cè)濾波電感、電容功率減小，電磁干擾降低；④電網(wǎng)側(cè)變換器可提供無功補(bǔ)償，便于實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)，平滑并網(wǎng)電流，變頻控制靈活，調(diào)節(jié)性良好；⑤具有良好的動(dòng)態(tài)和暫態(tài)特性，實(shí)現(xiàn)有功和無功的解耦控制。

1.2.2 基于DSPMG的風(fēng)電系統(tǒng)

雙凸極永磁發(fā)電機(jī)（doubly salient permanent magnet generator，DSPMG）是一種將SRG的簡單結(jié)構(gòu)與高性能永磁材料相結(jié)合的新型發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子均為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，定子齒上安放集中式繞組，繞組端部短、用料量少、損耗小。永磁體被置于定子軛部，具有獨(dú)特的聚磁效應(yīng)，使激勵(lì)磁場受定子極弧面尺寸限制較少。使用時(shí)，只需增加凸極數(shù)量，就可滿足風(fēng)電直驅(qū)的需要。其優(yōu)點(diǎn)是：①其結(jié)構(gòu)簡單、便于控制、功率和效率較高；②轉(zhuǎn)子是由純鐵打造，沒有繞組以及永磁體，從而更加的堅(jiān)固耐用，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性小、動(dòng)作反應(yīng)快，可靠性明顯增強(qiáng)；③可單拍或雙拍運(yùn)行，控制參數(shù)多，由于定子具有永磁體，繞組電感小，電流換向容易，動(dòng)態(tài)響應(yīng)良好；④采用永磁材料勵(lì)磁，能量轉(zhuǎn)換率高，損耗低；⑤采用直接驅(qū)動(dòng)方式，無需齒輪箱，電機(jī)和功率變換電路各相獨(dú)立，容錯(cuò)性能好，利用了可產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的兩個(gè)區(qū)，功率密度較高。

2 生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)

2.1 生物質(zhì)鍋爐直接燃燒發(fā)電

振動(dòng)爐排秸稈直燃爐的工藝流程：粗處理后的燃料經(jīng)給料機(jī)送入爐堂，燃料自然落入爐排前部，在此處由于高溫?zé)煔夂鸵淮物L(fēng)的作用逐步預(yù)熱、干燥、著火、燃燒。燃料邊燃燒邊向爐排后部運(yùn)動(dòng)，直至燃盡，最后灰渣落入爐后的除渣口。

直燃爐易存在的問題：由于秸稈灰中堿金屬和氯的含量相對(duì)較高，因此，煙氣在高溫時(shí)（450℃以上）對(duì)過熱器具有較高的腐蝕性。此外，飛灰的熔點(diǎn)較低，易產(chǎn)生結(jié)渣的問題。如果灰分變成固體和半流體，運(yùn)行中就很難清除，就會(huì)阻礙管道中從煙氣至蒸汽的熱量傳輸。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)耆氯麩煔馔ǖ溃瑢煔舛略阱仩t中。針對(duì)這些問題各鍋爐廠家在鍋爐設(shè)計(jì)上，在鍋爐結(jié)構(gòu)、鍋爐材料等方面采取了相應(yīng)措施來解決這些問題，效果仍需實(shí)際運(yùn)行中不斷檢測改進(jìn)。

2.2 生物質(zhì)～煤混合燃燒發(fā)電

循環(huán)流化床是一種新型的環(huán)保鍋爐，它主要采取了爐內(nèi)物料循環(huán)、低溫燃燒、可進(jìn)行爐內(nèi)脫硫的新技術(shù)。由于它采取了爐內(nèi)物料循環(huán)，對(duì)燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，它可以燃用低位發(fā)熱值2000～7000kcal/kg的矸石、原煤、煤泥和洗中煤等；還可以燃用熱值比較低的糖渣、木霄、各種生物質(zhì)秸稈及各種垃圾等。

該爐雖然有燃用各種燃料的特性，但是在燃燒的過程中卻有不同的效果，或多或少對(duì)鍋爐都有一定的影響。摻燒糖渣、木屑、各種生物質(zhì)秸稈及各種垃圾，需要重新計(jì)算風(fēng)量等，并有穩(wěn)定的燃料來源，相對(duì)固定的摻燒比例。循環(huán)硫化床鍋爐對(duì)燃料的適應(yīng)性非常強(qiáng)，無論燃燒哪種燃料首先要核算經(jīng)濟(jì)性，而后計(jì)算摻燒量、最后再進(jìn)行人員培訓(xùn)、注意事項(xiàng)、運(yùn)行調(diào)整等。

2.3 生物質(zhì)氣化發(fā)電

生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的基本原理是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓倮每扇細(xì)馔苿?dòng)燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。它既能解決生物質(zhì)難于燃用而又分布分散的缺點(diǎn)，又可以充分發(fā)揮燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)設(shè)備緊湊而污染少的優(yōu)點(diǎn)，所以是生物質(zhì)能最有效最潔凈的利用方法之一。氣化發(fā)電過程包括三個(gè)方面，一是生物質(zhì)氣化，把固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料；二是氣體凈化，氣化出來的燃?xì)舛紟в幸欢ǖ碾s質(zhì)，包括灰份、焦炭和焦油等，需經(jīng)過凈化系統(tǒng)把雜質(zhì)除去，以保證燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行；三是燃?xì)獍l(fā)電，利用燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電，有的工藝為了提高發(fā)電效率，發(fā)電過程可以增加余熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)。目前國際上采用的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)有生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)（B/IGCC）和CAPS-II/250MT型熱分解系統(tǒng)。

3 結(jié)語

隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，促進(jìn)了新能源發(fā)電技術(shù)日益完善，從未來發(fā)展的前景來看，火電、水電、風(fēng)電、核電的成本和效率提高空間有限，而太陽能發(fā)電方面技術(shù)和成本改進(jìn)空間大，相信隨著科技的發(fā)展，太陽能發(fā)電在行業(yè)內(nèi)的比重將會(huì)越來越高。

［1］張偉波，潘宇超，崔志強(qiáng).我國新能源發(fā)電發(fā)展思路探析［J］.中國能源，2012，（04）.

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［3］汪繆華.新能源發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析［J］.機(jī)電信息，2011，（21）.