1、2023-5-161多种新能源的发电技术多种新能源的发电技术2023-5-1622023-5-163主要内容主要内容氢能及氢燃料电池发电与应用技术氢能及氢燃料电池发电与应用技术 1空气能发电与应用技术空气能发电与应用技术 2地热能发电与应用技术地热能发电与应用技术 34海洋能发电与应用技术海洋能发电与应用技术 2023-5-1649.1氢能及氢燃料电池发电与应用技术氢能及氢燃料电池发电与应用技术 1.1 氢能简介氢能简介作为二次能源的电能，可从各种一次能源中生产出来，例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然，生产它
2、们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。2023-5-1657.1.2 氢燃料电池发电与应用技术氢燃料电池发电与应用技术 1、燃料电池的基本工作原理、燃料电池的基本工作原理2023-5-1662、燃料电池的分类、燃料电池的分类按按电电解解质质性性质质不不同同来来区区分分 按按工工作作温温度度范范围围不不同同.碱性燃料电池（碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC）质子交换膜燃料电
3、池质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）磷酸燃料电池磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）熔融碳酸盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）固态氧化物燃料电池固态氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）低温型燃低温型燃料电池料电池 中温型燃中温型燃料电池料电池 高温型燃高温型燃料电池料电池 1.碱性燃料电池碱性燃料电池 2.质子交换膜燃质子交换膜燃料电池料电池 1.磷酸燃料电池磷酸燃料电池 1.熔融碳酸盐熔融碳酸
4、盐燃料电池燃料电池 2.固态氧化物固态氧化物燃料电池燃料电池 7.1.2 氢燃料电池发电与应用技术氢燃料电池发电与应用技术 2023-5-167各种氢能燃料电池展示各种氢能燃料电池展示2023-5-1683、燃料电池发电与控制技术、燃料电池发电与控制技术 燃 料重整系统空气供应系统控制系统DC/AC变换系统剩气循环系统排热回收系统燃料燃料空气电力热输出（高温燃料电池）燃料电池发电系统构成框图燃料电池发电系统构成框图 2023-5-1699.1.2 氢燃料电池发电与应用技术氢燃料电池发电与应用技术 4、燃料电池的发展与应用燃料电池的发展与应用 近年来，许多国家和地区都将燃料电池技术与相关设施产业
5、的开发紧紧联系近年来，许多国家和地区都将燃料电池技术与相关设施产业的开发紧紧联系起来作为国家重点研发项目，例如美国的起来作为国家重点研发项目，例如美国的“展望展望21世纪（世纪（Vision 21）”、“自由自由车（车（Freedom CAR）”、“自由燃料（自由燃料（Freedom Fuel）”，日本的，日本的“新日光计新日光计划（划（New Sunshine Programe）”，以及欧洲的，以及欧洲的“焦耳计划（焦耳计划（JOULE）”等。等。燃料电池在电动汽车上也得到了很大的发展。燃料电池在电动汽车上也得到了很大的发展。uPAFC利用余热提供暖气和热水，可大幅增加能源综合利用效率。uP
6、EMFC 的发电效率在输出端只有35%-45%，但同时能获得热水。综合效率能达到60%-70%，可以在低温下工作，功率输出密度高，可以小型化，操作容易。uMCFC 工作温度高，余热温度也变得非常高，可以和燃气机、蒸汽机、等组合构成联合发电系统。uSOFC 是工作温度最高的燃料电池，可以在没有催化剂的条件下，在电池内部进行天然气的改质反应，可望用于不需要改质器的电源。2023-5-16102 空气能发电与应用技术空气能发电与应用技术空气能发电是一种利用太阳能产生动力的发电方法空气能发电是一种利用太阳能产生动力的发电方法。它是在大地表面竖设一座由地面至高空的管道系统，。它是在大地表面竖设一座由地面
7、至高空的管道系统，以大地表面空气为工作介质，利用地球引力将空气压缩以大地表面空气为工作介质，利用地球引力将空气压缩，利用太阳的光和热加热空气，使管内空气获得能量，利用太阳的光和热加热空气，使管内空气获得能量，产生热压膨胀力，与管外空气柱压力产生的浮举力共同产生热压膨胀力，与管外空气柱压力产生的浮举力共同作用到管道系统内部，克服管内空气重力和驱动管内空作用到管道系统内部，克服管内空气重力和驱动管内空气轮发电机组旋转发电。气轮发电机组旋转发电。2023-5-16112 空气能发电与应用技术空气能发电与应用技术空空气气能能发发电电方方式式 空气能发电与水力发电方法类似，它们都是利用中间媒体克服工作介
8、质重力而升至高空，利用工作介质自重压力产生的势能推动工作轮机发电。不同之处是工作介质不同：一个是液态、一个是气态。另一种空气能利用的方法就是空气源热泵技术。空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来取(供)暖或供应热水，整个系统集热效率甚高。2023-5-16124、空气能发电技术原理图、空气能发电技术原理图2023-5-1613空气能发电机展示空气能发电机展示2023-5-16149.3 地热能发电与应用技术地热能发电与应用技术9.3.1 地热能概述地热能概述 所谓地热能(geo
9、thermal energy)，简单地说就是来自地下的热能，即地球内部的热能。它有两种不同的来源，一种来自地球外部，一种来自地球内部。地热能是来自地球深处的可再生热能。其储量比目前人们所利用的总量多很多倍，而且集中分布在构造板块边缘一带，该区域也是火山和地震多发区。在地球内部，这些粒子和射线的动能和辐射能，在同地球物质的碰撞过程中便转变成了热能。2023-5-16159.3.1 地热能发电地热能发电 地热发电：地热发电：是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。地热发电和火力发电的基本原理是一样的，都是将蒸汽的热能经过汽轮机转变为机械能，然后带动发电机发电。地热发电的过程，就是把地下热能
10、首先转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。地热能发电是利用高温地热资源进行发电的方式。所不同的是，地热发电不像火力发电那样要备有庞大的锅炉，也不需要消耗燃料。2023-5-16169.3.1 地热能发电地热能发电 地地热热电电站站类类型型 利用地热蒸汽发电：利用地热蒸汽发电：系统最简单，经济性也高，主要分布在几系统最简单，经济性也高，主要分布在几个地热带上，如美国的盖塞尔斯、意大利的拉德瑞罗、日本的个地热带上，如美国的盖塞尔斯、意大利的拉德瑞罗、日本的松川、墨西哥的塞罗普利托等。松川、墨西哥的塞罗普利托等。利用地下热水发电利用地下热水发电 其余地热发电系统其余地热发电系统 ：正在研究的
11、全流系统和干热岩发电系统正在研究的全流系统和干热岩发电系统 闪蒸地热发电系统闪蒸地热发电系统(又称减压扩容法又称减压扩容法)双循环地热发电系统双循环地热发电系统(又称中间介质法又称中间介质法)2023-5-16179.3.1 地热能发电地热能发电 地热能发电方式：地热能发电方式：蒸汽型地热发电蒸汽型地热发电G123456789图9-7 蒸汽型地热发电 1-地热井地热井 2-湿蒸汽湿蒸汽 3-热水热水 4-蒸汽蒸汽 5-汽水分离器汽水分离器6-抽气抽气 7-汽轮发电机组汽轮发电机组 8-凝汽器凝汽器 9-循环水泵循环水泵 2023-5-16189.3.1 地热能发电地热能发电 地热能发电方式：地
12、热能发电方式：热水型地热发电热水型地热发电 G21345678910111213 图图9-8 热水型闪蒸地热发电热水型闪蒸地热发电 1-热水井 2-地下热水 3-除气器 4-闪蒸器 5-排水泵 6-旁通阀 7-汽轮发电机组 8-凝汽器 9-凝结泵 10-循环水泵 11-抽气器 12-射水泵 13-冷却水源2023-5-16197.4.1 海洋能概述海洋能概述 海洋能的特点海洋能的特点 1可再生性：由于可再生性：由于海水潮汐、海流海水潮汐、海流和波浪等运动周和波浪等运动周而复始，永不休而复始，永不休止，所以海洋能止，所以海洋能是可再生能源；是可再生能源；2属于一种洁净属于一种洁净能源，无污染；能
13、源，无污染；3能量多变，具能量多变，具有不稳定性，有不稳定性，运用起来比较运用起来比较困难；困难；4总量巨大，但总量巨大，但分布不均、分分布不均、分散，能流密度散，能流密度低，利用效率低，利用效率不高，经济性不高，经济性差差。2023-5-16207.4.2 海洋能发电原理及应用海洋能发电原理及应用 潮汐能发电潮汐能发电 潮汐是海水受太阳、月球和地球引力的相互作用后，所发潮汐是海水受太阳、月球和地球引力的相互作用后，所发生的周期性涨落现象。生的周期性涨落现象。潮汐过程线潮汐过程线2023-5-16217.4.2 海洋能发电原理及应用海洋能发电原理及应用 链式海流发电装置：链式海流发电装置：它主
14、要由它主要由降落伞降落伞、环状链条环状链条、驱动轮驱动轮和和发电机发电机组成。组成。一般在环状链条上装有多个降落伞，链条在降落伞的带一般在环状链条上装有多个降落伞，链条在降落伞的带动下会转动，同时使驱动轮转动，驱动轮与船上发电机动下会转动，同时使驱动轮转动，驱动轮与船上发电机相连。当降落伞顺着海流方向时。由于海流的作用，降相连。当降落伞顺着海流方向时。由于海流的作用，降落伞张开，当降落伞转到与海流相对的方向时，伞口收落伞张开，当降落伞转到与海流相对的方向时，伞口收拢，带有降落伞的链条的运动使驱动轮转动。挂有降落拢，带有降落伞的链条的运动使驱动轮转动。挂有降落伞的链条自动地向驱动轮的下游漂移，所
15、以降落伞和链伞的链条自动地向驱动轮的下游漂移，所以降落伞和链条的方向可以始终与流速较大的海流的方向保持一致。条的方向可以始终与流速较大的海流的方向保持一致。海流能发电原理及应用海流能发电原理及应用 2023-5-16227.4.2 海洋能发电原理及应用海洋能发电原理及应用 链式海流发电装置链式海流发电装置 海流能发电原理及应用海流能发电原理及应用 2023-5-16237.4.2 海洋能发电原理及应用海洋能发电原理及应用 波浪能发电原理及应用波浪能发电原理及应用 波浪鸭装置波浪鸭装置.波动水柱装置波动水柱装置“坝礁坝礁”波浪能利用装置波浪能利用装置 波波浪浪能能利利用用装装置置2023-5-1
16、6247.4.2 海洋能发电原理及应用海洋能发电原理及应用 波浪能发电原理及应用波浪能发电原理及应用 波浪鸭装置：波浪鸭装置：他的形状设计成能最大限度地吸收波浪能他的形状设计成能最大限度地吸收波浪能的形状。从左边过来的波浪使波浪鸭摆动，波浪鸭右边做成的形状。从左边过来的波浪使波浪鸭摆动，波浪鸭右边做成柱形，使右边的海面不再有波浪，能量从摇摆轴上获得。这柱形，使右边的海面不再有波浪，能量从摇摆轴上获得。这个装置的效率比较高，该装置需要解决这样两个问题：个装置的效率比较高，该装置需要解决这样两个问题：需需要把低速的摇摆运动转换成发电机需要的高速转动；要把低速的摇摆运动转换成发电机需要的高速转动；需
17、要需要把电能从一定水深中活动的装置上输送到较远的地方去。把电能从一定水深中活动的装置上输送到较远的地方去。2023-5-16257.4.2 海洋能发电原理及应用海洋能发电原理及应用 波浪能发电原理及应用波浪能发电原理及应用 波动水柱波浪能发电装置波动水柱波浪能发电装置 波动水柱波浪能发电装置工作原理波动水柱波浪能发电装置工作原理 波动水柱波浪能发电装置波动水柱波浪能发电装置 ：当波浪遇到部分浸在水中的当波浪遇到部分浸在水中的空腔时，空腔中水柱会上下波动，从而引起上部气体或液体空腔时，空腔中水柱会上下波动，从而引起上部气体或液体的压力变化。空腔可通过某种涡轮机与大气相连，并从涡轮的压力变化。空腔
18、可通过某种涡轮机与大气相连，并从涡轮机获得能量。这类装置的主要优点是可以把低速的波浪运动机获得能量。这类装置的主要优点是可以把低速的波浪运动变成速度较高的气流，设备可以不浸在海水中。变成速度较高的气流，设备可以不浸在海水中。2023-5-16267.4.2 海洋能发电原理及应用海洋能发电原理及应用 波浪能发电原理及应用波浪能发电原理及应用“坝礁坝礁”波浪能利用装置：波浪能利用装置：波浪进入靠近海面的开口，波浪进入靠近海面的开口，流经一组导片和旋转叶片。由于波浪的折射，波浪从各个方流经一组导片和旋转叶片。由于波浪的折射，波浪从各个方向进入结构物的中心部分。旋转的叶片使海水在中心区呈螺向进入结构物的中心部分。旋转的叶片使海水在中心区呈螺旋状向下运动。这种旋转的水柱就像一个液体飞轮，似水轮旋状向下运动。这种旋转的水柱就像一个液体飞轮，似水轮机转动，从而可以推动发电机发电。机转动，从而可以推动发电机发电。坝礁波浪能转换装置坝礁波浪能转换装置 沿海地区供电的坝礁发电装置沿海地区供电的坝礁发电装置 2023-5-1627
