能源發電
 
為了實現人類的可持續發展,我們必須減少CO2及其它有害氣體的排放,創造一個綠色家園。從另外一個角度看化石能源的儲量有限,根據有關數據分析,再過40年左右,石油將消耗所剩無幾. 
 
新能源是指傳統能源之外的各種能源形式。目前技術比較成熟,已經開始大規模利用的新能源是風能、太陽能、沼氣、燃料電池這四種。
 
1、燃料電池
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能,直接轉化為電能的裝置。當源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時,它可以連續發電。依據電解質的不同,燃料電池分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)及質子交換膜燃料電池(PEMFC)等。按燃料電池所用原始燃料的類型,大致分為氫燃料電池、甲烷燃料電池、甲醇燃料電池和汽油燃料電池。燃料電池不受卡諾循環限制,能量轉換效率高,潔凈、無污染、噪聲低,模塊結構、積木性強、比功率高,既可以集中供電,也適合分散供電。
 
使用燃料電池發電,是將燃料的化學能直接轉換為電能,不需要進行燃燒,沒有轉動部件,理論上能量轉換率為100%,裝置無論大小實際發電效率可達40%~60%,可以實現熱電聯產聯用,沒有輸電輸熱損失,綜合能源效率可達80%,裝置為集木式結構,容量可小到只為手機供電、大到和目前的火力發電廠相比,非常靈活。
 
燃料電池其原理與一般電池相同。其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質組成。不同的是一般電池的活性物質貯存在電池內部,因此,限制了電池容量。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質,只是個催化轉換元件。因此燃料電池是名副其實的把化學能轉化為電能的能量轉換機器。電池工作時,燃料和氧化劑由外部供給,進行反應。原則上只要反應物不斷輸入,反應產物不斷排除,燃料電池就能連續地發電。
 
燃料電池具有高效率、無污染、建設周期短、易維護以及成本低的特點,它不僅是汽車最有前途的替代清潔能源,還能廣泛用于航天飛機、潛艇、水下機器人、通訊系統、中小規模電站、家用電源,又非常適合提供移動、分散電源和接近終端用戶的電力供給,還能解決電網調峰問題。隨著燃料電池的商業化推廣,市場前景十分廣闊。
 
2、沼氣發電
沼氣具有較高熱值,與其他燃氣相比,抗爆性能較好,是一種可再生的清潔能源。沼氣一般在農村比較多使用,傳統上大多利用沼氣取暖、炊事和照明。沼氣發電是隨著沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項新型沼氣利用技術,它將沼氣用作發動機燃料,驅動發電機產生電能。由于城市化,大城市利用垃圾沼氣發電也成為了可再生能源的一大熱點。  
    
隨著沼氣發電站的容量提高,沼氣發電并網運行將會對整個電力系統造成沖擊,繼電保護相關問題也會隨著容量提高而變得突出。文獻[沼氣發電機并網一次主接線及繼電保護配置的探討]闡述了沼氣發電機并網的接線方式及保護配置問題。
 
3、潮汐發電
潮汐能發電的工作原理與一般的水力發電原理差不多。它建筑一條大壩把靠海的河口或者海灣與大海隔開,形成一個大水庫,發電機組安裝在攔海大壩里面,大部分機器在地面下,利用潮汐漲落的位能差來推動水力渦輪發電機組發電。
 
潮汐發電與水力發電的原理相似,它是利用潮水漲、落產生的水位差所具有勢能來發電的,也就是把海水漲、落潮的能量變為機械能,再把機械能轉變為電能(發電)的過程。具體地說,由于潮水的流動與河水的流動不同,它是不斷變換方向的,因此就使得潮汐發電出現了不同的型式,例如:(1)單庫單向型,只能在落潮時發電。(2)單庫雙向型:在漲、落潮時都能發電。(3)雙庫雙向型:可以連續發電,但經濟上不合算,未見實際應用。
 
4、地熱發電
地球是一個巨大的熱倉庫。其內部的熱能根據科學家的推算,全球潛在地熱能源的資源量約4×1013MW,相當于現在全球能耗的45×104倍。地熱是一種潔凈的可再生能源。地熱發電是利用超過沸點的中、高溫地熱(蒸汽)直接進入并推動汽輪機,并帶動發電機發電,或者通過熱交換利用地熱來加熱某種低沸點的工作流體,使之變成蒸氣,然后進入并推動汽輪機,帶動發電機發電。最近發展起來的“熱干研過程法”地熱發電法不受地理限制,可以在任何地方進行地熱開采。原理是首先將水通過壓力泵壓入地下4到6km深處,在此處巖石層的溫度大約在200℃左右。水在高溫巖石層被加熱后通過管道加壓被提取到地面并輸入一個熱交換器中。熱交換器推動汽輪發電機將地熱轉化成電能。而推動汽輪機工作的熱水冷凍后再重新輸入到地下供循環使用。
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