可再生能源与利用的论文参考文献

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论新能源发电技术

摘要：本文从全球能源的现状，介绍了中国能源发电技术的应用情况，发现中国新能源发电对现代化建设具有重要战略意义。进一步介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统两种新能源发电技术。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是近期发展的重点。燃料电池是一种将化学能直接转换成电能的装置，它能量转化效率高，几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。

关键词：新能源;风能;燃料电池;发电技术

中图分类号： F206 文献标识码： A

能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈，如何开发先进安全的新能源使用技术、如何提高能源利用率也随之成为世界各国关心的课题。欧盟就首先提出了20-20-20计划：到2020 年，可再生能源占欧盟总能源消耗的20%。2007年12月，美国前总统布什也签署了《能源独立和安全法案》(EISA)，从而大力推动新能源的使用和节能计划。另外，从环境的角度来看，为了保护人们赖以生存的地球，开发新能源也是必由之路。

一、我国能源和发电技术的现状

2011年，我国新能源发电继续保持快速发展态势，并网装机容量持续增长，发电量不断增加。截至2011年底，我国新能源安装容量达到7000万kW，居世界首位，并网新能源装机容量达到5409万kW，同比增长，约占全部发电装机容量的。其中，风电并网容量约占并网新能源装机总量的;并网太阳能光伏装机容量约占并网新能源装机总量的;生物质及其他新能源发电装机容量约占并网新能源装机总量的。

2011年，我国新能源发电量约为1016亿kW?h，同比增长，约占全部发电量的。其中，风电发电量约占新能源发电总量的;太阳能光伏发电约占;生物质及其他新能源发电约占。2011年我国新能源发电量按发电煤耗320g/(kW?h)计算，相当于节约3241万tce，减排二氧化碳9030万t。

电能是国民生活和生产的根基，无论是从能源角度，还是电力系统自身方面来看，研究新能源发电技术对于我国的现代化建设和人民生活都具有相当大的现实意义和战略意义。

二、风力发电技术

风能资源主要包括陆地资源与近海离岸资源两部分。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是目前新能源发展的重点方向。

1.发展现状

近年来，我国风力发电产业取得了长足发展，这与我国的风能资源丰富密不可分。据有关资料显示，陆地上离地面10米高度处，我国风能资源理论储量约为43亿千瓦，技术可开发量约为3亿千瓦，离地面50米，估计可能增大一倍;近海资源10米高经济可开发量约亿千瓦，50米高约15亿千瓦。从我国联网风电场总装机量来说，到2006 年底，我国已建成约91个风电场，装机总容量达到约260万千瓦，比2005年新增装机134万千瓦，增长率为105%。根据国家中长期规划，2015年风能发电要达到1500万千瓦，2020年要达到3000万千瓦。但是，与风电发达国家相比，我国的发展规模还很小，发展速度也较缓慢。制约我国风电发展的重要因素包括技术和制度两个方面。技术方面，风电机组的制造水平较低，风电机组性能测试设备和技术也相对落后，并缺少相应的认证机构;制度方面，风电场的运行维护水平和制度与国外风电场及国内火电生产相比有明显差距，缺乏对运行过程中出现的问题和故障的详细记录、分析。

2.对电力系统的影响

风力发电机是以风作为原动力，风的随机波动性和间歇性决定了风力发电机的电能输出也是波动和间歇的。所以，风电场的大规模接入将会带来波动功率，从而加重电网负担，影响电网供电质量和电网稳定性等。

(1)对电能质量的影响。空气气流运动导致的风速波动周期一般为几秒到几分钟，这种短周期的风速波动以及风电机组本身的运行特性可能影响电网的电能质量。首先会对频率产生影响：风力发电有功功率波动引起电磁功率的波动，由于发电机组转子惯性，调节系统很难跟上电磁功率的瞬时变化，造成功率不平衡，使发电机转速变化，系统频率也将改变。此外，风电还会对电压产生影响：并网风电机组输出功率的波动导致电压的波动，而其输出功率的频率范围正处于电压闪变的范围之内(25Hz)，因此又会造成电压闪变，最后会产生谐波电压和谐波电流。

(2)对电网稳定性的影响。对较为薄弱的电网，风电功率波动将导致瞬间电压跌落以及风力发电机的频繁掉线。在故障清除之后，发电机的磁化和转差率的增加会消耗大量无功，导致电网电压恢复困难。

(3)对调频调峰能力的影响。气流长时间、季节性运动导致的风速波动周期一般为数小时，甚至数天、数月，这种长周期的风速波动会增加现有电网调频调峰的负担。负荷曲线的低谷期常常对应了风电出力的高峰期，风电场的并网发电使电网的等效负荷峰谷差增大，大大增加了电网调频调峰负担。

三、太阳能光伏电池发电技术

1. 1 太阳能光伏电池

太阳能光伏电池发电也简称为太阳能光伏发电，被认为是未来世界上发展最快和最有前途的一种可再生新能源技术。太阳能光伏电池的基本原理是利用半导体的“光生伏打效应”( 光伏效应) 将太阳的光能直接转换成电能。能利用光伏效应产生电能的物质，称为光伏材料。利用光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件叫太阳能光伏电池或光伏电池。光伏电池是太阳能光伏发电的核心组件。

1839 年，法国物理学家贝克勒尔 ( Edmond Bec-qurel) 发现: 将两片金属浸入电解液中所构成的伏打电池，当接收到太阳光照射时电压升高，他在所发表的论文中把这种现象称为“光生伏打效应( PhotovohaicEffect) ”。“光生伏打效应”是不均匀半导体或半导体与金属混合材料在光照作用下，其内部可以传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，因而在不同部位之间产生电位差的现象。1941 年，奥尔在硅材料上发现了光伏效应，从而奠定了半导体硅在太阳能光伏发电中广泛应用的基础。1954 年，美国贝尔实验室的科学家恰宾( Darryl Chapin) 和皮尔松( Gerald Pearson) 研制成功世界上第一个实用的单晶硅光伏电池。同年，韦克尔发现砷化镓具有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成世界上第一块薄膜光伏电池。我国2010 年 12 月投入运行的大丰 20 MW 光伏电站，是目前全国最大的薄膜光伏电站，年发电量2 300 万 kW·h。

太阳能光伏电池的工作原理如图 1 所示。

在半导体中掺加杂质制成 PN 结，以形成在平衡状态时具有的内建电场，在该内建电场的作用下分离由外界激发而生成的过剩载流子，从而形成外部电压。在光照条件下，半导体中的电子吸收光子能量从价带跃入导带，形成电子———空穴对，成为载流子。生成载流子所需要的最低能量是半导体的禁带宽度 Eg，使用禁带宽度较小的材料制作的太阳能电池可以形成较大的电流。

基于单晶硅的第一代光伏电池是目前太阳能光伏电池市场的主流，其光电转换率已达 24. 7%; 基于薄膜技术的第二代光伏电池的光电转换效率已达到16. 5% ～ 18. 8% 。由于薄膜光伏电池大大减少了半导体材料的消耗，因此具有很好的发展前景。应该指出，光伏电池在光电转换过程中，光伏材料既不发生任何化学变化，也不产生任何机械磨损，因此太阳能光伏电池是一种无噪音、无气味、无污染的理想清洁能源。2006 年，我国太阳能电池生产总量首次达到400 MW，从而超过美国成为全球第三大生产国，也是世界上发展最快的国家。

1. 2 太阳能光伏电站

太阳能光伏电站是将若干个光伏转换器件即光伏电池封装成光伏电池组件，再根据需要将若干个组件组合成一定功率的光伏阵列，并与储能、测量、控制装置相配套，构成太阳能光伏电站。

太阳能光伏电池具有很大的灵活性，不仅可以用其建设零星规格的电站，而且可以组成应用于小型、分散电力用户的太阳能光伏发电系统。这种独立运行的太阳能光伏发电系统称之为离网型太阳能光伏发电系统。

由于受昼夜日照变化及天气的影响，离网型光伏发电系统通常需要和其他电源形式联合使用，比如柴油发电机组以及蓄电池组，从而增大了电站的投资和维护费用。离网型光伏发电系统往往建在距离电网较远的偏远山区及荒漠地带，向独立的区域用户供电。西藏措勒 20 kW 光伏电站是我国建设较早的离网型光伏电站，总投资 290 万元，1994 年 12 月正式投产发电。

离网型太阳能光伏电站系统如图 2 所示。

电站的发电系统由太阳能光伏电池方阵、蓄电池组、直流控制器、直流 - 交流逆变器、交流配电柜和备用电源系统( 包括柴油发电机组和整流充电柜) 等组成。其工作原理为太阳能光伏电池方阵经过直流控制柜向蓄电池组供电，并根据需要整定蓄电池组的上限和下限电压，由直流控制柜自动控制充电。蓄电池组通过直流控制柜向直流 - 交流逆变器供电，经逆变器将直流电变换成三相交流电，再通过交流配电柜以三相四线制向用户供电。当蓄电池组的电压下降到下限电压时，为不造成蓄电池组的过渡放电，直流控制柜将自动切除其输出电路，使直流 - 交流逆变器停止工作。柴油发电机组为电站的备用电源，必要时由备用电源通过整流充电柜向蓄电池组充电，或在光伏发电系统出现故障及停运时直接通过交流配电柜向用户供电。直流 - 交流逆变器和柴油发电机组不能同时向用户供电，为此必须在交流配电柜中设置互锁装置以保证供电电源的唯一性。

当太阳能光伏电站的容量达到一定规模时，还可与电网相联，即所谓的并网型光伏电站。这时，如果本地负荷不足，则可将多余的电能输送给电网。当本地太阳能发电量不足时，则由电网向用户提供电能。因此，并网型光伏电站可以不需要使用蓄能装置，减少系统投资和维护费用。同时由于与电网的互济，提高了发电设备的利用率和供电用电的安全可靠性，是大规模开发太阳能发电技术的必然趋势。我国第一座并网型光伏电站是 2006 年建成投运的西藏羊八井可再生能源基地 100 kW 高压并网光伏电站。2010 年底全国首个光伏并网发电项目敦煌 2 ×10 MW 光伏发电项目建成投产。

四、结论与展望

本文从全球和我国的能源现状出发，分析说明了新能源发电技术是当前迫切而有实际价值的研究课题，进而具体介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统的特点以及我国在这两个方面的发展现状。新能源不仅仅指风能和燃料电池，还包括生物质能、海洋能、地热能和光伏电池等。我国乃至全世界的新能源发电技术发展的潜力都是巨大的。在人类明天的舞台上，新能源将取代化石燃料，扮演重要的角色。

参考文献：

[1] 徐德鸿 . 新能源电力电子导论 [D]. 杭州 : 浙江大学 ,2009.

[2] 郝伟, 舒隽, 张粒子. 新能源发电技术综述 [C].华北电力大学第五届研究生学术交流年会 ,2007.

[3] 施涛.燃料电池发电系统的建模与仿真 [D].南京:东南大学,2007:5-6,63-64.

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参考文献: 按文章中出现的先后顺序列出,给出编号,并在文章中引用的地方上标此编号,注明引文出处:作者、标题、出版社、日期<刊期>页码（宋体，5号）

学院：机电工程学院 班级：工业10-2 姓名：朱少栋 学号：10024090245美国与俄罗斯的能源战略摘要：一直以来，美国都是世界上石油消费最大的国家，目前平均每天消耗将近全球1/4的石油供应。因此发展替代能源一直是美国能源战略的重要组成部分。美国能源战略的基本宗旨是确保能源安全，减少石油进口，保护环境，维护经济繁荣与国家安全。从《2005年能源政策法》到2007年的《能源独立与安全法案》，再到《2009年美国清洁能源与安全法案》来看，美国出台的主要政策法规都有各自配套的激励措施和投资计划。相比之下，俄罗斯是一个石油、天然气资源蕴藏极为丰富的世界能源强国，依靠最近几年的能源出口致使经济得以快速增长。与此同时，世界能源处于“卖方市场”，许多国家都希望与俄开展能源合作。关键词：美国、俄罗斯、能源、政策、外交美国的能源战略 美国是世界第一能源消费国、第一大原油进口国，同时也是拥有最多先进能源技术的大国。确保美国的能源安全，减少石油进口，保护环境，维护美国经济繁荣与国家安全是美国能源战略的基本宗旨。美国一直实行全球性的能源战略，凭借其超级大国的军事和经济实力，通过“开源”和“保源”，确保能源供应安全。美国在外交上，加强与石油生产大国的对话；在军事上，依靠军事力量保护石油运输通道安全；在对外贸易关系上，美国鼓动产油国开放能源行业，主张减少能源贸易和投资壁垒；在石油储备方面，美国不断增加战略石油储备的数量，并严格限制战略石油储备的动用，以应对严重的石油供应中断。小布什政府任内通过的《2005年能源政策法案》，该法案的基本宗旨是确保美国的能源供给、保护环境，维护美国的经济繁荣与国家安全，其主要内容为1、节约能源、提高能源利用效率；2、扩大可再生能源的生产和使用，保障能源供应；3、增加财政拨款，促进能源科学研究4、改进汽车燃油利用状态。《能源独立和安全法案》的出台标志着美国能源改革拉开了序幕。其规定了汽车工业的能耗标准，推广可再生能源，减少对石油进口的依赖，提高能源使用效率，制订更为严格的能效标准。虽然也采取了一系列鼓励节能和支持可再生能源发展的措施。但是事实上，小布什政府对节能和可再生能源的发展重视的程度并不高。奥巴马上台后，一改小布什政府的做法，将能源改革放在其各项政策的优先位置上，提出通过发展新能源和可再生能源，来实现减少温室气体排放、提高能源安全并刺激经济增长的能源政策新目标。2009年，奥巴马政府向国会提交了《清洁能源安全法案》草案，旨在通过节能增效、发展智能电网{智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、控制方法以及决策支持系统，实现电网的可靠、安全、经济、高效和环境友好，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、允许各种不同发电形式的接入并高效运行。}和推广新能源和可再生能源等手段，减少温室气体排放，摆脱对进口石油的依赖，并规划未来新能源经济的发展。该法案不仅是新世纪美国能源战略的第一个最重要的法律文件，而且是美国第一个关于温室气体减排的法案。这是首次对企业的二氧化碳等温室气体排放做出限制，同时要求逐步提高来自风能、太阳能等清洁能源的电力供应，对排放指标、分配额度做出了规定，并引入排放配额交易制度。俄罗斯能源战略俄罗斯是一个石油、天然气资源蕴藏极为丰富的世界能源强国，依靠最近几年的能源出口致使经济得以快速增长。与此同时，世界能源处于“卖方市场”，许多国家都希望与俄开展能源合作。从俄罗斯独立开始，俄罗斯政府就对发挥能源优势、振兴能源和发展能源赋予了头等战略意义，并将能源的有效开发和利用、能源产业现代化、国内能源安全和国际能源大国地位确立与科学合理的能源战略紧密联系在一起。俄罗斯的能源战略有以下几个要点：1、利用地缘关系控制里海和中亚石油输出；2、实行石油出口多元化战略；3、加强国家对石油开发的控制，削弱私营公司力量。在里海和中亚地区，俄罗斯充分利用自身地缘政治优势。这些地区没有出海口，地理位置封闭。产油国家的石油和天然气只能通过俄罗斯输往外地。但这些国家不仅在石油出口上依赖俄罗斯，而且在政治、经济和安全上都不能摆脱与俄罗斯的干系。俄罗斯政府利用这种特殊关系积极推行能源外交和能源战略，进一步控制相关国家的能源和油气输出管道。俄罗斯致力于出口市场的扩大。用了近4年时间来稳定西欧石油市场，同时在中东欧输出管线，以扩大市场。俄罗斯石油业决心到2010年保障美国13％的石油需求，4家俄罗斯公司筹划的可直通美国的“新西伯利亚—摩尔曼斯克输油管”项目也在加紧进行。保持能源出口的力度对俄罗斯的经济意义重大。由于油价上涨，俄罗斯2002年的盈余达到了50亿美元。俄罗斯主导下的俄罗斯石油战略不允许出现不同的声音。当国内石油私营公司与国家石油战略发生利益冲突时，他们必须绝对服从国家。尤科斯显然是一个代表。俄罗斯能源战略中的两个倾向“加大国家对资源的控制”以及“扶持国有企业，削弱私营企业”已显露无遗。俄罗斯为使能源综合体得到健康发展，担当保证国家能源安全、振兴国家经济大任，综合国内外各种因素，先后制订出台了《2010年前俄罗斯能源战略》和《俄罗斯联邦2020年前能源发展战略》。从俄罗斯不同时期出台的能源战略来看，尽管具体的产出指标预测以及不同时期的战略重点和政策措施有所变化，但俄罗斯将油气产业的稳健持续发展作为经济复兴支柱和重新崛起的引擎的愿望和雄心却是不变的主题。美国与俄罗斯资源上的比较美国是一个资源丰富的国家，是真正的地大物博的国家，能源资源比如石油资源非常丰富。2008年07月15日...据美国能源部情报局公布的统计数字，美国已探明石油储量超过209亿桶，居世界第11位；2007年美国石油日产量达510万桶，居世界第三。但是同时，美国是世界第一能源消费国、第一大原油进口国，也是拥有最多先进能源技术的大国。美国是世界第一大石油消费国，也是世界上第一大石油进口国。据统计，2007年美国日均石油消费万桶，日均进口石油1221万桶，一半以上依赖海外石油。减少石油进口、增加能源安全，一直是美国朝野都赞成的能源政策尽管美国近海富含油气资源，但美国国会1981年通过的近海石油禁采法律，以及1990年老布什总统签署的行政禁采令，却使美国近海油气开采被完全冻结。美国在石油自给问题上“自废武功”，有其多重考虑。相比美国对能源进口的依赖，俄罗斯是能源资源极丰富的国家，是世界能源生产和出口大国。据俄罗斯的新能源战略评估，俄罗斯境内集中了世界石油储量的1／10。从已探明储量来看，俄罗斯的石油资源保障能力在25～30年之间，预测储量可保障70年左右。根据《2020年前俄罗斯能源战略基本纲要》的预测，俄罗斯的石油储量大约为440亿吨，可在主要石油开采国中占据主导地位。近年来俄罗斯每年向非独联体国家出口1亿吨原油，占世界贸易总量的大约6％。俄罗斯拥有世界上最丰富的天然气储量，境内集中了世界天然气储量的1／3，按照天然气探明储量，其保障能力在90年左右，预测储量将超过100年。尽管石油、天然气等传统能源储量丰富，但出于长远考虑俄罗斯仍将核能等新型能源的开发视作能源战略的重要组成部分。 目前，俄罗斯境内共有10座核电站、30个正运行的核反应堆，占俄罗斯能源产量比重的15%左右。根据规划，俄今后10年将投资数百亿美元新建10个核反应堆以增加核能产量。但在发展核能的过程中，俄遇到了铀矿相对匮乏这一瓶颈的制约。俄以60万吨的铀矿储量居世界第七，但具有开采价值的铀矿仅占28%。俄每年消耗铀矿万吨，但开采量却只有万吨，需要大量进口。为保持核能利用在世界上的领先地位，俄一直尝试购买和垄断哈、乌等中亚国家的铀矿开采权，其中储量世界第三的哈萨克斯坦是俄首要关注目标。俄哈核能合资公司今年4月成立，两国联手在哈开采、加工铀矿。俄的战略目标是，极力排挤美、欧、日等国，以期望更大程度地拥有哈的铀矿资源。 为应对地球能源日益枯竭局面，俄还制定了到月球求能源的雄心勃勃的计划。俄“能源”火箭航天集团打算耗资高达20亿美元，在月球提炼出用作清洁、安全和高效的核聚变发电燃料——氦-3。虽然在能源战略的大方向上迥异，但不可否认的是，俄罗斯与美国都是全球矿产资源品种较全、储量丰富、人均占有储量较多的国家。俄罗斯的能源强国与美国的新能源战略丰富的自然资源与动力资源是俄罗斯特有的禀赋竞争优势和实现经济腾飞的潜能所在。对于需要在一年大部分时间里保持不间断供暖和供热的国家来说，能源供给对于国家的正常运转至关重要。燃料动力部门是国家经济中的支柱行业，创造国家1/3的产出、65%的出口和50%的联邦政府预算收入。由于能源综合体在俄罗斯经济中的地位如此重要，保持能源综合体稳定、持续发展，不仅关系到俄罗斯国内经济正常运转与否，还是俄罗斯大国复兴和赶超发展的引擎。俄罗斯的能源强国战略分为以下几部分：能源主导外交 在里海和中亚地区，俄罗斯充分利用自身地缘政治优势。这些地区没有出海口，地理位置封闭。产油国家的石油和天然气只能通过俄罗斯输往外地。但这些国家不仅在石油出口上依赖俄罗斯，而且在政治、经济和安全上都不能摆脱与俄罗斯的干系。普京利用这种特殊关系积极推行能源外交和能源战略，进一步控制相关国家的能源和油气输出管道。且致力于出口市场的扩大。用了近4年时间来稳定西欧石油市场，同时在中东欧输出管线，以扩大市场。俄罗斯石油业决心到2010年保障美国13％的石油需求，4家俄罗斯公司筹划的可直通美国的“新西伯利亚—摩尔曼斯克输油管”项目也在加紧进行。保持能源出口的力度对俄罗斯的经济意义重大。建立国内油气工业垄断与竞争的基本规范与监督机制 俄罗斯能源战略规定，充分利用世界能源科研成果，实施国家能源科技优先发展项目，发展能源创新，促进能源工业现代化，注重生态安全。如要求提高石油产品质量，保证能源使用效率；控制能源开发、运输和消费对环境的污染，利用经济杠杆刺激无污染生产，建立国家燃料动力平衡系统，使初级能源、热能、电力、工艺、设备和服务等供求平衡。尽管俄罗斯油气等能源储量丰富，但为应对未来地球能源日益枯竭的局面，俄罗斯仍把水利资源、核能、开发月球能源等新型能源的开发视为长期能源战略的重要组成部分。制订战略实施的配套政策 为给矿藏开采者创造合适的法律环境，俄罗斯不断修订完善油气法律，调整产品分成协议的实施政策，调整石油税收、公司政策和对外合作政策等。利用税收杠杆调节国家与企业间的关系。逐步提高国内市场天然气的价格，以便保障天然气市场各主要主体自负盈亏。相比俄罗斯的能源强国战略，本国能源充足却过度依赖进口能源的美国却将大方向指向节约能源，提高能源的利用效率，扩大可再生能源的生产和使用，开发全新能源，降低对石化能源的依赖。从布什政府的《2005年能源政策法》开始，美国能源战略便是确保美国的能源供给、保护环境，维护美国的经济繁荣与国家安全，其主要内容为节约能源、提高能源利用效率；扩大可再生能源的生产和使用，保障能源供应；增加财政拨款，促进能源科学研究；改进汽车燃油利用状态。奥巴马上台后，美国政府更是将能源改革放在其各项政策的优先位置上，提出通过发展新能源和可再生能源，来实现减少温室气体排放、提高能源安全并刺激经济增长的能源政策新目标。2009年美国国会通过的《清洁能源与安全法案》中也提出了通过节能增效、发展智能电网和推广新能源和可再生能源等手段，减少温室气体排放，摆脱对进口石油的依赖，并规划未来新能源经济的发展。参考文献：1、《从“能源救国”到“能源强国” 俄罗斯能源战略大延伸》中国财经报2008-07-232、《大国石油战略之俄罗斯：玩转石油筹码》2005-03-073、《美国能源战略现重大转折20余年禁采令终结》经济参考报2010-04-06这是我的一部作品，希望能给你点参考价值···