简析可再生能源利用

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1、简析可再生能源利用赵晓山东建筑大学热能工程学院摘要：可再牛能源是人类社会未来能源的基石，是大量燃用的化石能源的替代能源。可再生能源可以持续发展，几乎是用之不竭，对环境无多大损害，有利于生态良性循环。可再生能源的综合利用对我国社会经济的可持续发展和环境保护起着重要的作用。文中主要介绍太阳能、风能在各个方而利用及风光互补在供电方而的应用。关键词：可再生能源;太阳能;太阳能风光互补;作者简介：赵哓（1992-）,女，山东人，硕士在读，研究方向：建筑节能。收稿日期：2017-06-19Received：2017-06-191太阳能的利用太阳能利用主要包括光-热转换、太阳能发电、光-

2、化学利用和光生物利用。1.1光热利用光热利用基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦型集热器等3种。根据所能达到的温度和用途的不同，太阳能光热利用分为低温利用«200°C）、中温利用（200〜800°C）和高温利用（＞800°C）。目前低温利用主要有太阳热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馆器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等。中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。1.2太阳能发电1）光-热-电转换。即利用太阳集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，

3、然后由蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电。前一过程为光-热转换，后一过程为热-电转换。2）光■电转换。在光照条件下，半导体p-n结的两端产生电位差的现象称为光生伏打效应。利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能。慕本装置是太阳能电池。太阳能电池应用范围和规模近年来都得到了较大的发展。太阳能电池产生电力与火力、水力、风力、核能等的发电原理存在着本质的差别，其工作原理主要基于“光生伏打效应”，这种效应在固体、液体和气体中均可产生。太阳能光伏发电系统特别适合于作为独立电源使用，还可以同其他发电系统组成混合供电系统，如风-光混合系统、风-光-油混合系统等。最有发展前景的是太阳能光伏电系

4、统与电网相联构成联网发电系统。1.3光-化学利用光-化学利用是利用太阳辐射能直接分解水制氢的光-化学转换方法。1.4光-生物利用光-生物利用是通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物、巨型海藻等。2风能的利用风能的利用主要是以风能作动力和风力发电这2种形式，其中又以风力发电为主。2.1风能转换成动能以风能作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是:投资少、工效高、经济耐用。目前，世界上约有100多万台风力提水机在运转。澳大利亚的许多牧场，都设有这种风力提水机。2.2风力发电风能的利用

5、主要就是将它的动能转化为其他形式的能，因此计算风能的大小也就是计算气流所具有的动能。风能发电的主要形式有3种:一是独立运行;二是风力发电与其他发电方式如柴油机发电相结合;三是风力并网发电。气流的动能Ek：式中:m—气体的质量，kg;v一气流速度，m/so在时间I内流过该截面的风具有的能量为:式中：P—空气密度，kg/mo单位时间内流过该截面的风能，即为风功率:这是常用的计算风功率的公式，又称风能公式。单风能大小与气流通过的面积、空气密度和气流速度的立方成正比。因此，在风能计算中，最重要的因素是风速,风速取值准确与否对风能潜力的估计有决定性作用。风机效率为：一般说来，3级风就

6、有利用的价值。但从经济合理的角度出发，风速大于4m/s才适宜于发电。据测定，1台55kW的风力发电机组，当风速为9.5m/s时，机组的输出功率为55kW;当风速为8m/s时，功率为38kW;风速为6m/s时，只有16kW;而风速为5m/s吋，仅为9.5kWo可见风力愈大，经济效益也愈大。3风光互补发电由于风能的不稳定性，风能通常和太阳能结合起来，根据各地区风能资源和太阳能资源的不同组成风光互补系统联合供电，使资源达到更合理的利用。3.1系统组成风光互补发电系统由太阳能光伏板、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成（见图1）,发电系统各部分容量的合理配置对

7、保证发电系统的可靠性非常重要。当风机和光伏板正常发电时，控制器把电力分配给负载,剩余的电力给蓄电池充电。如果蓄电池已充满或接近充满时，控制器给蓄电池进行“绢流”充电，让蓄电池常处于满负荷状态，此吋，大部分电流导向负载或者被切断。控制系统含有最大功率跟踪器，使得光伏系统无论太阳光的强弱都可以输出最大功率，从而使得风光互补发电系统的风机和光伏板常处丁最优状态工作。通过传感器，系统控制器可对系统的运行工况参数（包括光伏板电压、电流、太阳辐射强度、风力发电机电压、电流、风速、风向、负载电压、电流，蓄电池电压、输岀电流、输入