新能源聯合發電系統

基本介紹

• 中文名：新能源聯合發電系統
• 外文名：new　energy　comprehensive　power　system

利用各種新能源之間或新能源與其他能源之間的互補性所組成的發電系統。新能源中，有的資源豐富，但受氣候和地勢等自然條件影響，來源不穩定；有的本身是廉價或無償的，但將其轉換成電能的裝置目前價格仍較昂貴。新能源發電要在經濟上和技術上與常規能源發電方式相競爭，以求得實際套用，關鍵是裝置的造價和供電質量。解決這兩個問題的途徑，除採用新技術、新材料、新工藝，以及裝置部件的通用化和規模化生產外，就是採取聯合發電系統。也就是依據各種能源的特點，包括穩定的和不穩定的、豐富的和不豐富的、普遍的和區域性的、一次性轉換的和多次性轉換的、價昂的和便宜的等等，在經濟上、技術上和能量上進行多能互補，各自發揮優勢，又相互彌補其不足。聯合發電系統有季節性互補、“接力”開發、組合發電、多種能量輸出等多種形式。

聯合發電形式 在較高緯度地區冬季太陽輻射弱而風力強則以利用風力為主；夏季太陽輻射強而風力弱則以利用太陽能為主；雨季到來時可以充分利用小水電；若遇乾旱，太陽能水泵就能發揮作用。北方地區小水電的全年利用率很低，枯水期長，可以利用風能和太陽能作為動力進行抽水蓄能，以提高小水庫的作用。風能和太陽能還可為沼氣池提供攪拌動力和保溫熱量，以穩定地進行中溫發酵，提高產氣率。像這種根據各種新能源本身能量大小的波動變化進行互補，使整個系統得到較為穩定的輸出，以提高能源裝置的利用率，乃是新能源聯合發電系統概念中的第一個涵義，其系統組成如圖1。

圖1 系統組成(一)

從技術上和經濟合理性上看，有些新能源並不一定需要直接用於發電，它可以作為另一種能源發電的前一級轉換，即進行“梯級”利用或稱“接力”開發。沿海的波浪和風力等都是很不穩定的，可以先利用波力水泵和風力水泵抽水到海岸附近的高位小水庫中蓄能，再加上雨水能，進行小型水力發電。這是新能源聯合發電系統概念中的第二個涵義。

新能源也可與常規能源組成聯合發電系統。新能源在系統中可以作為主要能源，也可以在某些時候只起到輔助能源的作用。如風力發電機組與柴油發電機組並聯、太陽能為小型火電站鍋爐預熱給水、沼氣與柴油並用進行內燃機發電等。這是新能源聯合發電系統概念中的第三個涵義(見圖)。

系統組成(三)

從全能系統(total energy system)的觀點來看，應根據各種能量的性質和特點，以其有效的能量輸出形式，並按其不同的能級分別加以利用，組成聯合系統，來提高系統的總效率。所以將可利用的多種能源組合在一起，不一定都以發電的方式輸出才是最合理的。此外，還要考慮其技術經濟合理性，要注意能源的利用首先要與經濟效益好的生產項目緊密結合，在短期內就能推動生產的發展，取得經濟效益。這是新能源聯合發電系統概念中的第四個涵義(見圖)。

系統組成(四)

系統設計和分析方法 系統結構的模式很多，僅有定性的方案還不夠，必須有定量的最佳化設計，使能源設備和生產項目配置合理，投資少，經濟效益大，回收期短。設計和分析方法主要有線性規劃、模糊數學和灰色系統方法、等效連續功率等。

(1)線性規劃：採用系統工程原理和套用數學中的線性規劃方法對整個系統繪出能流網路圖(見圖)。把所有的能流量都統一折算成千瓦時，再按照系統內各種能量的流動關係分成資源供應、轉換機構、供能方式和最終用途四個部分，並把它們聯成網路，表示其間的相互關係，再列出它們的數學關係式，如約束條件方程式、目標函式方程式，用電子計算機聯立求解。

(2)模糊數學和灰色系統方法：由於在規劃系統中有些情況是不十分清楚的，有的是難以確定的，近年來國內外也有用模糊數學和灰色系統的方法來處理這些規劃問題的。

(3)等效連續功率(equivalent continuous power， ECP)概念：此方法對一些小型系統是方便的。設計任務是選定系統的設備容量，以滿足一定負荷的需要，也就是滿足一定用途某些設備的連續輸出功率。其方法有二：①當某一設備在一定時期內的用電量已知，將用電量除以時數，即得ECP。②當用電設備已知，以其額定功率乘以運行時間百分率即得該設備的ECP；將各用電設備的ECP相加，即得全設備的ECP。由以上方法求得總的等效連續功率後，考慮日後用戶增加及功率損失，應再乘以1.25的安全係數，作為設計總功率的依據，即按1.25ECP來設計計算。