電力技術的現狀與前景論文推薦
電能高效潔淨地生產、傳輸、儲存、分配和使用的技術將成爲電力技術的重點領域。 論文關鍵詞:電力技術;電源 “電力技術是通向可持續發展的橋樑”,這個論斷已經逐漸成爲人們的共識。研究表明,爲了實現可持續發展,應儘可能把一次能源轉換爲電能使用,提高電力在終端能源中的比例。
因爲,在保證相同的能源服務水平的前提下, 使用電力這種優質能源最清潔、方便,易於控制、效率最高。如果能將大量分散燃用的化石燃料都高效潔淨地轉換爲電力使用,人們賴以生存的環境和生活質量就會大大改善。因此,電能高效潔淨地生產、傳輸、儲存、分配和使用的技術將成爲電力技術的重點領域。以下將對若干電力前沿技術的現狀和未來發展前景進行簡單評述。
1. 分佈式電源
當今的分佈式電源主要是指用液體或氣體燃料的內燃機(IC)、微型燃氣輪機(Micro?tur_bines)和各種工程用的燃料電池(Fuel Cell)。因其具有良好的環保性能,分佈式電源與“小機組”已不是同一概念。
1.1 微型燃氣輪機 微型燃氣輪機(Micro Turbine),是功率爲幾千瓦至幾十千瓦,轉速爲96 000 r/min,以天然氣、甲烷、汽油、柴油爲燃料的超小型燃氣輪機,工作溫度500 ℃,其發電效率可達30%。目前國外已進入示範階段。其技術關鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等。可見,電工技術的.突破常常取決於材料科學的進步。
1.2 燃料電池 燃料電池是直接把燃料的化學能轉換爲電能的裝置。它是一種很有發展前途的潔淨和高效的發電方式,被稱爲21世紀的分佈式電源。
1.2.1 燃料電池的工作原理 燃料電池的工作原理頗似電解水的逆過程。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負極)轉變爲氫離子,空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極),負氧離子透過2極間離子導電的電解質到達陽極與氫離子結合成水,外電路則形成電流。 通常,完整的燃料電池發電系統由電池堆、燃料供給系統、空氣供給系統、冷卻系統、電力電子換流器、保護與控制及儀表系統組成。其中,電池堆是核心。低溫燃料電池還應配備燃料改質器(又稱爲燃料重整器)。高溫燃料電池具有內重整功能,無須配備重整器。磷酸型燃料電池(PAFC)是目前技術成熟、已商業化的燃料電池。現在已能生產大容量加壓型11 MW的設備及便攜式250 kW等各種設備。第2代燃料電池的溶融碳酸鹽電池(MCFC),工作在高溫(600~700 ℃)下,重整反應可以在內部進行,可用於規模發電,現在正在進行兆瓦級的驗證試驗。固體電解質燃料電池(SOFC)被稱爲第3代燃料電池。由於電解質是氧化鋯等固體電解質,未來可用於煤基燃料發電。質子交換膜燃料電池是最有希望的電動車電源。
1.2.2 性能和特點 燃料電池有以下優點:
有很高的效率,以氫爲燃料的燃料電池,理論發電效率可達100%。熔融碳酸鹽燃料電池,實際效率可達58.4%。透過熱電聯產或聯合循環綜合利用熱能,燃料電池的綜合熱效率可望達到80%以上。燃料電池發電效率與規模基本無關,小型設備也能得到高效率。處於熱備用狀態,燃料電池跟隨負荷變化的能力非常強,可以在1 s內跟隨50%的負荷變化。
噪音低;可以實現實際上的零排放;省水。安裝週期短,安裝位置靈活,可省去新建輸配電系統 目前燃料電池大規模應用的障礙是造價高,在經濟性上要與常規發電方式競爭尚需時日。
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