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      1. 一種生物質能太陽能聯合發電系統
        發布者:lzx | 來源:PV-tech | 0評論 | 1468查看 | 2020-03-03 11:06:18    

        隨著化石燃料的消耗殆盡,大力發展可再生能源是當前的迫切要求。可再生能源主要包括風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能等能源。風能、太陽能、水能等能源的穩定性與地質環境息息相關,因此,其不穩定性也大大提高。


        生物質是有機物質,具有一定能量、養分、機械強度。代表性生物質包括動物糞便、農作物廢棄物、木材、固體廢棄物等[1]。而作為一個農業大國,我國年產農作物秸稈約7億t,列世界之首[1]。因此,在多種可再生能源中,生物質能由于其豐富的資源、低污染性以及廣泛的分布性越發受到眾多研究者的關注。在2016年我國發布的《能源發展“十三五”規劃》中,提到要“積極發展生物質液體燃料、氣體燃料、固體成型燃料”。


        生物質能源的利用技術主要有沼氣技術、生物質燃料酒精、生物質發電、生物質熱裂解液化技術等,其中生物質發電對環境污染程度低[2],前景廣闊。因此,生物質能源的應用符合國家能源戰略多元化和發展綠色低碳經濟的需求。2013年我國的生物質發電設備已經達到750萬kW裝機容量。因此,大力發展生物質發電,使之產業化,將進一步優化我國能源利用結構,促進可再生能源發展。


        目前生物質發電還存在許多挑戰,如原料易受到天氣、季節性的影響,原料分布不集中,且運輸成本較高,產業鏈與行業規范不完善等,這些因素嚴重阻礙了我國生物質能源的發展。本文針對生物質發電與多種可再生能源聯合發電進行綜合討論,以期發現生物質發電利用的優良方法,促進生物質發電的進一步發展。


        多種可再生能源中,太陽能是所有可再生能源發展的基礎,開發利用太陽能對節約常規能源、保護自然環境及減緩氣候變化均具有重要的意義,然而太陽能發電的弊端同樣不可忽視,其弊端之一在于太陽能的低能流密度,太陽能發電過程中需要大面積光學反射裝置和昂貴的接收裝置,這使得應用成本大大增加;其次,獨立太陽能熱發電系統的發電效率低,年太陽能凈發電效率不超過15%;


        最重要的是,由于受到晝夜、天氣等因素的影響,太陽能供應具有間歇性與不連續性[3]。另外,由于受到地理環境的影響,不同地區的太陽能資源相差較大。根據國家氣象局風能太陽能評估中心劃分標準,我國不同地區太陽能分布情況如表1所示。


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        表1,我國不同地區太陽能分布


        從表1可知,地理因素對太陽能的供應具有顯著影響。晝夜交替與天氣變化同樣會造成太陽能來源不穩定。為降低太陽能發電對太陽能來源穩定性的依賴程度,考慮采用將生物質發電與太陽能發電聯合的方式來獲得穩定的電量輸出。聯合發電可為用戶提供連續穩定的電能,還能使生物質能得到更合理的應用。


        太陽能發電方式包括槽式、塔式和碟式3種。


        塔式太陽能發電系統目前處于商業示范階段,技術開發風險較高;碟式太陽能發電系統則處于試驗階段,且運行規模較小;槽式太陽能發電系統已實現商業化,電站規模較大。因此,槽式太陽能發電系統更適合與生物質發電系統聯合應用。


        生物質能太陽能聯合發電系統可分為3個部分:太陽能集熱裝置、循環流化床鍋爐以及汽輪機發電系統。當太陽能來源穩定時,可通過相關設置將太陽能集熱裝置與循環流化床鍋爐進行聯合,以實現太陽能和生物質能的共同發電。


        在太陽能來源不穩定或沒有太陽能來源的條件下,可單獨采用生物質發電系統。槽式太陽能與生物質聯合發電同樣采用該原理,其聯合發電系統由生物質能輔助鍋爐、槽式太陽能輔助系統及動力系統組成。


        太陽輻射條件較好時,太陽光線聚集到集熱裝置上,對集熱裝置中的導熱油進行加熱。當導熱油被加熱到一定溫度時,高溫導熱油依次流經過熱器、蒸汽發生器以及預熱器,以熱交換方式將熱量傳遞給鍋爐循環水,對其進行加熱,此時被冷卻的導熱油再次回到太陽能集熱器中,等待再次被加熱。


        被加熱的鍋爐循環水受熱蒸發,形成水蒸汽,帶動汽輪機做功發電。如光照條件較差或在夜間,啟動生物質輔助系統以維持對外電力輸出的穩定。

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