【摘要】在發(fā)電領(lǐng)域減少二氧化碳產(chǎn)生的途徑包括：提高發(fā)電效率減少燃耗；采用原子能發(fā)電；使用再生(天然)能源。每單位發(fā)電量二氧化碳的產(chǎn)生，以礦物燃料發(fā)電最高，特別是燒煤電廠。再生能源發(fā)電雖然設(shè)施的建造會產(chǎn)生二氧化碳，但發(fā)電本身不會產(chǎn)生二氧化碳。因此，增加使用再生能源發(fā)電和有效使用礦物燃料，是抑制產(chǎn)生二氧化碳的有效方法

人口是影響能耗的重要因素，全球人口的增加將造成能耗增加，導(dǎo)致大氣層中二氧化碳濃度上升，使氣溫上升，全球變暖。

在發(fā)電領(lǐng)域減少二氧化碳產(chǎn)生的途徑包括：提高發(fā)電效率減少燃耗；采用原子能發(fā)電；使用再生(天然)能源。每單位發(fā)電量二氧化碳的產(chǎn)生，以礦物燃料發(fā)電最高，特別是燒煤電廠。再生能源發(fā)電雖然設(shè)施的建造會產(chǎn)生二氧化碳，但發(fā)電本身不會產(chǎn)生二氧化碳。因此，增加使用再生能源發(fā)電和有效使用礦物燃料，是抑制產(chǎn)生二氧化碳的有效方法。

再生能源發(fā)電技術(shù)可分為水力發(fā)電；風(fēng)力發(fā)電；太陽能發(fā)電(太陽─熱發(fā)電和光伏發(fā)電)；海洋發(fā)電(海洋-熱能轉(zhuǎn)換、潮汐、洋流、海波)；地?zé)岚l(fā)電。

水力發(fā)電

水力發(fā)電是目前發(fā)電技術(shù)中每單位發(fā)電量產(chǎn)生二氧化碳最低的。它不會產(chǎn)生破壞環(huán)境的物質(zhì)；在徑流式水電站的情況下，也不需要水庫，對保護(hù)環(huán)境最為有利。在水庫型和抽水儲能型電站情況下，必須考慮水庫建造對環(huán)境的影響。

摘要：太陽是一項很重要的可再生能源，在現(xiàn)行世界能源與環(huán)境危機(jī)的大背景下，太陽能的應(yīng)用價值日益凸顯。作為太陽能應(yīng)用的一項重要技術(shù)，光伏發(fā)電發(fā)展前景十分可觀，而我國的光伏產(chǎn)業(yè)又面臨著前所未有的機(jī)遇和選擇。文章將結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)理論和方法，從技術(shù)、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)和國家這四個不同的方面，對我國的光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)行深入探討，促使我國的光伏產(chǎn)業(yè)向著又好又快的方向穩(wěn)步前進(jìn)。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；經(jīng)濟(jì)分析；發(fā)展預(yù)測

太陽能是地球能源的基本來源，因此，如何更好地利用太陽光發(fā)電，是人類一直面臨的一個棘手的問題。太陽能是一項清潔性、安全性的能源，資源的來源廣泛且充足，而且其具有很長的壽命，也不像其他能源那樣，需要經(jīng)常維護(hù)?；谶@些其他能源不具備的特點，光伏能源被視為21世紀(jì)最有利用價值的能源。自上個世紀(jì)50年代，太陽能的應(yīng)用已經(jīng)從太陽能電池發(fā)展到如今太陽能光伏集成建筑等多個不同的領(lǐng)域?？v觀全世界的光伏產(chǎn)業(yè)，也歷經(jīng)了半個世紀(jì)的發(fā)展，進(jìn)入到21世紀(jì)之后，我國的光伏產(chǎn)業(yè)也漸漸地步入了高速的發(fā)展時期。因此，本文將以市場分析為基礎(chǔ)，由四個方面來深入探討技術(shù)經(jīng)濟(jì)：技術(shù)、企業(yè)產(chǎn)業(yè)、國家。

一、光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)點

光伏產(chǎn)業(yè)是一項綠色又環(huán)保的能源，因此被看作是一項戰(zhàn)略性的朝陽性產(chǎn)業(yè)，各國給予光伏發(fā)電的很高的重視程度，并給予大力的扶持，原因如下：

1.《京都議定書》給予各國以壓力，迫使各國政府落實積極開發(fā)各項清潔型能源，包含太陽能在內(nèi)，這樣有利于減少溫室氣體的排放。

【摘要】本文概述了燃料電池的工作特點和原理，介紹了發(fā)電系統(tǒng)的組成、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，對我國應(yīng)用燃料電池發(fā)電的資源條件進(jìn)行了評估，展望了這一技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景、將對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的重要影響，它將使傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)產(chǎn)生重大的變革，它會使電力系統(tǒng)更加安全、經(jīng)濟(jì)。最后提出了發(fā)展燃料電池發(fā)電的具體建議。

1．引言能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，沒有能源工業(yè)的發(fā)展就沒有現(xiàn)代文明。人類為了更有效地利用能源一直在進(jìn)行著不懈的努力。歷史上利用能源的方式有過多次革命性的變革，從原始的蒸汽機(jī)到汽輪機(jī)、高壓汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，每一次能源利用方式的變革都極大地推進(jìn)了現(xiàn)代文明的發(fā)展。隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到傳統(tǒng)的能源利用方式有兩大弊病。一是儲存于燃料中的化學(xué)能必需首先轉(zhuǎn)變成熱能后才能被轉(zhuǎn)變成機(jī)械能或電能，受卡諾循環(huán)及現(xiàn)代材料的限制，在機(jī)端所獲得的效率只有33~35%，一半以上的能量白白地?fù)p失掉了；二是傳統(tǒng)的能源利用方式給今天人類的生活環(huán)境造成了巨量的廢水、廢氣、廢渣、廢熱和噪聲的污染。對于發(fā)電行業(yè)來說，雖然采用的技術(shù)在不斷地升級，如開發(fā)出了超高壓、超臨界、超超臨界機(jī)組，開發(fā)出了流化床燃燒和整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，但這種努力的結(jié)果是：機(jī)組規(guī)模巨大、超高壓遠(yuǎn)距離輸電、投資上升，到用戶的綜合能源效率仍然只有35%左右，大規(guī)模的污染仍然沒有得到根本解決。多年來人們一直在努力尋找既有較高的能源利用效率又不污染環(huán)境的能源利用方式。這就是燃料電池發(fā)電技術(shù)。1839年英國的Grove發(fā)明了燃料電池，并用這種以鉑黑為電極催化劑的簡單的氫氧燃料電池點亮了倫敦講演廳的照明燈。1889年Mood和Langer首先采用了燃料電池這一名稱，并獲得200mA/m2電流密度。由于發(fā)電機(jī)和電極過程動力學(xué)的研究未能跟上，燃料電池的研究直到20世紀(jì)50年代才有了實質(zhì)性的進(jìn)展，英國劍橋大學(xué)的Bacon用高壓氫氧制成了具有實用功率水平的燃料電池。60年代，這種電池成功地應(yīng)用于阿波羅(Appollo)登月飛船。從60年代開始，氫氧燃料電池廣泛應(yīng)用于宇航領(lǐng)域，同時，兆瓦級的磷酸燃料電池也研制成功。從80年代開始，各種小功率電池在宇航、軍事、交通等各個領(lǐng)域中得到應(yīng)用。燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能，直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。當(dāng)源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時，它可以連續(xù)發(fā)電。依據(jù)電解質(zhì)的不同，燃料電池分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）及質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等。燃料電池不受卡諾循環(huán)限制，能量轉(zhuǎn)換效率高，潔凈、無污染、噪聲低，模塊結(jié)構(gòu)、積木性強(qiáng)、比功率高，既可以集中供電，也適合分散供電。大型電站，火力發(fā)電由于機(jī)組的規(guī)模足夠大才能獲得令人滿意的效率，但裝有巨型機(jī)組的發(fā)電廠又受各種條件的限制不能貼進(jìn)用戶，因此只好集中發(fā)電由電網(wǎng)輸送給用戶。但是機(jī)組大了其發(fā)電的靈活性又不能適應(yīng)戶戶的需要，電網(wǎng)隨用戶的用電負(fù)荷變化有時呈現(xiàn)為高峰，有時則呈現(xiàn)為低谷。為了適應(yīng)用電負(fù)荷的變化只好備用一部分機(jī)組或修建抽水蓄能電站來應(yīng)急，這在總體上都是以犧牲電網(wǎng)的效益為代價的。傳統(tǒng)的火力發(fā)電站的燃燒能量大約有近70%要消耗在鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)這些龐大的設(shè)備上，燃燒時還會排放大量的有害物質(zhì)。而使用燃料電池發(fā)電，是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，不需要進(jìn)行燃燒，沒有轉(zhuǎn)動部件，理論上能量轉(zhuǎn)換率為100%，裝置無論大小實際發(fā)電效率可達(dá)40%～60%，可以實現(xiàn)直接進(jìn)入企業(yè)、飯店、賓館、家庭實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)用，沒有輸電輸熱損失，綜合能源效率可達(dá)80%，裝置為集木式結(jié)構(gòu)，容量可小到只為手機(jī)供電、大到和目前的火力發(fā)電廠相比，非常靈活。燃料電池被稱為是繼水力、火力、核能之后第四電裝置和替代內(nèi)燃機(jī)的動力裝置。國際能源界預(yù)測，燃料電池是21世紀(jì)最有吸引力的發(fā)電方法之一。我國人均能源資源貧乏，在目前電網(wǎng)由主要缺少電量轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕鄙傧到y(tǒng)備用容量、調(diào)峰能力、電網(wǎng)建設(shè)滯后和傳統(tǒng)的發(fā)電方式污染嚴(yán)重的情況下，研究和開發(fā)微型化燃料電池發(fā)電具有重要意義，這種發(fā)電方式與傳統(tǒng)的大型機(jī)組、大電網(wǎng)相結(jié)合將給我國帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。2.燃料電池的特點與原理由于燃料電池能將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，因此，它沒有像通常的火力發(fā)電機(jī)那樣通過鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的能量形態(tài)變化，可以避免中間的轉(zhuǎn)換的損失，達(dá)到很高的發(fā)電效率。同時還有以下一些特點：l不管是滿負(fù)荷還是部分負(fù)荷均能保持高發(fā)電效率；不管裝置規(guī)模大小均能保持高發(fā)電效率；具有很強(qiáng)的過負(fù)載能力；通過與燃料供給裝置組合的可以適用的燃料廣泛；發(fā)電出力由電池堆的出力和組數(shù)決定，機(jī)組的容量的自由度大；電池本體的負(fù)荷響應(yīng)性好，用于電網(wǎng)調(diào)峰優(yōu)于其他發(fā)電方式；用天然氣和煤氣等為燃料時，NOX及SOX等排出量少，環(huán)境相容性優(yōu)。如此由燃料電池構(gòu)成的發(fā)電系統(tǒng)對電力工業(yè)具有極大的吸引力。燃料電池按其工作溫度是不同，把堿性燃料電池（AFC，工作溫度為100℃）、固體高分子型質(zhì)子膜燃料電池（PEMFC，也稱為質(zhì)子膜燃料電池，工作溫度為100℃以內(nèi)）和磷酸型燃料電池（PAFC，工作溫度為200℃）稱為低溫燃料電池；把熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC，工作溫度為650℃）和固體氧化型燃料電池（SOFC，工作溫度為1000℃）稱為高溫燃料電池，并且高溫燃料電池又被稱為面向高質(zhì)量排氣而進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)的燃料電池。另一種分類是按其開發(fā)早晚順序進(jìn)行的，把PAFC稱為第一代燃料電池，把MCFC稱為第二代燃料電池，把SOFC稱為第三代燃料電池。這些電池均需用可燃?xì)怏w作為其發(fā)電用的燃料。燃料電池其原理是一種電化學(xué)裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負(fù)兩個電極(負(fù)極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負(fù)極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機(jī)器。電池工作時，燃料和氧化劑由外部供給，進(jìn)行反應(yīng)。原則上只要反應(yīng)物不斷輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電。這里以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池的基本工作原理。氫-氧燃料電池反應(yīng)原理這個反映是電觧水的逆過程。電極應(yīng)為：負(fù)極：H2+2OH-→2H2O+2e-正極：1/2O2+H2O+2e-→2OH-電池反應(yīng)：H2+1/2O2==H2O另外，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，包括反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。燃料電池通常由形成離子導(dǎo)電體的電解質(zhì)板和其兩側(cè)配置的燃料極（陽極）和空氣極（陰極）、及兩側(cè)氣體流路構(gòu)成，氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣（氧化劑氣體）能在流路中通過。在實用的燃料電池中因工作的電解質(zhì)不同，經(jīng)過電解質(zhì)與反應(yīng)相關(guān)的離子種類也不同。PAFC和PEMFC反應(yīng)中與氫離子（H+）相關(guān)，發(fā)生的反應(yīng)為：燃料極：H2=2H++2e-（1）空氣極：2H++1/2O2+2e-=H2O（2）全體：H2+1/2O2=H2O（3）氫氧燃料電池組成和反應(yīng)循環(huán)圖在燃料極中，供給的燃料氣體中的H2分解成H+和e-，H+移動到電解質(zhì)中與空氣極側(cè)供給的O2發(fā)生反應(yīng)。e-經(jīng)由外部的負(fù)荷回路，再反回到空氣極側(cè)，參與空氣極側(cè)的反應(yīng)。一系例的反應(yīng)促成了e-不間斷地經(jīng)由外部回路，因而就構(gòu)成了發(fā)電。并且從上式中的反應(yīng)式（3）可以看出，由H2和O2生成的H2O，除此以外沒有其他的反應(yīng)，H2所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成了電能。但實際上，伴隨著電極的反應(yīng)存在一定的電阻，會引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。引起這些反應(yīng)的一組電池稱為組件，產(chǎn)生的電壓通常低于一伏。因此，為了獲得大的出力需采用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。組件間的電氣連接以及燃料氣體和空氣之間的分離，采用了稱之為隔板的、上下兩面中備有氣體流路的部件，PAFC和PEMFC的隔板均由碳材料組成。堆的出力由總的電壓和電流的乘積決定，電流與電池中的反應(yīng)面積成比。單電極組裝示意圖PAFC的電解質(zhì)為濃磷酸水溶液，而PEMFC電解質(zhì)為質(zhì)子導(dǎo)電性聚合物系的膜。電極均采用碳的多孔體，為了促進(jìn)反應(yīng)，以Pt作為觸媒，燃料氣體中的CO將造成中毒，降低電極性能。為此，在PAFC和PEMFC應(yīng)用中必須限制燃料氣體中含有的CO量，特別是對于低溫工作的PEMFC更應(yīng)嚴(yán)格地加以限制。磷酸型燃料電池基本組成和反應(yīng)原理磷酸燃料電池的基本組成和反應(yīng)原理是：燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣后送到改質(zhì)器，把燃料轉(zhuǎn)化成H2、CO和水蒸氣的混合物，CO和水進(jìn)一步在移位反應(yīng)器中經(jīng)觸媒劑轉(zhuǎn)化成H2和CO2。經(jīng)過如此處理后的燃料氣體進(jìn)入燃料堆的負(fù)極(燃料極)，同時將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，借助觸媒劑的作用迅速產(chǎn)生電能和熱能。相對PAFC和PEMFC，高溫型燃料電池MCFC和SOFC則不要觸媒，以CO為主要成份的煤氣化氣體可以直接作為燃料應(yīng)用，而且還具有易于利用其高質(zhì)量排氣構(gòu)成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等特點。MCFC主構(gòu)成部件。含有電極反應(yīng)相關(guān)的電解質(zhì)（通常是為Li與K混合的碳酸鹽）和上下與其相接的2塊電極板（燃料極與空氣極），以及兩電極各自外側(cè)流通燃料氣體和氧化劑氣體的氣室、電極夾等，電解質(zhì)在MCFC約600~700℃的工作溫度下呈現(xiàn)熔融狀態(tài)的液體，形成了離子導(dǎo)電體。電極為鎳系的多孔質(zhì)體，氣室的形成采用抗蝕金屬。MCFC工作原理。空氣極的O2（空氣）和CO2與電相結(jié)合，生成CO23-（碳酸離子），電解質(zhì)將CO23-移到燃料極側(cè)，與作為燃料供給的H+相結(jié)合，放出e-，同時生成H2O和CO2?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下：燃料極：H2+CO23-=H2O+2e-+CO2（4）空氣極：CO2+1/2O2+2e-=CO23-（5）全體：H2+1/2O2=H2O（6）在這一反應(yīng)中，e-同在PAFC中的情況一樣，它從燃料極被放出，通過外部的回路反回到空氣極，由e-在外部回路中不間斷的流動實現(xiàn)了燃料電池發(fā)電。另外，MCFC的最大特點是，必須要有有助于反應(yīng)的CO23-離子，因此，供給的氧化劑氣體中必須含有碳酸氣體。并且，在電池內(nèi)部充填觸媒，從而將作為天然氣主成份的CH4在電池內(nèi)部改質(zhì)，在電池內(nèi)部直接生成H2的方法也已開發(fā)出來了。而在燃料是煤氣的情況下，其主成份CO和H2O反應(yīng)生成H2，因此，可以等價地將CO作為燃料來利用。為了獲得更大的出力，隔板通常采用Ni和不銹鋼來制作。SOFC是以陶瓷材料為主構(gòu)成的，電解質(zhì)通常采用ZrO2(氧化鋯)，它構(gòu)成了O2-的導(dǎo)電體Y2O3（氧化釔）作為穩(wěn)定化的YSZ（穩(wěn)定化氧化鋯）而采用。電極中燃料極采用Ni與YSZ復(fù)合多孔體構(gòu)成金屬陶瓷，空氣極采用LaMnO3(氧化鑭錳)。隔板采用LaCrO3(氧化鑭鉻)。為了避免因電池的形狀不同，電解質(zhì)之間熱膨脹差造成裂紋產(chǎn)生等，開發(fā)了在較低溫度下工作的SOFC。電池形狀除了有同其他燃料電池一樣的平板型外，還有開發(fā)出了為避免應(yīng)力集中的圓筒型。SOFC的反應(yīng)式如下：燃料極：H2+O2-=H2O+2e-（7）空氣極：1/2O2+2e-=O2-（8）全體：H2+1/2O2=H2O（9）燃料極，H2經(jīng)電解質(zhì)而移動，與O2-反應(yīng)生成H2O和e-?？諝鈽O由O2和e-生成O2-。全體同其他燃料電池一樣由H2和O2生成H2O。在SOFC中，因其屬于高溫工作型，因此，在無其他觸媒作用的情況下即可直接在內(nèi)部將天然氣主成份CH4改質(zhì)成H2加以利用，并且煤氣的主要成份CO可以直接作為燃料利用。表1燃料電池的分類類型磷酸型燃料電池（PAFC）熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）固體氧化物型燃料電池（SOFC）質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）燃料煤氣、天然氣、甲醇等煤氣、天然氣、甲醇等煤氣、天然氣、甲醇等純H2、天然氣電解質(zhì)磷酸水溶液KliCO3溶鹽ZrO2-Y2O3(YSZ)離子(Na離子)電極陽極多孔質(zhì)石墨(Pt催化劑)多孔質(zhì)鎳(不要Pt催化劑)Ni-ZrO2金屬陶瓷(不要Pt催化劑)多孔質(zhì)石墨或Ni(Pt催化劑)陰極含Pt催化劑+多孔質(zhì)石墨+Tefion多孔NiO（摻鋰）LaXSr1-XMn(Co)O3多孔質(zhì)石墨或Ni(Pt催化劑)工作溫度~200℃~650℃800~1000℃~100℃近20多年來，燃料電池經(jīng)歷了堿性、磷酸、熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發(fā)展階段，燃料電池的研究和應(yīng)用正以極快的速度在發(fā)展。AFC已在宇航領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，PEMFC已廣泛作為交通動力和小型電源裝置來應(yīng)用，PAFC作為中型電源應(yīng)用進(jìn)入了商業(yè)化階段，MCFC也已完成工業(yè)試驗階段，起步較晚的作為發(fā)電最有應(yīng)用前景的SOFC已有幾十千瓦的裝置完成了數(shù)千小時的工作考核，相信隨著研究的深入還會有新的燃料電池出現(xiàn)。美日等國已相繼建立了一些磷酸燃料電池電廠、熔融碳酸鹽燃料電池電廠、質(zhì)子交換膜燃料電池電廠作為示范。日本已開發(fā)了數(shù)種燃料電池發(fā)電裝置供公共電力部門使用，其中磷酸燃料電池（PAFC）已達(dá)到"電站"階段。已建成兆瓦級燃料電池示范電站進(jìn)行試驗，已就其效率、可運行性和壽命進(jìn)行了評估，期望應(yīng)用于城市能源中心或熱電聯(lián)供系統(tǒng)。日本同時建造的小型燃料電池發(fā)電裝置，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、飯店、賓館等。3．燃料電池發(fā)電系統(tǒng)3.1.利用天然氣的發(fā)電系統(tǒng)MCFC需要供給的燃料氣體是H2，它可由天然氣中的CH4改質(zhì)生成，其反應(yīng)在改質(zhì)器中進(jìn)行。改質(zhì)器出口的溫度為600℃，符合MCFC的工作溫度，可以原樣直接輸送到燃料極側(cè)。另一方面，空氣極側(cè)需要的O2通過空氣壓縮機(jī)供給。另一個反應(yīng)因素CO2，空氣極側(cè)反應(yīng)等量地再利用發(fā)電時燃料極產(chǎn)生的CO2。除了有CO2外，燃料極排出氣體還含有未反應(yīng)的可燃成份，一起輸送到改質(zhì)器的燃燒器側(cè)，天然氣改質(zhì)所必需的熱量就由該燃燒熱供給。這種情況下，排出的燃料氣體會含有過多的H2O，將影響發(fā)熱量，為此通常是先將排出燃料氣體冷卻，將水份濾去后再輸送到改質(zhì)器的燃燒側(cè)。從改質(zhì)器燃燒側(cè)出來的氣體與來自壓縮機(jī)的空氣相混合后供給空氣極側(cè)。實際的電池因內(nèi)部存在電阻會發(fā)熱，故通過在空氣極側(cè)中流過的大量氧化氣體（陰極氣體，即含有O2、CO2的氣體）來除去其發(fā)生的熱。通常是按600℃供給的氣體在700℃下排出，這一指標(biāo)可通過在空氣極側(cè)進(jìn)行流量調(diào)整來控制，為此采用陰極氣體的再循環(huán)，即，空氣極側(cè)供給的氣體為以改質(zhì)器燃燒排氣與部分空氣極側(cè)排出氣體的混合體，為了保持電池入口和出口的溫度為最佳溫度，可將再循環(huán)流量與外部供給的空氣流量一起調(diào)整。來自空氣極側(cè)的排氣為高溫，送入最終的膨脹式透平，進(jìn)行動力回收，作為空氣壓縮動力而應(yīng)用。剩余的動力，由發(fā)電機(jī)發(fā)電回收，從而可以提高整套系統(tǒng)的效率。另外，天然氣改質(zhì)所必需的H2O（水蒸汽）可從排出的燃料氣體中回收的H2O來供給。這種系統(tǒng)的效率可達(dá)55~60%。在整套出力中MCFC發(fā)電量份額占90%。絕大部分的發(fā)電量是由MCFC生產(chǎn)的。如果考慮到排氣形成的動力回收和若干的附加發(fā)電，廣義上也可以稱為聯(lián)合發(fā)電。在使用PAFC的情況下，若以煤炭為燃料發(fā)電時就不容易了，采用天然氣時，其構(gòu)成類似于MCFC機(jī)組，基本上是由電池本體發(fā)電。原因是PAFC排出氣體溫度較低，與其進(jìn)行附加發(fā)電不如作為熱電聯(lián)產(chǎn)電源。SOFC能和較高溫度的排氣體構(gòu)成附加發(fā)電系統(tǒng)，由于SOFC不需要CO2的再循環(huán)等，結(jié)構(gòu)簡單，其發(fā)電效率可以達(dá)到50~60%。3.2利用煤炭的發(fā)電系統(tǒng)以MCFC為例進(jìn)行介紹。煤炭需經(jīng)煤氣化裝置生成作為MCFC可用燃料的CO及H2，并在進(jìn)入MCFC前除去其中含有的雜質(zhì)（微量的雜質(zhì)就會構(gòu)成對MCFC的惡劣影響），這種供給MCFC精制煤氣，其壓力通常高于MCFC的工作壓力，在進(jìn)入MCFC供氣前先經(jīng)膨脹式渦輪機(jī)回收其動力。渦輪機(jī)出口氣體，經(jīng)與部分來自燃料極（陽極）排出的高溫氣體（約700℃）相混合，調(diào)整為對電池的適宜溫度（約600℃）。該陽極氣體的再循環(huán)是，將排出的燃料氣體中所含的未反應(yīng)的燃料成分返回入口加以再利用，借以達(dá)到提高燃料的利用率。向空氣極側(cè)供給O2和CO2是通過空氣壓縮機(jī)輸出的空氣和排出燃料氣體相混合來完成的。但是，碳酸氣是采用觸媒燃燒器將未燃的H2及CO變換成H2O和CO2后供給的。實際的燃料電池，內(nèi)部電阻會發(fā)熱，將通過在空氣極側(cè)流過的大量的氧化劑氣體（陰極氣體，即含有O2和CO2的氣體）而除去。通常通過調(diào)整空氣極側(cè)的流量，把以600℃供給的氣體在700℃排出。為此采用了陰極氣體再循環(huán)，使空氣極側(cè)的排氣形成約700℃的高溫。因此，在這個循環(huán)回路中設(shè)置了熱交換器，將氣體溫度冷卻到600℃，形成電池入口適宜的溫度，與來自觸媒燃燒器的供給氣體相混合?？諝鈽O側(cè)的出入口溫度，取決于再循環(huán)和來自壓縮機(jī)的供給空氣流量和再循環(huán)回路中的熱交換量。排熱回收系統(tǒng)（末級循環(huán)），是由利用空氣極側(cè)排氣的膨脹式渦輪機(jī)和利用蒸汽的汽輪機(jī)發(fā)電來構(gòu)成。膨脹式渦輪機(jī)與壓縮機(jī)的相組合，其剩余動力用于發(fā)電。蒸汽是由來自其下流的熱回收和煤氣化裝置以及陰極氣體再循環(huán)回路中的蒸汽發(fā)生器之間的組合產(chǎn)生，形成汽水循環(huán)。這種機(jī)組的發(fā)電效率，因煤氣化方式和煤氣精制方式等的不同而有若干差異。利用煤系統(tǒng)SOFC其構(gòu)成是復(fù)雜的。但若用管道氣就簡單多了，主要的是采用煤炭氣化系統(tǒng)造成的，其效率為45~55%。4．我國燃料電池的發(fā)展?fàn)顩r我國的燃料電池研究始于1958年，原電子工業(yè)部天津電源研究所最早開展了MCFC的研究。70年代在航天事業(yè)的推動下，中國燃料電池的研究曾呈現(xiàn)出第一次高潮。其間中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研制成功的兩種類型的堿性石棉膜型氫氧燃料電池系統(tǒng)（千瓦級AFC）均通過了例行的航天環(huán)境模擬試驗。1990年中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所承擔(dān)了中科院PEMFC的研究任務(wù)，1993年開始進(jìn)行直接甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池（DMFC）的研究。電力工業(yè)部哈爾濱電站成套設(shè)備研究所于1991年研制出由7個單電池組成的MCFC原理性電池。"八五"期間，中科院大連化學(xué)物理研究所、上海硅酸鹽研究所、化工冶金研究所、清華大學(xué)等國內(nèi)十幾個單位進(jìn)行了與SOFC的有關(guān)研究。到90年代中期，由于國家科技部與中科院將燃料電池技術(shù)列入"九五"科技攻關(guān)計劃的推動，中國進(jìn)入了燃料電池研究的第二個高潮。質(zhì)子交換膜燃料電池被列為重點，以大連化學(xué)物理研究所為牽頭單位，在中國全面開展了質(zhì)子交換膜燃料電池的電池材料與電池系統(tǒng)的研究，并組裝了多臺百瓦、1kW-2kW、5kW和25kW電池組與電池系統(tǒng)。5kW電池組包括內(nèi)增濕部分其重量比功率為100W/kg，體積比功率為300W/L。我國科學(xué)工作者在燃料電池基礎(chǔ)研究和單項技術(shù)方面取得了不少進(jìn)展，積累了一定經(jīng)驗。但是，由于多年來在燃料電池研究方面投入資金數(shù)量很少，就燃料電池技術(shù)的總體水平來看，與發(fā)達(dá)國家尚有較大差距。我國有關(guān)部門和專家對燃料電池十分重視，1996年和1998年兩次在香山科學(xué)會議上對我國燃料電池技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了專題討論，強(qiáng)調(diào)了自主研究與開發(fā)燃料電池系統(tǒng)的重要性和必要性。近幾年我國加強(qiáng)了在PEMFC方面的研究力度。2000年大連化學(xué)物理研究所與中科院電工研究所已完成30kW車用用燃料電池的全部試驗工作。北京富原公司也宣布，2001年將提供40kW的中巴燃料電池，并接受訂貨?？萍疾扛辈块L徐冠華一年前在EVS16屆大會上宣布，中國將在2000年裝出首臺燃料電池電動車。我國燃料電池的研究工作已表明：1.中國的質(zhì)子交換膜燃料電池已經(jīng)達(dá)到可以裝車的技術(shù)水平；2.大連化學(xué)物理研究所的質(zhì)子交換膜燃料電池是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的高技術(shù)成果；3.在燃料電池研究方面我國可以與世界發(fā)達(dá)國家進(jìn)行競爭，而且在市場份額方面，我國可以并且有能力占有一定比例。但是我國在PAFC、MCFC、SOFC的研究方面還有較大的差距，目前仍處于研制階段。此前參與燃料電池研究的有關(guān)概況如下：4.1.PEMFC的研究狀況我國最早開展PEMFC研制工作的是長春應(yīng)用化學(xué)研究所，該所于1990年在中科院扶持下開始研究PEMFC，工作主要集中在催化劑、電極的制備工藝和甲醇外重整器的研制,已制造出100WPEMFC樣機(jī)。1994年又率先開展直接甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池的研究工作。該所與美國CaseWesternReserve大學(xué)和俄羅斯氫能與等離子體研究所等建立了長期協(xié)作關(guān)系。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理所于1993年開展了PEMFC的研究,在電極工藝和電池結(jié)構(gòu)方面做了許多工作，現(xiàn)已研制成工作面積為140cm2的單體電池，其輸出功率達(dá)0.35W/cm2。清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計院1993年開展了PEMFC的研究,研制的單體電池在0.7V時輸出電流密度為100mA/cm2，改進(jìn)石棉集流板的加工工藝，并提出列管式PEMFC的設(shè)計，該單位已與德國Karlsrube研究中心建立了一定的協(xié)作關(guān)系。天津大學(xué)于1994年在國家自然科學(xué)基金會資助下開展了PEMFC的研究，主要研究催化劑和電極的制備工藝。復(fù)旦大學(xué)在90年代初開始研制直接甲醇PEMFC，主要研究聚苯并咪唑膜的制備和電極制備工藝。廈門大學(xué)近年來與香港大學(xué)和美國的CaseWesternReserve大學(xué)合作開展了直接甲醇PEMFC的研究。1994年，上海大學(xué)與北京石油大學(xué)合作研究PEMFC("八五"攻關(guān)項目)，主要研究催化劑、電極、電極膜集合體的制備工藝。北京理工大學(xué)于1995年在兵器工業(yè)部資助下開始了PEMFC的研究，目前單體電池的電流密度為150mA/cm2。中國科學(xué)院工程熱物理研究所于1994年開始研究PEMFC，主營使用計算傳熱和計算流體力學(xué)方法對各種供氣、增濕、排熱和排水方案進(jìn)行比較，提出改進(jìn)的傳熱和傳質(zhì)方案。天津電源研究所1997年開始PEMFC的研究,擬從國外引進(jìn)1.5kW的電池，在解析吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上開展研究。華南理工大學(xué)于1997年初在廣東省佛山基金資助下開展了PEMFC的研究，與國家科委電動車示范區(qū)建設(shè)相配合作了一定的研究工作。其天然氣催化轉(zhuǎn)化制一氧化碳和氫氣的技術(shù)現(xiàn)已申請國家發(fā)明專利。中科院電工研究所最近開展了電動車用PEMFC系統(tǒng)工程和運行模式研究，擬與有色金屬研究院合作研究PEMFC/光伏電池(制氫)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)和從國外引進(jìn)PEMFC裝置。1995年北京富原公司與加拿大新能源公司合作進(jìn)行PEMFC的研制與開發(fā)，5kW的PEMFC樣機(jī)現(xiàn)已研制成功并開始接受訂貨。4.2.MCFC的研究簡況國內(nèi)開展MCFC研究的單位不太多。哈爾濱電源成套設(shè)備研究所在80年代后期曾研究過MCFC，90年代初停止了這方面的研究工作。1993年中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所在中國科學(xué)院的資助下開始了MCFC的研究，自制LiAlO2微粉，用冷滾壓法和帶鑄法制備出MCFC用的隔膜，組裝了單體電池，其性能已達(dá)到國際80年代初的水平。90年代初，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所也開始了MCFC的研究，在LiAlO2微粉的制備方法研究和利用金屬間化合物作MCFC的陽極材料等方面取得了很大進(jìn)展。北京科技大學(xué)于90年代初在國家自然科學(xué)基金會的資助下開展了MCFC的研究，主要研究電極材料與電解質(zhì)的相互作用，提出了用金屬間化合物作電極材料以降低它的溶解。中國科學(xué)院上海冶金研究所近年來也開始了MCFC的研究，主要著重于研究氧化鎳陰極與熔融鹽的相互作用。1995年上海交通大學(xué)與長慶油田合作開始了MCFC的研究，目標(biāo)是共同開發(fā)5kW～10kW的MCFC。中國科學(xué)院電工研究所在"八五"期間，考察了國外MCFC示范電站的系統(tǒng)工程，調(diào)查了電站的運行情況，現(xiàn)已開展了MCFC電站系統(tǒng)工程關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)。4.3.SOFC的研究簡況最早開展SOFC研究的是中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所他們在1971年就開展了SOFC的研究，主要側(cè)重于SOFC電極材料和電解質(zhì)材料的研究。80年代在國家自然科學(xué)基金會的資助下又開始了SOFC的研究，系統(tǒng)研究了流延法制備氧化鋯膜材料、陰極和陽極材料、單體SOFC結(jié)構(gòu)等，已初步掌握了濕化學(xué)法制備穩(wěn)定的氧化鋯納米粉和致密陶瓷的技術(shù)。吉林大學(xué)于1989年在吉林省青年科學(xué)基金資助下開始對SOFC的電解質(zhì)、陽極和陰極材料等進(jìn)行研究,組裝成單體電池，通過了吉林省科委的鑒定。1995年獲吉林省計委和國家計委450萬元人民幣的資助，先后研究了電極、電解質(zhì)、密封和聯(lián)結(jié)材料等,單體電池開路電壓達(dá)1.18V，電流密度400mA/cm2，4個單體電池串聯(lián)的電池組能使收音機(jī)和錄音機(jī)正常工作。1991年中國科學(xué)院化工冶金研究所在中國科學(xué)院資助下開展了SOFC的研究，從研制材料著手,制成了管式和平板式的單體電池，功率密度達(dá)0.09W/cm2～0.12W/cm2，電流密度為150mA/cm2～180mA/cm2，工作電壓為0.60V～0.65V。1994年該所從俄羅斯科學(xué)院烏拉爾分院電化學(xué)研究所引進(jìn)了20W～30W塊狀疊層式SOFC電池組,電池壽命達(dá)1200h。他們在分析俄羅斯疊層式結(jié)構(gòu)、美國Westinghouse的管式結(jié)構(gòu)和德國Siemens板式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了六面體式新型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)吸收了管式不密封的優(yōu)點，電池間組合采用金屬氈柔性聯(lián)結(jié)，并可用常規(guī)陶瓷制備工藝制作。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)于1982年開始從事固體電解質(zhì)和混合導(dǎo)體的研究，于1992年在國家自然科學(xué)基金會和"863"計劃的資助下開始了中溫SOFC的研究。一種是用納米氧化鋯作電解質(zhì)的SOFC，工作溫度約為450℃。另一種是用新型的質(zhì)子導(dǎo)體作電解質(zhì)的SOFC，已獲得接近理論電動勢的開路電壓和200mA/cm2的電流密度。此外,他們正在研究基于多孔陶瓷支撐體的新一代SOFC。清華大學(xué)在90年代初開展了SOFC的研究，他們利用緩沖溶液法及低溫合成環(huán)境調(diào)和性新工藝成功地合成了固體電解質(zhì)、空氣電極、燃料電極和中間聯(lián)結(jié)電極材料的超細(xì)粉,并開展了平板型SOFC成型和燒結(jié)技術(shù)的研究,取得了良好效果。華南理工大學(xué)于1992年在國家自然科學(xué)基金會、廣東省自然科學(xué)基金、汕頭大學(xué)李嘉誠科研基金、廣東佛山基金共一百多萬元的資助下開始了SOFC的研究,組裝的管狀單體電池，用甲烷直接作燃料,最大輸出功率為4mW/cm2，電流密度為17mA/cm2，連續(xù)運轉(zhuǎn)140h，電池性能無明顯衰減。中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所在1994年開始SOFC研究，用超細(xì)氧化鋯粉在1100℃下燒結(jié)制成穩(wěn)定和致密的氧化鋯電解質(zhì)。該所從80年代初開始煤氣化熱解的研究，以提供燃料電池的氣源。煤的灰熔聚氣化過程已進(jìn)入工業(yè)性試驗階段，正在鎮(zhèn)江市建立工業(yè)示范裝置。該所還開展了使煤氣化熱解的煤氣在高溫下脫硫除塵和甲醇脫氫生產(chǎn)合成氣的研究，合成氣中CO和H2的比例為1∶2，已有成套裝置出售。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理所于1994年開展了SOFC的研究工作，在電極和電解質(zhì)材料的研究上取得了可喜的進(jìn)展。中國科學(xué)院北京物理所于1995年在國家自然科學(xué)基金會的資助下，開展了用于SOFC的新型電解質(zhì)和電極材料的基礎(chǔ)性研究。（

1前言

當(dāng)今世界，環(huán)境污染日益加劇，環(huán)境保護(hù)已成為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。臨沂市是魯西南重要的商貿(mào)樞紐，近幾年來，隨著商貿(mào)批發(fā)市場規(guī)模的發(fā)展，城市人口迅速增加。相應(yīng)的城市生活垃圾的數(shù)量也在急劇增加，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在天天產(chǎn)生城市生活垃圾約600噸左右，并以每年平均10%增長率遞增。臨沂市政府把垃圾處理列為99年度市政府“為民十大工程”之一，決定投資5000萬元，在臨沂市城西北36公里處征地1500畝，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500畝，現(xiàn)在正在進(jìn)行勘探、水文調(diào)查、基礎(chǔ)處理等前期工作。

城市生活垃圾的處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。填埋法方便易行，處理量大，是現(xiàn)在城市垃圾處理的一種主要方法，但是易造成二次污染，非凡是垃圾中的一些有毒有害物質(zhì)填埋腐爛后，滲透到地下，引起地下水的污染；同時產(chǎn)生的一些有害氣體

造成環(huán)境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效的方法，使城市垃圾處理基本上達(dá)到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實現(xiàn)了能源的綜合利用。

2垃圾發(fā)電供熱技術(shù)的可行性分析

城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發(fā)電的是德國和法國，近幾十年來，美國和日本在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當(dāng)迅速。目前，日本擁有垃圾發(fā)電廠一百多座，發(fā)電總?cè)萘吭?20MW以上，單臺設(shè)備最大處理垃圾能力為552噸/日。

摘要:本文以家用光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計為例就應(yīng)用PVSYST軟件進(jìn)行光伏發(fā)電技術(shù)課程設(shè)計進(jìn)行了探討，指出在光伏發(fā)電技術(shù)課程設(shè)計中應(yīng)用該軟件能夠提高設(shè)計效率和質(zhì)量，設(shè)計過程更接近于工作實際，為學(xué)生走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:光伏發(fā)電技術(shù);課程設(shè)計;PVSYST

光伏發(fā)電技術(shù)課程設(shè)計是我校新能源科學(xué)與工程專業(yè)的核心課程，是在完成本專業(yè)工程光學(xué)、半導(dǎo)體物理與器件、電工電子技術(shù)、太陽能電池原理與組件工藝等基礎(chǔ)課程之后，通過實踐性教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生綜合運用本專業(yè)課程的基本知識去解決某一設(shè)計任務(wù)的能力，是學(xué)習(xí)光伏發(fā)電技術(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)學(xué)生光伏發(fā)電技術(shù)設(shè)計能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。計算機(jī)輔助光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計已成為光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的基本手段，有效的利用光伏發(fā)電系統(tǒng)模擬軟件進(jìn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計工作可極大的提高工作效率。［1-4］PVSYST軟件是一款專用于光伏系統(tǒng)設(shè)計的計算機(jī)輔助設(shè)計軟件，根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)類型及光伏電池種類的不同，可以通過各種參數(shù)對光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電量模擬計算及陰影分析。［1-3］該軟件安全可靠、運行穩(wěn)定，并存儲了世界上大部分重點城市的參數(shù)，如地理坐標(biāo)、太陽軌跡、水平太陽輻照值等，［1-3］在基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)等方面均可使用，所以將其用于光伏發(fā)電技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)中是比較適合的。本文結(jié)合家用光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實例討論PVSYST軟件在光伏發(fā)電技術(shù)課程設(shè)計中的應(yīng)用。

1模擬實例—家用光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計

光伏發(fā)電技術(shù)課程設(shè)計課程設(shè)置了家用光伏發(fā)電系統(tǒng)、太陽能路燈以及大型光伏電站等工程項目，該課程設(shè)計主要包括實際光伏系統(tǒng)設(shè)計方案的分析比較、設(shè)計計算、材料選取等內(nèi)容。現(xiàn)結(jié)合工程設(shè)計實例討論PVSYST軟件在光伏發(fā)電技術(shù)課程設(shè)計中的應(yīng)用。設(shè)計任務(wù):根據(jù)學(xué)生自家地理位置、用電情況、房屋情況等設(shè)計一款適合自家家用的光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要內(nèi)容:了解設(shè)計地點地理位置、用電情況、房屋情況;光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(設(shè)定光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電方式、元器件的設(shè)計及選型、損失因素配置、仿真報告分析等)。這里以重慶永川地區(qū)某學(xué)生家的用電情況、房屋情況為例，采用PVSYST軟件對家用光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。1．1設(shè)計參數(shù)選取。重慶永川地區(qū)所在的經(jīng)緯度為北緯29o45'、東經(jīng)105o91'，海拔高度為360米，平均日照小時數(shù)1218．7h，年均氣溫18．2～15．4oC。用戶負(fù)載包括:1臺150W電視機(jī)，平均日用小時數(shù)3h;1臺100W電冰箱，平均日用小時數(shù)24h;1臺1200W洗衣機(jī)，平均日用小時數(shù)1h;1臺300W電腦，平均日用小時數(shù)1h;10個12W照明燈，平均日用小時數(shù)4h。通過對用戶負(fù)載的分析，該用戶日均用電量為4．83kWh?；赑VSYST軟件，根據(jù)能量損失最小確定最佳傾斜角度為14o，系統(tǒng)的方位角設(shè)定為0，如圖1所示。圖1．2光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計。1．2．1發(fā)電方式設(shè)計。根據(jù)用戶所在地輻照情況及用戶用電量可確定該設(shè)計系統(tǒng)的裝機(jī)容量為5kW。［3］所設(shè)計的容量相比于當(dāng)?shù)氐淖儔浩魅萘啃。摴夥l(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率比該區(qū)域負(fù)載功率小，所發(fā)電量自行消耗使用，不需要將多余電量并入上級電網(wǎng)，不足時可由上級電網(wǎng)補(bǔ)充，所以在這里選用并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，不使用蓄電池。1．2．2元器件的設(shè)計及選型根據(jù)裝機(jī)容量的要求，考慮到用戶空間、成本等，可選用300Wp30V的多晶硅電池組件，通過計算至少需要17塊才能滿足裝機(jī)容量的需求，［3］為了安裝方便，同時考慮到系統(tǒng)損耗，設(shè)定為18塊，9塊為一串，共兩串。電池組件確定以后，根據(jù)參數(shù)的設(shè)置，可選擇2臺2．5kW的逆變器。每個光伏子陣列串聯(lián)9個光伏組件，采用3行3列串聯(lián)對應(yīng)一臺2．5kW的逆變器。光伏組件與逆變器配置如圖2所示。1．2．3損失因素配置。光伏組件效率會受到外界因素以及自身特性的影響，在設(shè)計光伏發(fā)電系統(tǒng)時必須考慮這些因素所引起的損耗。通過PVSYST軟件計算可得到本系統(tǒng)的損失為:7．7%的光學(xué)損失、5．2%的陣列損失、2．0%的匹配度、電阻線路等損失及4．3%的逆變器轉(zhuǎn)換過程中造成的損失。1．2．4仿真報告分析。系統(tǒng)所有參數(shù)設(shè)置完畢后，在RunSimulation中完成仿真分析，并輸出設(shè)計報告，整個系統(tǒng)所需屋頂?shù)拿娣e為10．82m2。該光伏發(fā)電系統(tǒng)每年能夠產(chǎn)生電量4025kWh，系統(tǒng)能量利用率為82．9%，如圖3所示。

2課程設(shè)計應(yīng)用效果

【摘要】在發(fā)電領(lǐng)域減少二氧化碳產(chǎn)生的途徑包括：提高發(fā)電效率減少燃耗；采用原子能發(fā)電；使用再生(天然)能源。每單位發(fā)電量二氧化碳的產(chǎn)生，以礦物燃料發(fā)電最高，特別是燒煤電廠。再生能源發(fā)電雖然設(shè)施的建造會產(chǎn)生二氧化碳，但發(fā)電本身不會產(chǎn)生二氧化碳。因此，增加使用再生能源發(fā)電和有效使用礦物燃料，是抑制產(chǎn)生二氧化碳的有效方法

人口是影響能耗的重要因素，全球人口的增加將造成能耗增加，導(dǎo)致大氣層中二氧化碳濃度上升，使氣溫上升，全球變暖。

在發(fā)電領(lǐng)域減少二氧化碳產(chǎn)生的途徑包括：提高發(fā)電效率減少燃耗；采用原子能發(fā)電；使用再生(天然)能源。每單位發(fā)電量二氧化碳的產(chǎn)生，以礦物燃料發(fā)電最高，特別是燒煤電廠。再生能源發(fā)電雖然設(shè)施的建造會產(chǎn)生二氧化碳，但發(fā)電本身不會產(chǎn)生二氧化碳。因此，增加使用再生能源發(fā)電和有效使用礦物燃料，是抑制產(chǎn)生二氧化碳的有效方法。

再生能源發(fā)電技術(shù)可分為水力發(fā)電；風(fēng)力發(fā)電；太陽能發(fā)電(太陽─熱發(fā)電和光伏發(fā)電)；海洋發(fā)電(海洋-熱能轉(zhuǎn)換、潮汐、洋流、海波)；地?zé)岚l(fā)電。

水力發(fā)電

水力發(fā)電是目前發(fā)電技術(shù)中每單位發(fā)電量產(chǎn)生二氧化碳最低的。它不會產(chǎn)生破壞環(huán)境的物質(zhì)；在徑流式水電站的情況下，也不需要水庫，對保護(hù)環(huán)境最為有利。在水庫型和抽水儲能型電站情況下，必須考慮水庫建造對環(huán)境的影響。

關(guān)鍵詞：天然氣燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電價格政策

在“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的指引下，史無前例的“西氣東輸”工程全面施工，引進(jìn)液化天然氣和管道氣項目也全面開展。國家重點支持發(fā)展的天然氣燃?xì)狻羝啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程首批聯(lián)合招標(biāo)項目裝機(jī)總?cè)萘?000MW，計劃于2005~2006年建成發(fā)電。以引進(jìn)技術(shù)形成自主開發(fā)能力為目標(biāo)的燃?xì)廨啓C(jī)制造產(chǎn)業(yè)也在分階段實現(xiàn)。我國天然氣燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電進(jìn)入一個新的發(fā)展時期。

據(jù)統(tǒng)計，2001年世界天然氣消費量達(dá)24049億立方米，天然氣在世界能源消費結(jié)構(gòu)中的比例達(dá)24.7%。第16世界石油大會報告認(rèn)為2010年全球天然氣消費量將增加到49000億立方米，且預(yù)計到2040年天然氣在世界能源消費結(jié)構(gòu)中的比例將上升到51%。

當(dāng)今世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家能源結(jié)構(gòu)中天然氣所占比例為：美國25.8%，英國38.1%，俄羅斯54.6%。而我國僅為2.5%。

此外在1995年世界電力結(jié)構(gòu)中天然氣發(fā)電占18.54%，當(dāng)時我國是1.4%。近期我國天然氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝機(jī)容量將有增加，但預(yù)計到2006年天然氣發(fā)電在電力結(jié)構(gòu)中的比重僅達(dá)2.7%。

以上統(tǒng)計說明，我國在天然氣應(yīng)用和天然氣發(fā)電上與世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有巨大差距，努力推動我國天然氣發(fā)電的任務(wù)是緊迫的，也是有很大發(fā)展空間的。

1前言

當(dāng)今世界，環(huán)境污染日益加劇，環(huán)境保護(hù)已成為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。臨沂市是魯西南重要的商貿(mào)樞紐，近幾年來，隨著商貿(mào)批發(fā)市場規(guī)模的發(fā)展，城市人口迅速增加。相應(yīng)的城市生活垃圾的數(shù)量也在急劇增加，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在每天產(chǎn)生城市生活垃圾約600噸左右，并以每年平均10%增長率遞增。臨沂市政府把垃圾處理列為99年度市政府“為民十大工程”之一，決定投資5000萬元，在臨沂市城西北36公里處征地1500畝，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500畝，現(xiàn)在正在進(jìn)行勘探、水文調(diào)查、基礎(chǔ)處理等前期工作。

城市生活垃圾的處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。填埋法方便易行，處理量大，是現(xiàn)在城市垃圾處理的一種主要方法，但是易造成二次污染，特別是垃圾中的一些有毒有害物質(zhì)填埋腐爛后，滲透到地下，引起地下水的污染；同時產(chǎn)生的一些有害氣體

造成環(huán)境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效的方法，使城市垃圾處理基本上達(dá)到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實現(xiàn)了能源的綜合利用。

2垃圾發(fā)電供熱技術(shù)的可行性分析

城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發(fā)電的是德國和法國，近幾十年來，美國和日本在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當(dāng)迅速。目前，日本擁有垃圾發(fā)電廠一百多座，發(fā)電總?cè)萘吭?20MW以上，單臺設(shè)備最大處理垃圾能力為552噸/日。

1前言

當(dāng)今世界，環(huán)境污染日益加劇，環(huán)境保護(hù)已成為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。臨沂市是魯西南重要的商貿(mào)樞紐，近幾年來，隨著商貿(mào)批發(fā)市場規(guī)模的發(fā)展，城市人口迅速增加。相應(yīng)的城市生活垃圾的數(shù)量也在急劇增加，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在每天產(chǎn)生城市生活垃圾約600噸左右，并以每年平均10%增長率遞增。臨沂市政府把垃圾處理列為99年度市政府“為民十大工程”之一，決定投資5000萬元，在臨沂市城西北36公里處征地1500畝，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500畝，現(xiàn)在正在進(jìn)行勘探、水文調(diào)查、基礎(chǔ)處理等前期工作。

城市生活垃圾的處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。填埋法方便易行，處理量大，是現(xiàn)在城市垃圾處理的一種主要方法，但是易造成二次污染，特別是垃圾中的一些有毒有害物質(zhì)填埋腐爛后，滲透到地下，引起地下水的污染；同時產(chǎn)生的一些有害氣體

造成環(huán)境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效的方法，使城市垃圾處理基本上達(dá)到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實現(xiàn)了能源的綜合利用。

2垃圾發(fā)電供熱技術(shù)的可行性分析

城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發(fā)電的是德國和法國，近幾十年來，美國和***在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當(dāng)迅速。目前，***擁有垃圾發(fā)電廠一百多座，發(fā)電總?cè)萘吭?20MW以上，單臺設(shè)備最大處理垃圾能力為552噸/日。

摘要：在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)支持下，行業(yè)領(lǐng)域競爭日益激烈。物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能技術(shù)的發(fā)展，對于智慧型電廠建設(shè)需求逐漸提升。智慧型電廠建設(shè)，能滿足現(xiàn)代化發(fā)展需求，深入挖掘電力企業(yè)資源潛力，提升運營效率。文章圍繞智慧電廠、智能發(fā)電技術(shù)展開討論，僅供參考。

關(guān)鍵詞：智慧電廠建設(shè)；智能發(fā)電；技術(shù)應(yīng)用

經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，行業(yè)市場活力與競爭力逐漸提升，因此需要持續(xù)降低生產(chǎn)成本，維護(hù)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)電力企業(yè)的長久發(fā)展。社會生產(chǎn)與生活的電力需求量提升，新能源、清潔能源不斷發(fā)展，電氣企業(yè)需要轉(zhuǎn)變現(xiàn)有管理模式，通過創(chuàng)新驅(qū)動實現(xiàn)發(fā)展。同時注重創(chuàng)新管理體制，帶動技術(shù)進(jìn)步發(fā)展，全面提升生產(chǎn)運營效率，使企業(yè)生產(chǎn)成本降低，加強(qiáng)市場競爭實力。在現(xiàn)代背景下，大量建設(shè)智慧型電廠可以滿足電力企業(yè)發(fā)展需求，同時注重管理模式創(chuàng)新。

1智慧電廠內(nèi)涵與意義

智慧電廠基于數(shù)字化電廠發(fā)展，合理應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，例如物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，智能化調(diào)度和管理電廠生產(chǎn)運營。在規(guī)劃設(shè)計期間，需要注重電廠信號、信息內(nèi)容數(shù)字化，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)交換數(shù)字化信息，實時共享跨平臺信息。通過專家系統(tǒng)，處理電廠運營問題，同時注重管理決策優(yōu)化。智慧電廠注重研究工作對象、物理對象，基于電廠全生命周期發(fā)展，量化、分析和控制電廠信息，使電廠發(fā)電成本降低，全面提升電網(wǎng)電量，降低設(shè)備故障安全隱患。電廠運營過程中，實現(xiàn)安全化管理、節(jié)能增效的目標(biāo)。通過建設(shè)智慧電廠，可以確保電廠運行安全與穩(wěn)定，將數(shù)字化信號作為載體，借助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、云平臺、計算機(jī)、信息技術(shù)，對人力資源配置予以優(yōu)化，全面提升生產(chǎn)效率，使投資成本、運營成本、維護(hù)成本降低，提升電力企業(yè)生產(chǎn)管理的信息化與智能化水平，進(jìn)一步增加企業(yè)發(fā)電效益。

2智慧電廠建設(shè)方案