毕业论文(设计)新能源及其控制系统概述.pdfVIP

摘要：新能源，又称非常规能源，是指除传统能源之外的各种能源形式——

刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、

[1]

海洋能、生物质能和核聚变能等。本文着重探讨目前应用比较广泛的太阳能、

地热能和风能，对其他新能源仅作一般性介绍。

关键词：新能源太阳能塔热气流发电地源热泵风机控制

一、太阳能

目前，太阳能的利用方式主要有两种：光伏方式和光热方式。

前者通过光电效应产生电能，发电效率高，但初期投资大；后者利用太阳能

加热水等介质，可直接利用热能，也可推动汽轮机发电，但发电效率很低。

太阳能发电系统有多种——对于光热式：塔式系统、槽式系统、盘式系统、

太阳池和太阳能塔热气流，对于光伏式：根据使用的太阳能电池可分为单晶体硅

[2]

太阳电池、多晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池。

限于篇幅，这里介绍一种结合了温室效应、烟囱效应和涡轮旋转发电这三项

已经成熟的技术的光热式发电系统——太阳能塔热气流发电系统。

囱效应产生上升气流，推动涡轮机发电。

要产生稳定的电压，涡轮机的转速要保持恒定，为了达到这个目标，需要控

制系统发挥作用。

框图如下：

可通过控制集热棚顶部透射比，烟囱口大小等方式来控制涡轮机转速。即被

控对象是涡轮机，执行器是各种控制电机。

关于太阳能塔热气流发电系统更详细的介绍，可参看参考文献3。

太阳能塔热气流发电技术特点：[4]

大容量清洁的可再生能源发电技术。可以大规模开发建成大容量机组,对缓解

日益严重的能源危机有重要意义。连续运行,稳定发电。对天气的依赖性较小,夜

间也有电能输出,有条件成为能源体系中的主力能源,扮演中心电站的角色。

可开发利用全部太阳辐射能包括直射幅射和散射幅射。结

构简单,技术成熟。大量使用的是钢材、混凝土、玻璃等常规材料。寿命长、运

行维护简便。无需冷却水。

占地面积大。在集热器大棚下面可以进行蔬菜、水果、花卉种植等农业活动,

是一特大温室。超高建筑,可开发旅游观光。这将带来巨大的社会效益和经济效

益。

[3]

太阳能应用前景：

我国太阳能资源丰富，太阳能年辐照总量大于5020MJ/m2、年日照时数在

2200小时以上的地区约占我国国土面积的三分之二以上，具有良好的开发条件

和应用价值。特别是在我国西部地区，太阳能资源非常丰富，但那里人口稀少，

生态环境脆弱，土地荒漠化十分严重，严重缺水缺电是制约该地区经济发展的最

重要原因之一。通过大力发展太阳能发电技术不仅可以改善西部地区的经济、生

态环境，还可以实现对废弃土地的有效利用，符合国家能源与环境协调治理政策，

具有极广阔的应用前景。

二、地热能

地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放

的能量等。放射性热能是地球主要热源。中国地热资源丰富，分布广泛，已有

5500处地热点，地热田45个，地热资源总量约320万兆瓦。

常与地域有关。该类地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的

熔岩，并以热力形式存在。另一类是浅层的地表热源，以温水、温热水以及热水

等形式存在，通过地下水的流动和熔岩涌至离地面1~5km的地壳，热力得以被

转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最

终会渗出地面。[5]

限于篇幅，本文仅介绍浅层地表热源的利用技术：

对浅层地热能的利用，主要是借助于地源热泵技术——通过消耗一部分高品

质能源即电能，吸收低温物体的热能排放给高温物体，释放热能，实现供热和制

冷的目的。[6]

控制在其中承担的角色是很重要的，通过控制的作用，使得输出温度一定。

需要根据热源的变化来改变系统的各个参数，如：输入电能、流体流速、节流阀

开口大小等。

截至2009年6月，我国应用浅层地热能供暖制冷的建筑项目已经有2236

个，建筑面积近8000万m2，2008年我国通过开发利用浅层地热能，实现二氧

化碳减排1987万t。相关数据表明，按现有技术水平，1km2的地源热泵适宜区，

采用浅层地热能供冷供暖，每年可获取2。4～2。8万t标准煤能量，这就意味