新能源發(fā)電

地?zé)岚l(fā)電是把地下熱能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的生產(chǎn)過(guò)程。根據(jù)地?zé)崮艿膬?chǔ)存形式，地?zé)崮芸煞譃檎羝?、熱水型、干熱巖型、地壓型和巖漿型五大類。從地?zé)崮艿拈_發(fā)和能量轉(zhuǎn)換的角度來(lái)說(shuō)，上述五類地?zé)豳Y源都可以用來(lái)發(fā)電，但開發(fā)利用得較多的是蒸汽型及熱水型兩類資源。

地?zé)岚l(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是：一般不需燃料，發(fā)電成本在多數(shù)情況下比水電、火電、核電都要低，設(shè)備的利用時(shí)間長(zhǎng)，建廠投資一般都低于水電站，且不受降雨及季節(jié)變化的影響，發(fā)電穩(wěn)定，可以極大地減少環(huán)境污染。

利用地下熱水發(fā)電主要有降壓擴(kuò)容法和中間介質(zhì)法兩種。

(1)降壓擴(kuò)容法。降壓擴(kuò)容法是根據(jù)熱水的汽化溫度與壓力有關(guān)的原理而設(shè)計(jì)的，如在0.3絕對(duì)大氣壓下水的汽化溫度是68.7℃。通過(guò)降低壓力而使熱水沸騰變成蒸汽，以推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)電。

(2)中間介質(zhì)法。中間介質(zhì)法是采用雙循環(huán)系統(tǒng)，即利用地下熱水間接加熱某些“低沸點(diǎn)物質(zhì)”來(lái)推動(dòng)汽輪機(jī)做功的發(fā)電方式。如在常壓下水沸點(diǎn)溫度為100℃，而有些物質(zhì)如氯乙烷和氟里昂在常壓下的沸點(diǎn)溫度分別為12.4℃及-29.8℃，這些物質(zhì)被稱為“低沸點(diǎn)物質(zhì)”。根據(jù)這些物質(zhì)在低溫下沸騰的特性，可將它們作為中間介質(zhì)進(jìn)行地下熱水發(fā)電。利用“中間介質(zhì)”發(fā)電方既可以用100℃以上的地下熱水（汽），也可以用100℃以下的地下熱水。對(duì)于溫度較低的地下熱水來(lái)說(shuō)，采用“降壓擴(kuò)容法”效率較低，而且在技術(shù)上存在一定困難，而利用“中間介質(zhì)法”則較為合適。

1、能源資源

能源資源包括煤、石油、天然氣、水能等，也包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能、核能等新能源?？v觀社會(huì)發(fā)展史，人類經(jīng)歷了柴草能源時(shí)期、煤炭能源時(shí)期和石油、天然氣能源時(shí)期，正向新能源時(shí)期過(guò)渡，并且無(wú)數(shù)學(xué)者仍在不懈地為社會(huì)進(jìn)步尋找開發(fā)更新更安全的能源。但是，人們能利用的能源仍以煤炭、石油、天然氣為主，在世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，這三者的總和約占93%。

能源按其來(lái)源可以分為下面四類：

第一類是來(lái)自太陽(yáng)能。除了直接的太陽(yáng)輻射能之外，煤、石油、天然氣等石化燃料以及生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能、海洋能等資源都是間接來(lái)自太陽(yáng)能。

第二類是以熱能形式儲(chǔ)藏于地球內(nèi)部的地?zé)崮?，如地下熱水、地下蒸汽、干熱巖體等。

第三類是地球上的鈾、釷等核裂變能源和氘、氚、鋰等核聚變能源。

第四類是月球、太陽(yáng)等星體對(duì)地球的引力，而以月球引力為主所產(chǎn)生的能量，如潮汐能。

能源按使用情況進(jìn)行分類，凡從自然界可直接取得而不改變其基本形態(tài)的能源稱為一次能源。

在一定歷史時(shí)期和科學(xué)技術(shù)水平下，已被人們廣泛應(yīng)用的能源稱為常規(guī)能源。那些雖古老但需采用新的先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)才能加以廣泛應(yīng)用的能源稱為新能源。凡在自然界中可以不斷再生并有規(guī)律地得到補(bǔ)充的能源，稱為可再生能源。經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年形成的，在短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)的能源稱為非可再生能源。

2、資源的有效利用

在能源資源中，煤炭、石油、天然氣等非再生能源，在許多工業(yè)、農(nóng)業(yè)部門和人民生活中既能做原料，又能做燃料，資源相當(dāng)緊缺。因此，如何優(yōu)化資源配置，提高能源的有效利用率，對(duì)人類的生存繁衍、對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有十分重要的意義。人類生產(chǎn)和生活始終面臨著一個(gè)無(wú)法避免的和不可改變的事實(shí)，即資源稀缺。即使人類需要的無(wú)限性和物質(zhì)資料的有限性，將伴隨人類社會(huì)發(fā)展的始終。

電能是由一次能源轉(zhuǎn)換的二次能源。電能既適宜于大量生產(chǎn)、集中管理、自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)距離輸送，又使用方便、潔凈、經(jīng)濟(jì)。用電能替代其他能源，可以提高能源的利用效率。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，最終消費(fèi)中的一次能源直接消費(fèi)的比重日趨減少，二次能源的消費(fèi)比重越來(lái)越大，電能在一次能源消費(fèi)中所占比重逐年增加。我國(guó)電力的供給仍不能滿足同家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步和人民生產(chǎn)、生活水平的提高對(duì)用電H益增長(zhǎng)的需求。

我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)，面臨著能源供應(yīng)的大挑戰(zhàn)。為了緩解能源供應(yīng)的緊張局面，我們要在全社會(huì)倡導(dǎo)節(jié)約，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)。節(jié)約用電，不僅是節(jié)約一次能源，而且是解決當(dāng)前突出的電力供需矛盾所必需的。節(jié)電是要以一定的電能取得最大的經(jīng)濟(jì)效益，即合理使用電能，提高電能利用率。即使電力豐富不缺電，也應(yīng)合理有效地使用，不容隨意揮霍。根據(jù)同情我國(guó)制定了開源節(jié)流的能源政策，堅(jiān)持能源開發(fā)與節(jié)約并重，并在當(dāng)前把節(jié)能、節(jié)電放在首位。在開源方面要大力開發(fā)煤炭、石油、天然氣，并加快電力建設(shè)的步伐，特別是開發(fā)水電。能源工業(yè)的開發(fā)要以電能為中心，積極發(fā)展火電，大力開發(fā)水電，有重點(diǎn)、有步驟地建設(shè)核電，并積極發(fā)展新能源發(fā)電。在節(jié)能方面則是大力開展節(jié)煤、節(jié)油、節(jié)電等節(jié)能工作。節(jié)電的出路在于堅(jiān)持科學(xué)管理，依靠技術(shù)進(jìn)步，走合理用電、節(jié)約用電、提高電能利用率的道路，大幅度地降低單位產(chǎn)品電耗，以最少的電能創(chuàng)造最大的財(cái)富。

太陽(yáng)能發(fā)電根據(jù)利用太陽(yáng)能的方式主要有通過(guò)熱過(guò)程的太陽(yáng)能熱發(fā)電（塔式發(fā)電、拋物面聚光發(fā)電、太陽(yáng)能煙囪發(fā)電、熱離子發(fā)電、熱光伏發(fā)電及溫差發(fā)電等）和不通過(guò)熱過(guò)程的光伏發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電及光生物發(fā)電等。主要應(yīng)用的是直接利用太陽(yáng)能的光伏發(fā)電(PV，Photovoltaic)和間接利用太陽(yáng)能的太陽(yáng)能熱發(fā)電(CSP，Concentrating Solar Power)兩種方式。其中直接利用光能進(jìn)行發(fā)電的光伏發(fā)電由光伏(PV)電池、平衡系統(tǒng)組成；間接利用光能是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能，由儲(chǔ)熱進(jìn)行發(fā)電的太陽(yáng)能熱發(fā)電（光=熱-電），CSP根據(jù)收集太陽(yáng)能設(shè)備的布置方式可分為槽式( Linear CSP)、塔式(Power Tower CSP)和盤式(Dish/EngineCSP)三種類型。

(1)光伏發(fā)電。

光伏發(fā)電站[photovoltaic (PV) power station]是將太陽(yáng)輻射能通過(guò)光伏電池組件直接轉(zhuǎn)換成直流電能，并通過(guò)功率變換裝置與電網(wǎng)連接在一起，向電網(wǎng)輸送有功功率和無(wú)功功率的發(fā)電系統(tǒng)，一般包括光伏陣列（將若干個(gè)光伏電池組件根據(jù)負(fù)載容量大小要求，串、并聯(lián)組成的較大供電裝置）、控制器、逆變器、儲(chǔ)能控制器、儲(chǔ)能裝置等。

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)是指將光伏電池輸出的直流電力，經(jīng)過(guò)并網(wǎng)光伏逆變器將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波交流電流，接入電網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電功能。光伏發(fā)電的發(fā)電原理是由組成光伏方陣的光伏電池決定。光伏電池工作原理是利用光伏電池的光生伏特效應(yīng)（又稱光伏效應(yīng)）進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)換，其中光伏效應(yīng)是利用半導(dǎo)體p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng)，當(dāng)光照射到半導(dǎo)體上時(shí)，太陽(yáng)光的光子將能量提供給電子，電子跳躍到更高的能帶，激發(fā)出電子空穴對(duì)，電 ，子和空穴分別向電池的兩端移動(dòng)，此時(shí)光生電場(chǎng)除了抵消勢(shì)壘電場(chǎng)外，還使p區(qū)帶正電，n區(qū)帶負(fù)電，在n區(qū)和p區(qū)間形成電動(dòng)勢(shì)，既光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生了電位差。這樣，如果外部構(gòu)成通路，就會(huì)產(chǎn)生電流，形成電能。

光伏電池根據(jù)其使用的材料可分為：硅系光伏電池、化合物系光伏電池、有機(jī)半導(dǎo)體系光伏電池。硅系光伏電池可分為結(jié)晶硅系和非晶硅系光伏電池。其中結(jié)晶硅系光伏電池又可分為單晶硅和多晶硅光伏電池。

比較成熟且廣泛應(yīng)用的是晶硅類電池。晶硅材料光伏電池優(yōu)點(diǎn)是原材料非常豐富，可靠性較高，特性比較穩(wěn)定，一般可使用20年以上。在能量轉(zhuǎn)換效率和使用壽命等綜合性能方面，晶硅光伏電池的單晶硅光伏電池在硅材料光伏電池中轉(zhuǎn)換效率最高，轉(zhuǎn)換效率的理論值為24%～26%，多晶硅的轉(zhuǎn)換效率略低，轉(zhuǎn)換效率的理論值為20%，但價(jià)格更便宜；同時(shí)單晶硅和多晶硅電池又優(yōu)于非晶硅電池。大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)條件下，單晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到了16%～18%，多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率為12%～14%。采用多薄層、多p—n結(jié)的結(jié)構(gòu)形式的薄膜電池可實(shí)現(xiàn)40%～50%以上的光電轉(zhuǎn)換效率，基本原理是在非硅材料襯底上鋪上很薄的一層光電材料，大大減少了光電材料的硅半導(dǎo)體消耗，降低了光伏電池的成本。硅薄膜光伏電池由于原材料儲(chǔ)量豐富，且無(wú)毒，無(wú)污染，因此更具持續(xù)發(fā)展的前景。

(2)太陽(yáng)能熱發(fā)電。

太陽(yáng)能熱發(fā)電，也叫聚焦型太陽(yáng)能熱發(fā)電(Concentrating Solar Power，簡(jiǎn)稱CSP)，與傳統(tǒng)發(fā)電站不一樣的是，它們是通過(guò)大量反射鏡以聚焦的方式將太陽(yáng)能光直射聚集起來(lái)，加熱工質(zhì)，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，將熱能轉(zhuǎn)化成高溫蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)來(lái)發(fā)電。當(dāng)前太陽(yáng)能熱發(fā)電按照太陽(yáng)能采集方式可劃分為：槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電、塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電和碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電。

風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電具有的間歇性、波動(dòng)性等特點(diǎn)，使得大規(guī)模接入電網(wǎng)后需要進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，要求電網(wǎng)不斷提高適應(yīng)性和安全穩(wěn)定控制能力，降低風(fēng)能、太陽(yáng)能并網(wǎng)帶來(lái)的安全穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)，并最終保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到1700萬(wàn)kW，其中三北電網(wǎng)的風(fēng)電裝機(jī)為1517萬(wàn)kW，同比增長(zhǎng)率93.6%；風(fēng)電裝機(jī)占到了公司系統(tǒng)總裝機(jī)容量的2.70%。由于缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，匆忙上馬，導(dǎo)致在風(fēng)電基地外送方面遇到了較多問(wèn)題，在并網(wǎng)技術(shù)方面急需開展大量深入的試驗(yàn)研究工作。包括：

(1)建立完善的風(fēng)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

由于我國(guó)風(fēng)電和光伏發(fā)電起步較晚，在風(fēng)電和光伏發(fā)電運(yùn)行控制技術(shù)方面，還存在較大差距，因此需要借鑒國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，一方面是要對(duì)風(fēng)電機(jī)組/風(fēng)電場(chǎng)和光伏發(fā)電的調(diào)控性能提出明確的技術(shù)要求，另一方面要加快制定國(guó)家層面的并網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則，促進(jìn)設(shè)備制造技術(shù)和運(yùn)行性能的提高。

(2)建立風(fēng)電和光伏發(fā)電預(yù)測(cè)系統(tǒng)和入網(wǎng)認(rèn)證體系。

我國(guó)的風(fēng)電和光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)室和認(rèn)證體系建設(shè)還處于起步階段，需要開展大量基礎(chǔ)性工作，包括：風(fēng)電和光伏發(fā)電預(yù)測(cè)理論和方法的深入研究，完善開發(fā)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，并研究該系統(tǒng)的應(yīng)用原則和方法；測(cè)試技術(shù)研究、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)制訂和測(cè)試設(shè)備研制等等，同時(shí)要加快風(fēng)電和光伏發(fā)電研究檢測(cè)中心和試驗(yàn)基地的建設(shè)，并在此基礎(chǔ)上盡快建立入網(wǎng)認(rèn)證體系。

(3)加強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站接入電網(wǎng)的系統(tǒng)技術(shù)研究。

1)新能源發(fā)電仿真技術(shù)。①進(jìn)一步完善開發(fā)包括各類風(fēng)電機(jī)組/風(fēng)電場(chǎng)和光伏發(fā)電仿真模型的電力系統(tǒng)計(jì)算分析軟件；②實(shí)現(xiàn)各種類型新能源發(fā)電過(guò)程的仿真建模；③仿真功能從離線向在線、實(shí)時(shí)模擬功能跨越。

2)新能源發(fā)電的分析技術(shù)。①對(duì)大規(guī)模風(fēng)電、光伏發(fā)電和其他常規(guī)電源打捆遠(yuǎn)距離輸送方案、風(fēng)光儲(chǔ)一體化運(yùn)行和系統(tǒng)調(diào)峰電源建設(shè)等問(wèn)題進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；②對(duì)大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站集中接入電網(wǎng)后的調(diào)控性能、系統(tǒng)有功備用、無(wú)功備用、頻率控制、電壓控制、系統(tǒng)安全穩(wěn)定性等問(wèn)題進(jìn)行全面研究，以保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性；③突破新能源發(fā)電分布式接入運(yùn)行特性的在線實(shí)時(shí)、遞歸、智能分析技術(shù)。

3)新能源發(fā)電接入電網(wǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)。①對(duì)多種儲(chǔ)能技術(shù)開展深入研究和比較分析：抽水蓄能、化學(xué)電池儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等。提高能量轉(zhuǎn)換效率和降低成本是今后儲(chǔ)能技術(shù)研究的重要方向；②正在建設(shè)的國(guó)家電網(wǎng)公司張北風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合示范項(xiàng)目，這是國(guó)內(nèi)在大規(guī)模儲(chǔ)能用于新能源接入電網(wǎng)的試驗(yàn)工程。

4)新能源發(fā)電調(diào)度支撐技術(shù)。①實(shí)現(xiàn)并完善適合大規(guī)模集中接入的風(fēng)電、光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，以及分布式風(fēng)電、光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)；②建立適應(yīng)間歇式電源大規(guī)模集中接入的智能調(diào)度體系，掌握各種能源電力的優(yōu)化調(diào)度技術(shù)；③建立適應(yīng)分布式新能源電力的優(yōu)化調(diào)度體系，實(shí)現(xiàn)含多能源的配電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化管理系統(tǒng)，掌握微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行理論與技術(shù)。

5)新能源發(fā)電接入的運(yùn)行控制技術(shù)。①掌握應(yīng)對(duì)大規(guī)模間歇式電源送電功率大幅頻繁波動(dòng)下的大系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)峰廣域自協(xié)調(diào)技術(shù)；大系統(tǒng)備用容量?jī)?yōu)化配置和輔助決策技術(shù)；②掌握大規(guī)模間歇式電源接入大電網(wǎng)的有功控制策略和無(wú)功電壓控制技術(shù)；③掌握儲(chǔ)能系統(tǒng)以及控制裝置的優(yōu)化控制技術(shù)；④掌握適應(yīng)于新能源發(fā)電分布式接入的安全控制技術(shù)，包括通過(guò)調(diào)控將并網(wǎng)發(fā)電模式轉(zhuǎn)變?yōu)楠?dú)立發(fā)電模式的反“孤島”技術(shù)。

6)新能源發(fā)電的電能質(zhì)量評(píng)估與控制技術(shù)。①研究新能源發(fā)電接入的電能質(zhì)量評(píng)價(jià)體系和指標(biāo)，提出相應(yīng)的控制要求；②研究新能源發(fā)電接入對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量影響的分析方法及檢測(cè)方法和治理技術(shù)；③掌握利用多種新型元器件，綜合治理新能源發(fā)電接入的電能質(zhì)量污染的關(guān)鍵技術(shù)。

7)大規(guī)模新能源的電力輸送技術(shù)。①掌握大規(guī)模新能源電力輸送采用超/特高壓交流、常規(guī)直流和柔性直流( VSC)的技術(shù)/經(jīng)濟(jì)比較分析技術(shù)；②掌握柔性直流(VSC)輸電裝備自主化研發(fā)、生產(chǎn)、工程集成與運(yùn)行控制技術(shù)；提出適于大規(guī)模間歇電源的直流送出方案及控制策略；③提出大型海上風(fēng)力發(fā)電接入方式及控制策略。 2100433B

生物質(zhì)能資源是可用于轉(zhuǎn)化為能源的有機(jī)資源，主要包括薪柴、農(nóng)作物秸稈、人畜糞便、食品制造工業(yè)廢料和廢水及有機(jī)垃圾等。利用生物質(zhì)能發(fā)電的最有效的途徑是將其轉(zhuǎn)化為可驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的能量形式，如燃?xì)?、燃油及酒精等，然后再按照通用的發(fā)電技術(shù)發(fā)電。

生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)的主要特點(diǎn)如下：

(1)要有配套的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)，且轉(zhuǎn)換設(shè)備必須安全可靠，維修保養(yǎng)方便；

(2)利用當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)能資源發(fā)電的原料必須具有足夠數(shù)量的儲(chǔ)存，以保證持續(xù)供應(yīng)；

(3)所用發(fā)電設(shè)備的裝機(jī)容量一般較小，且多為獨(dú)立運(yùn)行方式；

(4)利用當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)能資源發(fā)電，就地供電，適用于居住分散、人口稀少、用電負(fù)荷較小的農(nóng)牧業(yè)區(qū)及山區(qū)；

水能是蘊(yùn)藏于河川和海洋水體中的勢(shì)能和動(dòng)能，是潔凈的一次能源，用之不竭的可再生能源。我國(guó)水力資源豐富，根據(jù)最新的勘測(cè)資料，我國(guó)水能資源理論蘊(yùn)藏量達(dá)6．89億kW，其巾技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量4．93億kW，經(jīng)濟(jì)可開發(fā)裝機(jī)容量3．95億kW，居世界首位。截至2012年底，全國(guó)總裝機(jī)容量為11．4億kw，其中水電裝機(jī)容量突破2．49億kW，占全國(guó)總裝機(jī)容量的21．83%。

水電站是將水能轉(zhuǎn)變成電能的工廠，其能量轉(zhuǎn)換的基本過(guò)程是：水能一機(jī)械能一電能。圖1—1所示是水電站的示意圖。

在河川的上游筑壩集中河水流量和分散的河段落差，使水庫(kù)1中的水具有較高的勢(shì)能，當(dāng)水由壓力水管2流過(guò)安裝在水電站廠房3內(nèi)的水輪機(jī)4排至下游時(shí)，帶動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，水能轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能；水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)5的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。這就是水力發(fā)電的基本過(guò)程。

水的流量和水頭(上下游水位差，也叫落差)是構(gòu)成水能的兩大因素。按利用能源的方式，水電站可分為：將河川中水能轉(zhuǎn)換成電能的常規(guī)水電站，也是通常所說(shuō)的水電站，按集中落差的方法它又有三種基本形式，即壩式、引水式和混合式；調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)峰谷負(fù)荷的抽水蓄能式水電站；利用海洋能中的水流的機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電的水電站，即潮汐電站、波浪能電站、海流能電站。

水力發(fā)電主要有以下特點(diǎn)：

(1)水能是可再生能源，并且發(fā)過(guò)電的天然水流本身并沒(méi)有損耗，一般也不會(huì)造成水體污染，仍可為下游用水部門利用。

(2)水力發(fā)電是清潔的電力生產(chǎn)，不排放有害氣體、煙塵和灰渣，沒(méi)有核廢料。

(3)水力發(fā)電的效率高，常規(guī)水電站的發(fā)電效率在80%以上。

(4)水力發(fā)電可同時(shí)完成一次能源開發(fā)和二次能源轉(zhuǎn)換。

(5)水力發(fā)電的生產(chǎn)成本低廉，無(wú)需燃料，所需運(yùn)行人員較少、勞動(dòng)生產(chǎn)率較高，管理和運(yùn)行簡(jiǎn)便，運(yùn)行可靠性較高。

(6)水力發(fā)電機(jī)組起停靈活，輸出功率增減快，可變幅度大，是電力系統(tǒng)理想的調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用電源。

(7)水力發(fā)電開發(fā)一次性投資大，工期長(zhǎng)。如三峽工程，1994年12月開工，2003年7月第一臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。

(8)受河川天然徑流豐枯變化的影響，無(wú)水庫(kù)調(diào)節(jié)或水庫(kù)調(diào)節(jié)能力較差的水電站，其可發(fā)電力在年內(nèi)和年際問(wèn)變化較大，與用戶用電需要不相適應(yīng)。因此，一般水電站需建設(shè)水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流，以適應(yīng)電力系統(tǒng)負(fù)荷的需要?，F(xiàn)在電力系統(tǒng)一般采用水、火、核電站聯(lián)合供電方式，既可彌補(bǔ)水力發(fā)電天然徑流豐枯不均的缺點(diǎn)，又能充分利用豐水期水電電量，節(jié)省火電站消耗的燃料。潮汐能和波浪能也隨時(shí)間變化，所發(fā)電能也應(yīng)與其他類型能源所發(fā)電能配合供電。

(9)水電站的水庫(kù)可以綜合利用，承擔(dān)防洪、灌溉、航運(yùn)、城鄉(xiāng)生活和工礦生產(chǎn)用水、養(yǎng)殖、旅游等任務(wù)。如安排得當(dāng)，可以做到一庫(kù)多用、一水多用，獲得最優(yōu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

(10)建有較大水庫(kù)的水電站，有的水庫(kù)淹沒(méi)損失較大，移民較多，并改變了人們的生產(chǎn)、生活條件；水庫(kù)淹沒(méi)影響野生動(dòng)植物的生存環(huán)境；水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流，改變了原有水文情況，對(duì)生態(tài)環(huán)境有一定影響。

(11)水能資源在地理上分布不均，建壩條件較好和水庫(kù)淹沒(méi)損失較少的大型水電站站址往往位于遠(yuǎn)離用電負(fù)荷中心的偏僻地區(qū)，施工條件較困難并需要建設(shè)較長(zhǎng)的輸電線路，增加了造價(jià)和輸電損失。

我國(guó)河川l水力資源居世界首位，不過(guò)裝機(jī)容量?jī)H占可開發(fā)資源的25%左右，作為清潔的可再生能源，水能的開發(fā)利用對(duì)改變我國(guó)以煤炭為主的能源構(gòu)成具有現(xiàn)實(shí)意義。但是，我國(guó)的河川水能資源的70%左右集中在西南地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部沿海地區(qū)的水能資源極少，并且大規(guī)模的水電建設(shè)給生態(tài)環(huán)境造成的災(zāi)難性影響越來(lái)越受到人類的重視；而我國(guó)西南地區(qū)有著極其豐富的生物資源、壯觀的自然景觀資源和悠久的民族文化資源，相信在不久的將來(lái)，大規(guī)模的水電開發(fā)會(huì)慎重決策。

海洋能主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能和海水鹽差能等。潮汐能是指海水漲潮和落潮形成的水的動(dòng)能和勢(shì)能；波浪能是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能；海流能（潮流能）是指海水流動(dòng)的動(dòng)能，主要指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的水流，以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水水流；海水溫差能指海洋表面海水和深層海水之間的溫差所產(chǎn)生的熱能；海水鹽差能是指海水和淡水之間或者兩種含鹽濃度不同的海水之間的電位差。

海洋能發(fā)電具有以下幾大特點(diǎn)。

(1)能量蘊(yùn)藏大且可以再生。地球上海水溫差能的理論蘊(yùn)藏量約500億kW，可開發(fā)利用的約20億kW;波浪能的蘊(yùn)藏量約700億kW，可開發(fā)利用的約30億kW；潮汐能的理論蘊(yùn)藏量約30億kW；海流能（潮流能）的總功率約50億kW，其中可開發(fā)利用的約0.5億kW;海水溫差能蘊(yùn)藏量約300億kW，可開發(fā)利用的在26億kW以上。

(2)能量密度低。海水溫差能是低熱頭的，較大溫差為20～25℃；潮汐能是低水頭的，較大潮差為7～10m;海流能和潮流能是低速度的，最大流速一般僅2m/s左右；波浪能，即使是浪高3m的海面，其能量密度也比常規(guī)煤電的低1個(gè)數(shù)量級(jí)。

(3)穩(wěn)定性比其他自然能源好。海水溫差能和海流能比較穩(wěn)定，潮汐能與潮流能的變化有規(guī)律可循。

(4)開發(fā)難度大，對(duì)材料和設(shè)備的技術(shù)要求高。

《間歇式新能源發(fā)電及并網(wǎng)運(yùn)行控制》主要論述間歇式新能源發(fā)電技術(shù)，包括風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，間歇式新能源發(fā)電的接入技術(shù)，間歇式新能源發(fā)電功率的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)，間歇式新能源發(fā)電控制及“場(chǎng)/站”內(nèi)監(jiān)控技術(shù)和大規(guī)模新能源發(fā)電的電網(wǎng)調(diào)度及安全穩(wěn)定控制技術(shù)。并詳細(xì)論述了風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)及并網(wǎng)運(yùn)行控制運(yùn)行技術(shù)。

由于當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要，人們迫切呼吁建立以清潔、可再生能源為主的新能源結(jié)構(gòu)逐漸取代以污染嚴(yán)重、資源有限的化石能源為主的傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)。大規(guī)模開發(fā)和利用以太陽(yáng)能、風(fēng)能為代表的新能源對(duì)于我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，而新能源發(fā)電變流技術(shù)則是新能源發(fā)電系統(tǒng)不可或缺的核心關(guān)鍵技術(shù)。本書面向具有一定電力電子技術(shù)基礎(chǔ)的高年級(jí)本科生或研究生，以典型新能源發(fā)電技術(shù)為切入點(diǎn)，深入淺出地闡述和討論新能源發(fā)電概述、并網(wǎng)逆變器及其控制、并網(wǎng)光伏發(fā)電及逆變器技術(shù)、風(fēng)電變流器及其控制、微網(wǎng)逆變器及其控制、儲(chǔ)能功率變換系統(tǒng)及其控制、新能源發(fā)電中的孤島效應(yīng)、新能源發(fā)電并網(wǎng)導(dǎo)則及故障穿越等內(nèi)容。

《家庭新能源發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例》結(jié)合我國(guó)能源規(guī)劃的方針政策和國(guó)內(nèi)新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，以家庭新能源發(fā)電實(shí)用技術(shù)為核心內(nèi)容，全面、系統(tǒng)地闡述了新能源發(fā)電新應(yīng)用技術(shù)。全書共6章，包括：新能源發(fā)電基礎(chǔ)知識(shí)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與太陽(yáng)能電池、新能源發(fā)電蓄能技術(shù)及工程設(shè)計(jì)、家庭太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)實(shí)例、家庭風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)實(shí)例、家庭風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)配置方案與安裝調(diào)試。