新能源与新型发电机的革新在发电领域的应用

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：发电领域的革新主要在于新型发电机的出现与新能源的利用。在传统的发电领域，由于材料和物理科学的发展，发电机也在逐渐产生革命性的变化。近年来，利用物质的超导，开展了对超导发电机和磁流体发电机的深入研究。磁流体发电机主要是利用磁场对带电流体产生作用而进行发电，这种发电机的关键是要建立超强磁场，因而需要超导技术来建立强大的励磁磁场。

发电领域的革新主要在于新型发电机的出现与新能源的利用。材料学和电子学的发展造就了光—电转换的效率持续提高，如今，在实验室中，单晶硅或多晶硅的发电转换效率已能达到24%。而掺杂了新材料的单结砷化镓光伏电池的转换效率已经达到27%。人类对自然界能源的利用已达到前所未有的高度，风能、太阳能、生物能、潮汐能以及地热能等各种形式的自然能源都先后成为转化为电能的一次能源。同时，利用核裂变和核聚变的核能也被人类开发利用，但对其安全性和环境污染的争议却一直褒贬不一。由于上述各类能源转化为电能的方式不同，将其送入电网时，必须应用电力电子技术按用户的要求对其进行调整和控制。大部分可再生能源是不稳定的，无论是光伏发电还是风力发电，其功率都容易受自然条件的影响而发生波动。若将这些能源直接大规模接入电网，则会对电网产生不利的影响，因而在接入之前，需要加装储能系统对能量波动进行抑制。可再生能源的加入，不仅实现了人类利用自然能源来促进生产力的发展，而且也拓宽了电网的接入能源形式。与储能系统相配合构成的分布式电网，不但缓解了高能耗地区的生产用电。同时，也增强了电网的可靠性和调度的灵活性。

在传统的发电领域，由于材料和物理科学的发展，发电机也在逐渐产生革命性的变化。随着荷兰莱顿大学的海克·卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes，1853—1926）于1911年意外发现了重金属汞的低温超导现象后，对超导的研究和应用就开始日益深入。科学工作者们后来发现许多合金和金属都具有超导现象，即低温下失去电阻的特性。超导体的直流电阻率在一定的低温下会突然消失，导体没有了电阻，电流流经超导体时就不会发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场。近年来，利用物质的超导，开展了对超导发电机和磁流体发电机的深入研究。磁流体发电机主要是利用磁场对带电流体（离子气体或液体）产生作用而进行发电，这种发电机的关键是要建立超强磁场，因而需要超导技术来建立强大的励磁磁场。这种新兴的发电技术与火力发电相比，大大提高了燃烧和发电效率，并减少了对环境的污染。

新能源与新型发电机的革新在发电领域的应用

相关推荐