目前，資源逐漸減少，環(huán)境問題越來越受到人們的重視，利用傳統(tǒng)煤、石油等化石能源來發(fā)電即將受到很多局限，能源的開發(fā)面臨著新的問題和挑戰(zhàn)，充分開發(fā)利用可再生能源顯得頗為重要。新能源是指在科學技術上開發(fā)和利用的非常規(guī)性的綠色能源，運用新能源轉化為電能，實現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展?？梢?，研究太陽能、風能、海洋能、生物能、小水電等清潔的可再生能源的發(fā)電技術已經(jīng)成為電力能源革命的重中之重，必須引起電力領域的關注。

常見的技術較為成熟的應用較為廣泛的新能源發(fā)電技術。主要針對其研究、發(fā)展以及應用現(xiàn)狀進行了闡述，并就現(xiàn)階段的研究熱點和存在問題進行了總結和詳細介紹。

1、新能源發(fā)電技術概念及現(xiàn)狀

能源緊缺已成為制約各國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，如何開發(fā)新能源發(fā)電技術也隨之成為世界各國關心的課題。一直以來，主要依靠煤等化石能源發(fā)電，帶來了環(huán)境污染等諸多社會問題，在化石能源儲量不斷減少的情況下，發(fā)展新能源發(fā)電顯得非常必要。新能源發(fā)電主要指充分利用風力、光伏、沼氣等天然可再生的清潔一次能源發(fā)電，新能源發(fā)電由于資源分布較為分散，不便于大規(guī)模集中開發(fā)利用，一般新能源發(fā)電是在資源分布的區(qū)域，建立中小型發(fā)電裝置，新能源發(fā)電既可以獨立向電力負荷供電，即獨立運行，不與公共電網(wǎng)連接，也可以選擇并網(wǎng)運行，即將新能源發(fā)電裝置與公共電網(wǎng)相連，新能源發(fā)出的電量直接輸出到電網(wǎng)。但一般新能源發(fā)電電量較小且分布在電力用戶附近，可以看做吸收負電量的負荷，與配電網(wǎng)一起為電力負荷供電，充分利用了可再生能源，減少了環(huán)境的污染，實現(xiàn)了社會效益的zui大化，很大程度提高了能源的利用效率。目前，在新能源發(fā)電技術方面國內外已經(jīng)比較成熟，并得到了廣泛應用。

新能源發(fā)電技術在國外發(fā)展非常迅速。特別是在部分發(fā)達國家，諸如美國、歐盟和日本等國家，已經(jīng)取得了非常顯著的成果，部分發(fā)達國家已經(jīng)在能源結構調整過程中把新能源技術放到非了位，部分國家與地區(qū)已經(jīng)為新能源發(fā)電技術研制較為長遠的規(guī)劃，如歐盟已經(jīng)首先提出新的發(fā)展目標，進一步提高可再生能源占歐盟總能源消耗的比例，要求到2020 年該比例達到20%。美國于2007 年簽署了新的能源法案，提倡推進新能源的利用和節(jié)能環(huán)保計劃。在我國集中發(fā)電、遠距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)的情形下，不能靈活跟蹤負荷的變化，無法及時更改供電量等大電網(wǎng)的弊端凸顯，在此基礎上發(fā)展用戶端的新能源發(fā)電技術，實現(xiàn)新能源發(fā)電與電力用戶結合的微型電網(wǎng)也將是我國電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。

2、風能發(fā)電技術

風能是目前受到世界各國zui為重視可再生能源之一，蘊量巨大，據(jù)報道的風能含量約為2.74×109MW，方便開發(fā)利用，在風能約2×107MW 可利用，可開發(fā)利用的風能非常可觀，具有極大開發(fā)利用價值。風能發(fā)電技術通過風力帶動風力機轉動將風的動能轉變成機械動能，與風力機同軸安裝的發(fā)電機將隨著風力機一起轉動把機械能轉化為電能。所以風力發(fā)電系統(tǒng)主要的組成部件包括風力機、發(fā)電機和變速箱等。但風能有著其*之處，其能量密度低，間歇性和隨機性也是其突出的特點，為了充分開發(fā)利用風能，風力發(fā)電中的控制技術是核心技術也是安全運行的關鍵。在國內外的研究中，在風力發(fā)電的控制中取得了顯著的成果，已經(jīng)研制較為完善的風力發(fā)電系統(tǒng)和非常成熟的風力發(fā)電控制技術，能夠很好的適用于風力變換的隨機性，提高風力發(fā)電系統(tǒng)運行可靠、能量轉換效率，為進一步推廣應用風力發(fā)電技術奠下了堅實的基礎。

目前, 隨著研究的深入，風力發(fā)電技術已經(jīng)成為了新能源中技術zui成熟的發(fā)電方式，都在大力推廣風力發(fā)電技術的應用，目前，技術已經(jīng)很成熟風力發(fā)電效益得到了很大的提高，其發(fā)電成本與常規(guī)發(fā)電成本相當，在可以預見的未來，風力發(fā)電在電力領域所占的比重將會越來越大。我國也投入了大量的人力和物力于風力發(fā)電技術的研究，也取得了可以廣泛推廣的成果，在2006 年成功投運了國產(chǎn)化率高達90%，*具有國內自主知識產(chǎn)權的風力發(fā)電機組，裝機容量達112MW，標志著我國較高的風力發(fā)電研究應用水平。隨著風力發(fā)電技術的成熟，我國不再局限于陸地的風能的開發(fā)，逐漸將風力發(fā)電朝著離岸型發(fā)展，充分利用我國海域內豐富的風能資源，由預測可知到2030 年，風力發(fā)電量將約占全國總發(fā)電量的10%。

3、太陽能發(fā)電技術

太陽能是可利用的儲量zui豐富的可再生能源之一，可以說是取之不竭、用之不盡。太陽能不方便直接利用，利用的太陽的方式太陽能發(fā)電，將太陽能轉換成電能。目前，太陽能的發(fā)電形式主要有兩種。一種是利用廣深輔導大效應，主要是利用光生伏應將光的輻射能轉化為電能；另一種是利用太陽能的熱能推動汽輪機轉動發(fā)電，即光熱發(fā)電。

3.1光伏發(fā)電

光伏發(fā)電是目前利用太陽能的主要形式，太陽能電池在太陽光的照射下，光生伏應產(chǎn)生電能。一般光伏發(fā)電系統(tǒng)主要有光伏電池板、控制器和電能儲存及逆變器等幾個部分組成。光伏電池板產(chǎn)生的電能為直流電，一般供給于直流負荷及光伏發(fā)電系統(tǒng)配置的儲能電池，儲能電池組主要是為了平抑光伏發(fā)電輸出的波動性。電力系統(tǒng)大多負荷為交流負荷，需要通過逆變器轉換后，為交流負荷供電或者將電能輸送給電網(wǎng)。典型光伏發(fā)電系統(tǒng)的構成如下圖1所示。

光伏發(fā)電技術在都取得較為突出的成績，在各地都廣泛應用了光伏發(fā)電技術。在光伏發(fā)電領域中，我國已經(jīng)處于水平，形成了行業(yè)的標準，特別是在太陽能電池組件的生產(chǎn)能力等方面取得了非常的成果。近年來，在光伏發(fā)電技術研發(fā)方面主要著力于光伏電池板及應用系統(tǒng)等光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關鍵技術研究，為進一步推進光伏發(fā)電技術的全面應用打下基礎。在我國已經(jīng)形成了非常成功的光伏發(fā)電案例，在深圳和拉薩分別建成了兆瓦級低壓并網(wǎng)光伏發(fā)電站和100kW 的高壓并網(wǎng)發(fā)電站，光伏電站的成功運行為進一步規(guī)?；l(fā)展和推廣光伏發(fā)電技術的積累了豐富的經(jīng)驗。

圖1 典型光伏發(fā)電系統(tǒng)

3.2光熱發(fā)電

光熱發(fā)電的原理是將自然界的光能聚集到一起，通過大量的熱能將水變成氣態(tài)，利用汽輪發(fā)電機發(fā)電，將太陽能轉換成電能。光熱發(fā)電也是太陽能有效利用的形式，光熱發(fā)電根據(jù)不同的形式可以分為塔式太陽能光熱發(fā)電、槽式太陽能光熱發(fā)電和碟式太陽能光熱發(fā)電等幾種，由于研究技術的局限，目前光熱發(fā)電技術轉化率較低、商業(yè)化成本還較高，沒有得到廣泛的推廣應用。在光熱發(fā)電方面還需要投入大量的研究工作建立率、大容量、高聚光比的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，從而降低光熱發(fā)電成本便于商業(yè)化推廣應用。

在范圍內，光熱發(fā)電也得到了一定的發(fā)展，截止2009年的統(tǒng)計，建成成功投運的光熱電站總的裝機容量已達73.6MW，隨著技術的提高，光熱發(fā)電將得到一定的發(fā)展。在我國光熱發(fā)電方面的研究進展較為緩慢，不過也取得的一定的成績，*座70kW塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)于2005年在南京太陽能試驗場順利建成，并成功投入并網(wǎng)發(fā)電；于2004年單軸跟蹤的槽式太陽能聚光器在通州實驗基地開始成功運行；光熱發(fā)電技術的研究已經(jīng)為我國充分利用太陽能這種新能源推進了一步。

4、燃料電池發(fā)電技術

燃料電池發(fā)電技術也是目前深受關注的新型發(fā)電技術，主要是利用空氣中的氧氣和提取的氫氣通過化學轉換，將化學能轉換成電能。其中化學能轉換成電能裝置稱為燃料電池，燃料電池的反應物燃料和氧氣由外部不斷輸入，通過化學反應產(chǎn)生電能。燃料電池主要由預處理裝置、燃料電池堆和并網(wǎng)逆變裝置(PCU) 等部分組成，其簡要結構如圖 2 所示。燃料電池具有裝置簡單，轉化效率高、無污染廢棄物等諸多優(yōu)點，經(jīng)進一步研究將具有很大的發(fā)展和應用潛力。

圖2　燃料電池的結構

近幾年來，燃料電池技術得到了社會各界的重視，在各國已經(jīng)逐漸的形成了發(fā)展燃料電池技術的熱潮。在北美燃料電池的研發(fā)與生產(chǎn)已經(jīng)得到了突破，形成了較大的規(guī)模和較為活躍市場，在歐洲和日本也取得了較為突出的發(fā)展。我國近年來加大了對燃料電池研究的投入，在"863"計劃和"十五"規(guī)劃中高度重視研究燃料電池相關的基礎理論，國家自然科學基金也對部分高校的燃料電池研究項目給予了大力的資助。可見，我國的燃料電池技術的重視，可以預見燃料電池明朗的未來。

5、沼氣發(fā)電技術

沼氣發(fā)電技術是近階段興起的新型發(fā)電技術。主要是利用有機廢棄物發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，通過沼氣在內燃機中燃燒，產(chǎn)生大量的熱量，帶動汽輪機和發(fā)電機轉動發(fā)電，從而實現(xiàn)了能量的轉換，即從化學能轉成方便利用的電能，常見的沼氣發(fā)電系統(tǒng)配置如圖3所示。

圖3　沼氣發(fā)電系統(tǒng)配置
從范圍來看，沼氣發(fā)電技術已受到廣泛重視和積極推廣，在美國、德國、日本、荷蘭等國家已經(jīng)取得實際運行成果。我國在沼氣發(fā)電領域研發(fā)已經(jīng)有了較長的時間，浙江杭州于1998年建成全國垃圾沼氣發(fā)電廠，接著深圳建成下坪和南山兩個沼氣發(fā)電廠。隨著成功經(jīng)驗的推廣，目前，北京、上海、南京等大中城市籌備修建垃圾沼氣發(fā)電廠，充分的將資源轉換成能源。隨著多年對沼氣發(fā)電技術的研究，我國已經(jīng)建立了具有高水平強能力的研發(fā)隊伍，并通過生產(chǎn)基地以及實際投運電站的成功經(jīng)驗的積累，為沼氣發(fā)電技術的應用研究再上臺階奠定了基礎。