生物质能发电综述

第一篇：生物质能发电综述

风能发电技术综述

科技文献检索综述论文

学院：信息科学与工程学院 班级：电气090

1姓名：吕蕾

学号： k200910506137

风力发电技术综述

姓名 吕蕾

(信息科学与工程学院电气0901k200910506137)

摘要 文中着重阐述了风力发电机组及恒速恒频、变速恒频风力发电系统的基本结构和工作原理，简单介绍了风力发电技术的研究热点，综述了风力发电技术的发展现状及发展方向。

关键字 风力发电 技术 趋势

1 前言

在能源消耗日益增长，环境污染日渐严重的今天,当石油、天然气等不可再生能源日益短缺及大量化石能源燃烧导致大气污染、“酸雨”和“温室效应”加剧的现实摆在面前，风力发电作为当今世界清洁可再生能源开发利用中技术最成熟、发展最迅速、商业化前景最广阔的发电方式之一亦受到广泛重视。在对可再生能源的开发利用中，风能由于其突出的优点而成为世界各国普遍重视的能源，风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。文中着重阐述了风力发电机组及恒速恒频、变速恒频风力发电系统的基本结构和工作原理，简单介绍了技术的研究热点，综述了国内外风力发电技术的发展现状和发展方向，指出风力发电技术的重要性。

2 风力发电机机组的工作原理及基本结构

典型的风力发电机组主要由风轮(包括叶片、轮毂)、(增速)齿轮箱、发电机、对风装置(偏航系统)、塔架等构成。其工作原理为：风以一定的速度和攻角流过桨叶，使风轮获得旋转力矩而转动，风轮通过主轴联接齿轮箱，经齿轮箱增速后带动发电机发电。 如图：

上图为风力发电技术结构图

一方面，由于风力发电机组频繁起停，风轮转动惯量又很大，故风轮的转速设计值较低，通常为20～30 r/min;另一方面，为了限制发电机的体积和重量，其极对数较少，故在风轮与发电机间通常设置增速齿轮箱，将风轮输入的较低转速增速到1 000～1 500 r/min以满足发电机所需。

风力机按风轮的结构及其在气流中的位置大体上可以分为两大类，一类为水平轴风力机、一类为垂直轴风力机;对水平轴风力机，需要风轮保持迎风状态，根据风轮是在塔架前还是在塔架后迎风旋转分为上风向和下风向两类。对垂直轴风力机，起风轮围绕一个垂直轴旋转，主要优点是可以接受来自任何方向的风，因而当风向改变时无需对风。

偏航系统是上风向水平轴式风力机风轮始终保持迎风状态及提供安全运行所需锁紧力矩的特有伺服系统，其通过驱动机舱围绕塔架的垂直轴转动以使风轮主轴保持与稳定的风向一致;另外，当因偏航动作导致机舱内引出电缆扭绞时，偏航系统应能自动解除扭绞。

风力发电机组中的发电机一般为异步发电机(包括笼型、绕线型)或同步发电机(包括永磁、电励磁)，采用何种形式的发电机主要取决于风力发电系统的形式。

3 风力发电机组的工作原理及基本结构

风力发电系统从形式上有离网型、并网型。离网型的单机容量小(约为0.1～5 kW，一般不超过10 kW)，主要采用直流发电系统并配合蓄电池储能装置独立运行;并网型的单机容量大(可达MW级)，且由多台风电机组构成风力发电机群(风电场)集中向电网输送电能。另外，中型风力发电机组(几十kW到几百kW)可并网运行，也可与其它能源发电方式相结合形成微电网。并网型风力发电的频率应保持恒等于电网频率，在风力发电技术方面目前世界上流行的风电技术大体上可分为恒速恒频(CSCF)和变速恒频(VSCF)两大类。

3.1 恒速恒频(CSCF)风力发电系统

恒速恒频风力发电系统中主要采用三相同步发电机(运行于由电机极对数P和频率f所决定的同步转速n0)、鼠笼式异步发电机。且在定桨距并网型风电机组中，一般采用鼠笼式异步发电机，通过定桨距失速控制的风轮使其在略高于同步转速n0的转速(一般在(1～1.05) n0之间)稳定发电运行。恒速运行的风力发电主要缺点如下：

3.1.1 恒速恒频系统是一种刚性机电耦合系统，当风速发生突变时，风机的叶片将承受较大的扭应力和风力摩擦。为了保持机械转速恒定，巨大的风能还将通过叶片在风机主轴、齿轮箱和电机等部件上产生很大的机械应力，增加了这些部件的疲劳损坏程度，缩短了使用寿命。并网运行时还会潜在地影响到电力系统的稳定运行。

3.1.2 采用失速调节方式，叶片自身结构复杂，单机容量增大时，转子的直径必须增大，叶片的厚度也随之增加，使叶片的刚度减弱，失速动态特性不易控制，风力机单机容量的发展受到限制

3.2 变速恒频(VSCF)风力发电系统

由于存在上述缺点存在，促使人们考虑使发电机在变速驱动下发出恒定频率的电能，从而发展了变速恒频风力发电技术。变速恒频发电是20世纪末发展起来的一种新型发电方式，它将电力电子技术、矢量变换控制技术和微机信息处理技术引入发电机控制之中，获得了一种全新的、高质量的电能获取方式。风力机采用变速运行，即风机叶轮跟随风速的变化改变其旋转速度，保持基本恒定的最佳叶尖速比，风能利用系数最大。目前，变速恒频风电机组主要采用绕线转子双馈异步发电机，低速同步发电机直驱型风力发电系统也受到广泛重视。变速恒频风力发电技术相对于恒速运行方式变速运行具有如下优点：

3.2.1 风能转换效率高

变速运行风机以最佳叶尖速比、在最大功率点运行，提高了风力机的运行效率，与恒速恒频风电系统相比，理论上年发电量一般可提高20%以上。

3.2.2 变机电动力系统间有刚性连接

它为柔性连接当风速跃升时，能吸收阵风能量，把能量储存在机械惯性中，减少阵风冲击对风机带来的疲劳损坏，减少机械应力和转动脉动，延长风机寿命。当风速下降时，高速运转的风轮的能量便释放出来转化为电能送给电网。

3.2.3 可使变桨距调节简单化

变速运行放宽了对桨距控制响应速度的要求，在低风速时，桨距角固定;高风速时，调节桨距角限制最大输出功率。

3.2.4 变速运行还具有减少运行噪声等其它一些优点

目前市场上恒速运行的风电机组一般采用双绕组结构(4极，6极)的异步发电机，双速运行。在高风速段，发电机运行在较高转速上，4极电机工作;在低风速段，发电机运行较低转速上，6极电机工作。一般单机容量为600~750kW 的风电机纽多采用恒速运行方式。

4 风力发电技术的发展现状及发展方向

4.1 风力发电技术发展现状

人类利用风能的历史可追溯到中世纪。起初是利用将风能转换为机械能，如用风车提水、碾米、磨面等都借风帆为船助航。中国、伊拉克、埃及、荷兰、丹麦等都是最早利用风能的国家。19世纪末，随着科学技术的进步，丹麦的研究人员才开始着手利用风能发电以后，各国都从小型风力发电机研制开始，从而逐渐向中大型风力发电机发展。

到2003年底，全球风力发电总装机容量已突破40000兆瓦，2004年全球风力发电新装机容量已超过8321兆瓦，比2003年增长了21%，出现了强劲势头。目前，在全球有50多个国家中，已成为47100兆瓦的风力发电场，一共为2千多万用户居民提供了充足的绿色能源。目前，世界风力发电机装机容量每年几乎以20%的速度增加，风电已成为世界上发展最

快的能源。即使如此世界各国开发利用的风能资源尚不到可开发利用风能资源的20%可见其开发潜力之大。目前.欧洲是全球风力发电的主力军。其中，德国风力发电装机容量位居世界第一，占全世界总风力发电装机容量的30%及以上。

我国的风电发展主要集中在2003年以后。近年来，风电显示出前所未有的发展势头。到2008年底，风电机组总装机容达1 215.3万kW，位列全球第4。随着我国风电装备制造业的快速发展，我国的华锐风电、金风科技两家企业进入2008年全球大型风电机组制造商前10名。如今，我国的风电仍然在以相当快的速度茁壮成长。

4.2 风力发电技术发展方向

综观世界风力发电近几年迅猛发展的轨迹，呈现出如下发展方向及发展动态：

(1)大型化;

(2)定桨距、定速恒频向变桨距、变速恒频方向发展;

(3)海上专用风电机组研究及近海风电大规模开发;

(4)多级增速齿轮箱传动向直驱型(无齿轮箱，风轮直接驱动多级发电机)、半直驱型(风轮经单级增速齿轮箱驱动多级发电机)方向发展;

(5)应用全功率变流的并网技术;

(6)低电压穿越技术;

(7)实现风力发电系统功率优化、稳定可靠运行的智能控制技术;

(8)桨叶的空气动力特性、新材料新工艺应用及控制策略研究;

(9)风电场远程监控系统及无线网络技术应用。

5 风力发电技术的讨论热点

自2010年以来，我国共发生80起风电场脱网事故，2011年1～8月，这个数字上升到了193起，并且大规模脱网事故(一次损失风电出力50万千瓦以上)由1起升至12起。这一系列事故的发生，使人们把注意力转移到了起因之上。据有关人士分析事故发生主要由风力发电机设备、风场管理、电网接入以及运行安全监管等四方面问题导致。与此同时也引起了人们对风电机组必须具备了低电压穿越(LVRT)运行功能的讨论。目前，世界各国纷纷制定了针对大型风电机组并网运行的标准，要求在电网发生故障如电压瞬间跌落时，风电机组仍能保持并网，且能向电网提供一定的无功功率支持，以提高电力系统的稳定性，这就要求风电机组具有一定的低电压穿越(LVRT)运行能力。

目前，国内运行的大部分风机都没有加装低电压穿越模块，还有部分以前加装的也不能满足电科院的最新要求，不断发生的脱网事故将引发变流器改造需求。自今年8月份开始，我国电监会组织开展风电安全检查，其中风电设备情况中最重要的就是检查机组低电压穿越能力检测及改造情况。此后能源部发布“大型风电场并网设计技术规范”等18项重要标准，包括风机的低电压穿越(LVRT)运行能力。

6 小结

风能是非常重要并储量巨大的能源，它安全、清洁、充裕，能提供源源不绝的能量，是一种稳定的能源。在能源消耗日益增长，环境污染日渐严重的今天，风能无疑是一个很好的选择。所以，我国应加快风电技术和产业的蓬勃发展。通过大规模的风电开发和建设，进一步提高风电技术，为人类在能源方面的进步做贡献。

参考文献：

[1] 马人乐,黄冬平.风力发电结构的事故分析及其规避.特种结构,2010年6月, 27(3).[2] 陈鸣，杨刚.风力发电技术及其发展趋势.电力学报，2008，23(4).

[3] 沈德昌,张学先.全球风能发电飞速发展.

[4] 祝贺,徐建源,张明理,李斌. 风力发电技术发展现状及关键问题.华东电力,2009,37(2)

[5] 记者秋实. 中国风电发展现状. 新能源·产业.

[6] 程明,张运乾,张建忠.风力发电机发展现状及研究进展.电力科学与技术学报 ,2009(03).

[7] 耿秀明，基于双馈电机的变速恒频风电系统的研究.

[8] 王超，张怀宇，王辛慧，李天柱.风力发电技术及其发展方向.电站系统工程，2006, 22(2).

[9] 刘广东.MW级风电并网软开关变流技术研究.2008.

[10] 蒋宏春. 风力发电技术综述. 机械设计与制造,2010,9.

[11] 宋惠君,我国风力发电发展存在的问题及解决措施.科技论坛.

[12] 聂家林. 我国风力发电产业的三大主要问题研究.

[13] 姚兴佳，王士荣，董丽萍,风力发电机组.风力发电技术讲座.2006.

[14] 姚兴佳，王士荣，董丽萍,风力发电技术的发展及现状.风力发电技术讲座(一) .2006.

[15] 姚兴佳，王士荣，董丽萍,风力机的工作原理.风力发电技术讲座(二) .2006.

[16] 姚兴佳，王士荣，董丽萍.风力发电机的选型、使用和维护.风力发电技术讲座

(五)，2006.

[17] 姚兴佳，王士荣，董丽萍.风电场及电力发电机并网运行.风力发电技术讲座

(六)，2006.

[18] 王宏华. 风力发电的原理及发展现状. 风力发电技术系列讲座(1),2010

[19] 王宏华. 风力发电的原理及发展现状. 风力发电技术系列讲座(3),2010

[20] 张仰飞.风电机组参数辨识研究 ,2009.

[21] 风力发电技术的发展方向和特点.

[22] 朱蓉.风能资源评估最新技术及进展.

第二篇：110kv发电站电气部分设计文献综述

四川理工学院毕业设计

文 献 综 述

黄泥滩发电厂电气部分设计

学 生：刘建勋 学 号：11021040211 专 业：电气工程及其自动化 班 级：电气2011.2 指导教师：吴浩

四川理工学院自动化与电子信息学院

二O一五年三月

第1章 前言

1.1历史现状

随着工业时代的发展，电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理的驾驭电力必须从电力工程的设计原则和方法上理解和掌握其精髓，提高电力系统的安全可靠性和运行效率。从而达到降低生产成本提高经济效益的目的。众所周知，电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配电和用电，几乎是在同一时间完成的，要相互协调与平衡。变电和配电是为了电能的传输和合理的分配，在电力系统中占很重要的地位，其都是由电力变压器来完成的，因此变电所在供电系统中的作用是不言而语[1]。

随着高新技术的发展和应用，对电能质量和供电可靠提出了新的要求，高压、超高压变电站的设计和运行系统必须适应这种新形势，因此，改善电网结构，提高供电能力与可靠性以及综合自动化程度，以满足日益增长的社会需求是电力企业的首要目标。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，一般安装有变压器及其控制和保护装置，起着变换和分配电能的作用。为了保证在送变电过程中的供电可靠性，首先要满足的就是变电所的设计规范。

进入21世纪后，我国电力仍将以较高的速度和更大的规模发展，电源和电网建设的任务仍很重。作为发电厂和用户的中间环节，变换和分配电能的重要组成部分，将面临电力体制改革和技术创新能力的双重挑战，如何合理的设计一个变电所，使之在技术上、管理上适应电力市场化体制和竞争需要，促使电网互联范围的不断扩大，是这次设计的主要目的[2]。

1.2研究方向

本次设计是我们的毕业设计，在设计中我们要设计黄泥滩发电厂电气部分设计所有内容。该发电站的类型为地区变电站，是为了满足市区生产和生活的要求，根据老师给出的设计资料和要求，结合所学的基础知识和文献资料所做的。通过本设计，对以前所学的知识加强了理解和掌握，从总体上掌握了电力工程设计的过程，并熟悉了一些设计方法，为以后从事电力工程设计工作打下一定的基础。

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区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。

4.终端变电站

在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kV，经降压后直接向用户供电的变电站。全站停电后，只是用户受到损失[4]。

2.2国内外现状及发展

我国自1882年有电以来，电力工业已经走过了120多年的历程。解放前，我国电力工业和其他工业一样，处于极端落后的状态，并带有明显的半殖民地的特点。新中国成立后的50多年中，电力工业以很高的速度发展，取得了世人瞩目的成就。 到1988年全国发电设备容量已达11000万kw，其中火电占75%，与1949年相比增长了58倍。1998年全国装机容量已达到277 GW以上，跃居世界第2位。特别是进入本世纪90年代以来，我国的电力平均每年新增装机容量17多GW，实现装机容量8年翻一番，终于缓解了近50年的持续缺电局面，使电力供应有所缓和。

虽然从1997年开始到1998年，全国电力供应紧张的状况有了缓和，局部地方出现了电力供大于求，但是我国的用电水平还是很低的。到1998年，全国人均占有装机容量0.22 kW，发电量只有927kWh ，这一水平只相当于世界平均水平的1/3左右，为发达国家的1/6～1/10，与富裕的小康生活水平对电力的要求也相差甚远。电网结构薄弱，特别是500 kV网架在大部分电网中尚未真正形成，电网的安全性差，可靠性低，自动化水平不高，电网调峰容量不足，损耗大，供电质量差，远远不能适应21世纪信息时代对电力供应的数量和质量的要求[5]。

我国电力工业2个方面的任务：

1、首先是电力工业要保持持续、快速、健康的发展，以足够的电力来保证国民经济和社会持续、稳定、健康的发展。任何国家在工业化时期，电力都是整个社会经济发展的保证，是基础。

2、电力的发展促进电力市场的形成，特别是电网的建设与发展，将为电力

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活性，最终达到提高经济性的目的[9]。

2.3可行性分析

1、该课题研究所需要的知识和能力准备，通过我的努力应该可以达到。

2、该课题研究所需要的指导老师和咨询的途径已经具备。

3、该课题完成需要阅读《电力系统分析》、《高电压技术》、《发电厂电气部分》、《继电保护系统》、《电力工程概论》等书籍。

4、该课题需要进行互联网进行资料查询，需要到图书馆进行相关期刊杂志的查询工作，需要准确的计算，需要设备选型和校验，需要设计继电保护的配置，完成CAD制图。

5、该课题研究所需要的物质、环境条件不是很高，通过努力能够较好的解决。

2.4设计内容及任务

2.4.1电气主接线方案的确定

电气主接线的确定是火电厂设计的重点，结合《发电厂电气设备及运行》(中国电力出版社)和《电力系统分析》等，电气主接线的设计原则是：根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。

对于主接线方案的确定，因为是小型发电厂的设计，考虑可靠性、灵活性和经济性的要求，原始资料写着110kV出线3回，10kV出线15回，且负载较大。方案为;110kV电压出线为3回，因此其供电要充分考虑其可靠性，所以我们采用双母线，且带旁路母线较好。110kV电压等级出现15回，因为出现回路比较多，从经济性、稳定性考虑设旁路，采用双母线连接。

2.4.2发电机及变压器的选择

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(一)、110KV电压等级接线方案

1、单母分段;

2、双母分段;

3、单母接线;

(二)、10KV电压等级可能采取的接线方案

1、单母分段兼设旁路母线

2、双母线分段

3、单母分段

二、研发环境：

电气CAD; Visio。

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参考文献：

[1]. 何仰赞. 电力系统分析[M]. 华中科技大学出版社，2002. [2]. 熊信银. 发电厂电气部分[M]. 中国电力出版社，2006. [3]. 余健明. 供电技术[M]. 机械工业出版社，2003. [4]. 刘学军. 继电保护原理[M]. 中国电力出版社,2000. [5]. 周泽存. 高电压技术[M]. 中国电力出版社,2002. [6]. 韦 刚. 电力工程概论[M]. 中国电力出版社,2001. [7]. 电力工业部电力规划设计总院[M]. 电力系统设计手册. 中国电力出版社,2003. [8]. 刘继春. 发电厂电气设计与CAD应用[C]. 四川大学,2006. [9]. 郝阿楠. 110kV变电所设计技术探讨[C]. 科技与生活,2003. [10]. 郝阿楠. 浅谈110kV变电站运行及常见问题[C]. 科技与企业,2003. [11]. 李瑞荣. 短路电流实用计算[C]. 中国电力出版社,2006. [12]. 电力系统继电保护原理与运行[M]. 中国水力水电出版社, 2006. [13]. 电气设备设计计算手册[C]. 国防工业出版社,2001. [14]. 胡志光. 发电厂电气设备及运行[M]. 中国电力出版社,2003. [15]. 刘从爱,徐中立. 电力工程[M]. 机械工业出版社,2001. [16]. 余建华. 发电厂电气设备及运行. 中国电力出版社，2001. [17]. 杜文学. 电气设备运行及事故处理. 化学工业出版社，2006. [18]. John Teng din. Development ofan IEEE Standard for Integrated Substation Automation[J].

Communication, 2000. [19]. A.R van. Protective relay [J]. C.warrington. [20]. M. V. Deshpande. Elements of electrical power station design[J]. Wheler Publishing, 2000.

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第三篇：生物质能发电产业投资及前景预测分析

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生物质发电主要是利用农业、林业和工业废弃物为原料，也可以将城市垃圾为原料，采取直接燃烧或气化的发电方式。近年来中国能源、电力供求趋紧，国内外发电行业对资源丰富、可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物质资源的开发利用给予了极大的关注，生物质能发电行业应运而生。

世界生物质发电起源于20世纪70年代，当时，世界性的石油危机爆发后，丹麦开始积极开发清洁的可再生能源，大力推行秸秆等生物质发电。自1990年以来，生物质发电在欧美许多国家开始大发展。

中国是一个农业大国，生物质资源十分丰富。中国拥有充足的可发展能源作物，同时还包括各种荒地、荒草地、盐碱地、沼泽地等。如加以有效利用，开发潜力将十分巨大。为推动生物质发电技术的发展，我国实施了生物质发电优惠上网电价等有关配套政策，从而使生物质发电，特别是秸秆发电迅速发展。最近几年来，国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与中国生物质发电产业的建设运营。

前瞻产业研究院数据显示：截至2011年底，国内各级政府核准的生物质能发电项目累计超过了170个，已经有50多个项目实现了并网发电，投资总额超过600亿元。可再生能源“十二五”规划明确提出，到2015年国内生物质发电装机规模不低于1300万千瓦。国家在相关行业政策上给予了一系列的优惠，随着产业政策的逐步完善，生物质能发电将进入快速发展期。

前瞻网《2013-2017年中国生物质能发电设备行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》共七章。首先介绍了生物质能的概念及特性等，接着分析了国内外生物质能的开发利用情况，然后对国内外生物质能发电行业的现状进行了重点介绍。随后，报告具体介绍了生物质能发电技术及中国生物质能发电项目的建设运行情况，并对秸秆发电、沼气发电、生物质气化发电及其他类型生物质发电做了具体细致的分析，最后介绍了重点生物质能发电企业的运营状况。

资料来源：前瞻网《2013-2017年中国生物质能发电设备行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》，百度报告名称可看报告详细内容。

第四篇：詹德才：生物质发电企业调研报告及发电成本研究

中资协资源综合利用发电分会副秘书长

詹德才

生物质发电技术咨询委员会主任委员

中资协资源综合利用发电分会会员部 韩冰

摘要：本文从生物质发电厂实地考察与调研入手，深刻剖析了生物质发电行业普遍面临亏损的主要原因，并提出了一些意见与建议，可为本行业的健康发展和国家政策的制定提供依据。

1. 引言

2011年5月16日，中资协资源综合利用发电分会对国内生物质直燃发电企业的现状进行了实地调研。此次调研重点选取了我国自主研发生产且最具代表性的中温中压锅炉，其类型包括联合炉排锅炉、链条炉排锅炉、循环流化床锅炉、水冷震动炉排锅炉。调研组通过深入分析不同锅炉的燃烧形式、给料方式、热转化效率、运行稳定性、年利用小时数、秸秆单耗等内容，并将其与进口锅炉进行对比，总结出了影响发电成本的各项因素，并提出了增加生物质电厂经济效益的有效途径，为即将涉足生物质直燃发电的企业提供借鉴，也为国家相关部门制定生物质直燃发电行业的发展政策提供依据。

2. 调研电厂情况

(1)新乡天洁生物质发电有限公司

该项目是联合炉排炉技术第一个投产项目(济锅)。机组规模：2×75t/h+2×12MW，机组不供热，项目总投资约2个亿; 2009年11月，1号机组投产;2011年2月，2号机组投产;锅炉热效率未测;燃料组成：直接收集散料(25～45公分)，秸秆含水量40%;掺烧比例：60%为树皮、木屑，40%为玉米秆和少量麦秆; 2010年发电8000万度，秸秆平均价280元，秸秆单耗1800g/kwh;年停机10多次;企业亏损几百万;

问题：炉排重量大，双螺旋给料，密封不太好，一停机就回火。

(2)、长葛市恒光热电有限责任公司：

80年代燃煤小火电厂，03年因亏损改制，06年基本亏尽注册资本金，进行改造;一号机组改造时间06年，07年投产，规模：1×75t/h中温中压链条炉(上海四方)+1×12MW机组;2号机组：1×65吨

中温中压联合炉排炉(济锅)+1×12MW机组，机组不供热;2号机组07年改造，08年下半年投产;锅炉热效率分别为86%和83%;改造总费用4000万;2010年发电1.3亿度，消耗秸秆24万吨，秸秆含水量≥35%，主燃料木屑、树皮、玉米秆，季节不同而不同，共有几十个收购站，每天收1000吨左右，均价在320元/吨，烧散料;公司人数：300人以上，08年亏损300万，09年盈利100万;10年盈利1000万左右。

(3)、中节能(宿迁)生物质能发电有限公司：

项目06年开工，07年4月投产，总投资2.46亿，工程建设规模为2台75t/h燃烧生物质燃料的中温中压循环流化锅炉，配置1台12MW抽凝式和1台12MW凝汽式汽轮发电机组及相应辅助设施。项目厂址位于江苏省宿迁市宿豫经济开发区，占地约13.33公顷(合200亩)。浙江大学技术，南通锅炉厂制造;锅炉效率：90%左右，秸秆单耗：1600～1800克/度;秸秆价格200～300元/吨，2010年发电1.77亿度;消耗燃料28万吨，主要燃料是树根、树皮等，秋天为稻麦草，水分≥45%，利润方面全部为CDM收入，如没有此部分收入处于亏损状态。

问题：受热面积灰严重，定期临检，清理;年停机4到5次;厂用电率平均11%，最高不超过16%。

(4)、宿迁市凯迪绿色能源开发有限公司：

项目08年正式开始建设，总投资2.2亿，占地200亩，机组规模2×75t/h+2×12MW,1号机组2009年9月投产，2号机组2010年3月投产。技术为自主研发次高压中温循环流化床技术，借鉴国能龙基技术的4回程烟道设计，目前有4个项目运营，10个项目在建; 2010年发电1.8亿度，盈利300万左右，不含CDM;锅炉效率89%，秸秆单耗1700g/kwh，燃料价格230元/吨;水分45%，供电燃料成本4.5角，占成本70%。已经开发出秸秆单耗比较低的高温高压生物质锅炉，将在以后的项目中投入使用，以降低发电成本。

(5)、江苏国信泗阳生物质发电有限公司：

08年开工，09年7月投产;总投资2.4亿，项目规模2×75t/h+2×12MW，无锡华光中温中压水冷振动炉排技术，一台抽汽，一台凝汽。2010年发电7000小时，发电2亿度，1.8亿度上网，燃料价格200到300元，水分≥50%,消耗燃料40万吨，秸秆单耗2000g/kwh以上，稻麦草占30%，60%以上为林木质

资源。供电燃料成本4.8角，09年亏损600万，10年亏损900万，11年预计扭亏(加上CDM)，锅炉效率87%，估计也就80%，年停机10几次。

3. 影响生物质直燃发电项目效益的因素

从以上五家生物质直燃电厂的经济效益来看，虽然各个电厂都享受到了0.75元/千瓦时的电价政策和增值税即征即退政策，但是几乎都在亏损状态下运营。为了弄清楚造成亏损的原因，调研组从发电成本和设备稳定性两方面做了深入剖析。

需要提出的是，虽然发电成本由燃料成本、外购电费、设备折旧、人员工资、维护费用、材料费用、水费以及社会保险等组成，但是考虑到外购电费等多项支出均属固有费用且有些支出是可控的，故不再赘述。

(1)燃料成本

燃料成本包括燃料收购价和锅炉效率两部分。调研发现，5家生物质发电厂的锅炉效率都比较低，有的还不到80%.由于中温中压锅炉的秸秆单耗(1600~2000 g/kwh)相对较高，其中国信泗阳锅炉的秸秆单耗已愈2000 g/kwh，势必导致燃料成本的增加。此外，各个生物质电厂的秸秆收购价普遍较高，使得燃料成本高达0.45~0.6元/千瓦时再加上财务成本、设备折旧等相关费用故即使销售电价已上调至0.75元/千瓦时，生物质电厂也难以摆脱亏损局面。

据了解，我国某公司从丹麦BWE公司进口的高温高压水冷振动炉排锅炉，其秸秆单耗可控制在1200 g/kwh以下，有的甚至低于1000 g/kwh。在这种情况下，即使秸秆收购价上升到400元/吨，燃料成本也不会超过0.5元/千瓦时，有的甚至只有0.3元/千瓦时。因此，我国迫切需要大力开发高参数生物质锅炉，以降低秸秆单耗，提高锅炉效率。燃料收购价对发电成本的影响最为直接。调研发现，燃料收购价基本维持在200~350元/吨。高昂的燃料收购价与当地的实际情况密不可分，经济发达地区通常建有较多生物质电厂，使燃料资源变得稀缺，相互之间在争夺燃料资源的同时，也推高了燃料收购价。因此，在新建或扩建生物质电厂时，需要对燃料资源的潜在竞争者和可获得量做出审慎的、合理的判断，对此国家也作出了具体规定。

(2)设备运行稳定性

我国生物质直燃发电起步较晚，，基于燃料特点的上料/给料系统和锅炉开发/优化还不到位，导致上给料系统和锅炉难以很快适应燃料特点，进而影响设备运行的稳定性，因而迫切需要建立一套针对性很强的优化改进技术体系。

设备运行不稳定会造成发电量降低和维护费用增高等问题。调研发现，5家生物质电厂都经历了2~3年的不稳定运行期，有的仍在技改之中，最长连续生产时间仅为3个月左右，最短者还不足1个月。令人欣喜的是，生物质电厂的亏损额正在逐年减少，有的即将扭亏为盈，可见确保设备稳定运行是提高电厂效益的重要途径之一。因此，必需选择适合燃料特点的上给料系统和技术成熟且运行稳定的生物质锅炉。

4. 关于国家政策的建议

目前，国家已经颁布多项针对生物质发电行业的优惠政策，在一定程度上激发了投资者的热情，也使得已投产生物质发电企业从中受益，但仔细研究发现，这些优惠政策尚存“治标不治本”之嫌。

调研发现，多数生物质发电企业不欢迎外人或同行的参观、考察和学习，往往给人以神秘之感;同时，在遇到技术问题时也很少与同行交流，而是依靠自己慢慢地改造和优化，一方面会花费很大的人力、财力，另一方面会对技改成果守口如瓶，造成好技术难推广。由于投产初期设备维护与改造费用较高较大，设备供应方也就很难从发电企业拿到足额的货款，因而双方的纠纷在所难免。

以上分析表明，国家优惠政策之所以无法使发电企业转亏为盈，其主要原因之一就是设备问题。实际上，设备一旦出现问题制造商和发电企业均会受到一定程度的经济损失。由于解决设备出现的问题需要投入大量的资金，在经济实力和利润空间较低的情况下，许多设备制造商不愿意开展相关科研攻关，致使设备改进与更新步伐极为缓慢，而无锡华光锅炉厂与杭锅蓝琨就是两个非常具有代表性的例子。倘若国家能在生物质发电装备制造和发电企业技术改造方面给予大力支持，并积极鼓励相关技术成果的推广应用，那么当前生物质发电行业所出现的发电成本过高等问题将有望得到缓解，装备制造行业和生物质发电行业也将迎来蓬勃发展的大好时机。

5. 结论

对于生物质发电行业来讲，经济效益的好坏与发电成本密切相关，而发电成本则受到项目地选择、燃料收购价、设备选型等诸多因素的综合影响。在当前上网电价和优惠政策下，生物质发电行业的发展前

景已依稀可见。这其中最为可控的影响因素就是生物质发电装备制造的技术升级和技术改造的普及应用，如果国家能在装备制造和技术革新两方面提供更好、合理的支持，就会从根本上解决目前发电企业亏损的局面，同时也会使生物质发电行业能够健康、稳定的发展。

在国家发改委下发的《产业结构调整指导目录(2011年版)》文件中，新能源作为单独门类首次列入指导目录的鼓励类，其中生物质能所占的篇幅最长。这一纲领性文件的发布，意味着生物质发电项目在上市融资、银行信贷、土地征用和税收等方面已获得优待证。随着电力供应的日趋紧张、一次能源的消耗殆尽，生物质发电行业以其“绿色环保、可再生”之独特优势必将得到国家的高度重视与大力支持。因此，“十二五”期间生物质发电行业将迎来良好的发展机遇。

第五篇：生物处理技术综述

摘要：水的生物处理技术具有运行成本低、节能、剩余污泥量少、可以处理高浓度和好氧条件下生物难降解有机物质，具有良好的环境效应和经济效应。水的生物处理技术有：塔式生物滤池、生物转盘反应器、生物膨胀床与流化床、生物接触氧化法、膜生物反应器、电生物反应器等。

关键词：环境 水污染 废水处理 生物技术

Biological treatment technology overview

Abstract：Water biological treatment technology with lower cost, energy saving, excess sludge quantity is little, can handle high-concentration oxygen conditions be reconciled biological hard-degradation organic material, have good environmental effect and economic effect. Water biological treatment technology are: tower biological filter, rotating bio-disc reactor, biological expansion bed with fluidized bed, biological contact oxidation, the membrane bioreactor, electricity bioreactor, etc.Key words: environmentwater pollutionwaste water treatmentbiotechnology 正文：

1.背景分析：

随着我国经济的飞速发展和人们生活水平的不断提高，我国的能源、资源和环境问题日益突出。在大面积的地区性缺水的同时，伴随着严重的水污染问题，使得多数江河湖海水质下降甚至失去了使用功能，这进一步加剧了水资源的短缺，形成恶性循环的局面。同时，由于我国矿物能源资源的匮乏和使用的低效，使得我国对再生能源的需求日益增长。在水处理工艺中，采用传统的处理方法要消耗大量能源，并产生大量需要二次处理的污泥，所以世界各国都在不断探索和研究高效低能耗的新型废水处理技术。水的生物处理技术由于具有运行成本低、节能、剩余污泥量少、可以处理高浓度和好氧条件下生物难降解有机物质的特点等，近年来已成为国内外环境科学与工程领域研究的热点。

与其他水处理的技术相比，水的生物处理技术具有以下优势：

①与物理和化学净化技术相比，生物处理更为经济有效。就现代净水技术而言。生物预处理已成物理化学处理工艺的必要补充。该方法投资少。见效快，能去除常规传统工艺不能去除的污染物，操作管理简单，只需增加预处理单元，对后续常规处理单元影响小，同时能使后续工艺简单易行，运行费用增加少，处理效果比较理想，出水水质明显改善，适于大规模推广，适合中国国情。

②对铁、锰、酚、色、嗅、味、浊度及色等均有较好的去除效果。如果设置在沉淀出水后，则可以减轻后续处理的负荷，还可以和其他工艺联合使用，延长过滤或活性炭吸附等物化处理工艺的使用周期，使炭不必再生，仅需经常地反复冲洗即可长期运行，并且可以和臭氧等结合进行深度处理，优势互补，最大可能地发挥水处理工艺的整体作用，提高出水水质，

降低水处理费用。

2.生物处理技术

水源水生物处理技术的本质是水体天然净化的人工化，通过微生物的降解，去除水源水中包括腐殖酸在内的可生物降解的有机物及可能在加氯后致突变物质的前驱物和NH3—N，NO2—等污染物，再通过改进的传统工艺的处理，使水源水水质大幅度提高。常用方法有生物滤池、生物转盘、生物流化床，生物接触氧化池和生物活性炭滤池。这些处理技术可有效去除有机碳及消毒副产物的前体物，并可大幅度的降低NH3—N，对铁、锰、酚、浊度、色、嗅、味均有较好的去除效果，费用较低，可完全代替预氯化。

一、 塔式生物滤池

轻质滤料的开发与采用，为塔式生物滤池的应用创造了条件。生物塔滤增加了滤池高度，分层放置填料，通风良好克服了普通生物滤池(非曝气)溶解氧不足的缺陷。国外广泛采用塑料材质大孔径波纹孔板滤料，我国常采用环氧树脂固化玻璃钢蜂窝填料。塔式生物滤池的净化作用也是通过填料表面的生物膜的新陈代谢活动来实现的。塔式滤池的优点是负荷高、产水量大、占地面积小，对冲击负荷水量和水质的突变适应性较强。缺点是动力消耗较大，基建投资高，运行管理不便。

二、 生物转盘反应器

生物转盘在污水处理中已广泛采用，目前在给水处理领域，对某些污染程度较为严重的微污染水进行了一些研究。日本、我国台湾地区以及国内学者的试验研究表明，采用生物转盘预处理在适宜水力负荷下改善微污染水水质是有效的。

生物转盘的特点表现为，生物膜能够周期的运行于空气与水相两者之中，微生物能直接从大气中吸收需要的氧气(减少了溶液中氧传质的困难性)，使生物过程更为有利的进行。转盘上生物膜生长面积大，生物量丰富，不存在类似于生物滤池的堵塞情况，有较好的耐冲击负荷的能力，脱落膜易于清理处置。但存在的不足是生物氧化接触时间较长，构筑物占地面积大，盘片价格较贵，基建投资高。

三、生物膨胀床与流化床

生物膨胀床是介于固定床和流化床之间的一种过渡状态，流化床中的填料随水、气流的上升流速的增加而逐渐由固定床经膨胀床最后成为流化床。生物膨胀床与流化床通过选用适度规格粒径(约为0.2~1.0mm)的生物载体，如砂、焦碳、活性炭、陶粒等，采用气、水同向混合自下而上，使载体保持适度膨胀或流化的运转状态。与固定床相比，从两个方面强化了生物处理过程：一方面，载体粒径变小，比表面积增大，单位溶剂的比表面积可达到2000~3000m2/m3，这大大提高了单位生物池的生物量。另一方面，由于颗粒在反应器中处于自由运动(膨胀或流化)状态，避免了生物滤池的堵塞现象，提高了水与生物颗粒的接触机会;同时可采用控制膨胀率的办法来控制水流紊动对生物颗粒表面的剪力水平，进而控制填料上生物膜的厚度，有利于形成均匀、致密、厚度较薄且活性较高的生物膜。这些都大大的强化了水中可生物降解基质向生物膜内的传递过程，使生物膨胀床、流化床的单位容积的基

质降解速率得到提高。生物膨胀床、流化床含有活性高的较大生物量，处理水力负荷增大，并保证出水水质良好。

采用生物膨胀床与流化床，可解决固定填料床中常出现的堵塞问题，进一步提高净化效率，且占地面积少。但由于保持膨胀或流化状态，消耗的动力费用较高，且维护管理复杂，尤其是当池体比较大的情况，如一旦停止运行，再启动很困难，运行中水力学条件难以控制等。在运行过程中还存在流化介质跑料现象，其工程应用还很少见。

四、 生物接触氧化法

生物接触氧化工艺是利用填料作为生物载体，微生物在曝气充氧的条件下生长繁殖，富集在填料表面上形成生物膜，其生物膜上的生物相丰富，有细菌、真菌、丝状菌、原生动物、后生动物等组成比较稳定的生态系统，溶解性的有机污染物与生物膜接触过程中被吸附、分解和氧化，氨氮被氧化或转化成高价形态的硝态氮。反应过程如下：

有机污染物氧化反应：4CxHyOz+(4x+y-2z)O2——4xCO2+2yH2O+Q(1)

氨氮氧化方程式：2NH4++3O2——2NO2—+4H++2H2O+Q(2)

2NO2—+ O2——2NO3—+Q(3)

生物接触氧化法的主要优点是处理能力大，对冲击负荷有较强的适应性，污泥生成量少;缺点是填料间水流缓慢，水力冲刷小，如果不另外采取工程措施，生物膜只能自行脱落，更新速度慢，膜活性受到影响，某些填料，如蜂窝管式填料还易引起堵塞，布水布气不易达到均匀。另外填料价格较贵，加上填料的支撑结构，投资费用较高。

现有生物接触氧化法在曝气充氧方式、生物填料上都有所改进。国内填料已从最初的蜂窝管式填料，经软性填料、半软性填料，发展到近几年的YDT弹性立体填料;曝气充氧方式也从最初的单一穿孔管式，发展到现在的微孔曝气头直接充氧以及穿孔管中心导流筒曝气循环式。在一定程度上，促进了膜的更新，改善了传质效果。

五、 膜生物反应器

膜生物反应器是指以超滤膜组件作为取代二沉池的泥水分离单元设备，并与生物反应器组合构成的一种新型生物处理装置，英文称之为Membrane Bioreactor。由于超滤膜能够很好的截留来自生物反应器混合液中的微生物絮体、分子量较大的有机物及其他固体悬浮物质，并使之重新返回生化反应器中，这就使反应器内的活性污泥浓度得以大大提高，从而能够有效的提高有机物的去除率。用于膜生物反应器的膜有微滤膜和超滤膜。

水处理容量小是膜生物反应器法经济，水处理容量大时活性污泥法经济。

六、 电生物反应器

将电极装置与生物反应器组合起来就构成了所谓电生物反应器(英文名称为

Electro-Bioreactor)。Mellor等的研究表明，在外加电流的条件下，由于电子的产生，生物膜和固定化酶的反硝化作用得以强化，其反应方程为：

2H++2e—H2(1)

2H2O+2e—H2+2OH—(2)

2NO3—+5H2+2H+—N2+6H2O (3)

显然，通过对水的电解，阴极提供电子，产生氢，而氢作为电子供体与硝酸盐发生了方程

(3)所示的反应，使生化反应速率及去除率得以提高，从而减少了水中硝酸盐的含量。从原理上讲，这种方法除了可以实现反硝化处理外，还可以去除水体中的有机物，但目前对电生物反应器尚处于基础理论和动力学研究阶段，离实际应用还有相当一段距离。

3、技术展望

水源水的水质问题越来越受到人们的重视。上述这些工艺去除有机物的原理是吸附、氧化、生物降解、膜滤等，几种工艺组合起来，互相取长补短，可以综合起到多种去除作用，效果更好。因此，生物处理和其他水处理技术联合应用是目前国内水厂改善出水水质的发展趋势。

此外，生物预处理工艺出水对人体健康的影响还有待进一步研究，如果要从根本上解决水源水水质问题，还须加强污水处理。提高污水处理率.从源头上控制污染物，即加强水源保护。这不仅有利于饮用水水质的提高，水源水水质的改善，更是恢复生态平衡，造福子孙后代的大事。综上所述，可知生物处理工艺，有着十分广阔的发展前景，对于获得有利于人类健康优质水和消除环境污染具有重大的意义。

4、参考文献

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[ 5 ]马伟，王增长。《SBR污水生物处理技术研究》太原理工大学环境工程学院，文章编号:1005-6033(2007)02-0169-0

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