可持续的能源技术概揽

财务与项目开发人员手册之可持续能源技术概揽1财务及项目开发人员手册之可持续的能源技术概揽本章将着重介绍四种可持续的能源技术或设备，光伏太阳能，水能，生物质能，风能和混合能以及太阳能热水器。一、光伏太阳能读者若想进一步了解光伏太阳能的相关信息，可通过以下网站进行查询：://://://（一）简介太阳能电池板是由收集阳光，产生电能和将太阳能装置的不同部分连接起来组成一个特殊的装置。这些连接着太阳能电池板的部分叫做系统的平衡部分。(BOS)这套装置的主要能为家庭提供照明、供水、为类似电视这样的家电提供电能和为使用小型电器例如缝纫机进行生产提供电能。在一天中靠太阳能电池板产生的直流电能能够存储下来，它可以存储24小时的电能，为此缘故大多数太阳能装置都连接着一个蓄电池。装置中产生的交流电必须安装一个变极器以便把从光电板产生和蓄电池中储存的直流电转换为交流电。不同光电系统连接体系而形成的众多不同配置使得以不同方式使用太阳能成为可能。家庭：家用太阳能装置用于照明、娱乐和接收信息使用的电器（收音机、电视、录音机等），少量用于生产和环境改进的电器，例如电扇、缝纫机、熨斗、发剪等。公用：太阳能光电系统可用于室内和室外照明，例如为街灯或在社区、车间为小型工具提供电能。太阳能水泵能为小社区更方便地供水。健康：太阳能光电系统能为区级医院存放疫苗的冰箱、常规设备、照明和通讯提供电能。教育：太阳能光电系统能为乡村的教室提供夜间照明，这是基础成人教育援助项目，同时它也能为执教提供援助，例如为计算机、电视、视频和投影机提供电能。生产和商业：多种可能性的存在使太阳能可在乡村地区用于制造和加工产品，销售货物，例如为冰箱、收银机、小型加工机器或电器提供电力。旅游：通过在安装太阳能，天然旅游地的住宿条件将会有极大的改善。通讯：太阳能不仅可为收音机和电视提供两天的电力，还可为其基础部分提供电力服务。利用太阳能通过发射塔转换信息，以替代建造单向通讯联结。交通：在偏远的地区为交通标志提供电力的费用高昂，使得使用太阳能成为首选，它可为财务与项目开发人员手册之可持续能源技术概揽2公路标志，铁路信号，航海浮标提供电力。农业：在发展中国家通过使用类似水泵和电栅栏等太阳能装置使农业从中受益。太阳能光电系统由不同部分连接而成，典型的太阳能系统由以下部分构成：太阳能电池组：在典型的太阳能系统中太阳能板组成了一个或多个太阳能电池组。太阳能电池组的类型是由负荷（持续时间、数量和电器类型）决定的。一个家用太阳能系统通常由一个或多个在20到150瓦之间的太阳能电池板连接起来的，大一些的组合，多重系列电池组用于像诊所、学校、水泵和其它一些需要更多能源的地方。装配构造：太阳能电池组一般要求安装一个金属和木制的支架以防风的吹袭，在一定的高度上允许有昀小的光线阻挡物，在合适的位置可避免一些不当的方法。装配构造中太阳能板将要竖立起来以在一天中昀大限度地接受阳光。基于此原因，太阳能电池板要面向赤道，使其在一年的所有季节都有阳光照射的昀佳角度。负荷控制器：负荷控制器控制着电池组的流程。电池不能过度充电或放电太多，这会严重影响电池预期寿命。负荷控制器的功能包括使从太阳能电池板接收的电流负荷达到昀优化，不使电池组超负荷。许多负荷控制器也提供一个用户界面，告知用户电池组的负荷状况。电池组：由太阳能电池板产生的能量储存在电池组以便在任何时候使用。典型的电池组是由一块或多块类似酸性充电电池组成发电机。在太阳能光电系统中不推荐使用普通的自动充电的电池，推荐使用适合小量电力长时间传送的电池，以增加电池组的预期寿命。普通电池在太阳能设备中是昂贵的部件，需要单独维护。变极器：太阳能电池板和电池组产生的是直流电，为使其能作为电器的电力使用，必须将直流电转换为交流电，这个将低电压的直流电转换为110伏到220伏的装置就是变极器。太阳能光电系统中的其它部件：为使太阳能装置能运转，所有部件必须连接到一起。为达到这一目标，使用的电线和电缆需是电阻昀小，传输中电能损耗昀小。其它部件包括连接器、插座、电源输出口、管道，甚至于设备的五金部件和终端都必须适合安装和运转的要求。太阳能光电系统的型号是由太阳能电池板电压峰值决定的，每天基本可用电数量是由平均每天吸收日照（阳光照射的时间决定每天每平方米产生多少千瓦时的电）决定的。例如，在半沙漠干旱大陆地区日照效果要比在赤道的雨林好33％。实践表明，如果同样的50瓦的家用太阳能系统安装在这两个地区，那么生活在半沙漠地区的人们每天就有比生活在雨林的人们多50％的电能可使用。在非洲每年平均日照从4千瓦时/天/㎡到6.5千瓦时/天/㎡不等，它是世界上阳光昀好的一些地方之一，比北欧，美洲的加拿大和美国北部平均接收2千瓦时/天/㎡到4千瓦时/天/㎡要好得多。并非所有的太阳能电池板都质量优良，昀好的鉴别方法是了解生产商的信誉，它的经销商，授权和售后服务这些产品之外的服务。（二）太阳能光电系统的费用要给太阳能光电系统一个明确的费用是非常困难的，这取决于这套装置的部件部分和电器是否包含在装置中，例如在健康诊所这一套系统中就包含了放疫苗的冰箱。一般的规律是安装小型太阳能光电系统每瓦峰值的费用要高一些，安装大型太阳能光电系统每瓦峰值的费用平均要比安装家用太阳能系统低。安装20到150瓦之间的家用太阳能系统普遍费用是10到20美元每瓦峰值之间。光电电池的平均价格在过去一年中下降了三分之一，大约每瓦峰值下降2美元，模块的价格也由1998年的4美元每瓦峰值下降到1999年的大约3.6美元每瓦峰值。光电板在商业活动中已被认定为成熟技术，太阳能光电技术能为无电乡村社区带来实实财务与项目开发人员手册之可持续能源技术概揽3在在的变化，为企业家创造一个商业平台。y小范围使用：为了费用、商业和社会目的面向家庭的销售（现金和信贷）和提供服务。y大范围使用：水泵、诊所、学校的电力设施和其它生产性使用。（三）优点：y在电网通到的乡村市场，太阳能光电一个周期的使用费用和使用非再生能源（煤油，干电池）的费用是一样的。y通过生产时间的增加，接受教育时间的增加，创收活动的时间的延长可改善生活质量。y成熟的技术，低廉的运行和维护费用。y无污染的免费资源。y自由组装，自由分配。y标准构件（四）缺点y需要大的资本和交易费用投入。y大量乡村家庭难以用现金购买。y电池中包含着危险的物质，循环使用和处理方法都要十分仔细，需要有一个长期的项目设计和回收模式。y太阳能光电产生的仅是直流电，所有变极器必须安装在系统中，使直流电转换为交流电。y许多政府还没有认识到太阳能的价值，如进口关税，各种税费和对竞争燃料的补贴等诸多因素阻碍着太阳能的使用。y信息差距的存在：日益更新的技术和实用信息并不是任何潜在客户都容易接受的。二、水力发电－技术信息介绍水力发电信息可在以下网址查询：://(clickonHydroturbinesection)://://（一）简介水力发电是利用河流在流经不同高度地形时产生的能量来发电。典型的水力发电站由以下部分组成：水坝：阻拦流水形成水库（小型水电站可能只是一个堰口用来保证始终有足够的水进入水渠）。蓄水池：储存水的地方。水渠：输送水到发电站内的发电机的管道。发电机：由涡轮驱动发电的装置。发电机产生的电有交流电和直流电。产生的电交流电还是直流电是由系统的类型决定的。在几百瓦的小型电力系统中，交流电比直流电用得更多。财务与项目开发人员手册之可持续能源技术概揽4机房：为生活和生产发电和输电的建筑。变压器：把发电机生产的交流电转换为适于输送的高压电的装置。输电线：输送电到变电站和终端用户的线路。小型水力发电厂的主要优点是一般不用建造大型水坝，只需在河流上建造一个简易的小型的拦水堰或根本不需水坝。水能的大小取决于两个因素：河流中水的流量（流速）和水从多高的地方流下来（水头）。河流的流速是指水在一定时间内在河流中从一点流向另一点的水流的总量，一般用立方米/秒（M3/s）和升/秒（l/s）来表示。水头是用来表示发电站的发电机到水坝的水平面的高度。可利用的水量和一年中的不同流速决定了水力发电站一年的发电量是不同的。水力发电计算公式：P=Q*H*e*9.81P：发电机的功率（千瓦）Q：流速（m3/s）H：水头（米）e；电厂的效能（如85％的效能就成乘以0.85）9.81：流速和水头转换为千瓦时的一个常数一般水力发电站分为两类：过流发电站和蓄水发电站。过流发电站通常利用溪流的流速确保有足够的水驱动发电机。过流发电站除了堰口外不需建造水坝，但储水设备必须确保水面始终在一定的高度，同时确保管道内始终充满了水。蓄水发电站一般都是大型水电站，它必须建一道水坝形成水库保持流速的均衡，避免因季节变化而造成的流速波动（降雨量的不同）。储水设施根据一日或一周的储水需要设计，主要满足用电高峰时的能源需求，同时在用电低峰时能够将水储存起来。用电高峰是指生活和生产用电的昀大需求。Kaplan、Francis、Pelton、Turgo的推进式水轮发电机和交叉流向式水轮发电机是在小型水力发电厂中昀常用的发电机。所有的发电系统实际的发电量都要比理论发电量要低，这是因为当水流经水渠时，流速会发生变化，水能就会有一些损失，同时水轮机也会消耗一些能量。这就是为什么要在上面公式中设“e”这个效能参数的原因。由于水头的降低，要生产同样的电就需增加流速。一般来说，发电机的价格是由它的直径决定的。水头越低，流速越大，则建造设备和机房的成本就越高，根据不同的土建工程，有的水电站要求建造管道，而有的水电站要求建造高水坝，因此水电站的成本也是不同的。总之，不管工程如何变化，在小型水电站运用的技术必须是成熟技术。影响发电站容量的因素：容量比例是一个常用的术语，表示一年中发电站实际发的电量与发电站满负荷运转时发电量的比例。，如果发电站在一年中有大量的储存容量和稳定的流速，那么它的容量比例在一般在30％（对专门为用电高峰提供电力的发电站而言）至75％之间。（二）系统成本因为根据流速、水头和环境因素设计的小型水力发电站的类型是不同的，因此要估计它们的平均成本是很困难的，以下是125千瓦和32.4千瓦的小型水力发电站的一些常用的平均数据。成本分类：财务与项目开发人员手册之可持续能源技术概揽5土建工程15－40％设备30－60％基础设施10－15％发展成本10－15％平均建设时间：2－3年运行和维护费用：0.01－0.02美元/千瓦时（三）优点因为小型水力发电站的问题与大型水力发电站相类似，小型水力发电站在环境和产业方面的优点时常有一些争议，但小型水力发电站与其它类型的能源投资相比，在环境和资金方面一直是很有优势的。以下是小型水力发电站的优点：y水资源是免费的，可再生的和无污染的。y发电站的水资源还可以用来灌溉和饮用。y发电站有50年或更长的使用寿命，只要水资源充足，就可以提供持续的电能。y与柴油发电机相比，维修工作量较少。y相对于热能来说，水能转换为机械能的比率比较高。（四）缺点y河流的流速在一年中一直在变化，水量在特定季节和一定时期内会受到很大的影响（如在干季和雨季河流的流量会有很大变化）。y要求精确的选点技术，发电站的场地条件要符合流速和水头技术要求，也要符合经济性开发，但是符合要求的场地是有限的。y流速和水头限制发电厂的昀大发