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1、浅析低碳能源的发展前景与应用1、相关定义1.1、水轮机概念和分类水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械,它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后,中国就出现了水轮机的雏形——水轮,用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内,用来驱动发电机发电。在水电站中,上游水库中的水经引水管引向水轮机,推动水轮机转轮旋转,带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大,水轮机的输出功率也就越大。水轮作为工业发电设备已有近千年历史,早期的水轮通常对流量和水头有较高的要求,而且通常容量较大。工业水轮
2、向现代轮机的转变发生在工业革命时期,大概经历了100年左右,引进了新材料和制造工艺的水轮机具备了向小规模发电的能力。水轮机是一种传统机械,按照其运行原理的区别分为两类:反击式轮机和冲击式轮机。1.2、PycoHydro(分布式微水电)概念与选址大多数微水电项目利用溪流,山泉等自然水体的自然落差发电,是否可以在城市和缺乏自然水体的条件下发展微水电是一个值得探讨的课题。本文重点研究如何利用现存管道富余水压进行PicoHydro和微水电发电:概念,技术创新性,可行性分析以及市场前景。为方便讨论,以下将PicoHydro和传统微水电两个层次上的开
3、发统称为微水电。通过市场调查和实例分析,微水电发电的适用范围为5~100kW。5华南理工大学硕士学位论文微水电的结构与传统水电没有本质上的不同,同样是通过水头发电,其概念为通过用自然水头或将自然水体引至轮机进行发电,如图2-1所示图2-1水力发电的理论公式为:)FEET:英尺;CFS:立方英尺每秒微水电主要将应用在城市水网中,将轮机安置在水网管道中,由于水管水头受各种人为增压/降压控制,因此要对以上公式进行修改,使用管道水头(PSI)进行计算:HEAD=PSI/0.43(2.3)*效率%(2.4)从公式2.4可以看出,水头发电取决于两个因
4、素:水头和流量。在城市水网中,此两种变量都具有可预测并且富余的特点,使得水头发电成为可能。下面以美国纽约市污水处理厂和宾州水库为例集中探讨在城市水网中进行水头发电的前景。61.3、概念的分析概念对于一个理论的建构或者是运用一个理论去分析问题都是十分的重要,是研究或论证的基本单位。特别是语言哲学兴起之后,指出很多的问题都是因为概念混淆而引起。除了现在学术界有共识的一些概念,对于其他概念以及需要特殊使用的概念都有必要明确它在文本中的具体含义。1.4、-2-可持续建筑的定义目前对可持续性建筑还没有一个统一的标准定义,可持续性建筑实际上也叫做生态
5、建筑。它的定义是在1987年的联合国《蒙特利尔协议》上提出来的,但真正受到世界范围内众多国家的重视还是在1992年里约热内卢地球峰会召开之后的事。可持续性建筑是以可持续发展观规划设计建造的建筑。内容包括从建筑的设计理念,材料、技术应用,城市区域规模大小等,以及与它们有关的功能性、经济性、社会文化和生态因素。为实现可持续建筑,必须反映出不同区域性的状态和重点,以及需要建立不同的模型去执行。建筑节能是实现建筑可持续的必要条件。1.5、能源的概念能源是人们在日常生活中获取的能量来源,包括已经开采出来能够被人们利用的自然资源和通过处理或转换的能量
6、来源。根据不同的分类标准,能源可以分为以下几类:(1)可在生能源和不可再生能源按照能源是否可以再生,一次能源分为了可再生能源和不可再生能源。可再生能源为存在于自然界中,能够不断再生、循环使用的能源,具有取之不尽的特点。主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。可再生能源对自然环境没有危害或者危害较小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。不可再生能源为经过亿万年的漫长演化形成的化石燃料,被人们消耗使用后数百年乃至数万年内不能再生。主要包括煤、石油、天然气等。(2)常规能源和非常规能源14常规能源是指在当今技术水平下,已经大规模
7、生产和广泛使用的能源。如煤炭、石油、天然气等均属于常规能源。新能源是在新技术基础上系统地开发利用的能源,但是与常规能源相比,新能源生产规模较小,使用范围较窄,如太阳能、风能、海洋能、地热能等。(3)商品能源和非商品能源根据能源能否作为商品在经济领域进行广泛流通,分为商品能源和非商品能源。商品能源是指进入流通领域进行交易的能源,如煤炭、石油、天然气和电力等。非商品能源是指一般不进入流通领域,不进行市场交换的能源,主要包括秸秆、薪柴、牲畜粪便等。非商品能源生产规模较小,一般用于满足人们自给自足的需要。1.6、能源隐含水概念的提出虚拟水概念应用
8、于能源与水资源的关联研究的案例还非常少见。生物燃料是能源的一种,同时也与农作物密切关联,因此,生物燃料虚拟水可转换至相应农作物虚拟水进行研究[21]。除生物燃料虚拟水研究外,虚拟水概念在能源与
