干货系列丨发电站真相3： 可再生能源发电站之最

【无所不能 文丨庞名立】再生能源发电站最重要的是水力发电站，其次风电场、太阳能发电站、生物质发电站。虽然地热发电和海洋能发电的发电量不大，但在未来发展中仍然占有重要地位。

水力发电（Hydropower）是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。

常规水电站是利用天然河流、湖泊等水能的发电站。根据《Renewables 2017 Global Status Report》报道，2016年全球水力发电装机容量1096GW，其中中国占28%，其次为美国、加拿大和巴西等各占9%。

世界上最大的水力发电站是在中国的三峡发电站（Three Gorges Dam），装机容量达22500MW。

世界上最高的大坝在中国雅砻江上流的锦屏-I大坝（Jinping-I Dam），混凝土高拱坝，坝高305米，2013年建成。2020年最高的大坝将是大渡河上的双江口大坝（Shuangjiangkou Dam），坝高312米。

世界上最大的坝体是巴基斯坦塔贝拉大坝（Tarbela Dam），1976年建成，构筑物高达143米，体积为153百万立方米，装机容量3478MW。

世界上储水量最多的大坝是津巴布韦和赞比西的赞比西河上的卡里巴大坝（Kariba Dam），其次为俄罗斯安加拉河上的布拉茨克大坝（Bratsk Dam）和加纳沃尔特湖的阿科松博坝（Akosombo Dam）。我国丹江口大坝（Danjiangkou Dam）居第20位。

抽水蓄能电站一般利用电力系统多余的电量（汛期、假期或后半夜低谷电量），将下水库的水抽到上水库储存；在系统负荷高峰时，将上水库的水放下，由水轮机驱动水轮发电机发电。具有调峰填谷的双重作用，是电力系统最理想的调峰电源。此外，它还可以调频、调相、调压和作为备用，对保障电网的安全优质运行和提高系统经济性具有重大作用。

抽水蓄能电站本身不产生电能，而是在电网中起协调发电与供电矛盾的作用；在短时间负荷高峰时调峰作用巨大；启动及出力变化快，可保证电网的供电可靠性，提高电网的供电质量。

世界上第一座抽水蓄能电站是瑞士于1879年建成的勒顿抽水蓄能电站。当今世界上最大的抽水蓄能电站是美国巴斯康蒂抽水蓄能电站，装机容量达3003MW，其次为中国惠州抽水蓄能电站，装机容量为2448 MW，广东抽水蓄能水电站（Guangdong Pumped Storage Power Station），装机容量为2400MW。

径流式水电站（run-of-the-river hydroelectric power station），又称“无调节水电站”。水电站的出力完全取决于河川径流量的大小，对天然水流（河川径流）无调节能力。为了充分发挥设备的效益，径流式水电站多在负荷曲线的基荷部分工作。无调节水库的电站称为径流式水电站。此种水电站按照河道多年平均流量及所可能获得的水头进行装机容量选择。

世界上最大的径流式水电站是美国约瑟夫酋长大坝（Chief Joseph Dam），装机容量为2620MW。

潮汐能电站是利用海水周期性涨落运动中所具有的能量来发电的发电站，其水位差表现为势能，其潮流的速度表现为动能。这两种能量都可以利用，是一种可再生能源。

世界上最大的潮汐电站是韩国始华湖潮汐电站（Sihwa Lake Tidal Power Station），装机容量为254MW。中国最大的潮汐电站是江厦潮汐电站（Jiangxia Tidal Power Station ），装机容量仅为3.9MW。

拟建中的俄罗斯勘察加半岛品仁纳湾潮汐电站（ Penzhin Tidal Power Plant），装机容量达87100MW，年发电量可达200TWh，将成为世界上最大的潮汐电站。

风电场是利用风能驱动风轮机来带动发电机生产电能的电站。风能的能量密度低，空气的密度仅约为水的密度的1/800。因此，实现能量转换的风轮机体积较大、造价较高，单机容量也不可能很大。风能又是一种随机性能源，且具间歇性，因此必须和一定的蓄能方式相结合才能实现连续供电。

根据《GWEC：Global Wind Energy Council》2017年的报告， 2016年全球装机容量达486790 MW，比2015年的432883MW增长了12.5%，其中发展最快的是中国，2016年装机容量达168732MW，比2015年的145362MW增长了16%，占全球总量的34.7%，其次为美国和德国。

世界上最大的陆地风电场是中国甘肃酒泉风电基地（Gansu Wind Farm），2009年开始建造，额定装机容量7965MW，最终计划20000MW。年发电量90000GWh。

目前，世界上海上风电场91%以上（11028MW）是安装在北欧，即北海、波罗的海、爱尔兰海和英吉利海峡。最大的海上风电场是英国伦敦阵列（London Array），位于英国西边海上。装机容量630MW，年发电量 2 500GWh，发电量足以供应50万家庭的全球最大近海风发电场，2013年7月4日，已在英国东南海岸开始运营。"伦敦阵列"采用了德国西门子公司的SWT-3.6-120涡轮机(3.6MW)；每套装置均配备了3个叶片，直径为117米。安装地点则是距离海岸20公里的海面上。兴建费用18亿英镑（22亿欧元）。

 世界上最大的海上风轮发电机是阿尔斯通Haliade 150-6MW风轮机（Haliade 150-6MW Offshore Wind Turbine）。该风机叶片长73.5米，直径150米，使用1500吨钢铁。2012年3月安装完毕，安装工人超过200人，在北海风力涡轮机达到170米的最高点，其电力可供应5000户。

太阳能发电站是利用把太阳能转换为电能的光电技术，通过发电系统来工作的。太阳能发电主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电两种基本方式。

根据《BP Statistical Review of World Energy 2017》报道，2016年全球光伏装机容量为301473MW，其中中国占25.9%、日本占14.2%、德国13.7%、美国13.4%。

中国最大的光伏电站——龙羊峡水光互补光伏电站，装机容量达850MWp，年发电量824GWh；但已经被印度卡努尔超巨型太阳能公园（Kurnool Ultra Mega Solar Park）赶上了。

聚光光伏电站是将由聚光器和一个双轴跟踪系统控制的多接面太阳能电池面板组成。白天，跟踪系统可不断旋转并倾斜电池，从而使表面的太阳能面板保持最优角度来吸收太阳光。利用聚光器进行聚光，一方面可以提高单位面积太阳能辐射量，将太阳光聚集到很小的高性能太阳能光伏电池表面，从而提高辐射能量密度、提高单位面积太阳能电池的输出功率：一定程度上克服了太阳能量的分散性；另一方面，通过使用价格低廉的材料制造的聚光器，从而可以达到降低昂贵的太阳能电池材料的使用量和光伏发电系统总成本。

世界上最大的集中式光伏电站在中国。格尔木2（Golmud 2）装机容量为60MW；格尔木1（Golmud 1）装机容量为50MW。已经超过前几年号称世界第一的阿拉莫萨太阳能电站。

太阳能聚热发电是依靠聚光集热转换成热能，再转换成电能进行发电。太阳能热发电由集热、输热、储热、热交换系统和汽轮发电机组成。太阳能集热系统有碟式聚光系统、槽式聚光系统和塔式聚光系统三种类型。太阳能发电站投资大，技术尚不成熟，目前还未大规模投入商业运行。

最大的太阳能聚热发电站是伊万帕太阳能发电设施（Ivanpah Solar Power Facility），位于美国加利福尼亚州沙漠中，2015年1月正式投入使用。占地约14.2平方公里，其中设立的超过17.3万块太阳能板能够产生392MW的电量占到美国现有太阳能发电总量的30%，可以满足附近14万户的美国家庭用电需求。

生物质气化发电是采用特殊的气化炉，把生物质废弃物，包括木料、秸秆、稻草、甘蔗渣等转换为可燃气体。这种可燃气体经过除尘除焦等净化工序后，再送到气体内燃机进行发电。为进一步提高系统效率，可利用气化系统和内燃机产生的余热，通过余热锅炉和蒸汽轮机实现联合循环发电。

根据国际能源署（IEA）的2017年报告，2015年生物质发电装机容量最多的是美国，达61417GW，占该国再生能源发电总量的10.3%，其次是中国达52700GW，占该国再生能源发电总量的3.7%。

地热发电是利用地下蒸汽或热水等地球内部的热能资源来发电。地下的干蒸汽可直接引入汽轮发电机组发电。地下的热水可用减压扩容的方法，使部分热水汽化，产生蒸汽以驱动汽轮发电机发电；或利用地下热水的热量来加热低沸点的有机化合物液体（如氯乙烷、异丁烷等）使其沸腾汽化，将气体引入汽轮发电机发电。

世界上最大的地热电站是美国盖瑟斯地热电站（The Geysers）。1847年在美国北加利福尼亚州索诺马区发现了盖瑟斯地热田，1921年在此建成了盖塞斯地热电站。它由22个单独的电站组成，利用350口以上地热井的蒸汽发电，发电量为1808 MW。它是一个以蒸汽为主的地热源，延伸面积21.5km×8.6 km。地热源是埋深约10km的岩浆侵入体。

波浪能发电（Wave Farm Stations）是将海浪动能转换成电能的过程。波浪发电装置为了有效地吸收波浪能，其运转形式完全依据波浪上下振动的特性来设计，即利用稳定运动机制获取波浪动能，然后再用来发电。发电原理是利用波浪起伏的能量压缩空气，使空气涡轮机转动，从而带动发电机发电。

阿古萨多拉波浪场（Aguçadoura Wave Farm）是世界上最大的波浪发电站，位于葡萄牙波尔图市波瓦-迪瓦尔津附近海上5公里处。电站设计为三个海蛇波浪能转换器（Pelamis Wave Energy Converters）将海面上的波浪能运动转化为电能，其总装机容量为2.25MW。2008年9月23日开始运行。