【無所不能 文丨龐名立】再生能源發(fā)電站最重要的是水力發(fā)電站，其次風(fēng)電場、太陽能發(fā)電站、生物質(zhì)發(fā)電站。雖然地?zé)岚l(fā)電和海洋能發(fā)電的發(fā)電量不大，但在未來發(fā)展中仍然占有重要地位。

水力發(fā)電（Hydropower）是利用水位落差，配合水輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，也就是利用水的位能轉(zhuǎn)為水輪的機(jī)械能，再以機(jī)械能推動(dòng)發(fā)電機(jī)，而得到電力。

常規(guī)水電站是利用天然河流、湖泊等水能的發(fā)電站。根據(jù)《Renewables 2017 Global Status Report》報(bào)道，2016年全球水力發(fā)電裝機(jī)容量1096GW，其中中國占28%，其次為美國、加拿大和巴西等各占9%。

世界上最大的水力發(fā)電站是在中國的三峽發(fā)電站（Three Gorges Dam），裝機(jī)容量達(dá)22500MW。

世界上最高的大壩在中國雅礱江上流的錦屏-I大壩（Jinping-I Dam），混凝土高拱壩，壩高305米，2013年建成。2020年最高的大壩將是大渡河上的雙江口大壩（Shuangjiangkou Dam），壩高312米。

世界上最大的壩體是巴基斯坦塔貝拉大壩（Tarbela Dam），1976年建成，構(gòu)筑物高達(dá)143米，體積為153百萬立方米，裝機(jī)容量3478MW。

世界上儲(chǔ)水量最多的大壩是津巴布韋和贊比西的贊比西河上的卡里巴大壩（Kariba Dam），其次為俄羅斯安加拉河上的布拉茨克大壩（Bratsk Dam）和加納沃爾特湖的阿科松博壩（Akosombo Dam）。我國丹江口大壩（Danjiangkou Dam）居第20位。

抽水蓄能電站一般利用電力系統(tǒng)多余的電量（汛期、假期或后半夜低谷電量），將下水庫的水抽到上水庫儲(chǔ)存；在系統(tǒng)負(fù)荷高峰時(shí)，將上水庫的水放下，由水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。具有調(diào)峰填谷的雙重作用，是電力系統(tǒng)最理想的調(diào)峰電源。此外，它還可以調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)壓和作為備用，對保障電網(wǎng)的安全優(yōu)質(zhì)運(yùn)行和提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性具有重大作用。

抽水蓄能電站本身不產(chǎn)生電能，而是在電網(wǎng)中起協(xié)調(diào)發(fā)電與供電矛盾的作用；在短時(shí)間負(fù)荷高峰時(shí)調(diào)峰作用巨大；啟動(dòng)及出力變化快，可保證電網(wǎng)的供電可靠性，提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

世界上第一座抽水蓄能電站是瑞士于1879年建成的勒頓抽水蓄能電站。當(dāng)今世界上最大的抽水蓄能電站是美國巴斯康蒂抽水蓄能電站，裝機(jī)容量達(dá)3003MW，其次為中國惠州抽水蓄能電站，裝機(jī)容量為2448 MW，廣東抽水蓄能水電站（Guangdong Pumped Storage Power Station），裝機(jī)容量為2400MW。

徑流式水電站（run-of-the-river hydroelectric power station），又稱“無調(diào)節(jié)水電站”。水電站的出力完全取決于河川徑流量的大小，對天然水流（河川徑流）無調(diào)節(jié)能力。為了充分發(fā)揮設(shè)備的效益，徑流式水電站多在負(fù)荷曲線的基荷部分工作。無調(diào)節(jié)水庫的電站稱為徑流式水電站。此種水電站按照河道多年平均流量及所可能獲得的水頭進(jìn)行裝機(jī)容量選擇。

世界上最大的徑流式水電站是美國約瑟夫酋長大壩（Chief Joseph Dam），裝機(jī)容量為2620MW。

潮汐能電站是利用海水周期性漲落運(yùn)動(dòng)中所具有的能量來發(fā)電的發(fā)電站，其水位差表現(xiàn)為勢能，其潮流的速度表現(xiàn)為動(dòng)能。這兩種能量都可以利用，是一種可再生能源。

世界上最大的潮汐電站是韓國始華湖潮汐電站（Sihwa Lake Tidal Power Station），裝機(jī)容量為254MW。中國最大的潮汐電站是江廈潮汐電站（Jiangxia Tidal Power Station ），裝機(jī)容量僅為3.9MW。

擬建中的俄羅斯勘察加半島品仁納灣潮汐電站（ Penzhin Tidal Power Plant），裝機(jī)容量達(dá)87100MW，年發(fā)電量可達(dá)200TWh，將成為世界上最大的潮汐電站。

風(fēng)電場是利用風(fēng)能驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪機(jī)來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)生產(chǎn)電能的電站。風(fēng)能的能量密度低，空氣的密度僅約為水的密度的1/800。因此，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的風(fēng)輪機(jī)體積較大、造價(jià)較高，單機(jī)容量也不可能很大。風(fēng)能又是一種隨機(jī)性能源，且具間歇性，因此必須和一定的蓄能方式相結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電。

根據(jù)《GWEC：Global Wind Energy Council》2017年的報(bào)告， 2016年全球裝機(jī)容量達(dá)486790 MW，比2015年的432883MW增長了12.5%，其中發(fā)展最快的是中國，2016年裝機(jī)容量達(dá)168732MW，比2015年的145362MW增長了16%，占全球總量的34.7%，其次為美國和德國。

世界上最大的陸地風(fēng)電場是中國甘肅酒泉風(fēng)電基地（Gansu Wind Farm），2009年開始建造，額定裝機(jī)容量7965MW，最終計(jì)劃20000MW。年發(fā)電量90000GWh。

目前，世界上海上風(fēng)電場91%以上（11028MW）是安裝在北歐，即北海、波羅的海、愛爾蘭海和英吉利海峽。最大的海上風(fēng)電場是英國倫敦陣列（London Array），位于英國西邊海上。裝機(jī)容量630MW，年發(fā)電量 2 500GWh，發(fā)電量足以供應(yīng)50萬家庭的全球最大近海風(fēng)發(fā)電場，2013年7月4日，已在英國東南海岸開始運(yùn)營。"倫敦陣列"采用了德國西門子公司的SWT-3.6-120渦輪機(jī)(3.6MW)；每套裝置均配備了3個(gè)葉片，直徑為117米。安裝地點(diǎn)則是距離海岸20公里的海面上。興建費(fèi)用18億英鎊（22億歐元）。

 世界上最大的海上風(fēng)輪發(fā)電機(jī)是阿爾斯通Haliade 150-6MW風(fēng)輪機(jī)（Haliade 150-6MW Offshore Wind Turbine）。該風(fēng)機(jī)葉片長73.5米，直徑150米，使用1500噸鋼鐵。2012年3月安裝完畢，安裝工人超過200人，在北海風(fēng)力渦輪機(jī)達(dá)到170米的最高點(diǎn)，其電力可供應(yīng)5000戶。

太陽能發(fā)電站是利用把太陽能轉(zhuǎn)換為電能的光電技術(shù)，通過發(fā)電系統(tǒng)來工作的。太陽能發(fā)電主要有太陽能光伏發(fā)電和太陽能熱發(fā)電兩種基本方式。

根據(jù)《BP Statistical Review of World Energy 2017》報(bào)道，2016年全球光伏裝機(jī)容量為301473MW，其中中國占25.9%、日本占14.2%、德國13.7%、美國13.4%。

中國最大的光伏電站——龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站，裝機(jī)容量達(dá)850MWp，年發(fā)電量824GWh；但已經(jīng)被印度卡努爾超巨型太陽能公園（Kurnool Ultra Mega Solar Park）趕上了。

聚光光伏電站是將由聚光器和一個(gè)雙軸跟蹤系統(tǒng)控制的多接面太陽能電池面板組成。白天，跟蹤系統(tǒng)可不斷旋轉(zhuǎn)并傾斜電池，從而使表面的太陽能面板保持最優(yōu)角度來吸收太陽光。利用聚光器進(jìn)行聚光，一方面可以提高單位面積太陽能輻射量，將太陽光聚集到很小的高性能太陽能光伏電池表面，從而提高輻射能量密度、提高單位面積太陽能電池的輸出功率：一定程度上克服了太陽能量的分散性；另一方面，通過使用價(jià)格低廉的材料制造的聚光器，從而可以達(dá)到降低昂貴的太陽能電池材料的使用量和光伏發(fā)電系統(tǒng)總成本。

世界上最大的集中式光伏電站在中國。格爾木2（Golmud 2）裝機(jī)容量為60MW；格爾木1（Golmud 1）裝機(jī)容量為50MW。已經(jīng)超過前幾年號(hào)稱世界第一的阿拉莫薩太陽能電站。

太陽能聚熱發(fā)電是依靠聚光集熱轉(zhuǎn)換成熱能，再轉(zhuǎn)換成電能進(jìn)行發(fā)電。太陽能熱發(fā)電由集熱、輸熱、儲(chǔ)熱、熱交換系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機(jī)組成。太陽能集熱系統(tǒng)有碟式聚光系統(tǒng)、槽式聚光系統(tǒng)和塔式聚光系統(tǒng)三種類型。太陽能發(fā)電站投資大，技術(shù)尚不成熟，目前還未大規(guī)模投入商業(yè)運(yùn)行。

最大的太陽能聚熱發(fā)電站是伊萬帕太陽能發(fā)電設(shè)施（Ivanpah Solar Power Facility），位于美國加利福尼亞州沙漠中，2015年1月正式投入使用。占地約14.2平方公里，其中設(shè)立的超過17.3萬塊太陽能板能夠產(chǎn)生392MW的電量占到美國現(xiàn)有太陽能發(fā)電總量的30%，可以滿足附近14萬戶的美國家庭用電需求。

生物質(zhì)氣化發(fā)電是采用特殊的氣化爐，把生物質(zhì)廢棄物，包括木料、秸稈、稻草、甘蔗渣等轉(zhuǎn)換為可燃?xì)怏w。這種可燃?xì)怏w經(jīng)過除塵除焦等凈化工序后，再送到氣體內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)效率，可利用氣化系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的余熱，通過余熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。

根據(jù)國際能源署（IEA）的2017年報(bào)告，2015年生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量最多的是美國，達(dá)61417GW，占該國再生能源發(fā)電總量的10.3%，其次是中國達(dá)52700GW，占該國再生能源發(fā)電總量的3.7%。

地?zé)岚l(fā)電是利用地下蒸汽或熱水等地球內(nèi)部的熱能資源來發(fā)電。地下的干蒸汽可直接引入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。地下的熱水可用減壓擴(kuò)容的方法，使部分熱水汽化，產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電；或利用地下熱水的熱量來加熱低沸點(diǎn)的有機(jī)化合物液體（如氯乙烷、異丁烷等）使其沸騰汽化，將氣體引入汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。

世界上最大的地?zé)犭娬臼敲绹w瑟斯地?zé)犭娬荆═he Geysers）。1847年在美國北加利福尼亞州索諾馬區(qū)發(fā)現(xiàn)了蓋瑟斯地?zé)崽铮?921年在此建成了蓋塞斯地?zé)犭娬?。它?2個(gè)單獨(dú)的電站組成，利用350口以上地?zé)峋恼羝l(fā)電，發(fā)電量為1808 MW。它是一個(gè)以蒸汽為主的地?zé)嵩?，延伸面積21.5km×8.6 km。地?zé)嵩词锹裆罴s10km的巖漿侵入體。

波浪能發(fā)電（Wave Farm Stations）是將海浪動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的過程。波浪發(fā)電裝置為了有效地吸收波浪能，其運(yùn)轉(zhuǎn)形式完全依據(jù)波浪上下振動(dòng)的特性來設(shè)計(jì)，即利用穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)機(jī)制獲取波浪動(dòng)能，然后再用來發(fā)電。發(fā)電原理是利用波浪起伏的能量壓縮空氣，使空氣渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

阿古薩多拉波浪場（Aguçadoura Wave Farm）是世界上最大的波浪發(fā)電站，位于葡萄牙波爾圖市波瓦-迪瓦爾津附近海上5公里處。電站設(shè)計(jì)為三個(gè)海蛇波浪能轉(zhuǎn)換器（Pelamis Wave Energy Converters）將海面上的波浪能運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能，其總裝機(jī)容量為2.25MW。2008年9月23日開始運(yùn)行。