【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，其次風電場、太陽能發(fā)電站、生物質(zhì)發(fā)電站。雖然地熱發(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)電機產(chǎn)生電力，也就是利用水的位能轉(zhuǎn)為水輪的機械能，再以機械能推動發(fā)電機，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》報道，2016年全球水力發(fā)電裝機容量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），裝機容量達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143米，體積為153百萬立方米，裝機容量3478MW。

世界上儲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存；在系統(tǒng)負荷高峰時，將上水庫的水放下，由水輪機驅(qū)動水輪發(fā)電機發(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)運行和提高系統(tǒng)經(jīng)濟性具有重大作用。

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；在短時間負荷高峰時調(diào)峰作用巨大；啟動及出力變化快，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，裝機容量達3003MW，其次為中國惠州抽水蓄能電站，裝機容量為2448 MW，廣東抽水蓄能水電站（Guangdong Pumped Storage Power Station），裝機容量為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行裝機容量選擇。

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），裝機容量為2620MW。

潮汐能電站是利用海水周期性漲落運動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），裝機容量達87100MW，年發(fā)電量可達200TWh，將成為世界上最大的潮汐電站。

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

根據(jù)《GWEC：Global Wind Energy Council》2017年的報告， 2016年全球裝機容量達486790 MW，比2015年的432883MW增長了12.5%，其中發(fā)展最快的是中國，2016年裝機容量達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電場是中國甘肅酒泉風電基地（Gansu Wind Farm），2009年開始建造，額定裝機容量7965MW，最終計劃20000MW。年發(fā)電量90000GWh。

目前，世界上海上風電場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。最大的海上風電場是英國倫敦陣列（London Array），位于英國西邊海上。裝機容量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發(fā)電場，2013年7月4日，已在英國東南海岸開始運營。"倫敦陣列"采用了德國西門子公司的SWT-3.6-120渦輪機(3.6MW)；每套裝置均配備了3個葉片，直徑為117米。安裝地點則是距離海岸20公里的海面上。興建費用18億英鎊（22億歐元）。

 世界上最大的海上風輪發(fā)電機是阿爾斯通Haliade 150-6MW風輪機（Haliade 150-6MW Offshore Wind Turbine）。該風機葉片長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，在北海風力渦輪機達到170米的最高點，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》報道，2016年全球光伏裝機容量為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——龍羊峽水光互補光伏電站，裝機容量達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，通過使用價格低廉的材料制造的聚光器，從而可以達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）裝機容量為60MW；格爾木1（Golmud 1）裝機容量為50MW。已經(jīng)超過前幾年號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)換成電能進行發(fā)電。太陽能熱發(fā)電由集熱、輸熱、儲熱、熱交換系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機組成。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)換為可燃氣體。這種可燃氣體經(jīng)過除塵除焦等凈化工序后，再送到氣體內(nèi)燃機進行發(fā)電。為進一步提高系統(tǒng)效率，可利用氣化系統(tǒng)和內(nèi)燃機產(chǎn)生的余熱，通過余熱鍋爐和蒸汽輪機實現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。

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

地熱發(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)電機組發(fā)電。地下的熱水可用減壓擴容的方法，使部分熱水汽化，產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動汽輪發(fā)電機發(fā)電；或利用地下熱水的熱量來加熱低沸點的有機化合物液體（如氯乙烷、異丁烷等）使其沸騰汽化，將氣體引入汽輪發(fā)電機發(fā)電。

世界上最大的地熱電站是美國蓋瑟斯地熱電站（The Geysers）。1847年在美國北加利福尼亞州索諾馬區(qū)發(fā)現(xiàn)了蓋瑟斯地熱田，1921年在此建成了蓋塞斯地熱電站。它由22個單獨的電站組成，利用350口以上地熱井的蒸汽發(fā)電，發(fā)電量為1808 MW。它是一個以蒸汽為主的地熱源，延伸面積21.5km×8.6 km。地熱源是埋深約10km的巖漿侵入體。

波浪能發(fā)電（Wave Farm Stations）是將海浪動能轉(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，其運轉(zhuǎn)形式完全依據(jù)波浪上下振動的特性來設(shè)計，即利用穩(wěn)定運動機制獲取波浪動能，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，使空氣渦輪機轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機發(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)計為三個海蛇波浪能轉(zhuǎn)換器（Pelamis Wave Energy Converters）將海面上的波浪能運動轉(zhuǎn)化為電能，其總裝機容量為2.25MW。2008年9月23日開始運行。