淺談電力生產技術的發展趨勢

王春麗

摘 要：面臨著我國社會經濟發展，科學技術水平的提高，電子設備及技術邁入新紀元。新設備與新技的出現，為電能質量控制問題的解決提供了新的技術支持，促進了電力企業的發展。本文淺談了太陽能、燃料電池、交流輸電、電能儲存、電能質量控制、城市供電等電力生產技術的現狀及未來發展趨勢，希望有助于資源合理配置，促進社會經濟發展。

關鍵詞：電力生產；技術；發展趨勢

隨著社會經濟發展及不斷增長的物質需求，電力能源消耗與能源需求急劇增長，逐漸成為日常必需品，為大眾的日常生活提供服務。科學技術、計算機水平、多媒體設備及信息技術的大跨步發展，使電力生產及配電系統涌入了大量的新興電子技術和設備，改善了電能質量控制問題。本文就我國目前的電力生產技術，簡要探討電力生產技術的未來發展趨勢。

1 關于太陽能發電技術

太陽能作為清潔能源與可再生資源，應用廣泛且利用效率高。根據不同地區經緯度的差異而所受到的太陽輻射的不同，相應產生的太陽能有較大差異。按照相關轉換計算公式可知，一般地區十五平方米的太陽能電池可滿足一般居民的家庭用電。太陽能發電技術主要分為光伏發電與太陽熱發電兩種。光伏發電可直接將太陽光轉換為電能，直接使用，最適合使用于大規模的工業生產中，因此被廣泛關注。雖然目前光伏發電規模較小，但產量增長較快，平均每幾年產生翻倍變化。預計不久的將來，光伏發電技術將會得到長足發展，幾年內的使用價格就會與常規能源持平，廣泛應用企業工廠及日常生活。

2 關于燃料電池發電技術

燃料電池發電技術對于環境產生的破壞較少，在不進行燃燒時，對環境產生零污染排放。同時燃料電池發電效率較高，正常情況下，功率不低于70%。燃料電池是直接將燃料的化學能轉變為電能的裝置。如果高溫燃料電池聯合循環，效率可達85%。而且，效率受燃料電池規模和負荷大小影響較小。燃料電池發電能快速跟蹤負荷變化，速度可達每秒變化全負荷的 50%，調峰能力極強。燃料電池另一個優點是省水。這對水資源缺乏的我國而言極為重要。此外，燃料電池發電尚有適合分布式供電、節省輸電投資、模塊結構、便于擴建等優點。早期的燃料電池式堿性燃料電池，曾用于宇航。現再商用的多為磷酸燃料電池（PAFC）。正在開發研究融熔碳酸鹽燃料電池（MCFC），固體氧化物燃料電池（SOFC）和質子交換薄膜燃料電池等被認為是最有希望取得大規模應用的新型燃料電池。煤的氧化裝置于固體氧化物燃料電池內進行，不需外加燃料，這種全新的組合方式構成未來以煤燃料的清潔高效的新型發電設備。現在全球已有150 座以上燃料電池發電廠在運行，主要是硫酸燃料電池。容量最達為11MW。

3 關于交流輸電技術

交流輸電系統近年來在全世界上發展迅速。專家們預計未來這項技術將在電力輸送和分配方面引起重大變革，對于充分利用現有電網資源和實現電能的高效利用，將會發揮重要作用。所謂"交流輸電技術"是指采用大功率電子器件作為大功率高壓開關，與其他電力設備組成FACTS 設備，以實現對電力系統參數，如線路阻抗、相位角、功率潮流的連續調節控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統穩定水平，降低輸電損耗。世界上第一臺 500KV的全可控的串聯補償裝置（TCSC）已于 1994 年 12 月在美國開始商業化運行。目前，美國以及中國、法國、日本、德國、巴西、印度等國的電業部門均在積極研究在超高壓輸電工程中應用 TCSC 及其他 FACTS 技術的可行性和具體實施方案

4 關于電能儲存技術

電能儲存是實現電能高效利用的重要途徑。除了抽水蓄能方式以外，實用的儲能系統為電池儲能（BESS）。它的核心部件是蓄電池和GTO-類的器件組成的交直流變換器。電池蓄能系統既可作為備用，也可作為調峰和調頻電源，或直接安裝在重要用戶內，作為大型的不間斷電源。同時，BESS還具有無功調節的功能。目前，全世界已有近 20 余個BESS 在系統中運行。例如，美國加州 CHINO 變電站安裝有 10MW 的BESS，在洛杉磯的 VERNON 安裝有 5MW 的 BESS。在波多黎各有一座20MW 的 BESS 投運，用于旋轉備用和調頻。BESS 在電力系統中大規模應用的主要技術關鍵是提高蓄電池的儲能密度，降低價格以及延長壽命。目前的蓄電池儲能密度達到 100- 200W/KG，壽命為 10 年，BESS 的總體造價約為 900 美元/KW。鎳-鋅電池、鈉-硫電池、聚合物薄膜電池、鋅-空氣電池等新型電池正在研究之中，倘若研究取得重大突破，則不僅對電動汽車的普及化有重要意義，對于電能的高效利用來說也將產生重要的影響。此外，超導儲能也在積極研究和試驗之中。

5 關于電能質量控制技術

社會發展對于電能需求擴大的同時，就要求提高電能的有效利用率，逐漸提高供電的可靠性和電能質量。在現代企業工廠生產中，驅動器、機器人及自動化生產設備等加工機器和信息系統的普遍使用，對于電能質量控制的要求逐漸提高，因為這些高新設備對于電源波動的感應較為靈敏，不符合標準的供電質量會使相應的產品質量達不到要求，造成經濟損失。隨著近年來電力科技的發展，高新電子設備融入電網系統中，有效解決了電能質量控制的問題。用戶電力技術的發展，配電電力裝置的研發，提高了持續供電能力，改善了電能質量控制問題。例如固態高壓開關的使用，有效解決了常規機械開關不能解決的問題，使故障供電線路可以在短時間內想完好的線路轉化，有助于供電設備正常運行。

6 關于城市供電技術

企業發展與工程建設對于電力企業的供電要求逐步提高，要求保證供電可靠的同時，提供更高質量的電力能源。社會發展，城市的用電總需求加大，供電方式也逐漸多樣化，因此電力企業要靈活發展，不斷適應和滿足不同用電者的供電需求，提供更高的技術需求。例如：配電網緊湊化技術，包括新型 GIS設備，配電設備的集成技術，配電網保護臨近設備的集成技術。

7 結束語

科學技術水平和社會經濟的發展為電力能源發展提供基礎，電力能源的發展又反過來促進科學技術和社會經濟的提高，但我國的電能供應和可持續發展依舊存在諸多問題。國家電力企業及相關單位在電力核心技術問題、重點設備升級、建設智能電力網絡系統、重點工程學習、建立實驗體系等工程上取得了長足的進步和重大突破。關于我國能源問題的解決要著眼于國內全面的發展，嚴格按照基本方針政策執行，不僅對于核電、水電等常規能源堅持發展，對于太陽能等新興清潔能源也要積極開發，合理優化資源配置，促進能源可持續健康發展。大力建設智能電力網絡系統，為能源開發與保護提供助力，有助于應對全球氣候問題，促進社會經濟長足發展。

參考文獻

[1]劉振亞.加快轉變電力發展方式.促進我國能源可持續發展[J].能源政策研究，2010，4.

[2]姜紅.淺談以借鑒歷史教訓來指導電力發展[J].中國電力教育，2014，（35）.

[3]馬成義.城市經濟增長與電力發展的關聯分析[J].企業改革與管理，2014，（6）：108-108，118.endprint