新能源發(fā)電技術(shù)在電力系統(tǒng)中的有效應(yīng)用

劉曉琳　張陽玉　褚淵

摘要：近年來，隨著各行各業(yè)的快速發(fā)展，電力資源逐步成為不可或缺的資源。傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)不僅無法滿足日益增長(zhǎng)的電力需求，還存在能源消耗與環(huán)境污染問題，成為制約電力行業(yè)發(fā)展的重要因素。在可持續(xù)發(fā)展理念的推進(jìn)下，新能源的開發(fā)與利用成為主流趨勢(shì)，新能源發(fā)電技術(shù)逐步成為電力網(wǎng)絡(luò)中一種重要的發(fā)電方式，其電能資源滿足了電力需求。

Abstract： In recent years， with the rapid development of all walks of life， power resources have gradually become indispensable resources. Traditional power generation technology not only cannot meet the growing power demand， but also has energy consumption and environmental pollution problems， which has become an important factor restricting the development of the power industry. With the promotion of the concept of sustainable development， the development and utilization of new energy has become the mainstream trend， and new energy power generation technology has gradually become an importantmethod in the power network， which can meet the power demand.

關(guān)鍵詞：新能源發(fā)電技術(shù);電力系統(tǒng);有效應(yīng)用

Key words： new energy power generation technology;power system;effective application

中圖分類號(hào)：TM73? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）12-0218-02

0? 引言

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加快了我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程，生產(chǎn)生活中的電能需求逐年增加。如果單純依賴傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)與方式，往往難以滿足電能使用需求，還會(huì)造成更加大的能源與環(huán)境問題。當(dāng)前，新能源發(fā)電技術(shù)在電力系統(tǒng)中逐步得到了普遍的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)相比，新能源發(fā)電更為清潔，能夠大大減少能源的消耗與環(huán)境的污染問題，促進(jìn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，新能源發(fā)電技術(shù)將逐步成為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。

1? 發(fā)電工程中的新能源發(fā)電技術(shù)類型

1.1 太陽能

太陽能作為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種清潔能源，其在新能源發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用能夠取得理想的技術(shù)應(yīng)用效果[1]。與其他的能源資源相比較，太陽能的獲取與利用相對(duì)便捷與穩(wěn)定，在具體的應(yīng)用中，直接應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)太陽能向電能的轉(zhuǎn)化，比如，經(jīng)由太陽能電池板。但是，當(dāng)前的太陽能利用中，其利用率有限，未來需要加大技術(shù)研發(fā)，提高太陽能的能源利用率。

1.2 風(fēng)能

風(fēng)能發(fā)電也極為常見，其在具體的應(yīng)用中，可以借助于專業(yè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能向機(jī)械能、電能的轉(zhuǎn)化。相比較而言，西歐風(fēng)能利用技術(shù)相對(duì)成熟，在農(nóng)業(yè)與工業(yè)活動(dòng)中，風(fēng)車的使用實(shí)現(xiàn)了風(fēng)能的轉(zhuǎn)化，滿足了生產(chǎn)生活需求。在風(fēng)能發(fā)電技術(shù)下，將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備安裝于相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)中，不僅可以提高建筑的功能效益，還能夠?qū)崿F(xiàn)自然界風(fēng)能資源的利用，增加電力系統(tǒng)中的電能供給。

1.3 地?zé)崮?/p>

地?zé)崮苤饕a(chǎn)生于地球內(nèi)部的熱能資源。但是，地?zé)崮艿膽?yīng)用中，其技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，主要是由于地球內(nèi)部的溫度極高，直接獲得地?zé)豳Y源加以利用顯然是不現(xiàn)實(shí)的。而地?zé)崮艿睦弥饕菍⒌責(zé)崮苻D(zhuǎn)化為電能資源，提高地?zé)豳Y源的利用率。

2? 新能源發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 風(fēng)電技術(shù)

風(fēng)力資源是自然界中的重要資源，其儲(chǔ)量極其豐富，這也為風(fēng)能資源的利用創(chuàng)造了良好的前提條件。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)下，主要是將風(fēng)能資源轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的機(jī)械能資源，借助于風(fēng)力發(fā)電機(jī)，最終將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能[2]。

2.1.1 風(fēng)機(jī)類型

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)條件下，風(fēng)機(jī)是其中的主要設(shè)備。一般情況下，根據(jù)風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的大小，其主要包含了大、中、小類型。風(fēng)機(jī)選擇時(shí)，需要結(jié)合風(fēng)力發(fā)電要求，來進(jìn)行風(fēng)機(jī)類型的選擇。風(fēng)機(jī)容量與槳葉長(zhǎng)度之間存在著緊密的聯(lián)系。以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為劃分標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)機(jī)主要包含了變速、恒速與多態(tài)定速類型;而以風(fēng)能驅(qū)動(dòng)作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)機(jī)有順風(fēng)與逆風(fēng)、高速與低速之分。

2.1.2 設(shè)備的組成和功能

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)成如圖1所示。輪轂、塔筒等都是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心構(gòu)件，其中，葉輪葉片、輪轂與變槳系統(tǒng)是構(gòu)成了風(fēng)輪子系統(tǒng)，整個(gè)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行過程中，葉輪葉片的形狀直接決定著整個(gè)發(fā)電機(jī)對(duì)風(fēng)能的吸收程度。如果切出風(fēng)速在風(fēng)機(jī)風(fēng)速以下，其氣動(dòng)制動(dòng)是經(jīng)由葉尖的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如果在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行過程中，葉片無法維持其正常的運(yùn)行狀態(tài)，要及時(shí)采取必要的防護(hù)措施，避免葉片異常運(yùn)動(dòng)所引發(fā)的各種問題[3]。

2.1.3 風(fēng)機(jī)控制技術(shù)

當(dāng)前，在電力系統(tǒng)中，風(fēng)電技術(shù)是一種重要的并網(wǎng)技術(shù)，其并網(wǎng)主要是借助于變速異步發(fā)電機(jī)、雙饋異步發(fā)電機(jī)、雙速異步發(fā)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。

相比較而言，如果要發(fā)揮風(fēng)機(jī)并網(wǎng)的最大作用，必須要保障風(fēng)機(jī)并網(wǎng)的機(jī)組功率、轉(zhuǎn)速，而這兩個(gè)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)往往是通過槳距的調(diào)整來進(jìn)行，在此過程中，最大功率追蹤法的應(yīng)用，使得風(fēng)電轉(zhuǎn)換功率大大提升，風(fēng)機(jī)并網(wǎng)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮了應(yīng)有的作用，提升了供配電的整體質(zhì)量。

2.1.4 無功電壓控制技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中，由于電力系統(tǒng)內(nèi)對(duì)于并網(wǎng)有著較高的要求，在實(shí)際的應(yīng)用中，風(fēng)電并網(wǎng)點(diǎn)與無功補(bǔ)償?shù)碾妷悍€(wěn)定性相同，這就使得風(fēng)電場(chǎng)能夠以無功補(bǔ)償為基礎(chǔ)，借助于無功補(bǔ)償設(shè)備，實(shí)現(xiàn)良好的無功電壓控制，這種補(bǔ)償控制具有明顯的動(dòng)態(tài)性，優(yōu)化了電力系統(tǒng)的電力輸送環(huán)境。

2.2 光伏發(fā)電技術(shù)

太陽與地球運(yùn)動(dòng)使得太陽能不斷將其能量輻射于地球，這種輻射能量極大，這種太陽能資源經(jīng)由合理的利用，能夠創(chuàng)造出巨大的效益，改變傳統(tǒng)的能源利用結(jié)構(gòu)。

2.2.1 光電效應(yīng)

光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用中，光電效應(yīng)是其中最為重要的部分。當(dāng)相關(guān)的物質(zhì)長(zhǎng)期受到電磁波照射時(shí)，其物質(zhì)內(nèi)部的電子就會(huì)在電磁波的作用下被激發(fā)，PN結(jié)構(gòu)出現(xiàn)光生伏效應(yīng)，半導(dǎo)體光照是引發(fā)此效應(yīng)的直接原因[4]。而不穩(wěn)定的電子始終處于移動(dòng)狀態(tài)下，形成了相應(yīng)的電勢(shì)。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是應(yīng)用光電效應(yīng)，來實(shí)現(xiàn)太陽能向電能的轉(zhuǎn)化的。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池、電池控制器、光伏電池組、直交流逆變器是重要組成，在發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，各個(gè)部分發(fā)揮著重要的作用。

2.2.2 電池組

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)，電池組是其中不可獲取的組成部分。由太陽能電池組的類型相對(duì)較多，在實(shí)際的應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行要求，保障電池組選用的科學(xué)性。以晶硅電池為例，其有單晶與多晶之分。而硅基薄膜光伏電池與其他類型的太陽能電池相比，其工作效率相對(duì)較低，而化合物薄膜電池的應(yīng)用，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，危害人體健康，因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)，這類電池基本的應(yīng)用極少。當(dāng)前，聚光光伏電池的應(yīng)用頻率相對(duì)較高，這種電池與其他類型的電池相比，其聚光效果更好，但是其成本相對(duì)較高，在應(yīng)用時(shí)，往往還需要配備相應(yīng)的散熱器與聚光系統(tǒng)[5]。

2.2.3 選擇光伏陣列方式

光伏陣列方式的選擇，直接關(guān)系著光伏發(fā)電的整體效率。通常情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)，支撐光伏組件包含了單軸、固定與雙軸跟蹤類型。在電力系統(tǒng)內(nèi)，應(yīng)用這些光伏組件，有效保障了其發(fā)電效率，但是，需要保障安裝傾角的大小。光伏陣列方式的對(duì)比如表1所示。

2.3 地?zé)岚l(fā)電

近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，地?zé)豳Y源的應(yīng)用越發(fā)普遍，地?zé)豳Y源在發(fā)電、供暖與空調(diào)制冷方面都有著廣泛的應(yīng)用。以地?zé)岚l(fā)電技術(shù)為例，其在應(yīng)用時(shí)，主要是能源的轉(zhuǎn)化過程，地?zé)崮芙?jīng)歷了向機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)化過程。這種地?zé)岚l(fā)電技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，其應(yīng)用有效緩解了我國(guó)的能源消耗困境。

3? 新能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展建議

3.1 明確各方責(zé)任，全方位促進(jìn)發(fā)展

雖然新能源發(fā)電技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但是，在具體的應(yīng)用中，由于參與部門相對(duì)較多，為保障新能源發(fā)電方式符合電力增長(zhǎng)需求，必須要在技術(shù)應(yīng)用中明確各方的責(zé)任，實(shí)施全方位管理與監(jiān)督，保障新能源發(fā)電技術(shù)應(yīng)用中責(zé)任制度的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)新能源的高效開發(fā)與利用，改善傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3.2 加強(qiáng)新能源發(fā)電統(tǒng)籌工作

新能源發(fā)電技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，還需要做好相應(yīng)的統(tǒng)籌工作：①各級(jí)政府部門需要結(jié)合區(qū)域內(nèi)的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電力增長(zhǎng)需求，制定完善的新能源發(fā)電總體規(guī)劃，將此規(guī)劃作為未來新能源發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的重要指導(dǎo)，保障電力資源供應(yīng)。②相關(guān)部門要結(jié)合區(qū)域現(xiàn)狀，制定可行的新能源發(fā)電目標(biāo)，嚴(yán)格安排相應(yīng)的電網(wǎng)建設(shè)任務(wù)，保障電力系統(tǒng)的優(yōu)化。

4? 結(jié)束語

近年來，新能源發(fā)電技術(shù)成為電力網(wǎng)絡(luò)中的核心技術(shù)，通過這些發(fā)電技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了太陽能、風(fēng)能等可再生資源的有效利用，還大大緩解了我國(guó)的能源危機(jī)，發(fā)電量滿足了電力增長(zhǎng)的需求，維持了正常的生產(chǎn)生活活動(dòng)，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，因此，要加大在新能源發(fā)電技術(shù)方面的投入，促進(jìn)電力行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

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