發電企業如何發展新能源產業

吳建軍

國電建投內蒙古能源有限公司 內蒙古鄂爾多斯 017209

在發電企業發展過程中，新能源電力系統的中心意義就是實現真正的“縱向垂直互補，垂直網絡負載能源存儲協調”的幫助下相關的技術手段，減少一次性能源的使用，增加新能源在電力系統的比重，最后逐步使可再生能源占據電力資源結構的主要位置。

1 新能源電力系統的特點及發展現狀

1.1 特征

新能源發電系統具有隨機性和波動性、受溫度的影響較大的特點，新能源集成產生的振蕩對電力系統的安全運行有著重要的影響。因此，新能源比例越高，振蕩問題就越嚴重，新能源的普及不僅會影響電力系統的安全穩定運行，而且會對新能源電力系統的運行效率產生重大影響[1]。

選擇將傳統燃煤發電系統轉化成新能源電力系統最主要的原因就是，新能源系統本身所具有的可再生性、可重復性及可利用性。風能、核能、太陽能和水能等新能源的開發利用是現階段新能源發展的重要組成部分。

目前，清潔改造電力基礎設施的配套能力有待進一步提高，新能源電力系統深入滲透率高，導致對新能源電力系統的控制有著嚴重的不穩定性。特別是分布式發電的“弱調度”特性，使高滲透電力系統的運行難以控制。因此，研究多資源、多總體目標以及多約束的協調控制技術是十分必要的。

新能源電力的另一個重要特征是其低能量密度。例如，風速為3m/s時，其能量密度約為20W/m2，即使天氣晴朗時正午時分的太陽能，垂直于地球表面的太陽的能量密度也僅為1000W/m2，這使新能源個發電設備的獨立容量不能太大。大量小容量發電機組并網，使電力系統臺受控發電機組呈現爆炸性增長趨勢。

1.2 發展現狀

（1）目前，我國燃煤發電系統缺乏靈活性和調節能力，電網調度運行模式相對僵化，已成為制約可再生能源高比例接入電網的瓶頸。在目前中國的電力規劃中，電源側的靈活性資源配置落后于可再生能源的發展速度，現存煤電機組靈活性改造仍有較大空間，豐富能源資源地區水力發電、蓄水儲能、核能發電等具有調節性能的靈活電源比例不足[2]。

（2）可再生能源在時間長度上具有顯著的季節變化和間歇性，并具有區域水汽與風能互補、跨河水力互補和跨區域風能與太陽能互補的特征。因此，通過廣泛互聯的新發電系統，可以實現全網的多能量互補、時空互助和友好接納。

2 發電企業應用新能源發電技術分析

2.1 風力發電技術

風能是世界上最重要的資源之一，其儲量是目前人類可利用的其他資源的十倍以上。風能的產生是將風轉化為機械能，驅動風再通過風力發電機將機械能轉化為電能。

2.1.1 風力發電機的類型

根據裝機容量的不同，風力發電機可分為小型、中型、大型和特大型。風力發電機的容量越大，葉片就越長。根據風力發電機的設計，可分為縱軸結構和橫軸結構兩類。根據功率控制方式的不同，可分為變攻角汽輪機、主動齒輪箱汽輪機和固定攻角汽輪機。根據發電機轉速的不同，可以分為恒速風力發電機、變速風力發電機和恒速風力發電機。不同的能源形式可以分為海上風電和陸上風電兩類。風能可分為高速和低速風力發電機，上游可分為風力發電機和風力發電機。

2.1.2 設備配置和功能

風力發電機主要由風機、短艙、基礎和塔筒組成。風機通常由葉片、輪轂和插接系統組成，葉片的形狀決定了風能吸收多少能量。如果風機的風速高于靜止風速，則高度依賴旋轉葉片的末端進行空氣制動。如果風機葉片因結霜、腐蝕、裂紋等情況而不能正常運行，需要及時對風機葉片進行保護和防護。

2.1.3 風機控制裝置

由于新技術的快速發展，新的網絡連接技術采用了被廣泛使用的控制模式，通過神經網控制葉片對風力發電機的轉速和功率進行控制。風電場還必須配備SVG等無功補償器，以預測風機的空氣動力特性和風機與電網的距離，以獲得良好的效果。

2.1.4 被動式能源管理技術

由于風電場并網運行會消耗無功，因此穩定風電場的網絡電壓與平衡無功同樣重要。

2.2 太陽能發電技術

太陽輻射其實是地球上最重要的能源。太陽的能量不斷地釋放到地球上，每秒鐘釋放的能量相當于500萬t標準煤，具體應用如下：

2.2.1 光電效應

PN耦合的光電效應，當特定物質的電子受到特定電磁波的照射時，刺激形成電子，主要是來自半導體的光，形成不穩定的井對，不穩定的井對在電動勢的影響下遷移，井的P側和N側的電子形成勢。光伏系統由太陽能電池、蓄電池控制器、蓄電池和AC/DC轉換器組成[3]。

2.2.2 電池組

太陽能電池通常分為晶體硅太陽能電池、薄膜太陽能電池、復合薄膜太陽能電池、半導體有機太陽能電池和聚光器太陽能電池。晶硅電池有單晶和多晶點，薄膜硅基太陽能電池效率低，薄膜復合電池具有環境污染小、人身危害大等缺點。有機半導體太陽能電池正在開發中，國內尚無使用實例。聚光型太陽能電池是目前效率最高的，但需要配備聚光系統和散熱器。要確保提高效率和資本投資的收益大于增加發電量的收益，還有很多工作要做，聚光器太陽能電池的商業化還需要較長時間。

2.2.3 光伏板的選擇

支持太陽能電池組件的方法包括單軸、雙軸和三軸篩選，單軸篩選可提高效率20%，雙軸篩選可提高效率25%，高精度雙軸篩選可提高可以提高30%的效率。選取太陽能模塊時要注意對于太陽能模塊設計方法的比較，因為不同的設計，其中有關的發電增益、成本增幅、占地面積、以及支架維護量都會有不同的區別，從中選取適合的設計才是正確的選擇。

2.2.4 變頻器

變頻器是太陽能發電最重要的設備。在選擇變頻器時，要考慮功率、效率、直流輸入電壓范圍、保護功能、監控功能和數據采集功能。

2.3 風力發電機的低壓飛行技術

低壓輸電（LVT）無疑是風電技術中的一項重要技術。當風電機組的輸出電壓除LVT外均降低時，風區的風電機組會出現雪崩，最終導致整個正風區癱瘓，危害電力系統的穩定。因此，現在必須對風電機組進行低電壓設計，以減輕低電壓對風電場安全運行的威脅。為了保證低壓風力發電機組的生存能力，在設計電壓的基礎上，使風機在受到沖擊、SVG等壓力的地區的輸出電壓能迅速恢復到正常水平，從而保證低壓風力發電機組的生存能力。

2.4 SVG-PV裝置的電壓控制技術

光伏裝置，尤其是安裝在插座末端的光伏裝置，過電壓的風險最大，調整的可能性有限；為了使GVS的功率利用率達到最佳，GVS的控制方式有三種：直流電壓、恒功率因數和恒無功因數，設定為0.98。在日常運行中，局部控制所需的電壓控制基本上是恒功率因數控制，無功功率的變化是動態適應負荷的，如果系統電壓超過額定電壓的10%，在恒功率控制不能滿足要求的情況下，必須啟動恒功率控制，如35kV電廠的SVG電壓控制方式：當負荷增加時，必須啟動樁電壓；5kV時，SVG工作在恒壓模式（預計電壓38kV），如果負荷較低，SVG工作在恒功率因數模式（恒功率因數：0.98）。在低負載時，SVG工作在恒功率因數模式下（恒功率因數：0.98）。隨著母線電壓的升高，母線電壓也會升高。所述設備的總線電壓的增加包括對控制器過電壓的保護，并將所述設備從列表中移除[4]。

2.5 檢查太陽能電池組件的PID效應

所謂PID效應，是指光伏組件地電位誘導退化（PID），即組件長期工作在高電壓下，由于漏電流和負載積聚的影響，導致組件輸出迅速降低。

2.5.1 系統方面

大年夜模塊與地之間施加反向電壓，并采取新工藝—微波逆變器，降低體系電壓，降低PID效應。

2.5.2 模塊方面

濕度過高是導致模塊內囊性纖維化的主要原因，所以模塊的密閉性很重要。

2.5.3 電池

電池是PID抑制的重要因素，SiN發光層和抗反射層的變化會影響發電效率和設備成本。

3 提高發電企業新能源發展效果的措施分析

3.1 建立實時預測系統

為解決可再生資源消耗比例高的問題，必須提高與電力相關的新能源技術水平，確保電網安全運行。

因此，在未來幾年，有必要不斷提高新能源調度的技術水平，研究并建立具體的風電機組仿真模型，即風電場、光伏發電模塊和光伏變電站，仿真分析平臺建設，新能源發電并網發電系統；產品開發電站實時檢測系統，實現風電場資源的實時信息和運行監控；產品研發可應用于平原、盆地及山地等地形，以及暖溫帶季節性氣候、大陸性氣候、熱帶季節性風力發電預測系統。有助于提升電力網的調節控制力，增加電力網運轉的靈活性，通過區域電力網的互聯互通，發揮相連電力網的間接儲能功效，以實現資源調優利用，并降低系統總成本，同時，也要通過集中型和分布式儲能技術相結合，統籌協調性來增加電力網孤網能力。

3.2 對老舊設備的安全生產改造

鑒于傳統機器設備的經濟效益低和安全性低，所有公司都必須進行隱患管理和技術改造，以確保傳統設備具有出色的安全性和運營管理的作用。為了增加電氣設備的安全性，有必要建立一套完整的生產管理系統，提高電氣設備安全管理水平。在日常運行中，應加強對發電設備的定期檢查和維護，以確保機組的最佳運行性能，并定期進行檢查。每年進行全季預防性測試，以便及時發現并消除隱患。除了管理主要設備的安全性之外，還需要做好保護輔助設備的安全性的工作。

3.3 規范應急管理工作

應急管理工作可以在事故發生后快速針對性地進行搶救，減少和減少因事故造成的損失，并防止事故地繼續擴大。發電企業應按照能源公司應急預案管理，按照指南的要求規范應急預案的編制并應實現。積極舉辦培訓活動，以提高員工的應急能力，采取科學的培訓方法，加強應急預案的執行，明確鍛煉的具體內容，提高培訓演練效果，演習結束后總結并評估演習的有效性，并做好記錄總結工作，及時審查和改進相關的應急計劃和記錄。

3.4 加強對危險化學品的控制

發電企業使用的危險化學品主要包括硫酸，鹽酸，氫氧化鈉，氫氣，柴油，氨水和乙醇等多種類型，這些化學品對安全生產的日常管理有了極高的挑戰。發電企業應按照《危險化學品安全管理規定》等有關規定，加強對危險化學品的安全管理，規范產品鑒定和風險評估，加強對隱患的調查和管理，確保對危險化學品的安全隱患進行徹底調查，實施各種風險控制措施，從源頭上消除各種潛在風險，并避免生產中的安全事故。此外，根據行業規定的要求，應當確定和評估主要危險源，加強對危險化學品的主要危險源管理，確保生命和財產的安全，避免發生存儲不當引發的事故。

3.5 制定相關政策

新能源發電公司在新能源管理中要制定一套完善的管理控制體系，為安全建設提供完整而科學的系統。系統的規劃每個工作崗位的員工，讓所有員工參與業務建設將大大提高協調和效率。企業可以建立一個負責監督的團隊，以管理和協調所有員工，進行及時的設備檢查，審查和系統實施率檢查。安全人員必須具有實踐指導技能，并且要加強新能源管理。明確規定每個員工的責任，以確保安全管理結構的正常運行。在建立系統的過程中，有必要確保安全審計體系獨立，由行政部門直接管理，公平公開的管理模式以增強審計的有效性。安全監督機構直接負責與安全研究有關的工作，并進行自下而上的控制。在操作期間，任何與安全有關的工作都必須得到主管的批準，由上級組織各個級別人員的職責范圍。

4 結語

綜上所述，新能源技術的發展，為人們的生活帶來了諸多的便利，它不僅僅是一種技術型的改革，同時也與人們日常的衣食住行有密切的關系，新能源的革命也會成為人們生活方式的一場革命。對于新能源發電技術的研發與升級，發電企業需要對新能源生產銷售過程中的問題進行深入的研究與思考，優化電力系統，為人們生活謀福利。