電力系統中新能源發電的運用

文/于永

（中國三峽集團中國水利電力對外有限公司，北京 101100）

改革開放以后，經濟的快速發展不僅使得人民的生活質量得到了極大的改善，也使得能源問題日益突出。能源消費持續增長，對人類的生產、生活構成了巨大的挑戰。傳統的燃煤電廠主要是利用燃料的燃燒來產生熱量，然后利用設備把熱能轉換成電能，在節能方面存在著能源利用率低、轉化效率低、污染物排放高等問題。傳統的電力系統無法從根本上改變我國的能源消費現狀，所以如何利用可再生、低能耗、清潔能源是業界廣泛關注的熱點。

1.新能源發電背景

在很多國家，能源原料一直是引起爭議的首要因素。能源糾紛是一項關乎國家經濟發展和民生的重大問題。近幾年，全球很多國家都面臨著一個普遍的問題，即石油儲量的不斷下降。因此，降低對傳統能源的利用，可以從根本上解決這個問題。傳統的電力生產將石油和煤用來生產電力，需要消耗大量的非再生資源，同時也會產生大量的污染，進而給生態環境帶來巨大的壓力。由于急需找到替代傳統能源的新能源，因此，有關學者已經注意到了太陽能、風力等，并將其轉換成電力，確保新能源技術能夠更加科學充分地應用到電力供應中。

2.我國新能源發電現狀

所謂的新能源，就是太陽能、水力、風力等可再生資源，而不是礦物燃料。在可再生能源以外，分布式能源在現代意義上也是一種新型的能源。目前國內比較成熟的新能源技術，主要是風能和太陽能。根據資料顯示，我國風電裝機總量超過120000MW，超過了全球大部分國家，并且近幾年發展速度較為迅猛。而國內的太陽能發電與風能相比，還存在許多不完善之處，尚處在研發階段，這就導致我國太陽能發電的總裝機量與國際上的平均水平相差甚遠。近幾年，國家對太陽能和光伏產業的發展給予了極大的關注，在此背景下，新能源的發展速度有望取得突破。

3.現階段常見新能源發電形式分析

首先，我們把新的能源環境，如可再生能源和分布式能源，都稱作新能源，這就說明新能源的主要來源是可再生資源。其次，新能源的總體分布范圍較廣，其應用領域將更加廣泛。水能作為一種傳統的能量使用方式，可以被納入可再生能源的研究領域，也可以作為一種分布式或集中式的能源來進行綜合利用。在目前的技術水平下，風能和太陽能光伏是最常用的兩種能源。隨著相關新能源發電技術的不斷發展，各種全新形式的新能源發電將逐漸為人們所應用。

4.電力系統中風力發電技術的運用分析

利用目前的逆變器技術，可以有效調節和控制發電機的輸出功率，從而達到風力發電的目標和意義。一般來說，風電機組的控制系統包括主控制器、轉向系統、變距系統，這就意味著風電系統的控制系統與傳統的風電系統有很大不同。在采用雙饋方式進行風電機組的并網控制時，控制系統可以采用調整轉子的交流勵磁頻率參數來控制并網頻率。控制系統也可以通過調整轉子的交流勵磁振幅來控制并網電壓。另外，在采用永磁直接驅動方法進行風電機組的并網控制時，控制系統可以在電力電子設備的正常操作下，達到對并網的跟蹤控制目標。其最大的優點就是，脈沖電流的參數很少，并且可以對有功和無功進行有效控制。筆者認為，風電機組雖然不會影響電網的運行穩定性，但其接入方式會導致電網的一些輸電線路發生很大的變化，這就要求電網的安全措施應更加嚴格。

5.電力系統中太陽能光伏發電技術的運用分析

太陽能是來自太陽內部核聚能。由于太陽能的99%尚未被開發，因此，太陽能的發展前景是非常光明的。在現有技術條件支撐下，太陽能光伏發電技術在實際運行中的應用主要有三種：第一種是獨立用戶型，即利用電源電壓來實現整個太陽能光伏系統的控制；第二種是采用電網模式，即利用電源電流來實現整個太陽能光伏系統的控制；第三種是獨立的并網模式，它能夠實現PV(進程通信操作)和UPS（不間斷電源）的完美結合。在太陽能光伏發電技術的應用中，最難解決的問題就是如何對電能質量進行有效控制。如果把太陽能電池都換成薄膜電池，那么它的功率將會比現在的功率提升10%，而且在光線不好的時候，它的電能轉化率也較高，從而大大提升整個地球的發電能力。盡管目前薄膜電池的產能和晶體硅的產能相當，但薄膜電池的優勢非常顯著，所以在未來，薄膜電池有望成為一個新的應用領域。

6.海洋能發電技術的運用分析

目前，海洋能源的技術主要是海浪和潮汐，發達國家已經從海洋中獲得了幾十億千瓦的電力，但在這一領域，我國才剛剛起步，所以，未來的發展潛力是非常巨大的。據科學家估計，世界上的海浪中蘊藏著90兆瓦的電力。一些發達國家正在研制超大型波能機組，而我國政府也將建造波能機組，相信在不久的將來，我國也將擁有自主研發的超大型波能機組。

與海浪能相比，潮汐能是一種更好的新能源，每年都會向全球提供1000億瓦的電力，未來潮汐能的容量將會超過10億千瓦。我國在潮汐能發電方面也已占有一席之地，國內已有十多個潮汐電站正在建設和運行。在今后10年，我國還將建成100多個不同類型的潮汐電站。我們應當認識到，海洋能源的發展潛力與廣闊的海洋同樣巨大，特別是對于擁有漫長海岸線的我國來說，更是如此。

7.燃料電池發電技術

在新能源技術的發展過程中，燃料電池是最具發展前景和能夠發揮最大效益的一種能源。這種電池是由正極、負極、電解質等構成的。不同的是，該電池的正極和負極不存在活性物質，只要將燃料和氧化劑進行輸送，就可以對其進行充分利用。就工作效率而言，燃料電池的能量利用率無法達到100%，反應時不可避免地會出現能量損失，因此，對電池組進行結構優化，減少能量損失是其發展的關鍵。

8.新能源發電發展建議

8.1 加強新能源發電科學統一規劃

在新能源發電中，能源管理機構要有一個更為科學、合理的計劃，以及最后的發展目標。在具體的工作中，管理機構要嚴格按照經濟、綠色的原則，對當前的能源需求和可再生能源的使用進行科學規劃，并制定相應的發展目標。在確定了總體目標后，管理機構需要明確新能源發電的發展方向，包括主要任務、項目建設、服務體系等。在確定新能源發電裝機規模時，管理機構必須與我國目前電網的調峰能力相適應。只有科學的規劃，制定合理的目標，才能確保新能源發電更加科學穩定地發展。

8.2 明確各方責任，全方位促進發展

為了更好地發展新能源，政府和相關部門必須制定出統一標準，從而推動新能源產業的發展。在進行新能源發電科學研發的過程中，政府部門、監管部門、發電企業、電網企業、制造企業、行業協會應該履行《中華人民共和國可再生能源法》賦予的責任，進而促進全方位發展。

9.結語

總之，在各國日益重視環保的今天，開發和利用新能源已經成為各國的發展策略。新能源技術在電力系統中的運用，可以有效解決傳統燃煤電廠存在的不足，而可再生能源的使用，又可以有效解決目前的能源消耗問題。雖然新能源技術的發展與應用還面臨著許多問題，但是隨著科技的進步，新能源將是未來的發展趨勢。當前，我國越來越注重對電力系統進行節能優化，因此電力公司要不斷升級自己的電力系統，以達到提高能源利用率和降低環境污染的目的，并以開發節能型電力系統為主要目的，減少能耗，進一步提高生產效率。與此同時，電力行業在實際應用中也應該不斷地進行新能源技術的革新與優化，確保能為我國的新能源發電技術打下更加堅實的基礎。