低碳經濟環境下的新能源技術分析

摘""要：近年來，新能源技術因污染較小、綠色化水平高的特點引起廣泛關注，這一特性與社會低碳建設的主題相匹配，且在未來擁有廣闊的應用和發展空間。以低碳經濟環境下的常見新能源技術與其應用場景為切入點，在此基礎上以風電技術為例論述其應用方式，包括系統應用框架、并網方法、補償機制等。最后就技術發展趨勢進行展望，以系統呈現低碳經濟環境下的新能源技術特點，服務其應用。

關鍵詞：低碳經濟""新能源技術""補償機制""風電技術

中圖分類號："F426

Analysis"of"New"Energy"Technologies"in"a"Low"Carbon"Economic"Environment

XU"Chi

Guangxi"Beibu"Gulf"Land-Sea"New"Energy"Co.，"Ltd.，"Nanning，"Guangxi"Zhuang"Autonomous"Region，"530022"China

Abstract："New"energy"technologies"have"received"widespread"attention"in"recent"years."Its"characteristics"of"low"pollution"and"highnbsp;level"of"greenization"are"in"line"with"the"theme"of"low-carbon"construction"innbsp;society，"and"it"also"has"broad"application"and"development"space"in"the"future."Starting"from"the"common"new"energy"technologies"and"their"application"scenarios"in"a"low-carbon"economic"environment，"based"on"this，"this"paper"takes"wind"power"technology"as"an"example"to"discuss"about"its"application"methods，"including"system"application"framework，"grid"connection"methods，"compensation"mechanisms，"etc."Finally，"it"provides"an"outlook"on"the"trend"of"technological"development"and"systematically"present"the"characteristics"of"new"energy"technologies"in"a"low-carbon"economic"environment"to"serve"their"applications.

Key"Words："Low-carbon"economy;"New"energy"technology;"Compensation"mechanism;"Wind"power"technology

低碳經濟（Low-Carbon"Economy）是一種現代化的經濟理念，也包括該理念下的經濟發展模式，一般是指可持續發展理念指導下，通過技術創新、制度創新、產業轉型、新能源開發等多種手段，減少煤炭、石油等高碳能源消耗和溫室氣體排放，達到經濟社會發展與生態環境保護兼顧的基本目標[1]。在此要求下，以新能源替代、部分傳統能源成為必然趨勢。當前，各地新能源技術發展與應用已初具規模，取得了可觀的積極成效?；谶M一步發展其價值的目的，分析低碳經濟環境下新能源技術應用場景、方式等內容，具有一定的積極價值。

1""常見新能源技術及其應用場景

1.1""低碳經濟環境下的常見新能源技術

新能源技術出現、應用的時間較長，其系統得到重視一般認為始于20世紀70年代，石油危機的出現使西方主要大國開始關注傳統能源的替代品。低碳經濟環境下，新能源技術得到的重視進一步提升，常見新能源技術包括核能技術、太陽能技術、風能技術、地熱能技術、海洋能技術等[2]。其主要特點集中于3個方面：一是較強的可再生性，如太陽能、風能源于自然活動，幾乎是無限可再生的；二是綠色化，大部分新能源技術污染性很小，甚至可實現全程綠色化生產，這是其較傳統能源而言的核心優勢；三是技術可實現性高，絕大多數發達國家和部分發展中國家可通過相同、相似的技術方法運用新能源技術[3]。

以太陽能為例，當前其核心應用形式為光電轉化，利用太陽能電池板收集來自太陽的光能，通過光伏設施將其轉化為電能（直流電），在應用前（包括并網和獨立使用）再轉化為交流電。此過程中不存在污染問題，且絕大多數地區光照條件滿足太陽能設施的工作需要，技術通用性強[4]。

1.2""相關技術應用場景

低碳經濟環境下，新能源技術的應用場景可分為3類，即民用場景、工業場景、其他場景。

民用場景是當前新能源技術的最常見應用場景，如各地居民樓頂部多見太陽能設備、道路兩旁多見太陽能照明設施、住宅建筑使用的地熱能，均可視作民用形式。新能源技術在工業場景的運用有一定要求，一般新能源技術應達到一定的生產量級，才具有工業化運用的價值[5]。如核能，需要投入較多資源和精力才能完成核反應堆建設，用于大型企業的工業生產活動。風能、潮汐能等新能源技術的利用也有類似要求。當前新能源汽車生產得到關注，新能源汽車使用的氫能也是新能源技術工業化運用的代表，具有較旺盛的生命力和廣闊的商業前景。

2""低碳經濟環境下的新能源技術應用方式

2.1""系統應用框架

以風電技術為例，風電是風能利用的典型方式，也是目前最有效的風能新能源技術。其應用的基本原理為：借助機械能和電能之間的轉化原理，對自然界的風能進行利用，再通過并網或終端處理的形式，使風能轉化后形成的電能可以為終端提供服務，或并入常規電網中，為其他區域提供電能。該系統的基本應用架構包括3個部分：一是終端工作設備，如風電機組；二是控制系統，如逆變器；三是輔助系統，如蓄電池。

通常風電機組以裝有輪葉的風力渦輪機為核心，該設備可以在風力作用下進入持續作業狀態，使風能被轉化為機械能，機械能再通過發電機轉化為直流電，其工作原理與水能發電相似，只是能源類別存在不同?？刂葡到y對各工作結構的參數進行控制，并保持工作邏輯清晰有效，一些現代化的風電工作系統可通過與新技術的聯動完成智能控制，效果、精度、安全性等均更高。輔助系統主要是指輔助風電工作系統完成基本工作、發揮輔助作用的工作結構，如蓄電池組能夠存儲電能，并網控制系統可以維持風電機組并網時的穩定性，避免安全問題。風電系統工作流程簡圖如圖1所示。

在基礎框架之上，還應重視邏輯框架構建，主要依賴信息化技術以及現代工程學理論提供支持。前者從控制系統角度出發提供支持，后者關注包括土木工程在內各基礎建設工作。此外，要想發揮風電新能源技術最大效益，需要做好前期技術分析，選取風力較強、穩定性高且開闊空曠的區域建設風電廠，采買質量可靠的設備服務技術應用。

2.2""并網作業

風電機組的基本特點之一在于裝機容量較大，一般在數百千瓦到兆瓦之間，遠高于一般電網的電壓水平。大規模應用風電技術時，需要考慮并網運行的需求，即通過技術方法和設備，使風電機組提供的電能并入常規工作電網內，該環節是風電技術應用的重點之一。并網的中心工作中集中于3個方面，即電壓控制、安全跟蹤和作業穩定性。

電壓控制方面，要求選取大容量變壓器，將其放置在并網中心，為保證電壓控制質量，要求實時啟動變壓器，對來自風電機組的電壓進行調整，使其略高于并網對象。由于風電帶有一定的不穩定性，原則上并網前保證其電壓水平維持在額定電壓的0.9～1.1倍之間，并網時將其降低到目標電網額度電壓的1.1～1.2倍之間，避免高壓電的強電流擊穿、燒融目標電網內的元器件。安全跟蹤主要強調對可能出現的并網異常、事故進行跟蹤，包括電壓波動、放電異常等，該工作可借助信息化設備進行，原則上主要強調預防性控制，并通過必要的應急機制避免事故擴大。

2.3""補償機制

運用風電技術的過程中，必須考慮其穩定性的不足。風電主要借助自然界的風力提供動力，但風力存在穩定性方面的缺陷，對并網以及其他形式的電力運用工作存在不利影響?？梢酝ㄟ^補償機制加以應對，目前主要采用蓄電池補償模式。該模式的基本運作思路如下。

發電過程中、完成后，利用容量較大的蓄電池儲蓄電能，蓄能達到其額定蓄能水平的40%～60%之間。并網過程中，當風電機組發電情況不理想、電力不足時，啟動蓄電池系統，通過必要變壓將蓄電池內的電能補充到風電機組內，集中提供給目標電網；風電機組發電能力較理想、電力充沛時，為避免電能浪費以及電壓過高的問題，將富余電能存入蓄電池中加以保存、備用。通過完善的補償機制，提升風電作業、運行的穩定性和安全性。

2.4""智能管控

風電廠組織生產時，其電能主要通過并網的形式流入常規電網，面向終端或次終端提供服務，在此過程中可能出現一些預期之外的異常情況或安全事故、生產事故。為控制可能出現的異常，需要加強風電并網管控，基于安全目的，智能技術得到了更多關注。以電壓實時監控為例，默認并網前風電機組的標準電壓水平為Xkw，實際工作中，受到設備性能、工作參數等因素影響，其并網電壓可能圍繞X上下波動：

[…；min；23；8G；0S；X；H-；3；1G；max；…]

當風電一端的電壓在min～max之間時，可視作系統允許的波動，不影響并網作業，當其低于min時，有可能導致目標電網內電能反向流入風電系統內，當其高于max，可能導致電流過大，損害目標電網內的設施。可建立智能管控系統進行安全跟蹤，其作業框架如圖2所示。

按照圖2所示模式，風電系統并網電壓的實時信息，通過傳感器實時進行采集并提供給智能中心。智能中心記錄X、min以及max等關鍵數據，當傳感器提供的實時信息（并網電壓）高于max或低于min時，智能中心認定其“電壓異常”，組織應急處理、中斷并網作業，同時進行警報、記錄有關信息。反之，當傳感器提供的實時信息處于max和min之間時，智能中心認定其“電壓正?！?，風電系統與目標電網的并網作業常規進行，實時參數收集工作也繼續進行。

3""低碳經濟環境下的新能源技術發展趨勢

3.1""多元并用

低碳經濟環境下，新能源技術的發展將呈現多元并用的基本趨勢，多元并用是指多種技術方法、作業形式聯合使用，以發揮不同技術的特點，進一步提升低碳水平。如風能、太陽能以及常規能源，可以在集成技術的支持下，聯合應用于現代電網中，在常規能源占據主流的基礎上，逐步增加風能、太陽能比重，改善能源結構，以削減碳排放，實現碳中和等目標。

3.2""安全控制

未來新能源技術的發展、運用也需要更多關注其安全性。前蘇聯切爾諾貝利核電站事故、日本福島核電站事故，均表明新能源可能產生安全方面的威脅。在應用新能源的同時，需要通過各類現代化的技術方式、管控手段，切實控制可能出現的安全威脅，并借助智能技術以及可視化技術等進行預防、應急處理，最大化發揮新能源技術價值。

4""結語

綜上所述，低碳經濟環境下，新能源技術的應用、發展價值更為突出，需要關注其應用場景、方式。現狀上看，新能源汽車、風電、太陽能、核電等新能源在各地得到廣泛關注，其應用場景和方式各有差異。就風電技術而言，其應用的基礎為詳細的現場調查以及以該結果為基礎的框架建設，實際工作中需要關注并網管控、補償機制建設等工作，并加強智能技術和運維技術應用。低碳經濟環境下，未來新能源技術發展趨勢較為多樣，可能更多關注安全性和穩定性，以發揮技術優勢，匹配低碳經濟發展要求。

參考文獻

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[2]單瑋程，趙俞旺，徐任婧."新能源汽車發展水平對區域低碳經濟轉型的空間影響研究[J].環境生態學，2024，6（8）：131-137.

[3]劉文欣，謝濤.低碳經濟驅動新質生產力發展研究：基于省級面板數據的實證分析[J].當代經濟，2024，41（8）：3-17.

[4]高愛.基于2014—2023年國內低碳經濟理念城市交通管理的文獻計量分析[J].中國市場，2024（20）：9-12.

[5]楊冬鋒，左圣宇，楊晶瑩，等.考慮綠色氫能證書交易機制和新能源汽車碳配額的綜合能源系統低碳經濟調度[J].電網技術，2025，49（2）：562-571.