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新能源发电在电力系统中的应用

来源:《中国高新科技》期刊社 时间:2018-07-26

新能源是非传统能源,是值得大范围推广和使用的能源。新能源具有可再生性,能满足人们和社会多元化的能源需求。为了确保电力系统能满足多元化的用电需求,发展新能源是社会发展的必然趋势。

1 新能源发电概述

20世纪90年代,世界能源和电力发展市场已不再是传统煤炭发电或者石油发电,而出现更多的新能源发电类型,比如天然气发电、太阳能发电、风力发电等。随着社会的不断发展,人们对煤炭和石油的消耗量急剧增加,现有的煤炭资源已无法满足人类的日常需求,需迫切地对新能源进行开发和研究,确保人们的正常生活和工作,维持社会的稳定与和平。

1.1 新能源发电的特点

与传统能源相比,新能源的特点主要表现在以下几个方面:(1)清洁环保。作为新能源,其主要的评判标准是不能对生态环境产生负面影响,在确保生态多样性和物种多样性的基础上,减轻传统能源的压力,并且不会受到地域的限制,提高资源的利用率。(2)可持续利用。新能源所具有的可持续利用性,有效地解决了当今社会对能源的需求压力,从而确保社会的和谐稳定发展。(3)可再生。传统能量的来源主要依靠煤炭和石油等,但经过几十年的开采和使用,这些能源已经无法满足社会的需求,并出现枯竭的现象。因此,能源的可再生性至关重要。

1.2 新能源发电形式的应用现状

现阶段,全球的发电方式主要为风力发电、核能发电、太阳能发电和海洋能发电,据不完全统计,2016年全球新能源发电量超过1.5亿kW,我国发电量>1700万kW。通过分析现阶段我国实际的发电情况可知,我国人均新能源发电量还达不到全球人均新能源发电的一半。由此可以看出,新能源的实际发电量依然无法满足我国对新能源的需求。目前,全球新能源发电状况较好的依然为西方发达国家,主要是由于西方国家进行新能源推广的时间较早,技术和设备相对比较成熟稳定,能满足不同条件下的不同需求,从而带动了西方国家新能源技术的发展和普及,值得我国学习和借鉴。

2 电力系统中风力发电技术的应用

风力发电系统主要以电力电子技术作为载体,对发电机组的各项参数进行控制,达到发电的目的。风力发电机组主要包含主控制器设备、调向系统设备和制定系统设备和变矩系统设备几部分,这几大部分主要决定了电力系统的平稳和安全。风力发电系统能有效减少机电设备发生的震荡现象,由于现有的风电机组体积较小,所以其阻尼系数较大;风力发电机组不会影响电力系统的正常运行,但会改变部分输电线路的潮流方向,因此需要对其进行重点分析和关注。

采用双馈方法控制风力发电机组并网时,技术人员通过对转子交流励磁频率参数进行调节,从而对并网频率进行控制。同时,通过对转子交流励磁幅值进行调节,从而对并网电压进行控制。此外,采用永磁直驱方式控制风力发电机组并网时,可以对电力电子器件的运作情况进行跟踪和控制。在实际的操作过程中,其能有效降低冲击电力参数,并对无功功率和有功功率进行控制。

3 海洋能源利用的可能性与前景调查

地球是人们赖以生存的唯一家园,海洋所占面积为71%,陆地所占面积为29%,海洋所蕴含的资源非常大。可以说,谁掌握了海洋技术,谁就掌握了话语权。我国新能源发电主要采用风力发电、太阳能发电这两种方式,忽视了海洋所蕴含的能源。其实,海洋的能量巨大,并且是现阶段找到可替代能源前唯一可依靠的能源。海洋不仅蕴含大量的生物和物种资源,还潜藏大量的能源,比如生物能、潮汐能等,这些能源值得人们进行开发和利用,能够有效地缓解社会对能源的需求压力。海洋能源并不完全指海洋自身,地球存在于太阳系中,只要其一直存在,海洋能源就永远不会枯竭。

现阶段,以海洋能为基础来进行发电主要有两种方法:第一种:施工人员将沸点较低的水质加热使其呈现为蒸汽;第二种:以温水为基础,将其运送到真空室内加热至沸腾状态,从而转变为蒸汽。液体水转换为蒸汽后具有强大的热能,推动汽轮发电机进行发电,再从600~1000m深处进行冷却水的抽取,从而实现冷凝蒸汽的目的。1930年,法国科学家借助海水存在的温差进行发电,并取得试验成功,但发出的电能与消耗的电能相比少之又少,不值得推广和使用。目前,大多数国家都在积极研究海水温差发电。大量的试验证明,其具备一定的优势特点:1)将温海水作为基础进行发电,能有效避免化学物质对海水产生污染;(2)采用开放式循环能降低试验成本,提高发电效率;(3)采用塑料制造的直接接触热交换器,能有效提高设备的抗腐蚀性;(4)能产生大量的蒸馏水,为其他部门的使用节省资源。

我国在潮汐能发电方面在国际上具有一定的地位,并且正常运营的潮汐发电站已达到几十座。经过5~10年的发展,我国的潮汐发电站势必会>100座。由此可以看出,海洋能发电和宽阔的海洋一样具有巨大的发展空间和发展前景。我国的海岸线较长,具有丰富的海洋能源,具有一定的优势。海洋能是可再生能源,并且永远不会枯竭,其与煤炭发电相比较,不会消耗现有的能源,也不会对环境产生污染;与太阳能发电进行比较,不会占有现有的土地资源,提高土地的利用率;与核能发电进行比较,不需要消耗稀有的能源,也不需要强大的保护措施和科学技术作为依靠。

4 光伏发电技术及应用

光伏发电是指以半导体材料所具有的特殊光学效应直接将光能转化为电能的一种新型技术,该技术的核心部分为太阳能电池板。技术人员对太阳能电池板进行串联后并且对其进行封装处理,增加了接触面积,提高了能源的转化率。

1)光伏发电系统。现阶段,通过对我国光伏发电系统进行分类可以分为三大类:独立用户型、并网型、并网/独立型发展。根据实际的情况进行光伏发电系统的选择。

2)光伏发电技术是一种具有前途的新型清洁能源,具有永久性、清洁性和灵活性的三大优点。光伏发电技术的核心是半导体的光伏特性,利用半导体界面的产生伏特效应而将照射在光伏材料上的光能直接转换成电能的一直技术。现阶段,晶体硅是市场上主要应用的光伏发电半导体材料,市场占有率在90%以上。当太阳光照射在光伏半导体的p-n结上时,会形成新的空穴-电子对,在p-n结内建电厂的作用下,空穴会由n区流向p区,同时相应的电子则会从p区流向n区,此时就会形成电流的产生。光伏发电技术在此情况下对小范围发电装置串联并进行封装保护,再配合相应的功率控制装置,就形成了整体的光伏发电组件,再对整体的光伏工程进行合适的设计、安装控制和维护。

3)将并网光伏发电系统接入电网后对电力系统会产生一定的影响。研究人员对光伏发电的实际情况进行分析,当并网光伏发电系统接入电网系统后会增加电网系统的负荷量,从而出现预测失误等现象,影响技术人员制定电量调度计划。在电网中出现的快速波动性会使电网系统的峰值和频率发生变化,影响电网系统的正常电压,不利于电网系统的稳定性。

5 新能源发电发展建议

5.1 明确各方责任,全方位促进发展

通过对多种新能源类型进行分析,总结出各个类型新能源的优点和缺点,相关人员需根据我国的实际情况选择符合我国国情的新能源发电方式,解决我国的能源压力。因此,各级政府部门和电力企业等需严格按照《可再生能源法》中对各项人员的职责进行规定,并且按照法律的规定来进行工作,这样不仅能确保可再生能源的有效开发和高效使用,还能对各界部门的行为进行监督,促进各级部门全方位发展。

5.2 加强新能源发电统筹工作

1)各级政府部门需根据我国现有的实际情况制定出科学合理的新能源发电规划,从而确定出最佳的发展方案。此外,各级能源管理和监督部门需严格以经济、绿色的原则为基础,并且根据我国各个地区对能源的需求和各个地区可能源资源的分布情况,对现有水力发电、火力发电、核能发电和天然气发电等方式进行科学合理的分配,从而制定出可再生能源的发展计划,确定出新能源发电的总量。

2)相关部分需要确定出能源发电总量目标,制定出新能源发电规则,对现有的发展目标、工作任务、项目进度、电网建设、服务和保障体系等进行全面的优化和调整。《可再生能源法》对新能源发电的各项工作内容进行了规定,并对职责进行了明确化。现阶段,在电力工业发展计划中融入《可再生能源法》,确保发展和规划同步走。同时,中央与地方所制定的发展规划需要保持一致,这样才能确保中央与地方同步发展,共同进步。

3)电话系统规划方案与新能源发展战略有效地联系在一起,同步协调发展。在新能源发展规划工作中,需对大型新能源发电基地接入电力系统的工程安排工作进行明确化,确保其满足市场对能源的需求,提高资源的利用率。

6 结语

综上所述,从宏观层面上而言,在电力系统中,新能源能有效缓解传统能源的压力,满足当今社会对能源的需求。因此,对新能源发电技术进行探索和分析具有重要意义。新能源具有清洁环保、可循环使用和无限性等特点,对于我国构建资源节约型、环境友好型社会具有一定的积极影响。相关部门应以我国实际国情为基础,有针对性地制定出新能源发电方案,确保其能在电力系统更好地应用,以促进我国社会和谐稳定地发展。

参考文献

[1]蓝澜.新能源发电特性与经济性分析研究[D].北京:华北电力大学,2014.

[2]卢勇.新能源发电在电力系统中的应用[J].云南电力技术,2010,(3).

 

(作者系在读学生)

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