摘要:能源对于社会发展的推动作用无可替代,随着信息时代的到来,电能的需求量越来越大,但是在我国的电力系统中,火电占比较大,对于环境的污染较为严重,而且煤炭等不可再生资源逐渐枯竭,让新能源发电的应用成为了当前电力系统中发电工程的重要组成。虽然现在的新能源发电还不够成熟,但是一些技术已经得到了普及和应用,为我国电力系统的发展提供了助力,同时国家也在加大新能源发电的研究,新能源发电会成为未来电力系统中发电的主要方式。
关键词:电力系统;新能源发电;应用
1.新能源发电概述
新能源发电是在火力、水利和核电发电之外的、可以持续使用能源进行发电技术的总称,主要有光伏发电、风能发电和新型能源发电三个大的种类。新能源发电的特点较为明显,发电过程污染小,几乎不会对环境造成危害,而且能源都是自然环境,可以保证可持续发展。新能源发电在电力系统中的应用可以解决偏远山区电力配送损耗大,地区电能供不应求的情况,为我国的可持续发展战略和经济发展提供了能源的支持,可以提高电力系统的电能输出。
2.新能源发电的特点以及类型
现阶段,为加深对新能源发电的了解,要对其发电的特点以及类型进行研究分析,从而能够更好地使用新能源进行发电。当前,新能源发电的特点主要包括:首先,新能源发电中的风电与光伏发电是不具有持续稳定性的,这两种新能源发电形式具有波动性,难以作为持久稳定的发电输出源。风电需要根据风速的具体强度以及实际情况不断进行改变,难以保持长久稳定地输出。同时,光伏发电亦是如此,其受光照变化的影响,其输出的强度也是随着一天的光照变化随时改变的。其次,新能源发电中的风力发电以及光伏发电,一个属于正调峰特性,一个属于反调峰特性,即风力发电夜晚输出的量大于白天,而光伏发电则相反。现阶段,在实际利用新能源进行发电的过程中,要充分了解其中的特点,从而能够更好地规划电网,有效地提升新能源发电的利用率。新能源发电作为近年来新兴的发电模式,在实际大面积应用新能源发电模式之前要对其类型进行充分的分析,针对当前自身的实际情况采取合理的新能源发电形式,从而在节约成本的基础上,有效提升新能源发电的整体效率。现阶段,新能源发电中最为常见的有以下三种类型:第一,水力发电是新能源发电领域中比较容易开发的方式,其自身利用水流过程中产生的重力进行发电。在水力发电的过程中水资源能够循环利用,属于清洁能源,在利用水力进行发电的过程中基本不会对环境造成污染。但是水力发电受地域限制以及季节的影响程度较高,在实际建设水力发电工程的过程中要对其进行充分考虑。第二,风力发电在新能源发电领域中占有比较大的优势。风力属于清洁能源,我国大部分地区都能够建立起有效的风力发电系统。但是风力发电自身输出电流的不稳定性就注定了其在实际应用的过程中不能够单一地利用风力发电完全满足一个地区的电力使用需求。第三,太阳能发电在我国的绝大部分地区都可以实现应用,但是太阳能发电的利用率比较低,受天气状况的影响,变数大。我国新能源发电的类型主要包括以上三种。
3.新能源发电技术在电力系统中的具体应用
3.1光伏发电技术
从地球能量的释放层面来说,太阳辐射为主要部分,通过向地球辐射,为地球提供能量。太阳能每秒钟辐射产生的能源,相当于大约500万t标准煤。若能够高效利用太阳能,则会获得很高的经济效益以及环保效益。技术分析:(1)光电效应。当物质被特定电磁波照射以后,那么内部相应的电子将会被激发,进而形成电子。运行的太阳能光伏发电系统,具体由蓄电池和电池控制器以及光伏电池组等装置组成。(2)电池组。目前来说,使用的太阳能电池类型很多。应用较为广泛的晶硅电池,主要包括单晶电池和多晶电池。从应用效能方面来说,硅基薄膜光伏电池的能效略有不足;化合物薄膜电池的应用,存在着污染以及危害问题,因此应用很少;聚光光伏电池的应用,需要配置散热器以及聚光系统,成本较高,还需要加大成本控制的研究。(3)光伏阵列。使用单抽式支撑光伏组件,可将系统工作效率提高20%;使用固定式组件,可将系统工作效率提高25%;使用双轴跟踪组件,可将系统工作效率提高30%,为了保证效能的实现,要做好安装环节的把控。(4)逆变器。不用类型的逆变器,优势差异。例如组串式,MPPT路数多;最高配比组件为1:1;采购成本高;维护点位多;设备提供商多;适用于山地以及屋面。(5)光伏电站SVG的调压技术。运行的光伏电站,尤其是末端电源点电站,极易被电压因素影响,整个电站的调整能力不强,需要借助SVC的性能作用进行调节。采用的SVG调节模式,具体包括恒功率因数模式、恒电压模式等。一般来说,电压省调的状态下,恒功率因数具体负责日常运行的控制,同时依据符合的动态变化,进行无功变化的调整。若系统电压高于额定电压,高出10%,那么对于电压的调整需求,采用恒功率控制措施难以达到,要采取恒电压模式。(6)PID效应。从光伏组件的使用角度来说,电位处于某种情况下会产生逐渐衰弱的情况。由于长期处于高压状态下运行,受到电荷因素和漏电流因素的影响,使得组件的性能会被影响,出现50%左右的降低情况。如果湿度和温度等很高,那么PID效应会更高。对于PID效应,要采取相应的治理措施。首先,做好系统方面的处理。利用新工艺以及新设备,例如设置逆变器,实现减弱或者降低PID效应以及系统电压,减少对光伏发电系统运行的影响。其次,做好组件方面的优化。从组件PID效应的产生原因来说,高湿为主要因素,需要增强组件的密封性能。采取优化EVA生产工艺和原材料的配比方式,增强EVA胶膜的抵抗能力,减少PID效应的影响。最后,做好电池方面的控制。若想有效抵抗PID,充分发挥电池的作用,能够获得不错的效果,比如改变SiN减反层以及发射极。
3.2风电技术
风力资源是自然界中的重要资源,其储量极其丰富,这也为风能资源的利用创造了良好的前提条件。风力发电技术下,主要是将风能资源转化为相应的机械能资源,借助于风力发电机,最终将风能转化为电能。
3.2.1风机类型
风力发电技术条件下,风机是其中的主要设备。一般情况下,根据风机装机容量的大小,其主要包含了大、中、小类型。风机选择时,需要结合风力发电要求,来进行风机类型的选择。风机容量与桨叶长度之间存在着紧密的联系。以发电机转速为划分标准,风机主要包含了变速、恒速与多态定速类型;而以风能驱动作为划分标准,风机有顺风与逆风、高速与低速之分。
3.2.2设备的组成和功能
轮毂、塔筒等都是风力发电机的核心构件,其中,叶轮叶片、轮毂与变桨系统是构成了风轮子系统,整个发电机的运行过程中,叶轮叶片的形状直接决定着整个发电机对风能的吸收程度。如果切出风速在风机风速以下,其气动制动是经由叶尖的旋转运动来实现的,如果在风力发电机的运行过程中,叶片无法维持其正常的运行状态,要及时采取必要的防护措施,避免叶片异常运动所引发的各种问题。
3.2.3风机控制技术
当前,在电力系统中,风电技术是一种重要的并网技术,其并网主要是借助于变速异步发电机、双馈异步发电机、双速异步发电机来实现的。相比较而言,如果要发挥风机并网的最大作用,必须要保障风机并网的机组功率、转速,而这两个指标的实现往往是通过桨距的调整来进行,在此过程中,最大功率追踪法的应用,使得风电转换功率大大提升,风机并网在电力系统中发挥了应有的作用,提升了供配电的整体质量。
3.2.4无功电压控制技术
风力发电技术中,由于电力系统内对于并网有着较高的要求,在实际的应用中,风电并网点与无功补偿的电压稳定性相同,这就使得风电场能够以无功补偿为基础,借助于无功补偿设备,实现良好的无功电压控制,这种补偿控制具有明显的动态性,优化了电力系统的电力输送环境。
3.3地热发电
近年来,随着技术的进步,地热资源的应用越发普遍,地热资源在发电、供暖与空调制冷方面都有着广泛的应用。以地热发电技术为例,其在应用时,主要是能源的转化过程,地热能经历了向机械能与电能的转化过程。这种地热发电技术相对简单,其应用有效缓解了我国的能源消耗困境。
4.新能源发电技术在电力系统中的应用策略
4.1整合各方力量推动新能源的发展
从新能源发电技术的应用角度来说,还面临着系列挑战。若想不断加快新能源发电技术的发展以及应用,需要政府相关部门能够协同作战,结合当前电力新能源的发展实际情况,围绕存在的问题和需求,制定完善的执行标准以及要求,为电力新能源的发展提供动力。与此同时,细化明晰各个部门肩负的职责,推动电力新能源发展,推广新能源发电技术的应用。通过颁布相应的政策,不断提升新能源发电的比重,释放电力新能源的价值和优势。
4.2科学规划
推动新能源的发展以及应用,当前的重要任务为科学合理规划,这也是发展电力新能源的基本要求。具体落实方面,需要相关主管部门能够坚持经济和绿色的基本原则,深度分析当前能源市场的基本需求,除了做好水电和火电的规划外,制定符合发展实际的可再生能源目标。基于提出的新能源发展以及利用总目标,对新能源发电技术的应用,进行合理规划,优化规划方案,并且提出相应的标准,为电力新能源发展和应用面临的问题,提出具体的解决措施,推动新能源发电技术的高效发展。
4.3增强应用可靠性
新能源发电技术的应用,并网运行可靠性问题比较突出。随着新能源技术的不断优化和完善,电力系统运行的稳定性得到了有效增强,不过借鉴传统电力系统建设和运行的经验,系统运行环境比较复杂,若想提供稳定的电力服务,合理规划以及控制电路结构,有着重要的意义。建设新能源发电系统时,要做好全面的调查和分析,保证规划的科学性以及合理性,最大程度上保证技术的应用效益。
4.4建立健全法规体系解决并网难题
建立健全法规体系,取消补贴政策。形成较为完备的政策框架体系,一方面,针对国内外能源产业发展的形势变化,制定我国统筹能源产业、经济发展与环境保护的基础性法律文件,以此形成中国新能源产业发展的纲领性法律;另一方面,完善新能源开发与利用的保障制度,例如,新能源消费的法律法规、新能源利用的法律法规以及制定可再生能源固定价格收购制度法等。与此同时,在新能源产业高速发展的情况下,需要考虑法律法规的增补要涵盖新业态的出现。
补贴产生的负担愈发沉重,补贴政策无法持续下去。结合近年我国电力市场的现状,取消补贴政策能够倒逼新能源发电企业与产业链各端的制造商聚焦于降低生产运营成本,使更具有经济性的新能源项目被择优开发,保障新能源项目的盈利性。取消补贴政策也会进一步缓解新能源项目投产后衍生的消纳难题。在当前环境约束与碳排放约束条件下,通过传统能源发电征收碳交易税、环境税等政策能够促进新能源发电企业之间的竞争,有利于电力资源的优化配置及电力行业效率的提高。
妥善解决并网难题,不断完善消纳机制。针对目前中国新能源产业存在的并网难题,一方面,政府部门可采取措施支持弃风弃光现象严重的“三北”地区实行冬季清洁采暖计划,以此促进新能源消纳,并进一步杜绝新能源电力的遗弃浪费现象;另一方面,政府部门还可通过加强对特高压电网的开发与建设,实现新能源电力富余地区的外输外送,将多余新能源电力输送至东部沿海等电力需求较高的地区,实现新能源电力生产与消费的平衡,从根源上遏制弃风弃电现象的产生。
伴随全世界范围内新能源企业的快速发展,很多国家新能源电力消纳机制的探索与建立均得益于新能源配额制的应用。依据国外实践经验,实施新能源配额制能够通过市场化的手段,鼓励发电企业以最低的成本开发新能源,并将附加成本传导到消费端。结合我国实际,可以依托中国电力市场改革,将对新能源的扶持政策由上网电价政策转向配额制,实施配额制能够增强新能源在传统能源中的竞争力。
结论:
综上所述,电力系统的发展要重视新能源电力技术的应用,解决现实中存在的难题,并且根据实际的地理情况做出合理的选用,以此来保证可持续发展,也提高电力系统的配电功效,提高电力企业经济效益。在实际的应用中,作为新能源技术,要加大研发力度,积极应用其优点,解决其中的不足,从而使新能源发电可以逐步代替火力发电等传统发电方式,对于解决能源危机、减少环境污染具有重要意义。
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