电力系统中新能源发电的运用

崔文刚

【摘 要】随着可再生能源技术的进步，分布式发电技术的成熟，泛在电力物联网的兴起，预示着能源革命和数字革命的融合是电力能源发展的必由之路，为电力行业新一轮的发展创造出机遇。有效缓解环境、资源等方面存在的问题，应充分重视可再生能源的开发利用，重视新能源发电技术的应用研究，以达到构建完善的可再生能源供给系统的目的，为新经济模式提供更多的绿色能源。

【关键词】电力系统；新能源；具体运用

引言

不断减少的全球资源和日益严峻的气候环境问题，使得人类利用化石能源所进行的经济发展已经难以为继。在这样的情况下，人类意识到要走以可再生能源和绿色循环经济为主的可持续发展的道路。以太阳能和风能为代表的新能源是重要的可再生能源，利用新能源发电技术可以使资源和环境问题得以缓解。同时，促使全球的电力能源需求发生根本性的变革，从而实现资源和环境的可持续发展。

1新能源概述

1.1新能源的含义

常规能源是指技术上已经成熟，并且已经得到推广的能源。如：大中型水电、天然气、石油以及煤等都属于常规能源。

新能源指的是除去常规能源之外的多种能源形式，又可以称为非常规能源；是当前正在积极研究或推广、正在开发利用的能源。例如：核聚变能、生物质能、海洋能、风能、地热能以及太阳能等。

1.2 当前主要的新能源形式

根据当前的技术发展水平，电力系统、电力规划中以太阳能发电和风力发电为主要新能源发电形式。我国高度重视太阳能发电技术，不断加大对太阳能发电的规划、研究与应用，不断提高太阳能发电的相关政策支持力度，2013 年后我国的光伏发电呈现跨越式发展态势。就风力发电而言，世界各国都较为重视这一风能利用的重要形式；我国的风力发电行业也呈现出迅速发展的态势，风力发电技术的研究以及应用在不断深化，风电和光电在电网中的容量占比也在不断的提高。

随着智能电网技术、分布式发电技术的进一步成熟，会进一步促进清洁能源的消纳和绿色能源转型。以光伏、风力发电为代表的新能源具有广阔的发展空间。

2电力系统中新能源发电的运用

2.1 太阳能发电

光伏发电和光热发电是太阳能发电的主要形式。太阳能的主要特点是污染较低、容易获取。为了将太阳能更有效的利用，需要提升太阳能光电效应的转换效率，这样才能降低太阳能发电的成本。光伏发电以多晶硅材料受太阳光辐射的 “光生伏特效应” 产生直流电能。直流电是光伏电池板产生的电能属性，一般向储能电池和直流负荷中输送这种电能；储能电池的主要作用是对光伏发电输出的波动性进行稳定。光热发电主要是聚集自然界的光产生热能，使水受热变为蒸汽，蒸汽推动汽轮发电机发电。塔式太阳能光热发电和蝶式太阳能光热发电是按照不同的形式进行分类的。目前受到研究技术的限制，光能发电技术还具有较低的转化率和较高的成本，因此其应用范围较小。

2.2风力发电

清洁型的可再生资源主要是风能。风能资源的优越性是可以再生、不污染环境、就地可取和分布广泛。广泛的应用范围、较长的使用时间以及较低的成本是风能的特点。但风能的能量密度低、不稳定，并且受地形影响大。

风力发电主要是将风力发电系统通过风的动能带动起来，之后向发电机传递其转化的机械能，通过发电机实现机械能转化为电能。当前 AC690 V为当前风机输出的电压量，通过对变压器的合理匹配使正常电压的需求得以满足。

太阳辐射的能量在地球表面约有2%转化为风能，风能资源是可供人类开发利用的风能。估计全球风能资源总量为1.3萬亿kW，比可利用的水能总量还要多。中国10m高度层的风能总储量为32.26亿kW，这个储量称作“理论可开发总量”。实际可供开发的量按上述总量的1/10估计，并考虑风能转换装置风轮的实际扫掠面积再乘以面积系数0.785，得到中国10m高度层实际可开发的风能储量为2.53亿kW。

上述数据表明，中国的风能资源丰富，国家参照国际经验对风能发电采取积极的鼓励政策，来推动和促进风能资源的利用。随着科技水平的提高，特别是分布式能源技术的发展，以及风力发电制取氢气技术的日渐成熟，对风能资源利用的进一步发展具有重要的推动作用，将会在全球范围内提高风资源利用率和风资源应用的广度及范围。

2.3 地热发电

热水型地热发电技术和蒸汽型地热发电技术是地热发电技术的两种主要表现方式。地热发电技术的主要原理就是将热能转化为机械能，之后在发电机中将机械能转化为电能。这种转化技术就是将汽轮机的转动通过蒸汽热能来实现，从而使发电的目标得以实现。我国的地热电站出现在 20 世纪 70年代，截止到目前为止地热发电站在山东和江西等各个地区都有建设。由于地热发电技术装备水平的不断提高，新型地热发电技术需要的设备装置并不多，而且地热发电技术在实际的应用中也不会直接消耗化石燃料，只需要将地下热水和地下天然蒸汽等这些热能载体带动到地面上来即可。

2.4 生物质能发电

在电能的产生中可以对自然界中的生物进行充分的利用。这种电能产生的原理就是通过对绿色植物光合作用的应用，用化学能代替太阳能，并且储存在生物体内，这就是生物质能。广泛的分布、较低的污染、较多的种类以及清洁等这些都是生物质能所具备的特点。所以，当前新能源研究的一个方向和热点就是生物质能发电技术。通过转化生物质为可燃气，之后再燃烧可燃气来推动燃气发电设备，从而使生物质发电目标得以实现，这就是生物质能发电技术的主要原理。通过生物质能发电技术不仅可以将生物质燃用较为困难和分散分布的问题合理的解决，同时还可以将燃气发电技术较为清洁和设备紧凑的优势充分的发挥出来。使得生物质能发电技术成为有效和洁净的一种新能源发电技术。

2.5 海洋能发电

当前波浪能和潮汐能是两种主要应用的海洋能发电形式。波浪能发电技术的基本原理主要是通过动力转换系统依次将波浪能转化为机械能，同时也是转化电能的过程。虽然波浪能发电技术具有较高的成本、复杂的技术和较长的回收资源期等，但是我国未来开发和利用波浪能技术发电依然具有非常巨大的发展前景。潮汐能发电技术，主要是利用潮水涨落过程的中水位差，利用海水的潮位水位差形成的动能实现发电。潮汐能发电技术污染较小，但是由于潮汐发电站较高的建设成本导致该技术还不具备广泛应用的基础条件。

3优化新能源接入的电网技术

3.1合理选择新能源电源的接入方式

分布式电源越接近系统末端，对发电装置所在节点电压抬升越大。为了保证节点电压不越限运行，分布式电源并不适合安装在系统末端，并网点尽量靠近系统，尽量减小电气距离。

局部节点电压的抬升，使局域电网中局部支路的潮流不再以单方向流动，会导致系统的网损产生变化。网损与系统的分布式电源的具体位置、容量以及电网拓扑结构关联密切。在滞后功率因数下运行，且接入位置靠近负侧的条件下，可以减少因分布式电源接入引起的系统网损。

如果分布式电源的物理位置只能在系统末端接入，可以选择多点接入的方式，这样可有效控制节点电压运行在正常水平。

3.2加装无功补偿装置

由于分布式电源单点并网，并网点电压的提升幅度最大。为了控制节点电压在正常范围内运行，优先选择在电源并网点安装合适容量的无功补偿装置，如电抗器等。当分布式电源多点并网时，为了保证无功补偿方案的经济性、合理性，应采用分布式电源接入的最佳无功优化方案，在系统多点配置无功补偿装置。

3.3采用双回线路

双回线路可防止单一线路出现故障时，因为片区出现孤岛供电，可能会对系统、维修人员等造成的危害。而且负荷可能出现的供需不平衡，将严重损害电能质量，从而降低配电网的供电可靠性。当片区孤网运行的时候，可将调频系统的频率自动跟踪改为手动设置频率 50Hz，以保证孤网片区频率的稳定，提高孤网运行的稳定性。

结束语

电力能源革命的主要任务就是将太阳能和风能等这些新能源发电技术更加合理的开发和应用。分布式发电技术使得传统的供电网不再是传统的单向输送和分配电能的配电网。对新能源并网发电系统的认识并掌握其关键技术，能提高新能源的并网容量，提高新能源并网发电系统的可靠性和运行效率。

参考文献：

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[2]汪浩.新能源发电技术的现状及应用前景分析[J].工程建设与设计，2016，02（16）：104-105.

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（作者单位：新疆新能源研究院有限责任公司）