淺談新時(shí)期電力新能源及其利用

任凱

摘要：隨著我國(guó)電力事業(yè)的大力發(fā)展，電力已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾茉?，人們所從事的幾乎所有的日常活?dòng)都與電力有關(guān)。本文首先說明了新時(shí)期電力新能源利用的必要性，然后分析了新時(shí)期電力新能源利用面臨的挑戰(zhàn)，最后探討了新時(shí)期電力新能源的具體利用。

關(guān)鍵詞：電力；新能源；利用

中途分類號(hào)：F407.61

1 新時(shí)期電力新能源利用面臨的挑戰(zhàn)

1.1 調(diào)峰、調(diào)頻問題

當(dāng)前利用新能源進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)并不十分成熟，因此會(huì)給電網(wǎng)帶來一定的隨機(jī)波動(dòng)性，而電力系統(tǒng)的發(fā)電運(yùn)行需要保持平衡的狀態(tài)，這樣一來就很有必要利用其它的電源形式來進(jìn)行補(bǔ)充，以彌補(bǔ)新能源發(fā)電帶來的負(fù)面影響。當(dāng)前最優(yōu)的互補(bǔ)組合便是水電和火電。不得不承認(rèn)，當(dāng)前火電仍然是總裝機(jī)容量中占據(jù)主導(dǎo)地位的發(fā)電形式，從這里也可以看出，要利用新能源進(jìn)行發(fā)電，在當(dāng)前的技術(shù)條件下，必定要更加依賴火電的快速深度調(diào)峰。

1.2 新能源電力消納問題

新能源發(fā)電還存在一定的電力消納問題，這是源于新能源的分散性。以風(fēng)力發(fā)電為例：我國(guó)的西北地區(qū)是風(fēng)能資源最為豐富的地區(qū)，然而該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)較為落后，風(fēng)能發(fā)電的發(fā)電量就不可能被這些地區(qū)全部消納掉，剩余的電量只有借助于西電東送，把西北過剩的發(fā)電量輸送到東部地區(qū)進(jìn)行消納。由此可見，未來我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展一定是大電網(wǎng)與分布式小規(guī)模電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的時(shí)代。

1.3 繼電保護(hù)遇到的挑戰(zhàn)

利用新能源發(fā)電還會(huì)遇到一個(gè)大的挑戰(zhàn)，那便是繼電保護(hù)問題。我們知道，異步發(fā)電機(jī)無法做到如同同步發(fā)電機(jī)那樣即使在發(fā)生短路故障時(shí)依然可以提供可持續(xù)、穩(wěn)定的電流。這也是新能源發(fā)電中繼電保護(hù)設(shè)計(jì)中的一大難點(diǎn)。如何使得繼電保護(hù)裝置依據(jù)不持續(xù)的短路電流來判定故障的發(fā)生，從而能夠?qū)⒐收线M(jìn)行準(zhǔn)確并且快速的切除，保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性。

2 新時(shí)期電力新能源的具體利用

2.1 風(fēng)力風(fēng)電

風(fēng)力發(fā)電的原理比較簡(jiǎn)單，就是利用自然對(duì)流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，但是這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)可能會(huì)很慢，達(dá)不到風(fēng)力發(fā)電的速度要求，這時(shí)就需要借助風(fēng)力增速機(jī)來增強(qiáng)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，一旦達(dá)到了一定的轉(zhuǎn)速，動(dòng)能就可以轉(zhuǎn)化為電能了。但是通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，盡管風(fēng)力發(fā)電節(jié)省了大量的能源，但是這種發(fā)電方式對(duì)風(fēng)能的利用率還是存在偏低的狀況，僅僅從理論出發(fā)，風(fēng)能發(fā)電機(jī)能夠發(fā)揮的最大風(fēng)力才只有全部風(fēng)能的59.6%，實(shí)際應(yīng)用中的利用率則更低。由此可見，風(fēng)力發(fā)電作為一種新型的新能源發(fā)電方式，其未來可提升的空間還很大，應(yīng)著力于研究風(fēng)能的利用技術(shù)，推動(dòng)風(fēng)能利用率的增長(zhǎng)。

2.2 核能發(fā)電

我國(guó)核電工程發(fā)展較早，但是核電具有一定文獻(xiàn)性，切爾諾貝利核電站的爆炸的危害歷歷在目，但是核能是人類能源發(fā)展的重要趨勢(shì)，所以我國(guó)發(fā)展核能時(shí)，一直都從核能的安全性出發(fā)，對(duì)核電站的選址慎之又慎，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累，我國(guó)的核電技術(shù)較為成熟，能夠避免核事故。另一方面我國(guó)長(zhǎng)在利用核聚變技術(shù)，掀起新的技術(shù)革命，如果實(shí)驗(yàn)成果，那么時(shí)間將在具有能源危機(jī)，為了這一目標(biāo)，我國(guó)科學(xué)家努力科研，并在這一領(lǐng)域取得世界最領(lǐng)先的地位，階段技術(shù)不斷的突破，從中科院合肥物質(zhì)研究院獲悉，該院等離子體所承擔(dān)的大科學(xué)工程“人造太陽”實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）又獲重大實(shí)驗(yàn)成果，其輔助加熱工程的中性束注入系統(tǒng)（NBI）在綜合測(cè)試平臺(tái)上成功實(shí)現(xiàn)100秒長(zhǎng)脈沖氫中性束引出，初步驗(yàn)證了系統(tǒng)的長(zhǎng)脈沖運(yùn)行能力。

2.3 清潔煤的使用

首先，原煤的加工技術(shù)。要將原煤進(jìn)行繼續(xù)深加工，型煤是最好的選擇，但是加工之后煤漿和配煤也可以用于選擇。水煤技術(shù)也是一種新型的清潔煤資源，在煤炭原料中摻入相關(guān)的添加劑，使得煤炭的狀態(tài)油固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，這是一種很好的混合燃料，能夠?qū)崿F(xiàn)噴燃，也為運(yùn)輸提供了便利。其次，從煤炭的煙氣凈化技術(shù)。當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的便是濕式的石灰石裝置。另外，外脫氮氧化物技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)煙氣凈化的先進(jìn)技術(shù)。要使得煤炭降低污染指數(shù)，那么新的燃燒技術(shù)的出現(xiàn)尤為重要，當(dāng)前應(yīng)用的技術(shù)包括煤氣聯(lián)合的循環(huán)、整體地煤氣化聯(lián)合循環(huán)、增加液化床的聯(lián)合循環(huán)。

2.4 生物質(zhì)能發(fā)電

生物質(zhì)能發(fā)電，很多人忽視它的重要作用，有專家統(tǒng)計(jì)我國(guó)全國(guó)的生物質(zhì)能發(fā)電水平可以與三峽工程相比較，生物質(zhì)能是利用利用生活垃圾和廢物。利用微生物的作用產(chǎn)生沼氣，利用沼氣發(fā)電，沼氣不僅能作為發(fā)電材料，同時(shí)也可以作為生活燃?xì)?，直接用于做飯，或者將其加工為汽車使用的能源。生物質(zhì)能發(fā)展僅在初級(jí)階段效果就已經(jīng)十分明顯，所以在未來的能源發(fā)展這是一項(xiàng)可以重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目之一。

2.5 太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的重難點(diǎn)

2.5.1 電壓波動(dòng)

毋庸置疑，要利用太陽能進(jìn)行發(fā)電，那么太陽的光照強(qiáng)度便成為影響太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率的首要因素，我們知道，太陽的光照強(qiáng)度也不是人為可以決定的，它要受到天氣和季節(jié)條件的影響，這樣一來，自然條件的變化的不可人為干預(yù)的，那么太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率就會(huì)從自然條件的不斷變化產(chǎn)生不穩(wěn)定性。新時(shí)期進(jìn)行太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，基于保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，就要充分預(yù)估到從電網(wǎng)中瞬間脫離對(duì)系統(tǒng)電壓產(chǎn)生的影響，并采取一定的措施減小這種不利影響。

2.5.1 諧波

諧波會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生極為不利的影響，但是在利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)行發(fā)電時(shí)，系統(tǒng)中的并網(wǎng)逆變器在轉(zhuǎn)換電能時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生為數(shù)不少的諧波，會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響。如此一來，就需要加強(qiáng)太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的檢測(cè)工作，這也是控制畸變率的有效手段。在利用太陽能光伏技術(shù)的時(shí)候，如果是直流電并入電網(wǎng)系統(tǒng)，那么其所產(chǎn)生的電壓畸變率尚處于國(guó)家電網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍內(nèi)，然而若是要將電壓變?nèi)腚娏?，則會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，這樣一來電壓的畸變率就會(huì)超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此可靠的檢測(cè)技術(shù)是防止這種嚴(yán)重畸變率的手段。

結(jié)論

綜上，在發(fā)電的技術(shù)方面，正在向著應(yīng)用新能源和可持續(xù)的方向在發(fā)展。能源的巨大消耗是擺在世界各國(guó)面前共同的問題，我國(guó)作為一個(gè)能源十分短缺的國(guó)家，更應(yīng)該注意發(fā)電新能源技術(shù)的利用。我們相信，在了改革幾十年的積累，我國(guó)一定能夠走出一條更為環(huán)保而可持續(xù)的發(fā)電的道路。

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