淺談電力生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢

王春麗

摘 要：面臨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展，科學技術(shù)水平的提高，電子設備及技術(shù)邁入新紀元。新設備與新技的出現(xiàn)，為電能質(zhì)量控制問題的解決提供了新的技術(shù)支持，促進了電力企業(yè)的發(fā)展。本文淺談了太陽能、燃料電池、交流輸電、電能儲存、電能質(zhì)量控制、城市供電等電力生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，希望有助于資源合理配置，促進社會經(jīng)濟發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力生產(chǎn)；技術(shù)；發(fā)展趨勢

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展及不斷增長的物質(zhì)需求，電力能源消耗與能源需求急劇增長，逐漸成為日常必需品，為大眾的日常生活提供服務。科學技術(shù)、計算機水平、多媒體設備及信息技術(shù)的大跨步發(fā)展，使電力生產(chǎn)及配電系統(tǒng)涌入了大量的新興電子技術(shù)和設備，改善了電能質(zhì)量控制問題。本文就我國目前的電力生產(chǎn)技術(shù)，簡要探討電力生產(chǎn)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。

1 關(guān)于太陽能發(fā)電技術(shù)

太陽能作為清潔能源與可再生資源，應用廣泛且利用效率高。根據(jù)不同地區(qū)經(jīng)緯度的差異而所受到的太陽輻射的不同，相應產(chǎn)生的太陽能有較大差異。按照相關(guān)轉(zhuǎn)換計算公式可知，一般地區(qū)十五平方米的太陽能電池可滿足一般居民的家庭用電。太陽能發(fā)電技術(shù)主要分為光伏發(fā)電與太陽熱發(fā)電兩種。光伏發(fā)電可直接將太陽光轉(zhuǎn)換為電能，直接使用，最適合使用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)中，因此被廣泛關(guān)注。雖然目前光伏發(fā)電規(guī)模較小，但產(chǎn)量增長較快，平均每幾年產(chǎn)生翻倍變化。預計不久的將來，光伏發(fā)電技術(shù)將會得到長足發(fā)展，幾年內(nèi)的使用價格就會與常規(guī)能源持平，廣泛應用企業(yè)工廠及日常生活。

2 關(guān)于燃料電池發(fā)電技術(shù)

燃料電池發(fā)電技術(shù)對于環(huán)境產(chǎn)生的破壞較少，在不進行燃燒時，對環(huán)境產(chǎn)生零污染排放。同時燃料電池發(fā)電效率較高，正常情況下，功率不低于70%。燃料電池是直接將燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。如果高溫燃料電池聯(lián)合循環(huán)，效率可達85%。而且，效率受燃料電池規(guī)模和負荷大小影響較小。燃料電池發(fā)電能快速跟蹤負荷變化，速度可達每秒變化全負荷的 50%，調(diào)峰能力極強。燃料電池另一個優(yōu)點是省水。這對水資源缺乏的我國而言極為重要。此外，燃料電池發(fā)電尚有適合分布式供電、節(jié)省輸電投資、模塊結(jié)構(gòu)、便于擴建等優(yōu)點。早期的燃料電池式堿性燃料電池，曾用于宇航?，F(xiàn)再商用的多為磷酸燃料電池（PAFC）。正在開發(fā)研究融熔碳酸鹽燃料電池（MCFC），固體氧化物燃料電池（SOFC）和質(zhì)子交換薄膜燃料電池等被認為是最有希望取得大規(guī)模應用的新型燃料電池。煤的氧化裝置于固體氧化物燃料電池內(nèi)進行，不需外加燃料，這種全新的組合方式構(gòu)成未來以煤燃料的清潔高效的新型發(fā)電設備?，F(xiàn)在全球已有150 座以上燃料電池發(fā)電廠在運行，主要是硫酸燃料電池。容量最達為11MW。

3 關(guān)于交流輸電技術(shù)

交流輸電系統(tǒng)近年來在全世界上發(fā)展迅速。專家們預計未來這項技術(shù)將在電力輸送和分配方面引起重大變革，對于充分利用現(xiàn)有電網(wǎng)資源和實現(xiàn)電能的高效利用，將會發(fā)揮重要作用。所謂"交流輸電技術(shù)"是指采用大功率電子器件作為大功率高壓開關(guān)，與其他電力設備組成FACTS 設備，以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)參數(shù)，如線路阻抗、相位角、功率潮流的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗。世界上第一臺 500KV的全可控的串聯(lián)補償裝置（TCSC）已于 1994 年 12 月在美國開始商業(yè)化運行。目前，美國以及中國、法國、日本、德國、巴西、印度等國的電業(yè)部門均在積極研究在超高壓輸電工程中應用 TCSC 及其他 FACTS 技術(shù)的可行性和具體實施方案

4 關(guān)于電能儲存技術(shù)

電能儲存是實現(xiàn)電能高效利用的重要途徑。除了抽水蓄能方式以外，實用的儲能系統(tǒng)為電池儲能（BESS）。它的核心部件是蓄電池和GTO-類的器件組成的交直流變換器。電池蓄能系統(tǒng)既可作為備用，也可作為調(diào)峰和調(diào)頻電源，或直接安裝在重要用戶內(nèi)，作為大型的不間斷電源。同時，BESS還具有無功調(diào)節(jié)的功能。目前，全世界已有近 20 余個BESS 在系統(tǒng)中運行。例如，美國加州 CHINO 變電站安裝有 10MW 的BESS，在洛杉磯的 VERNON 安裝有 5MW 的 BESS。在波多黎各有一座20MW 的 BESS 投運，用于旋轉(zhuǎn)備用和調(diào)頻。BESS 在電力系統(tǒng)中大規(guī)模應用的主要技術(shù)關(guān)鍵是提高蓄電池的儲能密度，降低價格以及延長壽命。目前的蓄電池儲能密度達到 100- 200W/KG，壽命為 10 年，BESS 的總體造價約為 900 美元/KW。鎳-鋅電池、鈉-硫電池、聚合物薄膜電池、鋅-空氣電池等新型電池正在研究之中，倘若研究取得重大突破，則不僅對電動汽車的普及化有重要意義，對于電能的高效利用來說也將產(chǎn)生重要的影響。此外，超導儲能也在積極研究和試驗之中。

5 關(guān)于電能質(zhì)量控制技術(shù)

社會發(fā)展對于電能需求擴大的同時，就要求提高電能的有效利用率，逐漸提高供電的可靠性和電能質(zhì)量。在現(xiàn)代企業(yè)工廠生產(chǎn)中，驅(qū)動器、機器人及自動化生產(chǎn)設備等加工機器和信息系統(tǒng)的普遍使用，對于電能質(zhì)量控制的要求逐漸提高，因為這些高新設備對于電源波動的感應較為靈敏，不符合標準的供電質(zhì)量會使相應的產(chǎn)品質(zhì)量達不到要求，造成經(jīng)濟損失。隨著近年來電力科技的發(fā)展，高新電子設備融入電網(wǎng)系統(tǒng)中，有效解決了電能質(zhì)量控制的問題。用戶電力技術(shù)的發(fā)展，配電電力裝置的研發(fā)，提高了持續(xù)供電能力，改善了電能質(zhì)量控制問題。例如固態(tài)高壓開關(guān)的使用，有效解決了常規(guī)機械開關(guān)不能解決的問題，使故障供電線路可以在短時間內(nèi)想完好的線路轉(zhuǎn)化，有助于供電設備正常運行。

6 關(guān)于城市供電技術(shù)

企業(yè)發(fā)展與工程建設對于電力企業(yè)的供電要求逐步提高，要求保證供電可靠的同時，提供更高質(zhì)量的電力能源。社會發(fā)展，城市的用電總需求加大，供電方式也逐漸多樣化，因此電力企業(yè)要靈活發(fā)展，不斷適應和滿足不同用電者的供電需求，提供更高的技術(shù)需求。例如：配電網(wǎng)緊湊化技術(shù)，包括新型 GIS設備，配電設備的集成技術(shù)，配電網(wǎng)保護臨近設備的集成技術(shù)。

7 結(jié)束語

科學技術(shù)水平和社會經(jīng)濟的發(fā)展為電力能源發(fā)展提供基礎，電力能源的發(fā)展又反過來促進科學技術(shù)和社會經(jīng)濟的提高，但我國的電能供應和可持續(xù)發(fā)展依舊存在諸多問題。國家電力企業(yè)及相關(guān)單位在電力核心技術(shù)問題、重點設備升級、建設智能電力網(wǎng)絡系統(tǒng)、重點工程學習、建立實驗體系等工程上取得了長足的進步和重大突破。關(guān)于我國能源問題的解決要著眼于國內(nèi)全面的發(fā)展，嚴格按照基本方針政策執(zhí)行，不僅對于核電、水電等常規(guī)能源堅持發(fā)展，對于太陽能等新興清潔能源也要積極開發(fā)，合理優(yōu)化資源配置，促進能源可持續(xù)健康發(fā)展。大力建設智能電力網(wǎng)絡系統(tǒng)，為能源開發(fā)與保護提供助力，有助于應對全球氣候問題，促進社會經(jīng)濟長足發(fā)展。

參考文獻

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