新能源與分布式電源系統(tǒng)

彭凱 合肥科威爾電源系統(tǒng)股份有限公司

在過去的電源發(fā)展中，大多數(shù)電源采用的是集中式電源進(jìn)行供電，集中式電源的供電原理主要是將電壓輸入至電網(wǎng)中，再由電網(wǎng)將其轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)需要的電壓，使用集中式電源需要利用較長的傳導(dǎo)裝置連接在負(fù)載上。分布式電源則主要是將輸入的電壓轉(zhuǎn)換成直流電，再利用變轉(zhuǎn)器將這種直流電轉(zhuǎn)換成需要的電壓。

分布式電源在使用中具有經(jīng)濟(jì)。環(huán)保、靈活、安全等多種特點。

一、當(dāng)前的能源使用面臨的狀態(tài)

相較于其他能源，電能適宜生產(chǎn)與傳輸，具有靈活性與控制性[1]。所以，在通往可持續(xù)發(fā)展的道路上，電力是主力軍之一。但是，現(xiàn)如今煤炭、石油發(fā)電仍然是主要的發(fā)電形式之一，由于此類資源貯藏量十分有限，新能源的開發(fā)就顯得格外重要?，F(xiàn)在我國部分地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)了水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電。但是這種發(fā)電技術(shù)具有相對的技術(shù)需求，在遠(yuǎn)距離傳輸上面對特定的災(zāi)難等外部環(huán)境影響的問題，具有一定困難。

在當(dāng)下分布式電源研究中，燃料電池的使用是最為普遍的，目前，全世界以磷酸燃料為主的電池制造廠。其次就是風(fēng)能等新能源發(fā)電技術(shù)。當(dāng)下我國已將建立了分布式電源研發(fā)單位，將其利用在電力供應(yīng)單位中供電系統(tǒng)電力補(bǔ)充。但是，我國的分布式電源仍在發(fā)展之中，相關(guān)政策也有待提升。所以在分布式電源投資方面，一些投資商意向不明確，在根本上導(dǎo)致分布式電源發(fā)展緩慢。

二、新能源發(fā)電的推動作用

（一）風(fēng)能技術(shù)開發(fā)原理

圖1

風(fēng)能發(fā)電作為一種常見的自然現(xiàn)象，與太陽能發(fā)電一樣，是一種可再生資源，其在發(fā)電過程中具有一定的清潔性，風(fēng)力發(fā)電在我國當(dāng)下的發(fā)電技術(shù)中，是最成熟的一種發(fā)電技術(shù)[3]。其發(fā)電原理主要是利用自然風(fēng)帶動葉片轉(zhuǎn)動，電機(jī)中轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)動進(jìn)行發(fā)電。目前，我國投入使用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組共有兩類，一類是定漿調(diào)速控制，另一類是變漿調(diào)速控制。大部分發(fā)電設(shè)備都能調(diào)節(jié)風(fēng)向?qū)?zhǔn)，自動化進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于風(fēng)力發(fā)電受風(fēng)力不穩(wěn)定影響，其輸出的是交流電，需進(jìn)行整流，然后對蓄電瓶充電，使風(fēng)力電機(jī)轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，再將儲蓄下來的電流轉(zhuǎn)換成生活用電電壓。下圖為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造。

（二）飛輪儲能技術(shù)應(yīng)用與材料選擇

在電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的過程中，飛輪儲能技術(shù)得以實現(xiàn)。由于其工作內(nèi)核轉(zhuǎn)速不斷發(fā)生改變，所以為保證飛輪儲能系統(tǒng)在儲能過程中控制電機(jī)的速度不斷攀升，配備合適的電力電子轉(zhuǎn)換裝置勢在必行。在美國能源公司對于飛輪儲能技術(shù)的采用后，生產(chǎn)的設(shè)備，能量轉(zhuǎn)化率非常高。飛輪儲能能量與其角速度的平方成正比，因此提高飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速可以顯著提升飛輪儲能能量。由于飛輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生巨大的向心力，這要求結(jié)合飛輪材料的數(shù)據(jù)進(jìn)行材料選購。當(dāng)下，高強(qiáng)度纖維材料在使用中相較于高強(qiáng)度合金材料要好，所以當(dāng)下對于材料的選擇更偏向于纖維材料。

圖2

飛輪儲能技術(shù)的發(fā)展具有十分廣闊的前景，在電網(wǎng)運行過程中，電網(wǎng)負(fù)荷過大時，飛輪儲能加速運行，將多余的電量進(jìn)行存儲，在電力供應(yīng)不足時，將電能釋放出來，滿足供電需求。在缺乏水資源的區(qū)域，建設(shè)飛輪儲能可以有效緩解電力系統(tǒng)承擔(dān)的過高電壓。同時，在備用電源的使用中，飛輪儲能該技術(shù)同樣可以利用，在電力汽車使用中，可以將制動的能耗轉(zhuǎn)化為飛輪的動能存儲起來，飛輪存儲功能可以滿足汽車運行對于大功率輸出的需求。在國外研制的車用飛輪電池中，在使用中可提供150kW 的能量，是滿載車輛能加速到100km/h，下圖為飛輪儲能系統(tǒng)工作原理圖。

圖3

隨著時代的不斷發(fā)展，飛輪儲能技術(shù)有著極高的發(fā)展前景，在新能源汽車的發(fā)展中，其起著重要的推動作用，飛輪電池的技術(shù)開發(fā)預(yù)示著我國的交通事業(yè)有著美好的發(fā)展前景，同時飛輪電池技術(shù)同樣可以應(yīng)用在火車、輪船的應(yīng)用中。例如：在面對北方災(zāi)凍等氣候時，火車專用電線不可用的情況下，在面臨物資稀缺的境況中，飛輪儲能技術(shù)能有效減少災(zāi)害帶來的負(fù)面影響。

三、結(jié)束語

綜上所述，分布式電源在不斷的發(fā)展中實現(xiàn)與新能源技術(shù)的結(jié)合，在當(dāng)下新興材料與技術(shù)不斷完善中，由于其具有規(guī)模小、建設(shè)周期短、占地面積小等優(yōu)勢。在電力市場上，與大電網(wǎng)供電方式互補(bǔ)，在各方面為客戶提供可靠和優(yōu)質(zhì)的電能供應(yīng)。當(dāng)下我國對于國外飛輪儲能技術(shù)在多個領(lǐng)域的利用中，學(xué)習(xí)其先進(jìn)的經(jīng)驗。因此，新能源與分布式電源系統(tǒng)發(fā)展與相較于傳統(tǒng)電力發(fā)電充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)，分布式電源將會在電力發(fā)展史上具有深遠(yuǎn)影響。