电力系统中新能源发电的运用与思考

引言

众所周知，在全球经济高速发展的同时，人们的生活质量也在逐步的提高，同时造成了人们对于资源的高消耗。据国家的相关数据表明，由于大量的二氧化碳的排放，造成全球年平均气温较之以前升高了0.78℃。由于人们对于能源需求量的高消费，必然会造成传统化石燃料的枯竭。美国能源利用方面的专家曾预测：到2050年时，全球的化石燃料将消耗殆尽，到那时人们在能源方面将会面临最严峻的挑战。能源短缺的问题将会成为各国发展的一只拦路虎，发展新能源已成为我国乃至世界能源战略的主流，作为新能源技术之一的新能源发电也将成为未来电力行业发展的主题。那么我国作为一个人口大国且是发展中国家，确保电力供应需求对我国经济乃至各个方面来说有着至关重要的作用。从近些年国家的政策方向中可以窥出，在我国现有的电力技术基础上，利用新能源发电来代替传统的火式发电将会成为我国电力系统发展的主流方向。

一、我国能源和发电技术的现状

我国是一个人口大国，也是一个发展中国家，那么我们由于人口数量和能源利用的问题造成了我们比别的国家消耗更多的能源。从国家公布的数据中我们可以知道，我国标准煤2005年的消耗量相比于2001年的消耗量增加了8亿吨，原油的进口量在2008年已经达到了1.79亿吨。那么作为能源最大的输出方向，电力电能的消耗总量在2008年已经增加到了7.9亿千瓦。电力电能方面对于能源的高消耗，也必然会进一步的加剧我国对于能源的需求。

当前我国电力系统所具有的主要特点为：集中发电、远距离输电与大电网互联。在这种模式下所体现的弊端在于，由于多数地区采用大电网互联模式，那么必然会导致其不能灵活地更改对于各方的供电量，比如在很多地区都会采用时段式供电；此外，因为电力系统的过于庞大，那么电力系统发生事故的概率就会增加，小区域的电力故障往往会造成大范围的断电情况发生。电能是人们生活的根基，不管从能源方面还是其自身的特点来看，在原来的基础上，逐步采用新能源来代替传统的发电模式对我国社会经济的发展和人民的生活水平提高都具有巨大的意义。

二、新能源发电类型与技术特点

1、燃料电池

燃料电池是一种将化学能转变为电能的装置，它与一般的电池组成一样，都有正负两级和电解质。不同点在于，一般电池把活性物质放置在电池的内部，这就会造成电池的容量受到控制；而燃料电池自身的正负极没有掺加活性物质，电池供电时外部供给燃料和氧化剂发生反应。从理论上来说，只要反应物供给不断，那么燃料电池就会持续不断的发电。燃料电池的能源综合利用率比一般的传统能源利用率要高得多，在条件允许情况下可以达到80%，而且由于它的容量可大可小，可以直接用于饭店、家庭、宾馆等场所，与火力发电相比非常便捷与灵活。

2、光伏发电与储能系统

光伏发电的工作原理是利用相关的功率变换装置，将太阳能电池输出的直流电功率改变后接入电网。太阳能电池发出的直流电不仅可以直接为直流负荷供电，而且也可以通过逆变器的作用将直流转换为交流，然后为交流负荷供电。光伏发电系统与蓄电池的控制原理类似，不同点在于，蓄电池不仅可以作为电源输电，还可以成为电源的接收者。虽然近年来太阳能电池的高速发展引领光伏电池大跨步发展，但是阻碍光伏发电的关键问题在于它的高成本与低效率，因此亟待电力系统研究者们改进与探究。

3、微型燃气轮机热电联产

一般来说微型燃气轮机的功率都相对较小，在日常生产中的气轮机功率最小的为25kw，而最大功率也不过100kw。微型燃气轮机热电联产产生的功率包括热功率和电功率两种类型，它的工作方式既可以“以热定电”，也可以“以电定热”，依托于电路控制转轮的转速来调整功率的输出。微型燃气轮机电力电子设备接口主要由AC/DC整流器、带电容的直流母线和DC/AC变换器三部分组成，可输出三相可变频率电压，通过电力电子设备将可变频率转换为固定频率，向负荷供电。

4、风力发电机

风力发电是目前除了水资源外，电力系统利用可再生资源发电中最具有开发前景的一种发电方式，它具有大规模开发利用的条件，是当今新能源发电的重要发展方向。风能发电的系统的主要组成部分有桨叶、机械传动系统、发电机、电力电子装置、升压变压器等设备，其发电的原理利用风吹桨叶产生的风能来带动发电机使其转变为电能。据有关的资料表明，我国截至到2014年已经建造了近300个风电场，装机容量已经达到900万千瓦。就目前发展来看，风力发电的前景比其他新能源更为广阔。

三、新能源发电对电力系统的影响

利用新能源发电必将给整个电力系统带来深远的影响：（1）将会影响电网的稳定运行。如果新能源发电大规模的并网，并改变传统的电力供应模式，势必会影响到电力系统的稳定。（2）会对整个电力系统的调度分配提出更严格的要求。因为对新能源发电进行出力精确预测的难度系数较大，所以新能源发电并网的话，将会对会对整个电力系统的调度分配管理提出更高层次的要求，这势必需要我们进一步加强电力系统建设的智能化。（3）会影响电力系统的经济运行。因为新能源发电出力的不确定性特点，那么一定会增加我国电力系统调节经济性的难度与供电的成本，同时电力设备的可用率方面也会明显减少。此外，为了保证电力系统供电质量和稳定性，会增加对电力系统辅助服务设备的数量。（4）会对配电网产生影响。一般分散式新能源的发电容量较小，其直接连接配电网，而这种情况下分散式新能源发电的接入会改变原来只能单向电源流向用户的传统潮流，同时会使整个配电系统的操作性变得更加复杂。

四、新能源发电在未来的发展趋势思考

在当今社会，各个国家越来越重视发展低碳、环保的能源，利用新能源发电必将成为世界能源发展的主流。在未来几十年中，我们相信利用新能源发电将会逐渐替代传统的火力发电模式，但是一个新事物的发展往往需要一个很长的阶段和问题解决，利用新能源发电也是如此。新能源要想从现在的辅助能源成为主流能源必将面对很多困难，比如在德国，太阳能发电占全国总发电量的5%-8%，但是它的发电时间的局限性仍然没有解决；再如风力发电，这种发电模式比其它能源发电要廉价的多，但是因为风力发电设备需要占用大量的土地，这种困境也需要在未来得到解决。但是，笔者认为利用新能源发电必将会成为各个国家发展能源的主要方法，在未来的几十年中，随着新能源发电技术的成熟，利用新能源发电将会变得更加间接有效。届时，全球系新能源发电技术的潜力将会被开发，新能源发电将会取代化石燃料发电，在人类的未来生产、生活中扮演着重要的角色。

结语

随着生态和环境保护形势日趋严峻，发展新能源已成为我国乃至世界能源战略的主流，而新能源发电成为未来电力行业发展的主题。但是，利用新能源发电的技术必将面临一系列的瓶颈与困境，虽然利用新能源发电的前景非常的光明，但是，这需要我们相关方面的专业学者和政府部门共同努力才能实现。总之，随着科技的进步，新能源发电的技术必将越发的成熟，笔者也相信利用新能源发电一定会在未来取得长足的进步。

（作者单位：国网德州供电公司）

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