新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)

李舟

【摘 要】隨著化石能源的逐漸枯竭，新能源越來(lái)越多地被各國(guó)政府重視和利用。其開(kāi)發(fā)與利用不僅僅只是代表了一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，更重要的是，新能源的利用程度也代表一個(gè)多家所掌握的先進(jìn)技術(shù)與生產(chǎn)力。我國(guó)在大力發(fā)展電力事業(yè)的同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益來(lái)看，重視新能源的開(kāi)發(fā)與利用都是大勢(shì)所趨。本文從現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的幾種新能源入手，研究其并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了發(fā)展趨勢(shì)的合理預(yù)測(cè)。

【關(guān)鍵詞】新能源；并網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

0 引言

兩次科技革命過(guò)后，我們的科技程度與生產(chǎn)力進(jìn)步程度都有了大幅的提高。隨之而來(lái)的，也有負(fù)面影響。比如，化石能源等不可再生資源越來(lái)越少，環(huán)境污染也越來(lái)越嚴(yán)重。長(zhǎng)此以往，地球上的化石資源等終將枯竭，屆時(shí)人類(lèi)的生存將面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。不管是從我們賴(lài)以生存的自然環(huán)境，還是從我們無(wú)法離開(kāi)的能源資源角度，找到可再生資源來(lái)取代傳統(tǒng)的不可再生資源都是當(dāng)務(wù)之急。一些國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)在著手計(jì)劃以新能源來(lái)代替化石能源，并有了一定成效。我國(guó)的社會(huì)建設(shè)與人民群眾的日常生活一樣離不開(kāi)電力供應(yīng)，從環(huán)保與成本等方面考量，新能源發(fā)電技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源技術(shù)必將成為主流。我國(guó)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也將面臨大的調(diào)整。但由于我國(guó)新能源研究較晚，技術(shù)方面并不是特別成熟，新能源發(fā)電技術(shù)還是小范圍存在，沒(méi)有成大規(guī)模投入使用，所以新能源發(fā)電技術(shù)的研究與發(fā)展還是當(dāng)前需要工作人員繼續(xù)努力推進(jìn)的重點(diǎn)項(xiàng)目。

1 新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 新能源發(fā)電技術(shù)主要方式

新能源發(fā)電技術(shù)主要方式是分布式。分布式新能源發(fā)電技術(shù)主要突出了分布式和新能源兩個(gè)特點(diǎn)。首先發(fā)電規(guī)模小，其次和電力用戶(hù)距離不遠(yuǎn)，第三可單獨(dú)給電力用戶(hù)供電的形式就是分布式。傳統(tǒng)能源以外的各種環(huán)保的、清潔的、可再生的能源都是新能源。新能源主要靠發(fā)電技術(shù)與儲(chǔ)能技術(shù)兩者結(jié)合的方式給電力用戶(hù)提供電能。

1.2 新能源發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵部件

新能源發(fā)電系統(tǒng)中含有多個(gè)小型的新能源發(fā)電單元，這些小型的發(fā)電單元中可能包含風(fēng)能發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、潮汐能發(fā)電等多種能源發(fā)電形式。這些供電設(shè)備需經(jīng)過(guò)逆變器，然后以并聯(lián)的方式接入大電網(wǎng)，才能保證主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

新能源發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部位包括：并網(wǎng)逆變器、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、電能質(zhì)量控制裝置。

1.3 新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

新能源發(fā)電多以微網(wǎng)形式存在，下面主要分析微網(wǎng)技術(shù)。

1.3.1 微網(wǎng)的運(yùn)行

微網(wǎng)的抗擾動(dòng)能力不強(qiáng)，且我們無(wú)法控制自然資源。比如風(fēng)力的大小，出現(xiàn)的時(shí)間，出現(xiàn)的頻率等，這就導(dǎo)致微網(wǎng)的安全性不穩(wěn)，需對(duì)其加強(qiáng)控制。

1.3.2 微網(wǎng)的故障檢測(cè)與保護(hù)

微網(wǎng)系統(tǒng)中不僅存在單向潮流，也會(huì)包括雙向潮流，傳統(tǒng)的保護(hù)措施不再有效，可研發(fā)在不同于常規(guī)模式下運(yùn)行的故障檢測(cè)與保護(hù)控制系統(tǒng)。

2 新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)的發(fā)電總量在世界上是名列前茅的，但因?yàn)槲覈?guó)人口眾多，基數(shù)過(guò)大，人均電量就難以到達(dá)令人滿(mǎn)意的水平。從另一方面來(lái)說(shuō)，我國(guó)的人均用電量還有很大的上升空間，大力發(fā)展新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)，解決人民群眾生產(chǎn)生活用電需求，既可填補(bǔ)用電缺口，又有利于綜合國(guó)力的提升。目前環(huán)保問(wèn)題已是全球性問(wèn)題，能源問(wèn)題亦然。傳統(tǒng)的化石能源必然會(huì)被可再生新能源替代。所以說(shuō)，新能源發(fā)電技術(shù)必將成電力發(fā)展的主流方向，以下就是幾種新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析：

2.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電

太陽(yáng)能的最大優(yōu)勢(shì)在于方便廉價(jià)，存在面積廣，只要有太陽(yáng)的地方都可以利用，還可以分散到各家各戶(hù)采用單獨(dú)供電的方式。也可采用大規(guī)模發(fā)電方式并網(wǎng)運(yùn)行。太陽(yáng)能無(wú)污染無(wú)噪音，是一種重要的清潔能源。

我國(guó)76%的國(guó)土光照充沛，全年輻射重量約917-2333kWh/m2，理論總儲(chǔ)量約為147*108GWh/a，且光照資源分布較為均勻，可以說(shuō)是資源優(yōu)勢(shì)得天獨(dú)厚，就基礎(chǔ)條件來(lái)講，我國(guó)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電前景是非常廣闊的。目前，我國(guó)能源供應(yīng)中所占比例最大的就是煤炭，占主導(dǎo)地位，其消耗量巨大，所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題更是日益嚴(yán)峻。所以，不管是從環(huán)境角度，還是從能源角度，我國(guó)政府都在著手計(jì)劃并已經(jīng)初步采取措施來(lái)研制以可再生新能源來(lái)逐漸替代傳統(tǒng)能源的技術(shù)。2007年我國(guó)制定的《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》指出，截止2020年，太陽(yáng)能光伏發(fā)電總?cè)萘繉⑦_(dá)到180萬(wàn)kW，且按有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，這一數(shù)字或有望達(dá)到1000萬(wàn)kW。從市場(chǎng)需求角度看，我國(guó)很多邊遠(yuǎn)地區(qū)仍處于缺電甚至無(wú)電狀態(tài)，電力缺口很大，加之我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，可以預(yù)見(jiàn)，并網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏電站不日將進(jìn)入市場(chǎng)，且發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

2.2 風(fēng)能發(fā)電

風(fēng)能是一種可再生清潔能源，無(wú)污染、能量較大、發(fā)展前景良好。風(fēng)能得到了各國(guó)的認(rèn)同與重視。且風(fēng)力發(fā)電在眾多的可再生能源中屬于成本較低的類(lèi)型，即可并網(wǎng)運(yùn)行，也可獨(dú)立運(yùn)行，又能與其他技術(shù)互補(bǔ)組成混合型發(fā)電系統(tǒng)。近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日趨完善，并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)額定功率最大已經(jīng)達(dá)到5MW，葉輪直徑已達(dá)到126m。截止到2005年，全球裝機(jī)容量為58982MW，其中風(fēng)力發(fā)電量占總數(shù)的1%。中國(guó)已成為亞洲風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的助推者之一，總裝機(jī)容量位居世界第八。日后，不論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度都會(huì)大大提升。

2.3 地?zé)岚l(fā)電

地?zé)岚l(fā)電也是新能源的一種，但其易受環(huán)境影響，利用方面小，對(duì)于大面積供電并不適合，但對(duì)于有地?zé)豳Y源的地方來(lái)講，這又是一種福音。地?zé)岚l(fā)電的開(kāi)發(fā)和利用有利于擁有該資源的地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展，所以，地?zé)豳Y源也是一種不可忽略的新能源。

2.4 海洋能發(fā)電

利用海洋能發(fā)電主要是在海上，對(duì)人們的生產(chǎn)生活影響不大，且我國(guó)海域資源遼闊，海岸線長(zhǎng)，所以，海洋能發(fā)電也是一種主要發(fā)電形式。

2.5 生物質(zhì)能發(fā)電

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年都會(huì)有大量的農(nóng)副產(chǎn)品遺留，且隨著社會(huì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，所產(chǎn)生的生活垃圾也是日漸增多。這些東西都可以作為發(fā)電的生物質(zhì)能資源，既保護(hù)了環(huán)境又可以解決電力需求，所以，生物質(zhì)能資源也有較大的發(fā)展空間。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，雖然新能源發(fā)電技術(shù)目前有一定成績(jī)的取得，但是受種種因素的制約，可再生新能源的并網(wǎng)發(fā)電發(fā)展不是特別理想。為了走可持續(xù)發(fā)展的道路，要逐漸減少發(fā)電企業(yè)對(duì)傳統(tǒng)的不可再生化石能源的依賴(lài)，大力發(fā)展可再生新能源的并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)。將新能源研究納入大電網(wǎng)的總體規(guī)劃研究框架中。在堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的高級(jí)配電運(yùn)行框架下，新能源的發(fā)電并網(wǎng)一定能夠快速發(fā)展并發(fā)揮重要作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫佐.新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)[J].池州學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，24（3）：31-35.

[2]羅杰.光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].低碳世界，2016（27）：71-72.

[3]李興鵬.新能源并網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].浙江大學(xué)，2013.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]