電力系統(tǒng)中新能源發(fā)電的運(yùn)用

周博

摘要：我國(guó)作為一個(gè)人口大國(guó)、發(fā)展中國(guó)家，確保電力供應(yīng)需求對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)乃至各個(gè)方面來(lái)說(shuō)有著至關(guān)重要的作用。從近些年國(guó)家的政策方向中可以發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)現(xiàn)有的電力技術(shù)基礎(chǔ)上，利用新能源發(fā)電來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的火式發(fā)電將會(huì)成為我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；新能源；發(fā)電

眾所周知，在全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)，人們的生活質(zhì)量也在逐步的提高，同時(shí)造成了人們對(duì)于資源的高消耗。據(jù)國(guó)家的相關(guān)數(shù)據(jù)表明，由于大量的二氧化碳的排放，造成全球年平均氣溫較之以前升高了0.78°C。由于人們對(duì)能源需求量的高消費(fèi)，必然會(huì)造成傳統(tǒng)化石燃料的枯竭。美國(guó)能源利用方面的專家曾預(yù)測(cè)：到2050年時(shí)，全球的化石燃料將消耗殆盡，到那時(shí)人們?cè)谀茉捶矫鎸?huì)面臨最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。能源短缺的問(wèn)題將會(huì)成為各國(guó)發(fā)展的瓶頸，發(fā)展新能源已成為我國(guó)乃至世界能源戰(zhàn)略的主流，作為新能源技術(shù)之一的新能源發(fā)電也將成為未來(lái)電力行業(yè)發(fā)展的主題。

1.現(xiàn)階段常見(jiàn)新能源發(fā)電形式分析

嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，我們將包括可再生能源以及分布式能源等新型能源稱之為新能源。這也就意味著：首先，新能源多以可再生能源為主；其次，新能源多以分布式能源為主；最后，水能作為一種常規(guī)意義上的能源利用形式，屬于可再生能源的研究范疇，同時(shí)也可以作為分散式或是集中式能源進(jìn)行綜合應(yīng)用。在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，各新能源當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛的能源形勢(shì)當(dāng)屬風(fēng)力發(fā)和光伏發(fā)電這兩種類型。

2.電力系統(tǒng)中新能源發(fā)電的運(yùn)用

2.1海洋能的發(fā)電技術(shù)分析

我國(guó)生存繁衍棲息的地球是一顆巨大的藍(lán)色星球，這顆星球之所以在宇宙中呈現(xiàn)藍(lán)色，是因?yàn)榈厍蛏虾Ｑ笏嫉拿娣e為百分之七十一，而我們?nèi)祟惿娴年懙貎H占這顆藍(lán)色星球的百分之二十九。因此，人類歷史上有一句名言：誰(shuí)掌握了海洋，誰(shuí)將主宰這顆星球。在國(guó)內(nèi)的許多新能源發(fā)電的論著中多都以風(fēng)力、太陽(yáng)能發(fā)電為主，對(duì)海洋這個(gè)能量寶庫(kù)之中蘊(yùn)藏著巨大的能量往往視而不見(jiàn)。其實(shí)，海洋的能量極其巨大，而且在未來(lái)，海洋將是人類在未找到其他可替代能源之前賴以維系能源供應(yīng)的主力。人們往往只看到海洋無(wú)邊無(wú)際、洶涌澎湃可怕的一面，卻往往忽視了大?？衫觅Y源的一面。海洋不僅海產(chǎn)品極為豐富，而且海洋的波浪能源、潮汐能源、洋流能源、溫差能源、鹽度能源等都極為豐富，這些可再生能源正在等待著人類的開(kāi)發(fā)與利用。海洋的能源并非來(lái)自海洋的本身，而來(lái)自于萬(wàn)有引力，只要太陽(yáng)系中的星體存在，海洋中的能源就永遠(yuǎn)不會(huì)枯竭。利用海洋能量的發(fā)電技術(shù)目前已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)利用的主要為波浪發(fā)電與潮汐發(fā)電，國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)從海洋能中獲取了數(shù)以億計(jì)千瓦的電能，而我國(guó)在這方面暫時(shí)還僅僅處于剛剛起步階段，可以說(shuō)未來(lái)的發(fā)展前景極為廣闊?？茖W(xué)家推算地球上的波浪中儲(chǔ)藏著90萬(wàn)億千瓦的永不枯竭的電能，發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛在進(jìn)行著超大型波浪發(fā)電機(jī)組的研發(fā)，我國(guó)的有關(guān)部門也已經(jīng)將建設(shè)波能機(jī)組寫(xiě)進(jìn)了未來(lái)幾年的工作日程，相信在不久的將來(lái)我國(guó)也將擁有自主研發(fā)的超大型波能機(jī)組。相比波能發(fā)電而言，潮汐發(fā)電作為一種新能源被人類較好的利用，目前每年為全世界供應(yīng)著千億千瓦的電能，在未來(lái)的50年間，這個(gè)數(shù)量將有望突破百億千瓦。我國(guó)在潮汐發(fā)電中也占據(jù)了一席之地，目前已經(jīng)建成投入運(yùn)營(yíng)的潮汐電站就已經(jīng)達(dá)到了十幾座之多。在未來(lái)的5-10年之內(nèi)我國(guó)的各類潮汐發(fā)電站也將超過(guò)100座。應(yīng)該看到的是，海洋能發(fā)電與廣闊的海洋一樣具有著極為廣闊的前景，尤其是像我國(guó)這樣海岸線長(zhǎng)的國(guó)家利用海洋能方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。海洋能屬于一種可再生能源，這種可再生能源一旦加以利用就可以永續(xù)使用，既不像火力發(fā)電那樣消耗本就儲(chǔ)量有限而且正在日益短缺的化石能源并且污染環(huán)境，也不像風(fēng)能與太陽(yáng)能那樣需要占用稀缺、寶貴的土地資源，即使與核能比較起來(lái)優(yōu)勢(shì)也極為明顯，海洋能是更為安全的能源，不像核能那樣既需要稀缺的資源做為燃料，又要依托強(qiáng)大的安全保護(hù)措施與極高的科學(xué)技術(shù)能力。

2.2太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)

太陽(yáng)能源于太陽(yáng)內(nèi)部的核聚能產(chǎn)生的巨大的能源，太陽(yáng)能是這個(gè)星系內(nèi)部的最豐富的可再生能源。太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)潛力極為巨大，一旦人類在未來(lái)能夠真正用好太陽(yáng)能，就可以獲得生產(chǎn)、生活中所需的取之不盡的能源。人類利用太陽(yáng)能發(fā)電目前仍然處于較低的水平，太陽(yáng)能發(fā)電的未來(lái)前景十分廣闊，雖然以目前的技術(shù)在利潤(rùn)率方面與其他發(fā)電技術(shù)相比還處于劣勢(shì)。

在當(dāng)前技術(shù)條件下，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的形式可以表現(xiàn)為以下三種類型：第一種為離網(wǎng)型，即整個(gè)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的控制方式通過(guò)電壓源電壓予以實(shí)現(xiàn)；第二種為并網(wǎng)型，即整個(gè)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的控制方式通過(guò)電壓源電流予以實(shí)現(xiàn)；第三種為并網(wǎng)，獨(dú)立型，即實(shí)現(xiàn)PV以及UPS的融合，在電壓源控制過(guò)程當(dāng)中實(shí)現(xiàn)有效切換動(dòng)作。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)電力系統(tǒng)的過(guò)程中難度最大的環(huán)節(jié)是如何針對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行有效控制。

目前太陽(yáng)能發(fā)電的材料如果全部采用薄膜電池則可以在現(xiàn)有的發(fā)電水平上至少提高百分之十以上，并且薄膜電池在弱光的情況下也能很好地發(fā)電，極大提高了整體的發(fā)電效率。雖然以目前的現(xiàn)狀來(lái)看薄膜電池的裝機(jī)量與晶體硅電池的裝機(jī)量基本持平，但是由于薄膜電池的優(yōu)勢(shì)極為明顯，因此在未來(lái)將是薄膜電池一統(tǒng)天下的時(shí)代。

2.3風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

在目前的電力電子變頻技術(shù)的支持下，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)Πl(fā)電功率的各個(gè)參數(shù)的輸出作業(yè)進(jìn)行有效的調(diào)整和控制，風(fēng)力發(fā)電的目標(biāo)也是通過(guò)控制電磁轉(zhuǎn)矩控制機(jī)組轉(zhuǎn)速頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。風(fēng)能在利用過(guò)程中因?yàn)闆](méi)有產(chǎn)生輻射、也不會(huì)對(duì)空氣產(chǎn)生污染是一種公認(rèn)的清潔的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電的基本原理是風(fēng)的動(dòng)能通過(guò)風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電轉(zhuǎn)換成電能。風(fēng)輪的作用是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，它由氣動(dòng)性能優(yōu)異的葉片裝在輪轂上所組成，低速轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)輪由增速齒輪箱增速后，將動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)。

2.4生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)

生物質(zhì)發(fā)電具有可再生、低污染、分布廣等特點(diǎn)，在能源資源中占有比例重，是第四大能源。目前我國(guó)的生物質(zhì)發(fā)電主要表現(xiàn)有：直燃發(fā)電、混燃發(fā)電、氣化發(fā)電、沼氣發(fā)電等，生物質(zhì)能發(fā)電較傳統(tǒng)的能源發(fā)電優(yōu)勢(shì)是在環(huán)保、節(jié)能又可以再生，因其無(wú)污染、見(jiàn)效快、也可以減少對(duì)環(huán)境的破壞，增加農(nóng)民的收入備受人們的關(guān)注與青睞，且生物質(zhì)能分布廣，儲(chǔ)量大是替代煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的新能源。當(dāng)前，生物質(zhì)能發(fā)電形式主要有秸稈發(fā)電、沼氣發(fā)電等形式。

3.結(jié)語(yǔ)

總之，國(guó)內(nèi)的新能源發(fā)電已經(jīng)逐步進(jìn)入到了新的發(fā)展時(shí)期，需要在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面取得一定的進(jìn)步。為了促進(jìn)新能源發(fā)電的發(fā)展，政府應(yīng)該為新能源行業(yè)提供一定的政策支持，大力開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、潮汐能等可再生能源利用技術(shù)，對(duì)于國(guó)家的能源建設(shè)、環(huán)保事業(yè)、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有深遠(yuǎn)的歷史意義。當(dāng)下，我國(guó)傳統(tǒng)能源的資源有限，在環(huán)境污染、戰(zhàn)略儲(chǔ)備、人們普遍倡導(dǎo)的低碳生活的多重壓力下，對(duì)其開(kāi)發(fā)與利用受到局限。因此，尋找可替代傳統(tǒng)能源的新能源，在我國(guó)乃至全球正在如火如荼的開(kāi)展。