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)

張琳超

【摘 要】世界經(jīng)歷兩次大的技術(shù)變革之后，人類(lèi)生產(chǎn)中的科技水平及生產(chǎn)力狀況產(chǎn)生了根本性的改變，科學(xué)技術(shù)水平的提升賦予人類(lèi)的生活極大的便利。然而在這一過(guò)程中，人類(lèi)本身也在持續(xù)地消耗著地球有限的自然資源，而且使生態(tài)環(huán)境承載的負(fù)擔(dān)在不斷加重，終歸會(huì)有一天，地球體內(nèi)的礦石資源會(huì)消耗殆盡，進(jìn)而使人類(lèi)的生存受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。從人類(lèi)賴(lài)以生存的生態(tài)環(huán)境和自然資源兩方面來(lái)看，都需要我們不斷尋找新的可持續(xù)循環(huán)利用的長(zhǎng)久性資源。目前世界上已有很多國(guó)家在逐步用新能源或可循環(huán)利用能源來(lái)取代以往的化石性能源，且獲取到了舉世矚目的成就。在我國(guó)，不論是人們的日常生活還是社會(huì)發(fā)展建設(shè)都離不開(kāi)穩(wěn)定高效的電力供應(yīng)，出于環(huán)保及節(jié)能等需求，新興能源的產(chǎn)電技術(shù)取代過(guò)去落后的產(chǎn)電技術(shù)已是大勢(shì)所趨，我國(guó)現(xiàn)有的電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)必將在不久時(shí)間內(nèi)做出相應(yīng)的調(diào)整。然而由于我們國(guó)家新興能源電力生產(chǎn)技術(shù)起步偏晚，關(guān)鍵技術(shù)還有待完善，目前的新能源產(chǎn)電工藝尚不可做大范圍的推廣，因此新能源產(chǎn)電工藝的研發(fā)及應(yīng)用還有待于工程技術(shù)人員做出進(jìn)一步的努力。

【關(guān)鍵詞】新興能源；并網(wǎng)發(fā)電；關(guān)鍵性技術(shù)；發(fā)展趨向

1 利用新能源實(shí)施并網(wǎng)發(fā)電的技術(shù)

1.1 分布型新能源發(fā)電工藝

分布型產(chǎn)電又叫分布型輸能或分散型產(chǎn)電，一般是指以目前開(kāi)發(fā)的新能源或可循環(huán)利用的能源為支撐的各種小型產(chǎn)電機(jī)構(gòu)，分設(shè)在負(fù)載周邊區(qū)域的產(chǎn)電模式?；诖耍敫玫匾揽啃履茉磥?lái)進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的供電作業(yè)，就要配置完備的電能儲(chǔ)存技術(shù)及分布型產(chǎn)電技術(shù)，進(jìn)而保證供電的順利進(jìn)行。時(shí)下較為普遍的且應(yīng)用比較廣泛的新式能源和可循環(huán)利用能源有水力能、日光能、風(fēng)力能、潮汐能、地質(zhì)能，以及生物性潛能等若干種類(lèi)，參照國(guó)際上先進(jìn)的新能源工藝開(kāi)發(fā)成果，風(fēng)力產(chǎn)電、熱能電池以及日光能光伏產(chǎn)電是屬于現(xiàn)階段電氣領(lǐng)域的主導(dǎo)發(fā)展方向。在這其中，風(fēng)能產(chǎn)電工藝即是指借助于風(fēng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)制電裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電力產(chǎn)出的發(fā)電工藝。針對(duì)風(fēng)能發(fā)電裝置來(lái)說(shuō)，其在聯(lián)網(wǎng)供電過(guò)程中必須嚴(yán)密管控電網(wǎng)輸出電流頻率，使其和熱力發(fā)電機(jī)組的輸出電流頻率相匹配，以便實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)供電的合理性及穩(wěn)定性。風(fēng)能制電技術(shù)重點(diǎn)包括兩種形式，其一是恒定速度恒定頻律的風(fēng)能制電，基本是選用主動(dòng)式失速調(diào)配或常規(guī)性失速調(diào)配的發(fā)電裝備，另一類(lèi)是屬于變速恒頻型的風(fēng)能制電模式，主體化配置異步感應(yīng)型發(fā)電機(jī)組。將其二者進(jìn)行具體對(duì)照之后可知，變速穩(wěn)頻型制電工藝能夠有效收集和利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能，而且其裝置的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍比較寬闊，調(diào)配機(jī)制更為便利高效，是屬于當(dāng)今時(shí)期應(yīng)用最廣泛的風(fēng)力制電工藝；日光能光伏制電工藝，即是指在可控硅半導(dǎo)體材料本身具有光電效應(yīng)效能的基礎(chǔ)上，就地把日光能轉(zhuǎn)換成電力能源的發(fā)電工藝?，F(xiàn)階段，光伏制電機(jī)構(gòu)重點(diǎn)包括并網(wǎng)式光伏制電機(jī)構(gòu)及獨(dú)立式光伏制電機(jī)構(gòu)兩種類(lèi)型；燃料式電池工藝，此項(xiàng)技術(shù)一般是以燃料型電池的模式展現(xiàn)出來(lái)，也就是直接把儲(chǔ)存于化學(xué)氧化劑及燃料中的化學(xué)能迅速轉(zhuǎn)換成電能的一款發(fā)電機(jī)構(gòu)，一般具備排氣清潔、燃料適應(yīng)性強(qiáng)、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 微網(wǎng)工程概念

針對(duì)以新興能源或可循環(huán)利用能源為支撐的分布型電源并網(wǎng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，借助于微型網(wǎng)的匹配與管控，能在微型網(wǎng)內(nèi)做好并網(wǎng)環(huán)節(jié)中解決好各類(lèi)次生問(wèn)題，由此減小分布型電源的并網(wǎng)過(guò)程對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)的干擾作用。微網(wǎng)通常包括分布型微電源、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)、負(fù)載、電能轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)以及控制構(gòu)件等多個(gè)單元，其是屬于一種小規(guī)模的配電體系，應(yīng)依照具體需求來(lái)達(dá)到合理有效的調(diào)配管控。

1.3 太陽(yáng)能發(fā)電

在我國(guó)當(dāng)前的發(fā)展中已經(jīng)將節(jié)能減排工作列為重點(diǎn)工作，對(duì)于新能源的合理應(yīng)用和研究，對(duì)其也進(jìn)行了一定的資金和技術(shù)支撐，通過(guò)相關(guān)資料顯示，太能每秒到地球上的能量約為500萬(wàn)噸原煤燃燒出來(lái)的能量，同時(shí)也不會(huì)有有害氣體排出。在實(shí)際工作中要求合理應(yīng)用太陽(yáng)能資源，充分發(fā)揮出其潛能，同時(shí)也是以后人們?cè)谖磥?lái)發(fā)展最為重要的能源。太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，同時(shí)也是太陽(yáng)能變?yōu)殡娔茏顬橹匾募夹g(shù)，因此也有著較高的安全性、污染較低以及適用性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)。在目前多種光伏發(fā)電技術(shù)逐漸得到突破的背景下，我國(guó)目前的光伏發(fā)電技術(shù)有著較快的進(jìn)步。而從太陽(yáng)能發(fā)電的整體階段進(jìn)行分析，光伏發(fā)電技術(shù)當(dāng)前還處在開(kāi)始階段，一些國(guó)家也慢慢進(jìn)入到了規(guī)?；l(fā)展時(shí)期。我國(guó)在2004年之時(shí)就已經(jīng)通過(guò)調(diào)整優(yōu)化能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略方針。在2005年則通過(guò)了《可再生能源法》，使得新能源事業(yè)有了制度上和法律上的支撐。在政策的支撐下，實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)我國(guó)將太陽(yáng)能作為發(fā)展的首要選擇，特別是在光伏行業(yè)發(fā)展進(jìn)入到全新的時(shí)期，當(dāng)前隨著我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、生產(chǎn)和產(chǎn)品研發(fā)能力的提升，幫助其形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，其在我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展中有著較為重要的意義。

2 新能源聯(lián)網(wǎng)供電體系關(guān)鍵技術(shù)

2.1 新能源發(fā)電機(jī)構(gòu)組成分析

依托新興能源開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)電裝置的運(yùn)作機(jī)構(gòu)一般是選取由多類(lèi)能源并聯(lián)而成的分布型產(chǎn)電功能機(jī)構(gòu)。對(duì)于小規(guī)模分布型產(chǎn)電裝置來(lái)說(shuō)，其一般是選取由日光能、風(fēng)力能、燃料型電池、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)以及小型燃?xì)廨啓C(jī)裝備等多類(lèi)能源進(jìn)行組合的復(fù)合型供電模式，而且大多數(shù)都需要依托和逆變電源并聯(lián)的模式再與小型局部電網(wǎng)進(jìn)行連接。

2.2 電力工程技術(shù)方面的核心技術(shù)分析

針對(duì)新興能源和可循環(huán)利用能源的研發(fā)及運(yùn)用來(lái)說(shuō)，電力工程技術(shù)對(duì)其具有著特殊的重要性，是支撐分布型發(fā)電工程深入推進(jìn)的基礎(chǔ)。伴隨著我們國(guó)家電力工程及科技事業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，一些立足于電力工程技術(shù)，密切結(jié)合微網(wǎng)運(yùn)作具體需求而研發(fā)出來(lái)的電子型裝備，例如靜型切換器、并網(wǎng)式可變器，另外還有電能負(fù)荷控制機(jī)構(gòu)等，它們?cè)谛履茉绰?lián)網(wǎng)供電過(guò)程中得到了大力的普及和運(yùn)用，且逐步成為新興能源聯(lián)網(wǎng)供電機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件，密切關(guān)系著供電機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行。

2.3 微網(wǎng)運(yùn)行工藝分析

微網(wǎng)即微型電網(wǎng)是由各種微型能源、電力電子裝置以及電力儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)組成的一種小型配電網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)與大電網(wǎng)的“柔性聯(lián)網(wǎng)”，可有效解決多種分布式電源并網(wǎng)過(guò)程中的擾動(dòng)問(wèn)題，提高系統(tǒng)整體的運(yùn)行安全性和可靠性。但微網(wǎng)系統(tǒng)整體的抗擾動(dòng)能力較弱，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，還需重點(diǎn)解決微網(wǎng)中不同微電源間的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題、不同運(yùn)行狀態(tài)的切換問(wèn)題以及高級(jí)能量管理運(yùn)行的優(yōu)化問(wèn)題。

3 新能源聯(lián)網(wǎng)供電技術(shù)的發(fā)展

盡管我國(guó)年發(fā)電規(guī)模在世界名列榜首，然而由于我國(guó)的人口較多，所以平均下來(lái)每個(gè)人的用電量卻很少，這就需要不斷地增加用電量，進(jìn)而滿足人們的需求，這也是目前我國(guó)電力需求持續(xù)增加的一個(gè)重要原因。根據(jù)目前新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀來(lái)看，其在今后的發(fā)展趨向主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）分布式混合能源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。分布式混合能源系統(tǒng)是由幾種不同能源共同組成的發(fā)電形式，這種方式是今后新能源并網(wǎng)發(fā)電的一個(gè)發(fā)展趨向，這種分布式混合能源系統(tǒng)可以進(jìn)一步提高供電的穩(wěn)定性，使各種能源得到充分地利用和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。（2）智能微電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著科技的不斷進(jìn)步，信息技術(shù)在各行各業(yè)都得到有效應(yīng)用，現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于微電網(wǎng)中可以更好地提升微電網(wǎng)的智能化水平，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，這也是新能源并網(wǎng)發(fā)電的一個(gè)發(fā)展趨向。

結(jié)語(yǔ)

總之，在今后的工作中，相關(guān)部門(mén)要不斷加強(qiáng)對(duì)新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的重視，工作人員要加強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，掌握其關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而提高新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，使其更好地促進(jìn)電力企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：青海綠能數(shù)據(jù)有限公司）