文/徐焱(華北水利水電大學(xué))
新能源是指在新技術(shù)的基礎(chǔ)上加以開發(fā)利用的可再生能源,其利用能源的主要形式為太陽能、風(fēng)能,近幾年來地?zé)崮?、沼氣和燃料電池的利用也在進一步加大。新能源發(fā)電技術(shù)在各個方面的深入發(fā)展,不僅對目前的能源供應(yīng)體系起到有效的補充,其清潔性在環(huán)境治理和生態(tài)保護中也起到較大作用?,F(xiàn)階段常見的新能源發(fā)電技術(shù)主要有太陽能、風(fēng)能。
新能源發(fā)電技術(shù)中最為常見的便是太陽能發(fā)電技術(shù),其主要依托的能源是具有較強可再生性的太陽能。相對于其他能源,太陽能可以說是地球的永恒能源。太陽能能源的獲取非常便捷,通過能源轉(zhuǎn)化設(shè)備,便可以利用太陽的光能或者熱能來生產(chǎn)電能。但同時也存在能量分散、占地面積大、間歇性大以及地域性強的缺點。
光電效應(yīng)是光伏發(fā)電技術(shù)最為重要的理論基礎(chǔ)。當(dāng)材料長時間暴露于電磁波中時,材料中的電子在電磁波的作用下被激發(fā),PN 結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)光伏效應(yīng),與此同時,不穩(wěn)定的電子則始終處于移動狀態(tài)下,從而形成了相應(yīng)的電勢。太陽能向電能的轉(zhuǎn)換正是通過光電效應(yīng)的應(yīng)用完成。太陽能光伏電池被稱為太陽能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)換器,在太陽能光伏發(fā)電中起到核心作用。將多個光伏電池封裝在一起,形成光伏電池組件,太陽能電池有很多種。在實際應(yīng)用中,在保證太陽能電池的科學(xué)選用的情況下,應(yīng)結(jié)合發(fā)電系統(tǒng)的運行要求。再根據(jù)需要將若干個組件組合成一定功率的光伏矩陣,對于光伏矩陣,應(yīng)從單軸、固定與雙軸跟蹤類型選擇合適組合類型。根據(jù)運行條件,為光伏矩陣配置儲能裝置,再根據(jù)控制要求,為光伏矩陣配置測量、控制裝置,來構(gòu)成太陽能光伏電站。
太陽能熱發(fā)電技術(shù)是指吸收太陽輻射熱能,通過內(nèi)部的轉(zhuǎn)化裝置,將太陽輻射熱能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電技術(shù)。按太陽能收集方式可分為太陽能蝶式熱發(fā)電、太陽能塔式熱發(fā)電和太陽能槽式熱發(fā)電。在蝶式太陽能熱發(fā)電技術(shù)中,拋物面蝶形反射鏡通過雙軸跟蹤,將接收到的太陽能聚焦在焦點接收器上,焦點接收器將輻射能吸引并轉(zhuǎn)化為熱能。對于塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng),首先由塔上的定日鏡將太陽光聚集到塔頂,對其升溫,通過產(chǎn)生的高溫蒸汽推動汽輪機,從而實現(xiàn)發(fā)電。而對于槽式太陽能發(fā)電裝置,在運行時首先利用槽形拋物面反射鏡聚焦太陽能,之后管道中的熱載體通過流動帶走熱量,通過對水加熱產(chǎn)生蒸汽,驅(qū)動汽輪機發(fā)電。
風(fēng)力資源在自然界的儲量豐富,其儲量巨大的特點是風(fēng)能資源能被大規(guī)模利用的前提條件。與此同時,清潔、環(huán)境友好的特性也是其得到發(fā)展的原因之一。但風(fēng)力發(fā)電也同時存在噪聲大、可控性差、成本較高以及影響鳥類的缺點。能量轉(zhuǎn)換是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的原理,風(fēng)力機葉片在風(fēng)力驅(qū)動下旋轉(zhuǎn),然后通過設(shè)備提高轉(zhuǎn)速,從而實現(xiàn)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機組為風(fēng)力發(fā)電所需設(shè)備,其大致以三部分組成,分別為風(fēng)輪、發(fā)電機和塔架。
電力電子變換器的控制器是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的重要組成部分,通過其合理運用可以有效地提高能源轉(zhuǎn)化效率和傳輸效率。在合理應(yīng)用PWM 整流器的前提下,同時對系統(tǒng)最大功率進行一系列有效控制,可以在很大程度上解決有功功率和無功功率的障礙,使無功功率在實際要求的條件下運行。發(fā)電機和設(shè)備的日常工作效率也可以在風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)的應(yīng)用中實現(xiàn)提升。
無功補償和諧波消除技術(shù)的有效應(yīng)用,是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。由于感應(yīng)元件的相互作用,可以及時挖掘出系統(tǒng)中實際的無功消耗,電壓也在這個過程被感應(yīng),在高壓相對較高的情況下,應(yīng)用無功補償技術(shù)對諧波作出有效處理,能夠避免感應(yīng)元件電流對其他元件的破壞影響。對于風(fēng)力發(fā)電整個過程多見的諧波問題,應(yīng)用諧波消除技術(shù),采用電力變流器或者對電容器組進行調(diào)整,或者采用三角形相互連接,可以有效降低諧波含量,改善電能質(zhì)量,實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電整體技術(shù)水平的全面提高。
分析風(fēng)輪的控制技術(shù)在實際運行中,它可以提高發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實際應(yīng)用中,通過對功率信號反饋量進行分析,可以有效明了風(fēng)輪功率信號的情況,能夠在此基礎(chǔ)上繪制出相關(guān)的對應(yīng)曲面圖。實際操作時,通過對最大功率和系統(tǒng)實際輸出功率進行數(shù)值對比,得出了相應(yīng)的差異,以此進行風(fēng)輪的槳角葉的調(diào)節(jié),可以使風(fēng)輪在整體運行功率最大的情況下運行。
近段時間,新能源發(fā)電技術(shù)迅速發(fā)展,一躍而變?yōu)殡娏W(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。以實際的觀點來看,電力行業(yè)屬于我國能源消耗較大的行業(yè),新能源發(fā)電技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用實施,對于緩解我國能源匱乏的現(xiàn)狀,減少能源的消耗量有著極大促進作用。從社會發(fā)展來看,以太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉慈ゴ婷禾康葌鹘y(tǒng)能源也滿足社會發(fā)展對于綠色環(huán)保的要求。因此,要持續(xù)對新能源發(fā)電技術(shù)-進行優(yōu)化,推進新能源發(fā)電技術(shù)在電力行業(yè)各項工程的大規(guī)模運用,以此來加快電力行業(yè)的現(xiàn)代化步伐。