電氣節(jié)能技術(shù)與電力新能源的發(fā)展和應(yīng)用

劉博

摘要：新能源發(fā)電已經(jīng)成為當(dāng)下研究的主流方向，但是隨著我國(guó)新能源發(fā)電規(guī)模的不斷發(fā)展，受限于新能源發(fā)電的不確定性因素，導(dǎo)致新能源電力系統(tǒng)的運(yùn)行效果不理想，使電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度趨于復(fù)雜化，限制新能源電力系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)展，進(jìn)而造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)情況。因此，為了切實(shí)保障新能源電力系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)展，文章結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出全新的虛擬發(fā)電廠管理模式，以保障新能源電力系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

關(guān)鍵詞：電氣節(jié)能技術(shù);電力新能源;發(fā)展應(yīng)用

1新能源發(fā)電技術(shù)概述

1.1風(fēng)電技術(shù)

風(fēng)能是一種常見的能源形式，其能源儲(chǔ)量相當(dāng)可觀。風(fēng)力發(fā)電是利用相應(yīng)的設(shè)備設(shè)施將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后在風(fēng)力機(jī)的作用下將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

風(fēng)機(jī)是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的主要設(shè)備。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可分為不同的類型。例如，根據(jù)風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量，風(fēng)機(jī)可分為三種類型：大型、中型和小型。一般來說，風(fēng)機(jī)的裝機(jī)能量與葉片長(zhǎng)度有一定的關(guān)系。根據(jù)風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)的不同，可分為水平軸和垂直軸。從風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的角度來看，可分為順風(fēng)或逆風(fēng)、低速或高速等。同時(shí)，機(jī)艙、塔架和風(fēng)電機(jī)組也是風(fēng)電機(jī)組的重要組成部分。風(fēng)力渦輪機(jī)還包括輪轂、葉片、變槳系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)。在這些子系統(tǒng)中，葉片的形狀與風(fēng)能的吸收程度直接相關(guān)。因此，葉片的正常運(yùn)行關(guān)系到風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行，因此有必要重點(diǎn)保護(hù)。尤其要定期檢查葉片是否有裂紋、腐蝕、結(jié)冰等問題，以免影響風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率和質(zhì)量。

對(duì)于風(fēng)機(jī)控制，主要采用并網(wǎng)發(fā)電機(jī)，如變速異步發(fā)電機(jī)、雙饋異步發(fā)電機(jī)、雙速異步發(fā)電機(jī)等。該并網(wǎng)發(fā)電機(jī)通過改變漿液間距有效控制機(jī)組的功率和速度。同時(shí)，基于最大功率跟蹤方法，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電功率的有效轉(zhuǎn)換。作為一種新的發(fā)電技術(shù)，風(fēng)電技術(shù)的另一個(gè)特點(diǎn)是應(yīng)用模糊控制等新技術(shù)，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)速度和功率的有效調(diào)節(jié)，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)特性進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，從而調(diào)整控制葉片的節(jié)距，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能轉(zhuǎn)換。

為了保證風(fēng)電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，在采用風(fēng)電并網(wǎng)的同時(shí)，可以配合無功補(bǔ)償技術(shù)。這樣，風(fēng)電場(chǎng)可以在無功吸收的基礎(chǔ)上，在風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備的合理位置配置和安裝無功補(bǔ)償裝置。這種無功補(bǔ)償是動(dòng)態(tài)的，可以在一定程度上降低輸電功率不穩(wěn)定引起系統(tǒng)振蕩的概率，從根本上改善電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境。

1.2光伏發(fā)電技術(shù)

在自然現(xiàn)象中，太陽輻射是連續(xù)的。每秒的太陽輻射能量相當(dāng)于500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的能量。可以看出，太陽輻射所包含的能量是相當(dāng)巨大的。如果我們能夠充分合理地利用這部分能源，我們一定會(huì)取得可觀的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

光伏發(fā)電技術(shù)的原理主要是光電效應(yīng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括電池、電池控制器、光伏電池組、DC-AC逆變器等。太陽能電池有多種類型。其中，晶體硅電池較為常見，可分為單晶電池和多晶硅電池。硅基薄膜光伏電池不僅工作效率低，而且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，威脅人類健康。因此，這種電池的使用并不普遍。聚光光伏電池是現(xiàn)階段最有效的電池類型，但這種電池的應(yīng)用需要配備散熱器和聚光系統(tǒng)等設(shè)備。這些設(shè)備的投資成本相對(duì)較高，遠(yuǎn)高于集中光伏電池發(fā)電產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)于聚光光伏電池的推廣應(yīng)用，需要進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，以確保其經(jīng)濟(jì)性能滿足實(shí)際需要。

在光伏發(fā)電技術(shù)中，光伏陣列模式的選擇非常重要。常見的光伏組件陣列模式包括單軸、固定、雙軸跟蹤等。這些光伏組件的工作效率基本保持在20%～30%左右。在確定光伏陣列模式時(shí)，有必要關(guān)注光伏組件的安裝傾角。逆變器也是光伏發(fā)電技術(shù)的重要組成部分。逆變器的選型直接關(guān)系到光伏發(fā)電的效率。主要從性能、效率、數(shù)據(jù)采集、保護(hù)功能等方面對(duì)模型進(jìn)行分析和確認(rèn)。常見的逆變器有串聯(lián)型、分布式和集中式。集中式逆變器的綜合性能相對(duì)較高，易于購(gòu)買，但不適合在山區(qū)應(yīng)用。串聯(lián)逆變器可用于山區(qū)、屋頂?shù)鹊貐^(qū)，但采購(gòu)成本較高，后期維護(hù)工作量較大。

1.3地?zé)岚l(fā)電

地?zé)豳Y源是一種新能源，可用于發(fā)電、供熱、空調(diào)和制冷。地?zé)岚l(fā)電技術(shù)的應(yīng)用主要是通過一系列的能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)從地?zé)崮艿綑C(jī)械能再到電能的轉(zhuǎn)換。地?zé)岚l(fā)電技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，但要有效解決我國(guó)的能源消耗問題，還需要加強(qiáng)應(yīng)用研究。

2電氣節(jié)能技術(shù)與電力新能源的發(fā)展和應(yīng)用

2.1優(yōu)化新能源項(xiàng)目電力設(shè)備的資源配置

借助電力大數(shù)據(jù)技術(shù)平臺(tái)，技術(shù)人員可以通過電力基礎(chǔ)設(shè)施的各個(gè)傳感器對(duì)電力設(shè)施的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在線監(jiān)測(cè)主要業(yè)務(wù)、核心資源和關(guān)鍵流程等各項(xiàng)重要指標(biāo)的具體情況，從而對(duì)電力設(shè)備的實(shí)際使用情況作出科學(xué)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。電力大數(shù)據(jù)技術(shù)平臺(tái)還可以通過歷史數(shù)據(jù)分析設(shè)備的故障趨勢(shì)，一旦實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示設(shè)備存在故障，就可以實(shí)時(shí)報(bào)警。利用電力大數(shù)據(jù)技術(shù)可以精準(zhǔn)預(yù)判電力設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，為設(shè)備檢修、維護(hù)等工作的進(jìn)行提供一定的信息支持，從而大幅提升新能源項(xiàng)目電力基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)效率，并改變以往的運(yùn)維方式，及時(shí)有效地避免電力設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)備資源配置的目的。以新能源充電站和充電樁為例，可以根據(jù)電力大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)充電站或充電樁的運(yùn)行狀況，當(dāng)充電設(shè)施發(fā)生故障時(shí)，可以迅速準(zhǔn)確定位，安排專業(yè)維護(hù)人員及時(shí)對(duì)充電設(shè)施進(jìn)行維護(hù)。

2.2升新能源項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃水平

新能源項(xiàng)目的主要目的是為公眾服務(wù)。為了節(jié)約建設(shè)資源，避免資源浪費(fèi)，科學(xué)規(guī)劃是新能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不可缺少的環(huán)節(jié)。通過電力大數(shù)據(jù)技術(shù)，相關(guān)人員可以根據(jù)歷史用電量、區(qū)域面積、區(qū)域人口密度、電力負(fù)荷分布等數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)區(qū)域用電量，初步規(guī)劃區(qū)域內(nèi)新能源項(xiàng)目設(shè)施建設(shè)規(guī)模。此外，通過電力大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)采集到的現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行分析處理，挖掘有效的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步優(yōu)化新能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理的智能分析功能和監(jiān)控功能，以確保新能源基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃的有效性。

2.3提高新能源項(xiàng)目服務(wù)水平

客戶需求是新能源項(xiàng)目設(shè)施建設(shè)中必須考慮的重要部分，因此在新能源項(xiàng)目設(shè)施的規(guī)劃和建設(shè)過程中必須保證設(shè)施的服務(wù)效率。電力大數(shù)據(jù)技術(shù)可以提高新能源項(xiàng)目設(shè)施的智能化水平，進(jìn)一步拓展客戶的增值服務(wù)內(nèi)容，提升項(xiàng)目設(shè)施的服務(wù)水平。例如，通過電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)信息，客戶可以實(shí)時(shí)了解自己在使用充電樁等新能源設(shè)施時(shí)的用電量，從而掌握自己的用電習(xí)慣，以便于對(duì)其用電進(jìn)行管理和調(diào)整，避免在用電過程中產(chǎn)生更多的浪費(fèi)。在幫助客戶掌握自己的用電量的同時(shí)，它還促進(jìn)了充電過程的公開性和透明度。

新能源項(xiàng)目人員還可以通過電力大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)電力客戶進(jìn)行科學(xué)分類和管理，方便電力企業(yè)發(fā)現(xiàn)并關(guān)注用電量大的客戶。此外，電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可以為客戶提供便捷的實(shí)時(shí)服務(wù)，及時(shí)回答和處理客戶提出的相關(guān)需求和問題，使客戶獲得更好的服務(wù)意識(shí)，進(jìn)而提高客戶對(duì)新能源項(xiàng)目設(shè)施的接受度。

2.4光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

（1）光伏電站SVG調(diào)壓技術(shù)。在光伏電站中，末端電源點(diǎn)電站在使用過程中易受電壓的影響，僅僅依靠電站自身的調(diào)整很難實(shí)現(xiàn)，這時(shí)就要充分利用SVG調(diào)壓技術(shù)。SVG調(diào)壓技術(shù)主要分為恒功率因數(shù)、恒電壓模式、恒無功模式。恒功率因數(shù)模式下能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的日常運(yùn)行控制，同時(shí)能按照負(fù)荷變化動(dòng)態(tài)調(diào)整無功。但是，在系統(tǒng)電壓高于額定電壓一定值的情況下，僅僅依靠恒功率因數(shù)無法實(shí)現(xiàn)，需恒電壓模式同步參與。

（2）光伏組件PID效應(yīng)治理。光伏組件PID效應(yīng)是指光伏組件在長(zhǎng)時(shí)間的高壓作用下，組件的性能在集聚電荷和漏電流的影響下，電位呈現(xiàn)逐漸衰弱的情況，以至于組件自身的性能受到一定程度上的下降。尤其是在高溫、濕度較大或者鹽堿區(qū)域較高的情況下，光伏組件PID效應(yīng)更為明顯。而如何治理PID效應(yīng)則是技術(shù)難點(diǎn)，可以從系統(tǒng)方面、組件方面、電池方面等著手攻克。例如，合理采用逆變器;增強(qiáng)組件自身的密封性，使組件能提升抗高溫、高濕度等能力;還可以從電池方面著手，通過調(diào)整SiN減反層和發(fā)射極等提升電池抵抗PID效應(yīng)。

結(jié)論

在電力需求不斷增加的社會(huì)背景下，新能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。它可以充分利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源，有效緩解我國(guó)能源短缺，滿足我國(guó)日益增長(zhǎng)的電力需求，為人民的生活和生產(chǎn)提供重要保障。

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