新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

任健銘

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的大力發(fā)展，環(huán)境問題也日益嚴重，太陽能、風(fēng)能、核能源的大力應(yīng)用和推廣，新能源的發(fā)展異常迅速，新能源發(fā)電優(yōu)勢是無污染、無公害、可再生，這為可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)理念營造了良好的基礎(chǔ)。我國在新能源發(fā)電方面也取得了一系列的成果，但是在出成果的同時也面臨了很多的問題，本文就新能源發(fā)電過程中存在的問題進行分析，并提出合理化建議。

【關(guān)鍵詞】：新能源發(fā)電；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

1、國新能源發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

目前，在中國新能源和可再生能源一般是指除常規(guī)化石能源和大中型水力發(fā)電及核裂變發(fā)電之外的太陽能、風(fēng)能、小水電、生物質(zhì)能、地熱能和海洋能等一次能源以及氫能、燃料電池等二次能源。這些能源不僅可循環(huán)再生，清潔無污染，而且在中國資源豐富，分布廣泛，是最具有前景的替代能源，將成為未來世界能源的基石。

經(jīng)過近10年的艱苦努力，中國新能源發(fā)展已經(jīng)走在了世界前列。2012年風(fēng)電累計并網(wǎng)容量位居全球第一，2013年光伏發(fā)電累計并網(wǎng)容量位居世界第二，新能源開發(fā)利用水平與歐美等先進國家相當。2014年中國新能源發(fā)電發(fā)展勢頭依然強勁，累計并網(wǎng)容量突破1億kW，占全部發(fā)電裝機容量的9.8%；全年發(fā)電量超過2000億kW·h，占全部發(fā)電

量的3.9%，相當于節(jié)約6900萬t燃煤，減排1.7億t二氧化碳。截至2014年底，中國新能源發(fā)電并網(wǎng)容量約13440萬kW，同比增長30%。其中風(fēng)電并網(wǎng)容量9581萬kW，太陽能發(fā)電并網(wǎng)容量2807萬kW，其他新能源發(fā)電并網(wǎng)容量約952萬kW，分別占新能源發(fā)電并網(wǎng)容量的72%，21%，7%。2014年中國新能源發(fā)電并網(wǎng)裝機容量約占中國全部發(fā)電機容量的9.8%，比2013年提高了1.6個百分點。

2014年，中國新能源發(fā)電量約為2190億kW·h，同比增長18%。其中風(fēng)電發(fā)電量1563億kW·h，太陽能發(fā)電量208億kW·h，其他新能源發(fā)電量約418億kW·h，分別占新能源發(fā)電量的71%、10%、19%。2014年中國新能源總發(fā)電量約占全部發(fā)電量的3.9%，比2013年提高0.5個百分點。

2、新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1利用風(fēng)力發(fā)電

槳葉、升壓變壓器、發(fā)電機、機械傳動系統(tǒng)和電力電子裝置等構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電過程是能量的轉(zhuǎn)換過程，當槳葉捕獲風(fēng)的動能之后，把動能轉(zhuǎn)化為機械能，機械傳動系統(tǒng)把機械能傳遞給發(fā)電機，利用發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)換為電能，直接或間接接入電網(wǎng)。恒速恒頻和變速恒頻是主要的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，其中，變速恒頻發(fā)電技術(shù)，具有可靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功功率、最大限度的捕獲風(fēng)能、轉(zhuǎn)速運行范圍較寬等的優(yōu)點，并且逐漸成為當前風(fēng)力發(fā)電的主流技術(shù)。

2.2利用海洋能發(fā)電

（1）波浪發(fā)電

波浪發(fā)電需要利用轉(zhuǎn)換裝置，把波浪能轉(zhuǎn)化為機械、氣壓或液壓的能量，以催動機械的運行。其中廣東油尾建成的100千瓦的振蕩水柱式波浪發(fā)電站是我國較為典型的波浪發(fā)電案例，而其他的波浪發(fā)電地區(qū)，如海南、福建，也取得了良好的研究成果，并且把建設(shè)100千瓦以上的波浪發(fā)電站，作為建設(shè)目標。盡管波浪發(fā)電技術(shù)存在著難度大、資金投入多等問題，但是卻符合我國經(jīng)濟市場的發(fā)展需要，具有廣闊的發(fā)展空間。

（2）潮汐發(fā)電

潮汐是海洋水位受太陽和月球等天體的引力影響，發(fā)生變化，進而產(chǎn)生水位波動的一種自然現(xiàn)象。因而，潮汐發(fā)電的方式是：利用潮水漲落產(chǎn)生的水位差，創(chuàng)造勢能，把勢能轉(zhuǎn)化為電能，來投入使用。可再生、存儲量大、生產(chǎn)成本少是潮汐能的最大優(yōu)勢，同時，潮汐能是一種清潔能源，不會引起環(huán)境污染，把潮汐能發(fā)電水庫建立在河口或海灣，不會占用地區(qū)的耕地。但是，在潮汐能發(fā)電方面，我國存在著電價高、成本高等問題，給潮汐能的推廣和運用帶來不利影響。

2.3利用太陽能發(fā)電

而今，太陽能發(fā)電受到許多國家的關(guān)注和青睞，當煤炭、石油、天然氣等常規(guī)能源的存儲量嚴重不足時，利用太陽能發(fā)電，可以有效解決能源問題。為了合理開發(fā)和充分利用太陽能資源，國家專門建立了金太陽示范工程、并且制定和頒布了相關(guān)的法律法規(guī)，以鼓勵和引導(dǎo)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且把2020年的光伏發(fā)電目標，從1.6萬瓦提高到20萬瓦，這一系列的政策和規(guī)劃，拓寬了我國太陽能發(fā)電的發(fā)展道路。目前，光熱發(fā)電和光伏發(fā)電是太陽能的兩種主要發(fā)電方式。

（1）利用光熱發(fā)電

光熱發(fā)電是利用聚光器收集太陽能，把液態(tài)工作物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)工作物質(zhì)，推動汽輪發(fā)電機發(fā)電。蝶式、槽式、塔式是光熱發(fā)電系統(tǒng)的3種基本形式，其中，槽式光熱發(fā)電技術(shù)，是太陽能發(fā)電的主流方向，但是，由于技術(shù)條件有限，在光熱發(fā)電方面，我國的研究進展比較緩慢，雖然科學(xué)研究所全力研究光熱發(fā)電技術(shù)，但是，取得的成果較少。

（2）光伏發(fā)電

科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和快速進步，推動了光伏發(fā)電技術(shù)的更新和發(fā)展，進而極大的提高了電能生產(chǎn)效率，加快了各種能源的應(yīng)用、轉(zhuǎn)換的步伐。我國的光伏發(fā)電技術(shù)起步較早，并且，經(jīng)過不斷的研究和發(fā)展，我國生產(chǎn)太陽能電池組件的能力較強，取得了許多豐碩的成果，有效的緩解了我國的能源危機的壓力。離網(wǎng)型光伏發(fā)電、并網(wǎng)型光伏發(fā)電是光伏發(fā)電領(lǐng)域的兩種基本發(fā)電形式，其中，離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)，可以直接或者間接把太陽能電池發(fā)出的電流，轉(zhuǎn)化為電能，而與電網(wǎng)相連的光伏發(fā)電系統(tǒng)，則是并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)，按照配備的儲能裝置進行分類，并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)包括可調(diào)度式和不可調(diào)度式兩種，區(qū)別在于前者含有儲能裝置，而后者位含有儲能裝置。

2.4利用生物能發(fā)電

生物能主要蘊藏在生物質(zhì)中，通過綠色植物的光合作用，把太陽能直接或間接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，固定、儲藏生物體內(nèi)，然后利用化學(xué)能來發(fā)電，生物質(zhì)能具有可再生、分布廣和低污染等特點，當前，主要通過化學(xué)法、生化法、熱化學(xué)法，直接燃燒和物理化學(xué)法等方式運用生物質(zhì)。

結(jié)語

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)水平的高速發(fā)展，合理開發(fā)和利用新能源，提高能源的利用率，成為解決能源問題，推動我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，因此，廣泛利用新能源發(fā)電技術(shù)，提高能源的利用率，減少能源污染，保護自然環(huán)境，以促進人與自然的和諧發(fā)展。

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