電力系統中新能源發電的運用探析

賀奕銘　李坤

【摘 要】我國電力系統發電所需能源種類眾多，近年以風力發電和太陽能光伏發電等新能源發電為主。基于此，本文將著重介紹風力發電、光伏發電、氫能發電以及生物質能發電，并對其在電力系統中的應用進行闡述，希望對新能源發電的應用提供有效參考。

【關鍵詞】電力系統；新能源發電；發電形式

前言：目前，我國能源消耗總量不斷增加，傳統能源依舊占據消耗總體地位。因此，要想改變能源現狀，就應選擇開發利用包括太陽能、風能等可再生能源。可再生資源不同于傳統的煤炭、石油、天然氣等常規能源，具有持續使用性，并且不會造成環境污染。

1.新能源發電形式

為了環境保護和能源的可持續發展 ，應逐步采用新能源進行發電。主要有以下四種形式：第一，風力發電。風力發電是實用性最高的發電方式之一，因為其資源豐厚，相當于水資源的十倍左右。風力發電是將風能轉化為電能，其原理是利用風力帶動風車葉片旋轉，再通過增速機提升旋轉速度，促使發電機發電。第二，合理利用太陽能光伏發電。地球每天承受太陽的輻射，其每秒輻射的能量就相當于常規能源煤炭燃燒500噸產生的能量[1]。因此，對其合理規劃，不僅可減少常規能源使用，還能達到環保的目的。由于目前正處于起步階段，國家應給予一定的資金與技術支持。第三，氫能是通過化學手段制取出來、不依賴其余化學燃料就可以燃燒的可再生能源，其燃燒熱值高。據資料顯示，在同等條件下，每千克氫燃料燃燒產生的熱量約為汽油的三倍、焦炭的四倍多，其燃燒的產物除了水和少量處理得當不會造成污染的化學物質外，不會產生其它任何有害物質。第四，生物質能發電。主要包括農林廢棄物的燃燒發電、沼氣發電等等。其原理是將生物質直接放到鍋爐中進行燃燒，利用其燃燒產生的蒸汽帶動發電機發電。目前，我國對新能源發電的重視程度逐漸加大，使其具有很大的發展空間。

2.新能源發電在電力系統中的運用分析

2.1風力發電的應用

在進行風力發電時，可將風機按照不同標準進行劃分。例如：按能源類型可以分為海上風電機和路堤風電機兩種；按照容量進行分類，可劃分為小型、中型、大型和特大型四種，容量越大，葉片長度越長[2]。葉片的長度和形狀還對風能的吸收起到決定性作用，因此，要做好對葉片的保護措施，防止其出現腐蝕、裂紋等狀況。在使用風機控制技術時，可接觸到三種發電機：雙饋發電機、雙速異步發電機和變速風力發電機。風機的發電使用是通過改變漿距控制轉速和風機功率，將風能轉變為機械能，再將機械能轉化為動能的過程。隨著技術的發展，研發出新的并網技術，通過完整的神經網絡對葉片漿距進行控制，使風力發電效果最大化，同時，還能保證環境清潔，改善電網的運營環境。

2.2光伏發電的應用

近年來，太陽能光伏發電技術得到了迅猛發展，是目前利用率最高的發電方式。其具有并網光伏發電與獨立光伏發電兩種。其中并網光伏發電裝置主要有太陽能電池板、控制器、逆變器三種。而獨立光伏發電由太陽能電池組件、控制器、蓄電池三種設備組成，在進行發電工作時要對其進行區分。目前，國內很多高校和技術部門也在多有關技術進行研究與改善，使光伏發電逐步走向世界先進水平。但仍應注意光伏組件PID效應，組件長期保持高壓運行，使組件性能迅速減弱，可從三方面進行有效控制：第一，在系統方面。可在夜間改變電壓方向，施加反向電壓，利用新技術，減弱其影響。第二，在組件方面。高濕是產生PID效應的主要因素，因此，為避免這種情況出現，要提高組件的密封性。在生產工藝上進行原料篩選，優化生產原料，提高EVA對組件的保護作用。第三，在電池方面。電池是抵抗PID的關鍵因素，可以考慮在發射級與SIN減反層上進行改變，但這兩項技術會對發電效率以及設備造價產生影響。

2.3氫能發電的應用

大型發電過程都是將發出的電送至電網，然后由電網統一輸送給用戶。但是由于用戶對于電量的負荷不同，電量到達的時間也會有所差異。因此，氫能發電的重要性就顯現出來，因為其電網啟動比其它發電站的速度快，發電站的使用也較為靈活。目前，最新的發電方式是使用氫燃料電池進行發電，將氫氣和氧氣經過化學反應直接產生電能，不需要進行燃燒，減少化學物質的生成，能源轉化率也可達到70%左右。這種裝置的好處在于其污染少、噪音小、使用靈活。科學技術發展至現在，氫電池由原來的高造價、工藝復雜，改良成現在的造價低、實用性強。氫電池的種類繁復，包括：磷酸鹽燃料電池、固體氧化物性電池等等。其中，磷酸鹽燃料電池是最早的燃燒電池，如今工藝已經成熟。例如：美國和日本已經利用其發展技術建造了商用電站，燃料以氫氣、甲醇為主，空氣為氧化劑，但目前發電成本較高，與發展中國家以及不發達國家的發展前景不符。

2.4生物質能發電的應用

生物質能是一種取之不盡用之不竭的可再生能源。生物質能發電技術主要方式為直接燃燒和生物轉換。其中直接燃燒是最簡單、最方便、最直接的方式，但是由于其生物密度低，通常運用于工業、農業的廢料處理上，在發電過程中，必須保證其轉化設備安全可靠，維修保養方便。我國的生物質能發電主要出現在南方地區，其生物質能發電系統主要有氣化系統、冷卻過濾系統、發動機與發電機四個組成部分，其工作流程為：將生物質，如秸稈放在氣化爐中充分燃燒，將其燃燒產生的燃氣進行過濾和冷卻處理后再送入煤氣發動機，將燃氣的熱能轉化為機械能帶動發電機運轉，再由發電機將機械能轉化為電能送入電網。

結語：綜上所述，新能源發電在電力系統中應用廣泛，由于其具有污染小、發電快、可持續發電的的特性，使我國技術部門對其高度重視，并進行深入研發與探討，在降低成本的基礎上將其廣泛應用，這項任務任重而道遠，愿技術部門對運營中的難題進行專題分析，盡快制定對策，促進我國經濟與環境的可持續發展。

參考文獻：

[1]田蓬勃.新能源發電技術在電力系統中的應用效果研究[J].中國設備工程，2018（22）：214-215.

[2]李廣濟.電力系統中新能源發電的運用研究[J].山東工業技術，2018（05）：71.

（作者單位：華能云南富源風電有限責任公司）