大規模新能源電力安全高效利用基礎問題

孫利群

中國大唐集團新能源股份有限公司 北京 100000

電力是目前社會發展的基礎，傳統的發電方式有影響環境、能源不可再生的問題，因此，新能源發電是目前研究的主要方向。然而目前新能源發電技術有開發成本高、電能結構性不合理等問題，對于新能源的充分開發和利用十分不利。為此，需要對大規模新能源電力的利用進行研究，解決當前的能源問題，滿足電力發展的趨勢。

1 新能源技術概述

1.1 發展新能源的意義

新能源來源廣泛，屬于可再生能源，通過使用新能源可以促進傳統能源的優化，增強電能補給能力，而且傳統的煤炭、石油發電在的同時也在產生空氣污染，對環境治理十分不利。煤炭、石油、天然氣等都是不可再生的，除了會導致環境惡化，也不能保證能源的可持續性，并且這些能源技術相對比較成熟，對其他新能源技術有一定的壓制[1]。

我國的風能儲量豐富，高達十億千瓦，但是目前僅僅有數百萬千瓦被使用在發電當中，明顯造成了非常嚴重的能源浪費。通過開發新能源，能夠解決我國能源利用結構不科學、不合理的問題。目前國內的發電還是以傳統能源為主，利用新能源技術能更好的地滿足國家可持續發展的戰略，也能推動電能產業技術升級換代。

1.2 電力系統和新能源的特性

電力系統包括了發電、輸電、配電等環節，是一個集合了生產和消費的系統，是將自然界的能量裝化成電能，然后經過輸電網絡輸送給電能的用戶。電力系統中的需要保證電能的工供需平衡，并且電力是很難大量儲存的，因此一般會從電力生產出發，結合對電力系統電能需求的分析，做好生產規劃工作，以及根據短期負荷來進行預和規劃調度，以及自動發電的控制工作。這樣就能夠保證電能的供需平衡，讓系統運行時能夠確保電網的穩定[2]。

新能源又稱非常規能源，是除了煤炭、石油等傳統能源之外的能源，比如使用風能、太陽能、生物質能等等進行發電。新能源電力系統是將科學技術在傳統能源系統中應用，利用新能源技術發電，將電力在傳統能源系統中輸送的技術。新能源的特點在于無污染，可以轉變原來的電力生產結構，改變運行方式，也有更為科學的控制手段。但是，風能和太陽能同樣有不可儲存的問題，而且存在不穩定的問題，新能源進入電力系統中，其所帶有的隨機性和波動性都會對電力系統的控制產生影響，所以如何解決新能源存在的不穩定、不確定是電力系統的全新難題和挑戰。

2 新能源電力系統研究的主要內容

新能源和傳統電力的區別主要在于不確定性、不可儲存性，以及不受約束性，所以很多風能、太陽能資源在應用的過程中有發電不穩定的問題，會受到外界因素的干擾。通過將大規模新能源電力接入電網，有利于電力系統逐漸趨于穩定，解決系統波動性的問題。

2.1 電源響應解決方案

提升能源轉化效率來保證電網的安全性，是提升電源相應的關鍵手段。目前太陽能的轉化率比風能低20%，而風能機組的轉化率只有40%。所以，為了能夠提高新能源電力系統的整體轉化率，就需要對電機進行充分的優化。包括改善新能源設備，針對新能源的特性做電力系統的開發，優化各種裝備配置等等。在提升發電效率的同時，通過增加轉化率也有利于控制新能源的波動性，做好預測確保能源的合理分配和發電量控制。

2.2 負荷響應解決方案

新能源電力系統具有很強的負荷調節能力，可以被有效的控制，但是如果外界因素對電力系統產生了比較嚴重的干擾，就可能造成新能源電力系統安全性下降，甚至會降低環保水平。有些系統，在嚴重的外界干擾下甚至會出現談話你的問題，不利于有效使用。其中外界負荷的變化就是對系統造成影響的關鍵因素，因此需要有效進行調峰工作才能讓新能源電力提供有被接納的能力。所以需要對新能源電力系統的儲能原理進行研究，構建大規模新能源解決方案，讓不同新能源之間實現電力的互補，根據負荷的變化對發電進行調整，保證新能源的競爭力[3]。

2.3 電網響應解決方案

新能源在電壓耐受能力、通流能力上明顯降低，很容易受到電網擾動的作用，導致新能源的安全性大打折扣。為了能夠更好地利用新能源，就需要有效解決電網的無擾動問題。目前，主要使用低電壓、高電壓或者不對稱穿越的而方式來轉變新能源的阻尼特性，從而確保新能源電力系統響應所具有的慣性。

2.4 電網優化解決方案

電網是興能源和傳統能源傳輸的基礎，隨著能源技術水平的提升和社會對能源需求的提高，優化電網的輸送也是重要的研究方向。目前，電網的結構和配置都是決定能源輸送效率的關鍵因素，通過優化新能源的布局，促進不同能源之間的結合，有利于對新能源更加高效的應用。比如構建分區域電網結構、遠距離耦連輸送結構，可以對電力系統的輸送能力進行充分的優化，改善因為局部電力不穩定和波動影響整個電力系統的能源傳輸。

3 新能源電力系統中需要解決的問題

目前新能源電力系統的主要理論原理來自于動力學的多尺度特性研究，結合相關原理，就能夠了解新能源所存在的波動性、隨機性、不穩定性等原理。所以，需要對新能源電力系統和電網進行結合，才能夠讓新能源電力系統與傳統電網充分結合。一般需要建立具有確定性的模型，根據能源系統結構的基本原理，實現對大規模新能源電力系統的應用，保證多個新能源系電力系統之間可以相互平衡和互補，讓電力系統的傳輸效率達到最高[4]。

3.1 新能源高效利用問題

高效利用新能源的前提是解決在應用中的浪費行為，有效利用可利用的新能源，發揮出新能源的作用和效率。根據新能源的特點，在應用新能源的時候需要發揮出新能源電力的可持續性，有效重復利用，就能夠減少對自然資源的過度開采。同時還需要對電力設備、水力發電、風力發電等發電機轉化有效提升，將能源最大程度上轉化為生活需要的電力。目前采取電能集成網絡，可以將店里的系統和網絡連接起來，通過對系統進行實時把控和有效的后臺控制，能夠讓企業對系統的發電進行高效管理，在電力系統傳輸方向、電壓控制上，根據電力系統狀態監控進行決策，讓電力系統和電力產業相結合，使所有的能源都能夠得到充分的利用。

3.2 新能源系統安全保障

目前的新能源電力系統以太陽能、風能為主，發電的位置一般距離城市很遠，在比較偏僻、人煙稀少的地區，在國內廣泛分布。和傳統能源相對成熟的維護方式相比，新能源電力系統的更容易受到外界影響，一旦出現故障就可能會導致系統出現癱瘓。所以，需要重視新能源電力系統的安全問題，通過做好安全維護保證系統的發電質量。為此，需要構建質量安全系統和保障系統，通過定期、有規律地排查，以及做好對電力系統的實時監控工作，報告電力系統的問題，以便可以及時發現電力故障。另一方面，則需要對新能源電力系統進行整體把握，通過數學模型來對電力系統壽命作出預測，對于故障、問題比較嚴重的系統，可以及時淘汰和更新，從而降低系統的故障率提升系統穩定性。通過構建量化指標，可以更直觀地對系統的運行情況、漏洞作出分析，這樣才能保證系統的穩定性，確保系統安全快速地運行[5]。

3.3 保證不同新能源電力系統之間協調

新能源電力系統一般有比較強的可操作性，但是和傳統能源系統一樣，新能源電力系統也有延遲性，對電力系統的控制十分不利。傳統的能源電力系統中，多個電力系統會有相互作用，系統完成電力的輸送，新能源電力系統同樣要融合這種系統之間協調的思路，提升系統的平衡和相互支持。目前的思想總結起來就是“多元互補協調控制”，從傳統的能源電力系統管理經驗上看，為了能夠應用這種思想，就需要構建規范的方法，以及對電力系統進行精細的表征方式，從而解決電力系統的能源管理。但是新能源系統和傳統能源系統有很大的區別，必須要針對不同的興能源系統構建平衡電力和輸出功率的備用方法，保證電力系統的穩定運行[6]。

4 結語

電力是驅動社會運轉和發展的基本組成要素，隨著人們對電力的探索，越來越多的新能源技術進入了人們的生活。在大型新能源系統不斷推廣和完善的前提下，系統目前正在逐漸成熟，系統的操作和維護都有了更加完善的技術支持。但是，由于社會對電力需求的轉變，以及目前新能源電力系統自身存在的問題，還要繼續對新能源電力系統進行開拓創新。計算機技術和傳輸技術的發展，促進了新能源系統應用水平的提升，能夠對電力系統進行更為精細的控制。所以，新能源電力還需要繼續發展，充分利用能源造福社會，電力企業也要發揮出自身的力量，推動社會的發展。