新能源發電在電力系統中的發展前景

全斌

摘 要：新能源作為一種可永續利用的可再生清潔能源，經過合理地開發后所產生的效應將會對社會中現有的能源體系造成極大的沖擊。在石油、煤炭等常規能源產業逐漸下滑的今天，新能源發電技術的開發利用將會對社會經濟、環境建設等方面產生積極的推動作用。

關鍵詞：新能源;發電技術;供電系統

1 新能源概述

1.1 新能源的含義

1980年聯合國召開新能源和可再生能源會議，會上首次對新能源的含義做出闡述，即以新技術和新材料為依托，用現代化的方式對其進行開發，從而用源源不盡的可再生能源取代目前最主要的化石能源，包括太陽能、風能、核能等。

1.2 新能源發電的現狀

基于我國現代社會的發展情況，我國新能源發電產業跟其他新興產業一樣，與世界上一些發達國家差距較大，并且由于新能源開發技術的限制，前期設施投入大，回報率低，產生社會效應的速度較慢，因此我國新能源產業在這種基調下發展緩慢。近年來，隨著低碳經濟的倡導和眾多國家支持政策的陸續出臺，我國的新能源相關產業得到了迅速并且相對穩步的提升。據網上公開資料顯示，截至2019年底，我國可再生能源發電裝機達到7.94億千瓦，同比增長9%，約占全部電力裝機的39.5%;其中，風電裝機2.1億千瓦，光伏發電裝機2.04億千瓦，分別同比增長14.0%，17.3%。我國的新能源發電產業正在逐步替代傳統電力能源，產生的效益也正在慢慢的體現。

2 新能源發電技術及應用程度

新能源發電需要克服很多技術方面的問題，技術愈成熟，產生的效益就愈大。就現在來說，我國新能源發電建設中，風電、光伏發電和水電占了較大比重，相關設施和技術也趨于成熟，本部分將對這些技術及其應用做出闡述。

2.1 風力發電

風能資源在世界上眾多地區都極為豐富，而且風能資源利用的歷史較長，因此技術也相對成熟。在我國西部地區，風能資源儲量巨大，開發也相對簡單，利用風能發電已經逐步成為我國新興能源產業的支柱之一。

2.1.1 風力發電原理及組成

風力發電的原理就是通過風帶動內部發電機轉動，將風能轉變為電力。發電裝置主要依靠發電機、風輪和塔筒三部分。風輪由三只葉片（也有其他數量葉片的風輪）組成，是把風的動能轉換成機械能的重要部件。風輪的葉片一般用復合材料制造，重量輕，強度高，不易斷裂。再通過與其相對應的電網部分，將產生的電能，存儲、輸送，產生經濟效益。

風力發電中還有限速安全機構、尾翼、蓄電池等結構，共同發揮作用，將自然界的風能轉換為可利用的電能。

2.1.2 風力發電市場及前景

風力發電在全球各國都占有很大的比重，比如美國以及芬蘭等歐洲國家，都建設有很大規模的風電機組，在這些地區，風電技術成熟，設施布置時間早，已經形成了完善的布局，對當地帶來了十分可觀的經濟效益。

近年來，我國大力發展風電清潔能源，特別是2008年以來，國內的風電建設掀起了一股熱潮，僅2009年一年中，國內新建風電機組就達到了10120余臺，容量達到了13800多MW，增幅達到了124%。其中，內蒙古、河北、遼寧等省市地區占了很大部分，實現了快速的增長。我國風電能源產業呈爆發式增長，其產生的效益已經足以與傳統燃煤發電相競爭。

風力發電具有其他發電方式無法比擬的優勢，首先，風力發電相較于火電等傳統能源來說對環境幾乎沒有影響，清潔、不產生任何對環境有害的廢物，且效益好;再者，風電發電機組的設施規模可根據實地情況進行調整，與一旦建成后就不容易改變的水電機組相比更為靈活，適應范圍更廣。當然，風電也存在著不少缺點，就目前來說，由于技術的原因，風電發電機的制造成本較高，而且其運行過程中還會產生噪音;除此之外，風力發電裝置的建設還需要占用大量的土地;而最主要的則是風力資源的不穩定、不可靠性，這也是制約風力發電效益的一個重要原因。

2.2 水力發電

2.2.1 水力發電簡介

水力發電，顧名思義，是將水的能量轉變為電能。而在這過程中針對所產生的運行生產和工程設方面問題用到的技術稱為水力發電技術，這其中包括對設備的控制、維護、管理以及環境方面問題的各項技術。

2.2.2 水力發電的特點及影響

水力發電的優勢非常明顯，水能可以說是一種自然儲量巨大且可再生的清潔能源，可利用價值非常高，而且水力發電成本往往較低，機組調節比較簡易，發電效率也高。與之相對的，水力發電的缺點也顯而易見，水電建設主要依靠自然的湖泊、河流等，因此地域局限性大;由于地形限制，單機容量無法建造的太大，初期一次性投資大，建造費用高;再者，水電廠建成后往往會對周邊的生態環境造成巨大的影響，比如：下游河流的變化，對周邊動植物的影響，因沖刷導致的下游肥沃積土減少等等;后期容量的增加也非常困難。因此，我國的水電設施在建設時往往配合灌溉、養殖、旅游、防洪等產業項目，綜合利用水資源。

自古以來，我國在水力的利用上就積累了非常多的經驗，近年來隨著溫室效應的逐漸嚴重，各種極端天氣的數量也是與日俱增，水力發電配合水庫、蓄水站等設施在應對極端天氣和災害方面起到了不小的作用。當出現旱災時，蓄水站可對干旱地帶進行灌溉，緩解干旱，洪澇時可通過及時蓄水以及放水來調節水量，同時還可利用放水進行發電，對周圍地區的益處顯而易見。

2.3 太陽能發電

太陽能是最原始的能源，也是已知的儲量最大的能源，地球上的生物所需要的絕大部分能量都來自太陽能。

2.3.1 太陽能發電原理和方式

隨著經濟和社會的發展，人們對太陽能的開發利用也逐漸成熟，太陽能熱發電、太陽能光發電都是應用的基本形式。光發電又包含光伏發電、光化學發電和光生物發電等，而光伏發電是我們生活中最常見的利用太陽能發電的形式，它能夠利用特定的裝置將太陽能直接轉化成電能。其中起到關鍵性作用的裝置是太陽能電池，太陽能電池的好壞決定著整個系統工作的效率和效果。

2.3.2 太陽能發電的應用和前景

現如今，太陽能的利用形式主要有太陽能熱水器，家用太陽能小型發電裝置，大型太陽能電站，宇航航天等。目前，太陽能的實際應用成本較高，效率也普遍較低。太陽輻射出的能量十分巨大，其輻射到達地球大氣層內部的數量雖然只有僅僅大約20億分之一，但這一小部分能量就足以供給地球上絕大多數的生命能量來源，從這個角度看，太陽能將會是未來人類最可靠的能源所在。

隨著用電量需求的不斷增加，太陽能發電技術的持續開發勢在必行，想要實現太陽能發電的大面積應用，則必須解決兩個問題，即：太陽能光電的轉換效率必須要在現有基礎上得到極大的提升;建立起全面的、系統的太陽能發電、運輸電網。只有在這兩方面實現了突破，我們才算能夠真正有效的將太陽能利用起來。

3 新能源發電的難關

近年來，隨著國家大力倡導低碳、環保經濟的各種相關政策以及倡議的出臺，我國能源產業的模式發生了翻天覆地的變化，風能、核能、太陽能等等新興電力產業異軍突起，改變了傳統能源，特別是電力行業的格局。我國的各種新能源發電產業都在飛速發展，帶動著整個電力行業、甚至能源行業逐步向環保、生態方向發展。但在這個過程中，仍然暴露出了很多問題。

3.1 穩定性低

由于大多數新能源發電都對外部條件有著極大的依賴性，且這些外部條件很難用人為因素去干預甚至改變。例如水電必須要在水位落差大的合適地點建設水電站，安裝發電機組;風電則為了有效利用風能，保證經濟效益和回報率，安裝發電設備的地點必須選在風力大且持續時間長的平原、山地、高原等地區。這樣一來，新能源發電的穩定性就必然比不上傳統的化石能源發電。

3.2 電能浪費

有數據顯示，我國僅在2016年一年中就有將近1500億千瓦時的新能源發電量因各種因素而無法得到有效利用。

3.3 基礎設施建設不足

我國國土面積大，人口多，而且新能源發電的地點往往遠離人群密集地點，因此，要想使得這些新能源所產出的電力能夠得到有效利用，就必須有著健全、完善的電力存儲、運輸體系。

4 新能源發電的未來展望

盡管目前我國新能源發電還存在著諸多問題，但是在能源逐漸緊缺的今天，新能源產業的潛力已經在各項數據中開始體現。而要使這種潛力得到充分挖掘，我們還有很長的路要走。本文將提供以下幾方面的方向，供大家共同探討。

4.1 因地制宜發展新能源

我國地形種類多，地勢復雜多變，各地的風土人情也千差萬別。因此在發展新能源電力產業時，必須充分考慮當地實際情況，不能單純搬運一成不變的建設方案和政策。

4.2 產業互補，合理分配

新能源發電應大多為分布式能源，這樣才能相互補充、相互消納，從而使產出的電能得到最充分的利用。

4.3 完善電網設計，健全電網線路

就現在來說，我國電網的建設還留存著不少問題，例如：電力運輸線路不夠全面，電力存儲設施不能支撐富余的產量等，還有個人用戶產出的電量不能并入電網，或者并入電網過程中沒有完善的體制和法律法規監督等等問題。只有建成了完善、全面的電網體系，才能真正充分地利用起每一度電。

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