新能源與分布式電源系統

彭凱 合肥科威爾電源系統股份有限公司

在過去的電源發展中，大多數電源采用的是集中式電源進行供電，集中式電源的供電原理主要是將電壓輸入至電網中，再由電網將其轉換成系統需要的電壓，使用集中式電源需要利用較長的傳導裝置連接在負載上。分布式電源則主要是將輸入的電壓轉換成直流電，再利用變轉器將這種直流電轉換成需要的電壓。

分布式電源在使用中具有經濟。環保、靈活、安全等多種特點。

一、當前的能源使用面臨的狀態

相較于其他能源，電能適宜生產與傳輸，具有靈活性與控制性[1]。所以，在通往可持續發展的道路上，電力是主力軍之一。但是，現如今煤炭、石油發電仍然是主要的發電形式之一，由于此類資源貯藏量十分有限，新能源的開發就顯得格外重要。現在我國部分地區已經實現了水力發電、風力發電、太陽能發電。但是這種發電技術具有相對的技術需求，在遠距離傳輸上面對特定的災難等外部環境影響的問題，具有一定困難。

在當下分布式電源研究中，燃料電池的使用是最為普遍的，目前，全世界以磷酸燃料為主的電池制造廠。其次就是風能等新能源發電技術。當下我國已將建立了分布式電源研發單位，將其利用在電力供應單位中供電系統電力補充。但是，我國的分布式電源仍在發展之中，相關政策也有待提升。所以在分布式電源投資方面，一些投資商意向不明確，在根本上導致分布式電源發展緩慢。

二、新能源發電的推動作用

（一）風能技術開發原理

圖1

風能發電作為一種常見的自然現象，與太陽能發電一樣，是一種可再生資源，其在發電過程中具有一定的清潔性，風力發電在我國當下的發電技術中，是最成熟的一種發電技術[3]。其發電原理主要是利用自然風帶動葉片轉動，電機中轉子通過轉動進行發電。目前，我國投入使用的風力發電機組共有兩類，一類是定漿調速控制，另一類是變漿調速控制。大部分發電設備都能調節風向對準，自動化進行調節，由于風力發電受風力不穩定影響，其輸出的是交流電，需進行整流，然后對蓄電瓶充電，使風力電機轉變成化學能，再將儲蓄下來的電流轉換成生活用電電壓。下圖為風力發電設備內部構造。

（二）飛輪儲能技術應用與材料選擇

在電能與機械能相互轉化的過程中，飛輪儲能技術得以實現。由于其工作內核轉速不斷發生改變，所以為保證飛輪儲能系統在儲能過程中控制電機的速度不斷攀升，配備合適的電力電子轉換裝置勢在必行。在美國能源公司對于飛輪儲能技術的采用后，生產的設備，能量轉化率非常高。飛輪儲能能量與其角速度的平方成正比，因此提高飛輪轉子的轉速可以顯著提升飛輪儲能能量。由于飛輪高速旋轉產生巨大的向心力，這要求結合飛輪材料的數據進行材料選購。當下，高強度纖維材料在使用中相較于高強度合金材料要好，所以當下對于材料的選擇更偏向于纖維材料。

圖2

飛輪儲能技術的發展具有十分廣闊的前景，在電網運行過程中，電網負荷過大時，飛輪儲能加速運行，將多余的電量進行存儲，在電力供應不足時，將電能釋放出來，滿足供電需求。在缺乏水資源的區域，建設飛輪儲能可以有效緩解電力系統承擔的過高電壓。同時，在備用電源的使用中，飛輪儲能該技術同樣可以利用，在電力汽車使用中，可以將制動的能耗轉化為飛輪的動能存儲起來，飛輪存儲功能可以滿足汽車運行對于大功率輸出的需求。在國外研制的車用飛輪電池中，在使用中可提供150kW 的能量，是滿載車輛能加速到100km/h，下圖為飛輪儲能系統工作原理圖。

圖3

隨著時代的不斷發展，飛輪儲能技術有著極高的發展前景，在新能源汽車的發展中，其起著重要的推動作用，飛輪電池的技術開發預示著我國的交通事業有著美好的發展前景，同時飛輪電池技術同樣可以應用在火車、輪船的應用中。例如：在面對北方災凍等氣候時，火車專用電線不可用的情況下，在面臨物資稀缺的境況中，飛輪儲能技術能有效減少災害帶來的負面影響。

三、結束語

綜上所述，分布式電源在不斷的發展中實現與新能源技術的結合，在當下新興材料與技術不斷完善中，由于其具有規模小、建設周期短、占地面積小等優勢。在電力市場上，與大電網供電方式互補，在各方面為客戶提供可靠和優質的電能供應。當下我國對于國外飛輪儲能技術在多個領域的利用中，學習其先進的經驗。因此，新能源與分布式電源系統發展與相較于傳統電力發電充滿機遇與挑戰，分布式電源將會在電力發展史上具有深遠影響。