新能源發電技術在火力發電廠中的應用

李超

國能東北新能源發展有限公司國能彰東風電場 遼寧 阜新 123000

引言

對于傳統電力系統來說，其能源供給大多為煤炭、石油等的一次能源，雖然能較好地滿足系統運轉的基本需求，但卻為行業發展帶來了一定的壓力，同時也加劇了我國能源緊張的嚴重性。但近年來，隨著國家總體科技水平的提升，新能源電力系統逐漸成為電力行業市場上的主力軍，可再生能源代替了煤炭等一次能源作為原料，現已被廣泛運用于社會生產生活當中。與傳統電力系統相比，新能源系統最大優勢在于加快能量的轉換，提高能量利用率，但其穩定性和不確定性卻遠遠低于前者，這是新能源系統在發展中急需打破的困境。

1 新能源發電技術的特點

在制定新能源的發電計劃時，應全面分析出新能源發電工作的應用優勢及基本特點，確定技術研發工作的方向，為推動供電工作的可持續發展奠定堅實的基礎。從技術應用特點來看：新能源發電技術充分利用了清潔型、可再生的能源來進行發電工作，整個工作環節當中不會產生污染物質，對于環境保護工作有著重要意義。基于發電技術水平的不斷提高，可以用于發電的新能源種類也不斷增多，這主要得益于基礎設施的不斷完善以及技術人員對新能源綜合利用能力的逐漸提升。目前，符合新能源發電工作要求的能源主要有風能、太陽能以及水資源，這些能源的利用率比較高，應用范圍也比較廣。具體在選擇發電方式時，應結合經濟成本和當地的自然環境、地勢等因素進行分析，并應當充分確保發電工作的穩定性及安全性。

2 新能源發電技術在火力發電廠中的應用

2.1 風力發電技術在火力發電廠中的應用

2.1.1 風功率預測技術。風電場所生產的電能最終需要并入到電網中，但是由于風力發電的功率并不穩定，因此在接入風電后，電網調度存在較大的難度，在這種情況下，就需要對風功率進行預測，根據預測的結果，提前對電網調度進行調整，一方面能夠提升電網的穩定性，另一方面能夠讓電網接收更多的風電。目前針對風功率預測有不同的預測模型以及不同的預測周期要求，需要采取不同的預測技術，提升預測的準確性。如果根據預測的周期進行分類，可以將風功率預測方法分為超短期預測方法、短期以及中長期預測方法。超短期預測主要應用于風電的實時調度環節；短期預測方法主要對于對風機組的安排以及調度；而中長期預測主要應用于對區域風力資源評估的過程中。如果根據預測模型對風功率預測方法進行分類，可以分為物理法、統計法以及組合模型法3種。物理法主要從氣象學理論出發，對風電場區域的氣候情況進行模擬，在這個過程中風向、風速、氣壓以及空氣密度等都是重要的模擬要素，根據模擬的結果來建立預測的模型，通過這種方法建立的預測模型，需要結合風電機組的功率模型，實現對風電功率的預測。

2.1.2 風電機組的監控與保護。風電機組主要選用集中控制的方法，監控期間要在電廠的單元控制室中裝設微機監控系統，有利于對風力發電機組的設備進行遙控、遙信和遙測。在保護、監控過程中，需要在開關柜內設置相應的保護裝置。風力發電機組的監管系統主要功能如下[1]：①風力發電機組監管系統能夠對每臺風力發電機實施監管，并將相關參數直接顯示在監控屏幕上。監管過程中，10kV母線和發電機均由計算機進行控制，同時可以利用鍵盤和打印機等設備完成人機對話的控制效果。工作人員通過利用鍵盤對風力發電機的工作情況進行管控，手動開、關機，對風力發電機的轉向進行調節，有助于掌握風力發電機實際的運行情況，能夠有效提高風力發電機運行的可靠性和安全性。②在每臺風力發電機組中放置監控柜，可以使用計算機對風力發電機組進行直接控制。風力發電機的監測和保護主要以升溫保護形式、電網故障保護形式、負荷保護形式、振動超限保護形式以及傳感器保護形式為主。當系統裝置啟動后，運行保護功能，利用選擇性振動發電機出口的斷路器設備，發起對應的操作信息。

2.1.3 風電無功電壓自動控制技術。該技術具有較高的自動化水平，在實現該技術的過程中，需要多個系統共同參與，主要包括風電無功電壓自動控制子站及相關的監控系統等。在該技術體系下子站可以集成到監控系統中，也可以通過外掛的形式，保證子站具有一定的獨立性。在風電機組運行的過程中，子站能夠對設備的無功電壓進行監測，所獲取的無功電壓數據能夠通過通信線路反饋到綜合監控系統中[2]。系統對于無功電壓的控制方式可以分為兩種，一種是遠程控制方式，另一種是現場控制方式。在遠程控制方式下，子站能夠對無功電壓控制的目標進行自動化的追蹤，而在現場控制方式下，子站主要是根據對預定的并網點電壓目標曲線進行控制。在該技術體系下，可以通過人工的方式對子站的運行進行控制，同時也可以利用人工的方式對風電場中各種設備進行開啟以及閉鎖，通過采取人工干預與自動化系統結合的方式，保證風電場設備運行的穩定性。在使用該技術的過程中，子站能夠發揮巨大的作用，促進風電機組自身無功調節能力的發揮，確保無功電壓處于合理的區間內。如果風電機組自身的無功調節能力不足以對無功電壓進行調整，動態無功補償裝置則會發揮作用，對無功電壓進行調節，在這個過程中，子站還能進一步對無功補償的狀態進行調整，這就在很大程度上保證了無功流動的合理性。

2.2 光伏發電技術在火電發電廠中的應用

與以往傳統發電技術相比，光伏發電技術具有很大優勢，符合我國電力企業當前以及未來發展需求，電力企業做好傳統發電形式的有效改變和優化能夠減少成本投入，很好地保護自然環境，有效實現我國電力可持續性發展的目標。光伏發電具有很好的環保性能，是一種新型的清潔能源，在投入使用的過程中不會污染環境，符合當前電力行業可持續發展的目標。光伏發電具有很高的安全性，在同城使用過程中，電力系統的電壓小于220V，有效地降低運行過程中的風險性。光伏發電還具有實用性的特點，使用時間較長，具有很好的抵抗能力，被各個國家廣泛使用。電力企業需要加大對光伏發電技術的重視程度，進行不斷創新和優化，合理運用其優勢，更好地促進我國電力行業的發展。

2.3 實時預測系統

為推動新能源發電的可持續發展，維護電網的運行安全，必須做好新能源開發和調度方面的工作。在這方面，相關企業需要將重點放在新能源調度技術的優化上，盡快建立起先進的、完善的風電機組仿真模型，設置新能源并網發電及監測管理系統，實施對整個發電、送電流程的實時化監控，方便及時發現系統運行中的安全隱患。另外，要注重增強各區域電網之間的連通性，確保新能源的及時調度和利用，一方面降低新能源電力系統的運營成本，減少企業的經濟損失，另一方面提高電網的調節控制能力，使綠色能源得到合理的運用。同時由于新能源電力系統的運行數據較為復雜，為增加系統運行的協調性，還應加強云計算技術的科學使用，從而全方位地預測和分析電力系統的運行狀況，讓新能源輸電安全有保障，為廣大用戶提供更優質的供電服務。

2.4 合理降低鐵磁能耗

在電力系統的發展運行的過程中，其能量傳輸的質量，會受到應用導電材料的影響，從而降低用電量。因此，必須要加強對設備導電材料的合理控制，選擇優質的導電材料，以有效降低電磁消耗產生的能源損失，技術人員要解決載流導體和設備使用鋼材的問題，保證鋼結構的選擇。通過嚴格合理對材料進行控制，減少不合格質量的鋼材，造成對發電過程產生的影響，避免鋼材結構性能發生變化。

3 新能源發電的技術要點

3.1 多種能源的綜合利用

實際上，大部分地區都有水資源和太陽能，只是風力大小和風向無法預測。因此，可以考慮將太陽能發電和水力發電的方式融合起來，綜合兩種技術的應用優勢，來提升供電工作的穩定性[3]。通常情況下，由于供電工作會受到多種因素的影響，出現配電裝置故障、電流傳輸工作中斷等情況。為了避免對人們日常的電能使用需求產生不良影響，供電公司通常會設置備用電路，并配備備用的供配電裝置。在主裝置故障后，啟動備用裝置，以保障供電工作的穩定性。同理，將兩種新能源融合起來，目的就是為了避免一種新能源發電技術在運行過程中出現故障，而導致供電工作無法順利進行。新時期，技術人員還應當重點研究其他清潔型新能源的合理應用方式。例如，潮汐能、生物質能。

3.2 有效控制不必要的能源浪費

對于火電廠來說，發電過程中常見的能源浪費現象主要是由于照明設備和鐵磁損耗居多。因此，在進行節能降耗管理的過程中，技術管理人員必須控制照明設備的使用和鐵磁損耗。根據公司生產需要，優化照明設備及系統，有效消除照明重疊區域，并使用優質的節能設備，不用的照明設備應盡快關閉，減少能源消耗。對鐵磁作用的損耗應采取應對措施，并對鐵磁損耗進行綜合分析統計，根據實際情況對設備進行隔離處理，避免因磁場問題造成的大量能源浪費。還要應根據電廠情況，增加變頻設備的使用。采用變頻裝置和蒸汽驅動方式，以實現降低能耗的目標。

3.3 電網響應技術

在新能源電力系統的作用下，電網在運行過程中會產生一定的波動，此時新能源電能的傳送過程很有可能被打斷，繼而無法持續供應電能，直接影響到用戶的正常用電。而這種現象主要是新能源電力系統的特性使然，新能源集成的效應越強，電力系統的耐受能力和通電能力也就越低[4]。針對這一問題，需要對高壓電進行科學的配置和使用，并利用不對稱穿越技術來優化整個供電網絡，使電網形成特有的慣性，防止出現供電中斷的問題。應認真分析當下新能源發電的特點及形勢，并結合新能源發電所呈現出的地域性特征，對新型電網架構進行科學的規劃，盡快建立起響應速度快、輸電效率高的輸電網絡，實現各地區的新能源電力系統之間的互補，使可再生能源更廣泛地出現在不同城市和地區，加快這種新型輸電方式的發展。

3.4 合理降低鐵磁能耗

在電力系統的發展運行過程中，其能量傳輸的質量，會受到應用導電材料的影響，從而降低用電量。因此，必須要加強對設備導電材料的合理控制，選擇優質的導電材料，以有效降低電磁消耗產生的能源損失，技術人員要解決載流導體和設備使用鋼材的問題，保證鋼結構的選擇。通過嚴格合理地對材料進行控制，減少因不合格質量的鋼材造成對發電過程產生的影響，避免鋼材結構性能發生變化。

4 結束語

綜上所述，新能源發電技術的主要應用價值就是具有環保屬性，發電過程中不會生成有害物質。而且，這類能源具有可再生的特點，能夠滿足供電公司的電力供應工作需求。基于每個地區的自然氣候環境不同，地形、地勢也存在差異，所以，需要對新能源發電技術進行合理的選擇，并應當注重考慮將多種發電技術融合在一起，來全面提高電力系統的運行穩定性。同時，應做好防水、防雷、防震等處理工作，以安全管理為基礎，保證新能源發電工作的安全性。由于發電工作要由專業技術人員來完成，因此，應注重提高人才的創新意識，引導他們不斷優化發電流程，降低發電操作的難度。