电力生产技术现状及其未来发展趋势

刘宁

（国网四川省电力公司达州供电公司，四川达州635000）

电力生产技术现状及其未来发展趋势

刘宁

（国网四川省电力公司达州供电公司，四川达州635000）

现阶段，在国内科技不断发展的前提下，人们的生活水平有了质的提高。但对于电能的需求量也在不断增加，所以，为了稳定电力能源的供给，需要从电力生产技术入手对供电单位的发展进一步规划。要以节能环保理念为原则，创新生产要求。对于相关从业人士而言，要认识到其发展前景、优势和劣势，合理地对电力生产技术未来的发展进行规划。

电力生产技术；电力能源；信息技术；供电系统

近20年来，能源的消耗不断增加，各项能源的供给其实都已经捉襟见肘。其中，电力能源作为日常生活不可缺少的必需品，其供给是否稳定不仅影响到人们的正常生活，对于国内各项经济事业的发展同样会有直接的影响。所以，在发展工业的同时，国家对电力生产行业的关注度其实一直没有减退。

现阶段，随着信息技术的发展，很多新兴的电子设备已经进入了配电系统之中，这类设备的使用有效提高了供电系统的稳定性。在这样的大环境之下，对电力生产技术的未来发展趋势进行探讨有着非常重要的意义。从笔者的实际经验出发，从电力生产技术的基本现状入手，对这方面的问题进行了总结，并且对电力生产技术未来的发展趋势提出了自己的展望。

1 当前电力生产技术的基本现状

1.1 燃料电池发电技术

简单而言，燃料电池就是直接将燃料的化学能转变为电能的装置，综合相关的数据分析，当前新型燃料电池的发电效率可以达到70%以上，其联合循环效率已经达到了25%.燃料电池的规模与其总体的负荷对发电效率有非常重要的影响，而且其发电的过程能够跟踪负荷快速变化。环境污染小以及省水是燃料电池发电的最大优点，这不仅有助于改善当前国内大气环境的基本状况，也有利于节约水资源。经过实践的检验，采用燃料电池发电技术能够有效节省输电建设的投资，且便于后期设备的扩建。早期航空航天行业中运用的大都是碱性燃料电池，而现在磷酸燃料电池已经实现了商用，所以，这方面技术的发展还是比较让人们期待的。

1.2 电能质量控制技术

这项技术的主要作用就是提高电能的利用效率，进而向用户输送稳定、可靠的电能。其实电能质量控制技术也满足了当前社会对于电能供给高可靠性的需求，现如今很多企业都将机器人以及变频驱动器等精密仪器投入到了生产使用之中，加之计算机信息技术在生产过程中的广泛应用，对电能供给的质量提出了非常严格的要求。

在当今的生产模式之下，任何供电质量的恶化其实都能够影响到产品的质量，所以，提高电能供给的质量有着非常重要的意义。当前电子信息技术的发展为电能的供给提供了帮助，提高电能的供给质量带来了新的解决方案。相关人士已经开始着手研究专门用于配电网的电子电力装置，已经取得了阶段性的进展，相信不久之后就能够实际应用。

1.3 交流输电技术

目前，交流输电技术已在世界范围内得到了广泛应用，未来交流输电技术一定会在电力传输以及分配方面带来很大的变革。交流输电技术是指在大功率电子器件所组成的大功率开关的作用下，与其他电力设备组成FACTS（柔性交流输电系统），这样就能够对线路的阻抗以及相位角等参数进行调节，从而提高电力系统的传输水平，降低其损耗。目前，中美等国家的电力部门正在重点研究FACTS（柔性交流输电系统）技术的可行性实施方案，未来该项技术的发展一定会有一个良好的前景，但相关的技术难题还需要我们共同努力解决。

2 我国电网的发展现状

2.1 传统电网的发展

综合太阳能、煤炭、水力以及风能等资源的各项分布状况来看，其实国内的能源总体分布状况与其负荷呈现的是反向分布的关系。

资源主要分布在西部和北部地区，而中部和东部的沿海地区却是资源负荷相对集中的地区。这中间相隔了上千公里，所以，在无形中就增加了输电的难度。我国拥有自主知识产权的特高压交流输电工程从2004年开始建设，仅用了10年时间就已经实现了西电东输、南北联网工程。这不仅是我国能源基础领域重要的创新成果，也是世界电力行业发展中的重要里程碑。

综合2005年的数据分析，全国范围内的电网中220 kV及以上的输电回路长度已经超过了609 100 km，220 kV及以上的变电设备容量已经达到了3.4×109kVA。

总体而言，在中国电力行业的发展步伐逐渐加快的情况下，国内电网有了明显的发展，不仅运行电压的等级有了提高，网络规模也在不断扩大之中。随着东北电网、华东电网以及西北电网等大行区域电网的落成，国内已经实现了较为完整的长距离输电框架，当前中国已经进入了跨区域输电的新时代。

当然，在这样高速发展的背景之下，电网建设的落后性也很难让我们忽视。电网是由输电、变电以及配电这3个部分的设备构成的，在过去的很长时间里，对电网建设先进程度的衡量标准我们都是从输电这一个环节来衡量的，很少考虑到变电、配电环节的可靠性。所以，很多地方存在配网布局不合理的状况，影响了电网运行的可靠性。从另一个方面看，电网建设的落后性还表现在电网设备陈旧落后、科技含量不高等方面，这会导致出现送电容量不足的情况，且转供电能的效应也非常差。

2.2 智能电网的研究

相比于传统电网，智能电网实现了电网与用户之间的双向互动，因为电网故障自愈功能的存在，有效提高了电网运行的可靠性。虽然智能电网在加强节能减排以及完善电能资源的优化配置方面起着非常重要的作用，但国内对这方面的研究相比较其他的国家还存在一定的差距。目前，主要针对以下几个方向开展了相关研究。

2.2.1 智能输电技术

经过相关实践的检验可知，采用柔性直流输电技术能够有效抑制由可再生能源输出功率的波动而引起的电压的波动，这能够大幅度提高输电质量。这是因为交流输电系统发生故障时，柔性直流输电系统能够有效隔离故障，进而保证电场的稳定运行。特别是在向海岛以及海上钻井平台进行负荷输电时，柔性直流输电技术有其独有的优势。在实际运作之中，以柔性直流输电技术为主的输电线路不需要添置专门的设备，而且总体运营资金较低，其实更能够满足电力生产企业的收益。从另一个方面来说，因为地区经济发展的差异性，目前很多欧洲国家都在面临着供电紧张的问题，所以，发展直流输电网在稳定风电接入风险的同时，能够实现国内电力资源的优化配置。

2.2.2 分布式发电与分体式并网技术

这项技术与传统的发电技术存在着不小的区别，分布式电源通常是指功率在1 000～5 000的小规模电源，主要用于满足特定的用户需求。简单而言，我们可以把分布式电源理解为安装在用户附近的小型发电设施。具体而言，其中包含热电联产以及冷热电联产等技术。虽然从概念上看“小机组”“小火电”也属于分布式电源的范畴，但是因为其技术上的缺陷所以说已经逐渐被淘汰。总体而言，分布式发电技术已经成为了集中能源供应的良好补充，在用电负荷量较高的地区采用分体式发电技术，不仅能够有效满足用户的实际使用需求，也能够提高电力能源供给的可靠性，真正实现节能减排。

2.2.3 分体式并网技术

分体式并网技术主要包括以下2方面的含义：①在分体式电源与电网之间用物理设备进行连接，这样就能够与外界形成电气联系。②并网还应该包括对分体式电源的监视、控制与测量。当前，并网系统已经成为了分体式电源、用户以及电网之间的双向互动。常见的并网系统主要有逆变器型并网系统，具备同步功能的并网系统以及包含远方调度模块的井网系统等。

3 电力生产技术的未来发展趋势

3.1 太阳能电力生产技术

未来太阳能电力生产技术有着广阔的应用前景。太阳能属于可再生的能源而且有非常丰富的利用量。虽然太阳辐射会因为纬度的不同而产生差异，但只要做到因地制宜，太阳能电力生产技术具有非常高的推广价值。根据相关的电力研究可知，对于家庭的日常用电，太阳能电力生产技术有极高的可行性。具体而言，太阳能电力生产技术主要包括2方面的内容，即光伏发电技术和太阳能热发电技术。光伏发电技术是太阳能发电技术的核心，它能够利用太阳能将其直接转化为电能。虽然电力生产技术从诞生到现在，全球仅有小规模的光伏发电规模，但从太阳能电力生产技术的整体前景看，光伏发电技术在未来有非常广阔的应用前景。未来10年，以光伏发电为代表的太阳能生产技术一定会超越传统的电力生产技术。

3.2 城市供电技术

随着城市化进程的不断推进，现代城市供电负荷的密度也在不断增大，所以，只有发展出高灵活性、高可靠性的供电系统，才能够满足城市供电的实际需求。所以，下一阶段电力生产技术应该着重于向城市供电技术的角度进行研究，其实从本质上而言，现代城市供电的各项技术也在呈现出更加复杂化的特点，比如，高压直流配电技术以及配电线路地下化技术在实践过程中都需要完整的技术支持。所以，未来要发展城市供电技术，需要保证相关的配套技术内容能够处在一个相对成熟的阶段。这样才能够更好地适应国内城市化进程，更好地满足城市居民的实际需求。

3.3 电能储存技术

电能储存技术是实现电能高效利用的关键，目前，电池储能是较为常见的电能储存方式，而交直流变换器是电能储存系统的核心，主要由GTO一类的电器元件以及各种容量的蓄电池组成。经过实际检验发现，电池储能系统不仅能够作为整个输电系统的支撑，还能够起到电源调频以及调节峰值的作用。目前，全球范围内已经投入使用的电池储能系统有20个左右，虽然在数量上没有优势，但在实际运作中发挥的作用是不可小视的。对于当前的电力行业而言，延长蓄电池的寿命以及储能力度是完善电能储存技术的关键。

电能储存技术在实际使用中的蓄电池的储能密度只有100～200 W/kg，通常情况下电池的使用寿命为10年。目前，很多国家的相关部门正在致力于新型电池的研究，比如钠-硫电池以及锌-空气电池的应用，必将会对电能的高效利用作出巨大的贡献，也会推动电动汽车的普及，从而实现节能减排的目标。

废旧电池的污染问题同样是这一技术发展的难点，蓄电池的使用寿命大都在4～8年，所以，废旧电池会对环境造成非常严重的污染。当前，所采用的锂电池对工作环境的温度有一定的要求。为了保证电池储能系统的稳定性，必须购置必要的温控设备。这也在无形中增加了这一技术的实际推广成本。

4 电力生产技术的发展趋势

电力生产技术未来发展的制约性主要体现在以下几个方面：①如何摆脱不可再生资源的约束。从中国变为石油的进口国以来，难以借助于石油发电，且因为技术因素的限制，国内水力发电的推广与应用存在很大的问题，新型风力发电设备虽然在大力扶持建设之中，但是要真正走向市场还有很长的一段路。所以，煤炭将是未来稳定电能供给的重要能源，但我们没有办法解决煤炭资源短缺及其所带来的一系列环境问题。②环境治理任务艰难。由于过于依赖煤炭资源，所产生的一系列环境问题是不可忽视的。目前，国内大气中二氧化碳的浓度是日本的3倍之多，部分地区酸雨对土地以及农作物造成的破坏已经非常严重。即使不消耗煤炭资源的水力发电中在运行中如果控制较差，也会产生大量的渣子等废物。未来，国内电力生产技术的发展应该遵循以下原则：积极发展水电，优化新能源的开发，优化调整开发布局；在可控范围内发展核电，大力推进沿海核电产业的建设；有序发展天然气发电，加速煤炭发电的产业转型。

以上原则应该在充分考虑社会实际生产力以及相关技术的情况下分阶段完成，切不可冒进。

5 结束语

当前，国内电力产业在高速发展的同时，对国内经济的发展作出了重要的贡献，但综合各方面的状况看，稳定电力能源供给问题依然非常严峻。21世纪，国内电力生产行业一直处在高速发展之中，但仍有诸多问题尚未解决。未来电力生产技术以及相关产业究竟会如何发展，还需要业内所有人士的共同努力，困难还有很多，所以，未来我们的工作局面并不轻松。根据笔者的经验对这类问题进行了总结，希望对改善电力生产行业的基本现状有所帮助。

［1］赵芳谊.电力系统继电保护技术的现状与发展的未来趋势［J］.白城师范学院学报，2016（08）.

［2］刘进军.电能系统未来发展趋势及其对电力电子技术的挑战［J］.南方电网技术，2016（03）.

［3］刘永民.探析电力生产技术同电力安全之间的关系［J］.科技经济市场，2015（08）.

［4］杨小辉.电力生产及其自动化控制技术的发展现状分析［J］.科技风，2012（16）.

［5］赵玉玉.我国主要省份电力生产效率的DEA分析［D］.太原：山西财经大学，2009.

［6］石高潮.电力生产企业安全检修现状及未来发展趋势［J］.中国高新技术企业，2016（05）.

［7］周密.浅析电力生产技术现状及其未来发展趋势［J］.通讯世界，2013（11）.

〔编辑：张思楠〕

TM76

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.041

2095－6835（2017）14－0041－03