电力系统中新能源发电的运用探析

贺奕铭　李坤

【摘 要】我国电力系统发电所需能源种类众多，近年以风力发电和太阳能光伏发电等新能源发电为主。基于此，本文将着重介绍风力发电、光伏发电、氢能发电以及生物质能发电，并对其在电力系统中的应用进行阐述，希望对新能源发电的应用提供有效参考。

【关键词】电力系统；新能源发电；发电形式

前言：目前，我国能源消耗总量不断增加，传统能源依旧占据消耗总体地位。因此，要想改变能源现状，就应选择开发利用包括太阳能、风能等可再生能源。可再生资源不同于传统的煤炭、石油、天然气等常规能源，具有持续使用性，并且不会造成环境污染。

1.新能源发电形式

为了环境保护和能源的可持续发展 ，应逐步采用新能源进行发电。主要有以下四种形式：第一，风力发电。风力发电是实用性最高的发电方式之一，因为其资源丰厚，相当于水资源的十倍左右。风力发电是将风能转化为电能，其原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机提升旋转速度，促使发电机发电。第二，合理利用太阳能光伏发电。地球每天承受太阳的辐射，其每秒辐射的能量就相当于常规能源煤炭燃烧500吨产生的能量[1]。因此，对其合理规划，不仅可减少常规能源使用，还能达到环保的目的。由于目前正处于起步阶段，国家应给予一定的资金与技术支持。第三，氢能是通过化学手段制取出来、不依赖其余化学燃料就可以燃烧的可再生能源，其燃烧热值高。据资料显示，在同等条件下，每千克氢燃料燃烧产生的热量约为汽油的三倍、焦炭的四倍多，其燃烧的产物除了水和少量处理得当不会造成污染的化学物质外，不会产生其它任何有害物质。第四，生物质能发电。主要包括农林废弃物的燃烧发电、沼气发电等等。其原理是将生物质直接放到锅炉中进行燃烧，利用其燃烧产生的蒸汽带动发电机发电。目前，我国对新能源发电的重视程度逐渐加大，使其具有很大的发展空间。

2.新能源发电在电力系统中的运用分析

2.1风力发电的应用

在进行风力发电时，可将风机按照不同标准进行划分。例如：按能源类型可以分为海上风电机和路堤风电机两种；按照容量进行分类，可划分为小型、中型、大型和特大型四种，容量越大，叶片长度越长[2]。叶片的长度和形状还对风能的吸收起到决定性作用，因此，要做好对叶片的保护措施，防止其出现腐蚀、裂纹等状况。在使用风机控制技术时，可接触到三种发电机：双馈发电机、双速异步发电机和变速风力发电机。风机的发电使用是通过改变浆距控制转速和风机功率，将风能转变为机械能，再将机械能转化为动能的过程。随着技术的发展，研发出新的并网技术，通过完整的神经网络对叶片浆距进行控制，使风力发电效果最大化，同时，还能保证环境清洁，改善电网的运营环境。

2.2光伏发电的应用

近年来，太阳能光伏发电技术得到了迅猛发展，是目前利用率最高的发电方式。其具有并网光伏发电与独立光伏发电两种。其中并网光伏发电裝置主要有太阳能电池板、控制器、逆变器三种。而独立光伏发电由太阳能电池组件、控制器、蓄电池三种设备组成，在进行发电工作时要对其进行区分。目前，国内很多高校和技术部门也在多有关技术进行研究与改善，使光伏发电逐步走向世界先进水平。但仍应注意光伏组件PID效应，组件长期保持高压运行，使组件性能迅速减弱，可从三方面进行有效控制：第一，在系统方面。可在夜间改变电压方向，施加反向电压，利用新技术，减弱其影响。第二，在组件方面。高湿是产生PID效应的主要因素，因此，为避免这种情况出现，要提高组件的密封性。在生产工艺上进行原料筛选，优化生产原料，提高EVA对组件的保护作用。第三，在电池方面。电池是抵抗PID的关键因素，可以考虑在发射级与SIN减反层上进行改变，但这两项技术会对发电效率以及设备造价产生影响。

2.3氢能发电的应用

大型发电过程都是将发出的电送至电网，然后由电网统一输送给用户。但是由于用户对于电量的负荷不同，电量到达的时间也会有所差异。因此，氢能发电的重要性就显现出来，因为其电网启动比其它发电站的速度快，发电站的使用也较为灵活。目前，最新的发电方式是使用氢燃料电池进行发电，将氢气和氧气经过化学反应直接产生电能，不需要进行燃烧，减少化学物质的生成，能源转化率也可达到70%左右。这种装置的好处在于其污染少、噪音小、使用灵活。科学技术发展至现在，氢电池由原来的高造价、工艺复杂，改良成现在的造价低、实用性强。氢电池的种类繁复，包括：磷酸盐燃料电池、固体氧化物性电池等等。其中，磷酸盐燃料电池是最早的燃烧电池，如今工艺已经成熟。例如：美国和日本已经利用其发展技术建造了商用电站，燃料以氢气、甲醇为主，空气为氧化剂，但目前发电成本较高，与发展中国家以及不发达国家的发展前景不符。

2.4生物质能发电的应用

生物质能是一种取之不尽用之不竭的可再生能源。生物质能发电技术主要方式为直接燃烧和生物转换。其中直接燃烧是最简单、最方便、最直接的方式，但是由于其生物密度低，通常运用于工业、农业的废料处理上，在发电过程中，必须保证其转化设备安全可靠，维修保养方便。我国的生物质能发电主要出现在南方地区，其生物质能发电系统主要有气化系统、冷却过滤系统、发动机与发电机四个组成部分，其工作流程为：将生物质，如秸秆放在气化炉中充分燃烧，将其燃烧产生的燃气进行过滤和冷却处理后再送入煤气发动机，将燃气的热能转化为机械能带动发电机运转，再由发电机将机械能转化为电能送入电网。

结语：综上所述，新能源发电在电力系统中应用广泛，由于其具有污染小、发电快、可持续发电的的特性，使我国技术部门对其高度重视，并进行深入研发与探讨，在降低成本的基础上将其广泛应用，这项任务任重而道远，愿技术部门对运营中的难题进行专题分析，尽快制定对策，促进我国经济与环境的可持续发展。

参考文献：

[1]田蓬勃.新能源发电技术在电力系统中的应用效果研究[J].中国设备工程，2018（22）：214-215.

[2]李广济.电力系统中新能源发电的运用研究[J].山东工业技术，2018（05）：71.

（作者单位：华能云南富源风电有限责任公司）