大规模新能源电力安全高效利用基础问题

孙利群

中国大唐集团新能源股份有限公司 北京 100000

电力是目前社会发展的基础，传统的发电方式有影响环境、能源不可再生的问题，因此，新能源发电是目前研究的主要方向。然而目前新能源发电技术有开发成本高、电能结构性不合理等问题，对于新能源的充分开发和利用十分不利。为此，需要对大规模新能源电力的利用进行研究，解决当前的能源问题，满足电力发展的趋势。

1 新能源技术概述

1.1 发展新能源的意义

新能源来源广泛，属于可再生能源，通过使用新能源可以促进传统能源的优化，增强电能补给能力，而且传统的煤炭、石油发电在的同时也在产生空气污染，对环境治理十分不利。煤炭、石油、天然气等都是不可再生的，除了会导致环境恶化，也不能保证能源的可持续性，并且这些能源技术相对比较成熟，对其他新能源技术有一定的压制[1]。

我国的风能储量丰富，高达十亿千瓦，但是目前仅仅有数百万千瓦被使用在发电当中，明显造成了非常严重的能源浪费。通过开发新能源，能够解决我国能源利用结构不科学、不合理的问题。目前国内的发电还是以传统能源为主，利用新能源技术能更好的地满足国家可持续发展的战略，也能推动电能产业技术升级换代。

1.2 电力系统和新能源的特性

电力系统包括了发电、输电、配电等环节，是一个集合了生产和消费的系统，是将自然界的能量装化成电能，然后经过输电网络输送给电能的用户。电力系统中的需要保证电能的工供需平衡，并且电力是很难大量储存的，因此一般会从电力生产出发，结合对电力系统电能需求的分析，做好生产规划工作，以及根据短期负荷来进行预和规划调度，以及自动发电的控制工作。这样就能够保证电能的供需平衡，让系统运行时能够确保电网的稳定[2]。

新能源又称非常规能源，是除了煤炭、石油等传统能源之外的能源，比如使用风能、太阳能、生物质能等等进行发电。新能源电力系统是将科学技术在传统能源系统中应用，利用新能源技术发电，将电力在传统能源系统中输送的技术。新能源的特点在于无污染，可以转变原来的电力生产结构，改变运行方式，也有更为科学的控制手段。但是，风能和太阳能同样有不可储存的问题，而且存在不稳定的问题，新能源进入电力系统中，其所带有的随机性和波动性都会对电力系统的控制产生影响，所以如何解决新能源存在的不稳定、不确定是电力系统的全新难题和挑战。

2 新能源电力系统研究的主要内容

新能源和传统电力的区别主要在于不确定性、不可储存性，以及不受约束性，所以很多风能、太阳能资源在应用的过程中有发电不稳定的问题，会受到外界因素的干扰。通过将大规模新能源电力接入电网，有利于电力系统逐渐趋于稳定，解决系统波动性的问题。

2.1 电源响应解决方案

提升能源转化效率来保证电网的安全性，是提升电源相应的关键手段。目前太阳能的转化率比风能低20%，而风能机组的转化率只有40%。所以，为了能够提高新能源电力系统的整体转化率，就需要对电机进行充分的优化。包括改善新能源设备，针对新能源的特性做电力系统的开发，优化各种装备配置等等。在提升发电效率的同时，通过增加转化率也有利于控制新能源的波动性，做好预测确保能源的合理分配和发电量控制。

2.2 负荷响应解决方案

新能源电力系统具有很强的负荷调节能力，可以被有效的控制，但是如果外界因素对电力系统产生了比较严重的干扰，就可能造成新能源电力系统安全性下降，甚至会降低环保水平。有些系统，在严重的外界干扰下甚至会出现谈话你的问题，不利于有效使用。其中外界负荷的变化就是对系统造成影响的关键因素，因此需要有效进行调峰工作才能让新能源电力提供有被接纳的能力。所以需要对新能源电力系统的储能原理进行研究，构建大规模新能源解决方案，让不同新能源之间实现电力的互补，根据负荷的变化对发电进行调整，保证新能源的竞争力[3]。

2.3 电网响应解决方案

新能源在电压耐受能力、通流能力上明显降低，很容易受到电网扰动的作用，导致新能源的安全性大打折扣。为了能够更好地利用新能源，就需要有效解决电网的无扰动问题。目前，主要使用低电压、高电压或者不对称穿越的而方式来转变新能源的阻尼特性，从而确保新能源电力系统响应所具有的惯性。

2.4 电网优化解决方案

电网是兴能源和传统能源传输的基础，随着能源技术水平的提升和社会对能源需求的提高，优化电网的输送也是重要的研究方向。目前，电网的结构和配置都是决定能源输送效率的关键因素，通过优化新能源的布局，促进不同能源之间的结合，有利于对新能源更加高效的应用。比如构建分区域电网结构、远距离耦连输送结构，可以对电力系统的输送能力进行充分的优化，改善因为局部电力不稳定和波动影响整个电力系统的能源传输。

3 新能源电力系统中需要解决的问题

目前新能源电力系统的主要理论原理来自于动力学的多尺度特性研究，结合相关原理，就能够了解新能源所存在的波动性、随机性、不稳定性等原理。所以，需要对新能源电力系统和电网进行结合，才能够让新能源电力系统与传统电网充分结合。一般需要建立具有确定性的模型，根据能源系统结构的基本原理，实现对大规模新能源电力系统的应用，保证多个新能源系电力系统之间可以相互平衡和互补，让电力系统的传输效率达到最高[4]。

3.1 新能源高效利用问题

高效利用新能源的前提是解决在应用中的浪费行为，有效利用可利用的新能源，发挥出新能源的作用和效率。根据新能源的特点，在应用新能源的时候需要发挥出新能源电力的可持续性，有效重复利用，就能够减少对自然资源的过度开采。同时还需要对电力设备、水力发电、风力发电等发电机转化有效提升，将能源最大程度上转化为生活需要的电力。目前采取电能集成网络，可以将店里的系统和网络连接起来，通过对系统进行实时把控和有效的后台控制，能够让企业对系统的发电进行高效管理，在电力系统传输方向、电压控制上，根据电力系统状态监控进行决策，让电力系统和电力产业相结合，使所有的能源都能够得到充分的利用。

3.2 新能源系统安全保障

目前的新能源电力系统以太阳能、风能为主，发电的位置一般距离城市很远，在比较偏僻、人烟稀少的地区，在国内广泛分布。和传统能源相对成熟的维护方式相比，新能源电力系统的更容易受到外界影响，一旦出现故障就可能会导致系统出现瘫痪。所以，需要重视新能源电力系统的安全问题，通过做好安全维护保证系统的发电质量。为此，需要构建质量安全系统和保障系统，通过定期、有规律地排查，以及做好对电力系统的实时监控工作，报告电力系统的问题，以便可以及时发现电力故障。另一方面，则需要对新能源电力系统进行整体把握，通过数学模型来对电力系统寿命作出预测，对于故障、问题比较严重的系统，可以及时淘汰和更新，从而降低系统的故障率提升系统稳定性。通过构建量化指标，可以更直观地对系统的运行情况、漏洞作出分析，这样才能保证系统的稳定性，确保系统安全快速地运行[5]。

3.3 保证不同新能源电力系统之间协调

新能源电力系统一般有比较强的可操作性，但是和传统能源系统一样，新能源电力系统也有延迟性，对电力系统的控制十分不利。传统的能源电力系统中，多个电力系统会有相互作用，系统完成电力的输送，新能源电力系统同样要融合这种系统之间协调的思路，提升系统的平衡和相互支持。目前的思想总结起来就是“多元互补协调控制”，从传统的能源电力系统管理经验上看，为了能够应用这种思想，就需要构建规范的方法，以及对电力系统进行精细的表征方式，从而解决电力系统的能源管理。但是新能源系统和传统能源系统有很大的区别，必须要针对不同的兴能源系统构建平衡电力和输出功率的备用方法，保证电力系统的稳定运行[6]。

4 结语

电力是驱动社会运转和发展的基本组成要素，随着人们对电力的探索，越来越多的新能源技术进入了人们的生活。在大型新能源系统不断推广和完善的前提下，系统目前正在逐渐成熟，系统的操作和维护都有了更加完善的技术支持。但是，由于社会对电力需求的转变，以及目前新能源电力系统自身存在的问题，还要继续对新能源电力系统进行开拓创新。计算机技术和传输技术的发展，促进了新能源系统应用水平的提升，能够对电力系统进行更为精细的控制。所以，新能源电力还需要继续发展，充分利用能源造福社会，电力企业也要发挥出自身的力量，推动社会的发展。