新能源与分布式电源系统

彭凯 合肥科威尔电源系统股份有限公司

在过去的电源发展中，大多数电源采用的是集中式电源进行供电，集中式电源的供电原理主要是将电压输入至电网中，再由电网将其转换成系统需要的电压，使用集中式电源需要利用较长的传导装置连接在负载上。分布式电源则主要是将输入的电压转换成直流电，再利用变转器将这种直流电转换成需要的电压。

分布式电源在使用中具有经济。环保、灵活、安全等多种特点。

一、当前的能源使用面临的状态

相较于其他能源，电能适宜生产与传输，具有灵活性与控制性[1]。所以，在通往可持续发展的道路上，电力是主力军之一。但是，现如今煤炭、石油发电仍然是主要的发电形式之一，由于此类资源贮藏量十分有限，新能源的开发就显得格外重要。现在我国部分地区已经实现了水力发电、风力发电、太阳能发电。但是这种发电技术具有相对的技术需求，在远距离传输上面对特定的灾难等外部环境影响的问题，具有一定困难。

在当下分布式电源研究中，燃料电池的使用是最为普遍的，目前，全世界以磷酸燃料为主的电池制造厂。其次就是风能等新能源发电技术。当下我国已将建立了分布式电源研发单位，将其利用在电力供应单位中供电系统电力补充。但是，我国的分布式电源仍在发展之中，相关政策也有待提升。所以在分布式电源投资方面，一些投资商意向不明确，在根本上导致分布式电源发展缓慢。

二、新能源发电的推动作用

（一）风能技术开发原理

图1

风能发电作为一种常见的自然现象，与太阳能发电一样，是一种可再生资源，其在发电过程中具有一定的清洁性，风力发电在我国当下的发电技术中，是最成熟的一种发电技术[3]。其发电原理主要是利用自然风带动叶片转动，电机中转子通过转动进行发电。目前，我国投入使用的风力发电机组共有两类，一类是定浆调速控制，另一类是变浆调速控制。大部分发电设备都能调节风向对准，自动化进行调节，由于风力发电受风力不稳定影响，其输出的是交流电，需进行整流，然后对蓄电瓶充电，使风力电机转变成化学能，再将储蓄下来的电流转换成生活用电电压。下图为风力发电设备内部构造。

（二）飞轮储能技术应用与材料选择

在电能与机械能相互转化的过程中，飞轮储能技术得以实现。由于其工作内核转速不断发生改变，所以为保证飞轮储能系统在储能过程中控制电机的速度不断攀升，配备合适的电力电子转换装置势在必行。在美国能源公司对于飞轮储能技术的采用后，生产的设备，能量转化率非常高。飞轮储能能量与其角速度的平方成正比，因此提高飞轮转子的转速可以显著提升飞轮储能能量。由于飞轮高速旋转产生巨大的向心力，这要求结合飞轮材料的数据进行材料选购。当下，高强度纤维材料在使用中相较于高强度合金材料要好，所以当下对于材料的选择更偏向于纤维材料。

图2

飞轮储能技术的发展具有十分广阔的前景，在电网运行过程中，电网负荷过大时，飞轮储能加速运行，将多余的电量进行存储，在电力供应不足时，将电能释放出来，满足供电需求。在缺乏水资源的区域，建设飞轮储能可以有效缓解电力系统承担的过高电压。同时，在备用电源的使用中，飞轮储能该技术同样可以利用，在电力汽车使用中，可以将制动的能耗转化为飞轮的动能存储起来，飞轮存储功能可以满足汽车运行对于大功率输出的需求。在国外研制的车用飞轮电池中，在使用中可提供150kW 的能量，是满载车辆能加速到100km/h，下图为飞轮储能系统工作原理图。

图3

随着时代的不断发展，飞轮储能技术有着极高的发展前景，在新能源汽车的发展中，其起着重要的推动作用，飞轮电池的技术开发预示着我国的交通事业有着美好的发展前景，同时飞轮电池技术同样可以应用在火车、轮船的应用中。例如：在面对北方灾冻等气候时，火车专用电线不可用的情况下，在面临物资稀缺的境况中，飞轮储能技术能有效减少灾害带来的负面影响。

三、结束语

综上所述，分布式电源在不断的发展中实现与新能源技术的结合，在当下新兴材料与技术不断完善中，由于其具有规模小、建设周期短、占地面积小等优势。在电力市场上，与大电网供电方式互补，在各方面为客户提供可靠和优质的电能供应。当下我国对于国外飞轮储能技术在多个领域的利用中，学习其先进的经验。因此，新能源与分布式电源系统发展与相较于传统电力发电充满机遇与挑战，分布式电源将会在电力发展史上具有深远影响。