新能源发电在电力系统中的应用
孙浩
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孙浩,. 新能源发电在电力系统中的应用[J]. 低碳研究,20233. DOI:10.12721/ccn.2023.157008.
摘要: 2020年,电力行业的碳排放占全国碳排放总量的41%,电力行业在中国碳减排、应对环境问题方面承担着重要职责。与传统火力发电相比,风力、光伏等新能源发电方式具有低碳、清洁、高效、可持续等优势,大力发展新能源已成为中国实现“碳达峰、碳中和”目标的重要策略。“十三五”以来,在政策支撑、技术进步等因素推动下,光伏、风力发电成本持续下降,中国新能源即将进入“平价上网时代”,市场竞争力进一步增强,发电量及占比持续增加本文对新能源发电在电力系统中的应用进行分析,以供参考。
关键词: 新能源发电;电力系统;应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157008
基金资助:

改革开放以来,我国的工业一直处于迅速发展当中,人们的生活水平和生产水平显著提高,但是过快的发展速度造成了严重的能源问题。随着城市化进程的不断加快,各行业对能源的消耗也在逐渐增加,环境问题和能源危机威胁到了人们的生活。火力发电的发电原理是通过燃料的燃烧释放热能,再将热能转化为电能。传统的火力发电存在技术方面的问题,如能源利用转化率较低,还会释放出过多的污染。传统的发电技术无法从根本上解决我国能源消耗问题,需要将新能源发电技术应用于电力系统,以此推动我国电力行业的发展。

1新能源发电企业

所谓的新能源发电企业,一般是利用生物能、太阳能以及风能等新能源进行发电的企业,同以往传统的发电形式相比,新能源发电企业所应用的能源具备较强的优势,如可以再生,并且,具备较强的情节性。以往使用的石化能源,实际燃烧过程中,会有大量的污染物质排放出来,对空气环境造成污染等问题。为更好地满足日渐增长的用电需求,应不断朝向新能源发电的方向发展。当前,我国逐渐加大了对新能源的发展力度,也使得新能源发电企业面临较大的竞争压力,因此,需要通过有效的内控手段,促进企业良好发展。

2新能源发电在电力系统中的应用探讨

2.1风力发电技术的运用

风能资源丰富,分布广泛,可利用的潜力巨大,是一种清洁的可再生能源。在风电开发中,风力发电技术的运用主要体现在两个方面:(1)提高风能的转化效率。风力发电是通过机械设备将空气压缩后产生的能量转换为电能,其输出功率一般不超过额定风速的10%左右,从而大大减少了电网的压力和线路的长度。(2)增加输电的可靠性与稳定性。由于风力发电的随机性和间歇性,因此,对输电线路的要求较高,并且受天气的影响较大。在大风、雷雨天等恶劣的环境下,电力系统的安全性就显得尤为重要,而防雷击的措施又会直接关系到电力系统的稳定运行。所以,在进行电力系统的设计时,要考虑到可能出现的各种情况,并采取有效的防雷、防过电压的举措以确保电力系统的安全可靠。清华大学的徐晓明教授就曾提出,目前可再生能源的发电效率是比较低的;如果将太阳能的发电技术运用到风能的生产过程中,可以有效地降低风能的成本;对于风电的接入也能够起到很好的效果;而最近的一项研究表明,风力发电的上网费用是比较大的(约占总投资的5%),但其运行的稳定性较好,并且具有良好的环保性能。因此,国内的一些大型的企业已经开始大规模地使用风电来代替部分的常规电源。

2.2海洋能发电技术的运用分析

海洋能发电技术的应用主要是指利用海洋资源开发海上潮汐发电、海水光伏发电、风电等新能源。(1)海洋光伏发电技术的原理是通过使用太阳能电池板,将太阳辐射能量转换为电能,再经过滤波电路和稳压电路,将直流电源的电压进行稳压输出,从而实现了光伏的最大功率跟踪。(2)海洋能源发电技术的特点:①海洋能源发电的成本较低,而且不会对环境产生污染;②海洋能源的发电量大,可充分利用水力资源,解决了我国水资源匮乏的问题;③海洋的分布式电源可以有效地提高供电效率,降低了电网的建设投资。(3)海洋能发电的发展前景广阔,在未来,随着科学技术的进步以及人类的不断研究,将会有越来越多的人开始从事海洋生物的探索工作。在这方面,美国已经完成了商业化的生产和运营。

2.3生物质能发电技术

生物质能发电技术是将生物质转化为可燃气体,再进行发电的技术,具有污染低、分布范围广等特点。生物质能发电主要分为直接燃烧发电、气化发电、沼气发电等方式。其中,直接燃烧发电是将生物质直接在特定的锅炉(木材锅炉、秸秆锅炉等)内燃烧,产生蒸汽后,可以带动蒸汽轮机及发电机工作,产生电能。气化发电是将生物质转化为可燃性气体,利用可燃性气体燃烧产生的热能发电。基本的工艺流程是处理生物质原料后,通过进料设备输送到气化炉将原料气化,再利用净化设备将可燃性气体进行净化处理后输送到汽轮机和内燃机发电。沼气发电主要利用废弃有机物,在厌氧发酵处理后产生沼气。废弃物发酵后产生的沼气经过气水分离、过滤、压缩、冷却等处理后进入发电机组,可以转换为电能。我国的生物质资源非常丰富,主要包括林业废弃物、农作物秸秆、城市生活垃圾等,为生物质能发电提供了良好的资源基础。加上近几年来,国家对生物质能发电技术的大力支持,出台了相关的发展规划和指导意见,为生物质能发电技术的发展提供了指导。

2.4光伏组件

在光的照射下,光伏组件内部的电子会被光子激发出来,形成电流,这种现象被称为光电效应,是光能转化为电能的过程。光伏组件在光伏发电系统中发挥着重要作用,对于发电效率有积极影响。在实际应用中,光伏组件的类型较多,主要有晶硅光伏组件、硅基薄膜光伏组件、化合物薄膜光伏组件及聚光光伏组件等。其中,晶硅光伏组件分为单晶硅和多晶硅两种,单晶硅光伏组件的光电转换效率较高,最高可达24%,应用比较广泛。硅基薄膜光伏组件的优点是在弱光条件下也可发电,但光电转换效率偏低,约为10%,而且随着使用时间的延长,其转换效率会逐渐衰减。化合物薄膜光伏组件对周边环境的污染比较大,应用较少。聚光光伏组件的转换效率高,制作成本低,但实际应用中需要配置相应的散热器、聚光系统等设备,会增加生产成本,这是限制其广泛应用的主要因素。

3新能源发电技术的发展建议

技术人员需要根据当前情况,对各种新能源进行深入研究,对各类新能源的优缺点进行总结,根据我国的电力发展情况选择最有效的新能源发电技术,解决我国电力供应不足和能源问题。我国电力部门需要根据相关法律法规开发和利用新能源,政府要根据实际发展情况规划新能源的应用,最终确定最佳方案。除此之外,在对新能源进行监督和管理的过程中,相关部门应该秉承绿色发展原则,根据各个地区的人员分布情况和发展需求,对传统发电技术和新能源发电技术进行分配,以此保障我国的新能源发电量。

结束语

总而言之,在电力系统发展过程中,应用新能源发电技术能够缓解能源压力,也能够满足我国各行业对能源的需求。因此,我国需要对新能源发电技术进行研究和探索。新能源具有可循环性、可再生性和清洁环保性,能够对我国社会产生积极影响,也能够解决我国资源短缺问题和环境污染问题,促进电力企业的进一步发展。

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