新能源电力系统的规划及应用研究
李浩闪
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李浩闪,. 新能源电力系统的规划及应用研究[J]. 能源学报,2023.3. DOI:10.12721/ccn.2023.157267.
摘要: 当前,社会能源资源长期处于紧缺态势,再叠加环境污染问题,新能源的开发利用迫在眉睫。“碳达峰·碳中和”战略的提出,为清洁新型能源发展指明道路,在以电为中心的现代能源体系中,将有愈来愈多的新能源接入其中,但要解决风光发电等技术弊端,推动可再生资源高效开发,还需依靠政策与市场驱动,持续加大新能源发电技术研发力度,促进新能源发电效益不断提升,进而建立更加稳定、更加智能并以新能源为主的新型电力系统。下面将对新能源发电技术具体应用、技术难点以及发展建议加以详述。
关键词: 电力系统;新能源;规划
DOI:10.12721/ccn.2023.157267
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引言

电力能源是现代社会生产和人们生活的必需品。电力能源作为经济发展中的重要能源,在以往的发电过程中存在高污染、高能耗等问题。使用燃煤等化石燃料发电,将使许多一次性能源逐渐枯竭。在这种发展形势下,必须积极创新发电模式,以新能源发电技术为代表的发电技术逐步问世,为我国电力能源发展带来希望。

1新能源电力系统的特征和优势

新能源电力系统能够有效解决当前社会电力资源短缺问题,并且在当今生态环保理念下,借助新能源电力系统,可以实现对生态环境更加科学高效的管理维护,比如可减少工业发电,以此来实现对生态环境更加科学高效的保护。新能源电力系统具备能源可再生的功能属性,在该环节可以借助风能、水能及太阳能,利用自然资源,将其转变为电能,为人们的生活工作提供相应的便捷。开发可再生资源的意义在于持续有效地保护生态环境,同时结合新能源电力技术也能够在电网不完善的区域提供更加完整高效的供电服务。新能源互补形式相对较多,新能源电力的类型也相对较为丰富完善,可解决火力发电及水力发电所潜在的电荒问题。总体来说,新能源电力系统可以对更加科学高效地使用自然资源,结合此类绿色资源,在提高发电水平、创造社会效益的过程中也能够更加科学有效地保护生态环境。

2新能源电力系统的规划及应用

2.1燃烧电池发电技术

随着新能源技术的发展,众多先进技术应用成果不断显现,燃烧电池发电技术就是其中一个成果。燃烧电池本身能够加工转化化学物质,从而形成电能,可以用于电能储存与应用等。不同于传统电池,燃烧电池本身含有正负极和电解质,在正负极作用下不需要使用活性物质即可完成发电。燃烧电池可以应用氧化剂和燃料产生大量电能。在实际应用中,燃烧电池的发电能源效率为80%左右。燃烧电池的温度承受上限为1000℃,在这样的运作条件下,可以通过电化学方式,使燃料中含有的化学能向电能转化。燃烧电池发电技术的利用率较高,并且发电过程对环境的污染程度较低,能够避免产生严重污染。可应用在燃烧电池中的原料包括一氧化碳、天然气等,在高温运作条件下,可以应用蒸汽轮机或燃气轮机等,结合析出的固体氧化物,形成联合循环发电系统,具有较高的发电效率。

2.2风力发电技术

作为资源储量最高的新能源之一,风力一直都是重点发展领域,其储量超出水资源10倍之多,而且获取难度也小。风力发电技术原理简单,借助风机中的机械装置,将风能转化为机械能,再经由发电机最终转换为电能。(1)风力发电机类型。风机在结构体型上,通常会随其装机容量增大,而有更大的体型的风机设备、更大长度的风机桨叶,按其容量从小到大有:小型、中型、大型、特大型等4类风机。根据其轴向不同,又有水平轴、垂直轴风机之分。根据其功率调节方式的不同,又有定桨、变桨以及失速型等多种风机类型。根据风机所处陆海环境差异,有陆上风电、海上风电两类。以风机发电机设计转速区分,又包含有变速、恒速、多态定速等不同类型。(2)设备组成和功能。通过对风机结构进行拆解,具体涉及基础、塔筒、机舱、风轮等几大构造。风轮是风能获取装置,包含有轮毂、叶片、变桨系统等,其中关系风能吸收能力的关键在于风机叶片。若风机实际风速超出限值,则需要借助叶尖所产生的制动效应,对其转速加以控制。但也因叶片裸露在环境中,风机叶片会受腐蚀、覆冰等影响,其自身也可能产生裂纹,严重威胁风机运行安全,为此叶片的防护很是关键。(3)风机控制技术。通常来讲,并入电网的风机主要存在3种发电机:变速、双馈、双速异步等。为精准控制风机转速及输出功率,需采取相应控制技术,一般会采取最大功率追踪策略,可有效达成风电功率的输出控制。伴随新的风机控制技术改进,衍生出多种更高效的并网技术,较为典型的如模糊控制技术,也就是借助智能算法,对叶片桨距进行高精准控制,并且还能用于风轮气动性能预估,对于提升风机性能很有帮助。(4)无功电压控制技术。要想维持风机正常运行,在风机控制同时,需重点关注电压稳定及无功补偿。一般来讲,在电力系统中,风机运行会吸收无功,为确保电网稳定,维持正常电压水平及输出功率稳定,应当采取科学的SVG补偿策略,在风电场运行中进行动态补偿。

2.3云端智能综合控制技术

在当前新能源电力系统中会使用到较多先进的智能化设备,相关设备系统在运行过程中会产生相对丰富、复杂的数据信息,而在对数据信息进行管理控制的过程中也面临较大的工作量,在实际使用期间也会产生相应的困难。当前,企业需要对整个新能源设备体系的综合运行情况进行更加科学、高效的管理控制,实现对新能源技术体系、设备体系的优化管理,随着云技术不断发展革新,结合云端智能综合控制技术可高效地管理控制新能源电力系统,借助相应的新能源管控技术,通过数据管理、云储存管控,可实现对各项数字资料更加科学高效的控制。同时结合相关技术也能够提高整个新能源电力系统在运行过程中的互通性,在后续电力系统的规划管理及协调控制方面,结合云端控制技术均能够实现对新能源电力系统资源更加科学高效的调节。除此之外,在新能源电力系统运行过程中也会使用到部分大数据信息,具体来说,由于整个体系的运作会产生大量非结构化及半结构化的数据资料,而对此类数据资料的管理使用也需要结合更多时代前沿性的技术手段,将其转变为结构化的数据资料,实现管理分析、管理控制,当前电力企业应当实现对海量数据资料更加科学高效的管理控制,借助定向化的管理措施,确保整个系统的运作更加具备科学性、高效性、完整性及全面性。

2.4电磁储能技术

电磁储能技术分为2种。第一种为超导磁储能技术。超导磁储能系统运行过程中的超导线圈中的直流电磁场,可以当作其储能系统的储能介质,储能效率能够高达90%以上。超导磁储能系统应用效率高,系统响应速度较快,且运行过程环保无污染。在超导状态之下线圈的电阻值可以忽略不计,因此运行期间不会出现大量能耗,能够实现持续性的无损耗储能。但是超导线圈在使用期间需要设置在温度较低的液体当中,这会加大其系统的应用成本。这一储能系统可以显著优化电力系统的电压电频的控制效率,与此同时还能够实现对于电能的大量交换,并且同时抑制电力系统中电压和功率的失稳波动。第二种为超级电容器储能技术。超级电容储能装置介于普通电容器和储能电池之间,该储能系统的充电和放电过程具备可逆性,能够进行多次的反复储能。其不但具备常规电容器设备的应用优势,还具备运行更加稳定,系统循环年限更长,显著提升电力系统的瞬时功率,可用于新能源电力系统的备用储能。

结语

综上所述,现阶段,新能源替代已成为趋势,风力、光伏等新能源,不论是从装机容量还是上网电量,均实现了跨越式的提升,然而因其资源本身特点,新能源发电并网仍有许多难题,需要加大新能源发电技术科研创新与项目扶持,并寻求与其他技术的协调融合,如储能技术,消除新能源发电技术短板,建立起新能源在技术、政策及经济性上的优势,进而推动新能源良性发展。

参考文献

[1]杨卧龙.国外新能源发电技术开发及应用的方式对我国的启迪分析[J].中国设备工程,2020(13):236-237.

[2]谭建,李先锋.探讨新能源发电技术在电力系统中的有效应用[J].建材与装饰,2020(07):256-257.

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