电力新能源的安全高效利用分析张丽丽

发表时间:2020/6/1   来源:《中国电业》2020年1月3期   作者:张丽丽
[导读] 当下我国电力能源仍然主要以火电为主,水电、风电、太阳能以及核能发电等相关电力新能源的比重依旧占很小的比重
        摘要:当下我国电力能源仍然主要以火电为主,水电、风电、太阳能以及核能发电等相关电力新能源的比重依旧占很小的比重。火电主要依靠煤炭、石油等不可再生资源进行发电,但随着环境污染的日趋严重、用电需求的不断增加,煤炭、石油等不可再生资源必然会有开发枯竭的时候,电力新能源的开发利用已成为当下亟需解决的一项重要问题。但当下,电力新能源的开发应用还存在很多亟需解决基础问题,只有解决好这些问题,才能高效安全的利用好电力新能源。
        关键词:电力新能源;安全高效;利用分析

1 新能源的基本特征
        电力系统是一种电能生产和消费系统,由发电,输电,配电和用电组成。电力系统的功能是通过发电装置将自然 - 二次能量转换为电能,然后通过传输系统向用户供电。电力系统的基本特征是确保供需平衡。由于电力难以存储,电力系统通常依赖于中长期负荷预测和规划,短期负荷预测和优化调度,超短期负荷预测和自动发电控制来控制供电方,所以以确保电力供需平衡。当系统实时运行时,当发电侧控制不能保证电网的稳定性时,采用负荷去除的方法来保持电网的稳定运行。
        对于传统的发电过程,如火电,水电和核电,很难大规模储存电力,但可以储存一次能源,因此电能输出是可控的。新能源发电与以风能和太阳能为代表的传统发电之间的本质区别在于,无法存储一次能源,即风能和太阳能,而且输出功率只能是在一个能源的约束下进行控制。风能和太阳能的随机波动决定了风能和太阳能发电的随机波动性。当大规模新能源连接到电网时,电力系统需要在随机波动负荷需求和随机波动功率之间平衡供需,这将使电力系统结构和运行控制。已经发生了根本性的变化,形成了新一代的电力系统,即新能源和电力系统。新能源电力系统不仅包括传统电源,还包括新能源。新能源电力系统的基本特点是必须具备响应负荷侧和电力随机波动的能力,以保证电力供需平衡和电力稳定运行。
2 我国新能源发展出现的问题
        2.1中国能源政策缺乏长远、系统且统一的能源战略
        在能源管理上,中国缺少统筹考虑,政出多门,责任部门缺失,这不可避免地对中国能源可持续发展的有效实施增加困难和障碍,导致中国能源战略不够清晰、变动频繁。从“一五”计划到“十三五”规划,能源换外汇、国内外开发并举、由以煤为基础的能源体系向煤油气并重的能源体系转变,节能降耗、发展新能源和清洁能源等战略相继提出,这种变化一方面是因为要适应中国经济形势快速转变,另一方面是因为缺乏明确的长远发展的指导思想,因此,各时期的能源战略仅着眼于平衡当时的能源格局,没有顾及未来。
        2.2缺乏完善并具可操作性的法律
        中国能源立法尚以调整某一能源行业关系的能源单行法为主,缺乏全面体现能源战略和政策导向、总体调整各能源行业关系的基础性法律,且法律条文操作性、实施性差。目前,涉及中国未来能源整体战略、能源管理架构、定价机制、战略储备等重要问题的能源法草案征求意见稿己经公布,但该法案出台仍需要一个复杂的过程。
        2.3核心技术医乏
        新能源电价为什么比传统化石能源的价格高,这主要是由于技术瓶颈。新能源是一个新兴的高科技技术产业,也是多学科的技术密集型产业。目前,中国的新能源技术整体水平不高,更多的是依赖国外的核心技术,对国外技术依存度高。缺乏核心技术,成为关键核心技术和加工零部件快速发展的巨大阻力,几乎所有的技术都是引进国外的,自主研发的只占一小部,现有成果的推广效果也一般,自主研发的道路还有很长的路要走。
        技术缺陷导致了风电成本过高。同时中国的核电制造、建设和运营,虽然相比之前大大提升了能力,但核电也是依靠引进国外的设计。中国的生物质能源,除了沼气之外,中国的其他生物技术的应用还处于产业发展的初期、产业化和商业化的程度较低,缺乏自我维持能力。

此外,海洋能,可燃冰还需要一系列的技术突破。与此同时,中国的新能源评价、技术标准、产品检测和认证体系不健全,人才培养不能满足市场快速发展的需要,没有技术服务体系和法律体系来支持新能源产业的发展。
3 电力新能源的安全高效利用策略
        3.1 先进新能源发电技术
        解决电源呼应的主要办法是提升发电的转换功率,研发能够很好地满足能量转换提升要求的新技能。对于现阶段我国的新能源发电情况来讲,单机容量很小,单运转的资金比较大,而电能的能量变换功率较低,这也影响了新动力发电的安全有效运用。例如:风力发电,其原理是,首先将风能转化成机械能,然后经过相应的设备将机械能转化为电能,通过计算可得,其转换功率仅为30% ~ 40%,而太阳能转化为电能的功率更低,只有10%~20%,较之,水能转换功率是比较高的,可达80%~95%,火力发电功率为60%~70%。从这些数据能够看出,新能源发电的转换率仍低于传统动力转换的50%。对于风力发电来说,风力机功能是影响发电率的关键,因而必须引入新的技能来优化风力发电机,例如:风力发电在德国,智能叶片和自动控制体系,提升风力发电机的功效,能够极大地提升动力转换功率。就太阳能发电来讲,发电设备的性能,是决定生成率的关键,而高技能的引入,提升发电设备的运转功率,或开发新的太阳能发电效率,不仅能够提升太阳能的发电功率,还能够降低发电资金。
        3.2 电源响应的应对措施
        加强电源响应的主要手法是提高技术能力。现在我们可以引入国外先进的新能源发电、运送和平抑电力波动的一些新技能,提高新能源发电效率和使用功率,确保新能源电网的安全运转。除引入国外先进技能外,还应加强自主技能研究和开发,国家重点扶持新能源技能开发,给予方针和资金支撑。经过加强技能开发,提升新能源的开发利用率。
        3.3输电方式与电网结构
        为了平抑新能源发电的随机波动性,运用局部电源的办法已显示出其局限性。当选用多种互补办法时,有必要依靠电网的效果,完成对储能和供电的操控和优化,以平衡体系的能量。在电网资源分配中,很大程度上影响了电网的传输方法和结构。同时,二者也相互作用。因而,在这两方面,都需要技术创新和改善。在传输方法上,如果选用更先进、更有用的方法,能够大大提高电网的传输容量,优化电力相关资源的配置。依托大型集中发电站、并网、运送等方法,并结合储能等手法,可完成多重互补,突破新能源的大规模运用。在电网结构中,因为新的电源具有一定的时间和空间,再加上输电方法的一些特点,能够树立多种方式相结合的电网模式。
        3.4 负荷响应的应对措施
        近年来,随着新能源的开发和使用以及电力技术的不断发展,新能源电力体系对一些较大的负荷具有一定的调理功能,但新能源发电体系的抗干扰能力对外部环境显然是不够的。一旦外部干扰严重,严重影响电力体系的安全。即便情况严重,整个新能源电力体系也将瘫痪。因而,必须加强调峰技能的升级换代,提高体系的调峰能力。同时,要充分使用新能源发电设备的集中布局,充分发挥使用间隔的优势,全面提高新能源发电的有效使用率。同时,子域与长间隔之间的功率解耦和传输也能有效地提高电力资源的传输,还能够有效避免部分区域电力体系的不稳定性和波动性。
4 结束语
        电力新能源的开发与利用,可从根本上促进电力系统的健康发展,同时降低了不可再生资源的利用率,使电能输送在运行、控制和传输质量等方面都发生了巨大的变化,在一定程度上推动了社会经济及生态资源的可持续发展。

参考文献:
        [1]杜鹏辉,黄研利,黄军锋.大规模新能源电力安全高效利用基础问题思考[J].东方企业文化,2015,11:141,145.
        [2]寿瑜江.探讨大规模新能源电力进行安全高效利用的问题[J].科技视界,2014,15:258.
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