新能源接入对区域电网的影响刘雪梅

发表时间:2020/6/17   来源:《中国电业》2020年第5期   作者:刘雪梅 鲁晓峰 李国庆 徐鹏
[导读] 伴随着经济的高速发展,做为社会主要能源供给者的电力力部门
        摘要:伴随着经济的高速发展,做为社会主要能源供给者的电力力部门,同时面临传统能源日益枯竭和环境压力日益严重的现实问题。根据国家的新能源战略,全面地进行电力工业发展的规划和设计,进行技术革新和技术革命,不断提升新能源发电量的比例,是保证向用户提供足够电力,是不断地满足我国社会主义革命和建设事业日益发展的需要,以及不断满足人民物质和文化生活的需求。

关键词:水能;风能;核能;电网

1水能接入对区域电网的影响
        在当今化石燃料资源日益短缺形势下,水能已经成为目前发展前景最为广阔的能源之一。我国是水能源丰富的国家之一,可以充分利用水能发电,以便解决化石燃料发电不足的问题。水能具有可再生、无污染的特点,但是由于水资源的分布不均匀,导致电力负荷中心受到严重影响,这也是水力发电系统存在的最大问题。由于水能主要集中在江河流域落差较大的地区,其地理环境通常比较恶劣。然而电力负荷中心通常集中在农业、工业生产基地以及原料产地或者交通枢纽等地方,这些地区地势平坦,多为平原地区。从而导致电力负荷中心与发电厂之间的距离较大,需要借助输电线路进行电力的传输,水电发电系统的电力输出对区域电网的接入依赖性较大。水能受到气候、天气的影响,其发电量不够稳定,难以满足接入电网的需求。水电的接入会导致区域电网承担着不稳定的风险,会导致丰水期发电站电能过多,枯水期电能过少的现象。针对这一现象,需要结合水电与火电的特点,将其有机结合,在丰水期使用水电,在枯水期借助火电优势发电,以便更好解决区域电网接入问题。
2风力发电对区域电网的影响
        风能是人类最早利用的能源,风帆的使用曾带来造船业和航海业的发展,为人类文明做出了巨大贡献。今天,先进的风力发电技术再一次引领了可再生资源的发展,为能源产业的革命作出了贡献。中国的风能资源丰富,在西北、东北和沿海地区有丰富的风能资源,具备大规模发展风电的条件。风电项目前期工作周期较长,但占用资金量小。项目建设周期短,运行维护工作量小,成本低,属于投资回报稳定的项目。现代风电技术具有一个极为完善的能源平衡效益,风电机组仅仅需要运行3—4个月,便能“偿还”因生产、安装和维修风电机组而排放出的CO2所带来的影响。
        长期以来,人们以风电电价高于常规火电而忽视了风电作为一种清洁能源而产生的环境保护的附加值,也忽视了风电作为一项高新技术产业而将带来的巨大的产业前景,更忽视了风电对促进偏远地区经济发展所能带来的巨大作用,风电被放在了不平等竞争的地位。随着经济社会的进步和发展,风力发电以其资源无尽,成本低廉,便于利用,成为目前再生新能源利用中技术最成熟,最具规模开发条件,发展前景看好的发电方式,风力发电已经开始从“补充能源”向“战略替代能源”的方向转变。
        同时,风力发电设备是一个巨大的产业,2003年德国的风电设备制造业取代了汽车制造业和造船业,成为德国钢材的第一大用户,这就体现了风电设备制造业巨大的产业潜力。欧盟在风电的产量和风电机组的生产上,均为世界之首。欧洲的风电机组产业,满足了约90%的全球市场需求。这个例子说明环境科技如何是一个产业变得富有竞争力,从而创造出口机会。我们相信科技史欧盟以及全球持续发展的关键。
        以我国沿海地区的广东为例,目前该地区已建、在建和规划建设并已开始做前期测风工作的风电场总规模接近1000MW,可开发的风电场预计可达6000MW。粤电力,国华电力,香港中华电力,华能,深能源等大的电力公司都在广东沿海建设风电项目或选择风电场做项目前期工作,风电的发展已势不可挡。


        如果技术能够很快发展并成熟,在未来40年内风电将满足世界20%的电力需求。风力发电能够顺利并入一个国家或地区电网的电量,主要取决于电力系统对供电波动反应的能力,所以任何评估定要包括其他电站输出电量的数据,它们调整其供电的能力和系统的用电模式,特别是日和年电力负荷的变化。很多涉及到现代欧洲电网系统的评估表明,电网系统中风电容量占20%并不存在技术问题。在丹麦,在风力非常强劲的时候,电网管理人员依然将峰值水平高达50%的风电成功并入国家西部的电网系统。丹麦能源计划的目标是使风电到2030年可以供应50%的电力需求通过进口和出口电力来平衡,计划包括与周边国家,尤其是德国、挪威和瑞典联网。后两个国家拥有大规模的水电,非常适合于风电互补,因为水电能够作为有效和便宜的蓄能方式。
3核能接入对区域电网的影响
        核能主要指的是原子核反应释放出来的能量,原子核反应主要分为裂变与聚变两种形式。核反应所产生的能量是巨大的,1kg铀235裂变时产生的能量相当于2700t标准煤的能量。核电站主要是利用原子反应释放出来的核能进行发电的,核发电站根据不同的冷却剂以及慢化剂可以分为不同的堆型,其中使用比较广泛的是热堆。核电站具有运行费用低、不受气候影响,并且不会受到燃料运输条件的影响,可以保障其负荷波动小。在联合电力系统的过程中,可以负担基本的负荷运行。但是,当其接入到区域电网中,使得电网潮流分布计算更加复杂,其随机性会导致线路传输功率会随时发生变化,导致电网功率平衡性的控制与调度受到严重影响。核电接入区域电网中,会导致其附近站点短路电流超标。同时,核电接入到电网中,会对电压、频率的稳定性造成一定影响。
4光伏发电接入电网的其影响
        光伏发电作为一种可再生能源,它的应用逐渐得到社会的普遍认可,对开展光伏发电也具有着现实意义,光热转换和光电转换成太阳能的两种基本利用形式,光能转换技术利用半导体材料的光生伏效应原理直接转化成太阳能的一种技术,并且发展较为迅速,近几年,光伏市场的重点是由偏远无电地区逐步向并网光伏发电、光伏建筑集成的方向不断的进行发展,光伏发电对现在能源短缺和环境污染可以起到抑制作用,还增加了就业机会。
        并网逆变器是光伏并网控制的核心,包含电网信号的检测、输出电流的控制、最大功率电的跟踪,是一个集检测、控制保护一体的装置,并网光伏发电系统还可以根据容量大小对电压等级并网方式进行选择,譬如,云南电网公司在云电科技建设的喻光伏发电采用的是低压并人园区的配电系统。可以通过研究不同容量和不同接人点的光伏系统对电网影响,来探究光伏发电对电压的影响。通过合适的接人容量,来降低光伏发电的损耗,提高电压的稳定性,尽可能减少对系统电压波动的影响。
        光伏发电作为一项在未来电力系统中的新技术,含有高比例的这类电源系统中更有应用的前景,通过并网变逆器和储备装置相互配合,对能源进行释放和储存,现在能源的调节,抑制电网功率的波动,对系统的静态和暂态有提高作用。

结语:
        综上所述,在电能的应用过程中,转变了以往以化石燃料为基础的发电模式,人们逐渐将目光投入到新能源中,使得水能、风能、核能以及太阳能在电力行业中的应用不断加大。新能源对区域电网发展具有较大的促进作用,但是在新能源接入电网的过程中,还需要进一步提升接入效率。

参考文献:
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[2]牛微,李珊珊.我国新能源发电技术应用现状及发展[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2013(36):54-55.
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[4]杨泽伟.发达国家新能源法律与政策研究[M].武汉:武汉大学出版社,2011.
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