探讨新能源发电技术在电力系统中的有效应用

谭 建 李先锋

（中机国际工程设计研究院有限责任公司 湖南省长沙市 410000）

近年来，我国大力发展新能源，推动着新能源发电技术的发展和应用。从当前新能源发电量的比重来看，处于稳步提高的状态。根据2019年前三季度发布的风电和太阳能累计发电量数据显示，发电量为4629亿kWh，占据总发电量的8.7%，同比提升了0.7个百分点。当前，风电与光伏开发布局不断优化，新能源发电技术释放着能量，具有较大的发展前景。

1 新能源的发展现状

基于低碳经济的发展背景，开发以及利用清洁能源，追求绿色GDP，最核心的是积极发展清洁能源，通过减少污染气体的排放，达到绿色发展的目标。新能源为可再生能源，具有储量的优势。近年来，我国大力发展新能源，以此保障能源安全，同时推动友好型社会的建设。以湖南为例，优化调度的同时，优先消纳风能、光伏发电、水电等清洁能源，2019年8月末新能源并网规模同比增长23.3%，清洁能源发电量同比增长57.8%，占全省发电量的45.0%。不过新能源发电技术尚且处于发展阶段，还有很多技术以及运用不够成熟，面临着极大的挑战，需要不断创新和探索，推动新能源发电技术的发展，释放技术的能量。

2 新能源发电技术在电力系统中的具体应用

2.1 风力发电技术

从资源的储量来说，风能资源储量比较高，同水资源相比突出，为水资源储量的10倍。借助风力发电，主要是将风力转换为驱动风力的机械力，借助发电机进行能源转换，形成电能。

技术的应用分析如下：①风机类型。依据装机容量指标进行划分，主要包括小型机、中型机、大型机以及特大型机。一般来说，风机的容量越大，那么桨叶的长度就越大。根据发电机转速指标，细化为恒速机、变速机、多态定速机。②设备的组成和功能分析。使用的风力发电机组，组成结构为风轮、机舱以及基础等。运行的风轮，组成结构包括叶片和变桨系统等。叶片的形状如何，影响着风能的吸收程度。运行时，风机风速如果大于切出风速，利用旋转状态的叶尖，来完成气动制动。如果叶片处于异常状态运行下，那么要及时有效应对覆冰或者腐蚀等问题，确保叶片得到有效保护以及防护。③风机控制技术。使用的并网发电机，类型包括双馈机、双速异步机以及变速风力发电机。新的并网技术，引入了模糊控制技术，高效调节转速以及功率。利用神经网络，对叶片浆距进行控制，并且预测风轮气动特性，有着不错的效果。当风电场处于并网运行状态时，吸收无功，为了保证运行的效益，为风电场配置SVC或者其他无功补偿装置，通过实时动态补偿，减少因为输送功率引发的系统振荡情况，优化电网运行状态。

2.2 光伏发电技术

从地球能量的释放层面来说，太阳辐射为主要部分，通过向地球辐射，为地球提供能量。太阳能每秒钟辐射产生的能源，相当于大约500万t标准煤。若能够高效利用太阳能，则会获得很高的经济效益以及环保效益。

技术分析：

（1）光电效应。当物质被特定电磁波照射以后，那么内部相应的电子将会被激发，进而形成电子。运行的太阳能光伏发电系统，具体由蓄电池和电池控制器以及光伏电池组等装置组成。

（2）电池组。目前来说，使用的太阳能电池类型很多。应用较为广泛的晶硅电池，主要包括单晶电池和多晶电池。从应用效能方面来说，硅基薄膜光伏电池的能效略有不足；化合物薄膜电池的应用，存在着污染以及危害问题，因此应用很少；聚光光伏电池的应用，需要配置散热器以及聚光系统，成本较高，还需要加大成本控制的研究。

（3）光伏阵列。使用单抽式支撑光伏组件，可将系统工作效率提高20%；使用固定式组件，可将系统工作效率提高25%；使用双轴跟踪组件，可将系统工作效率提高30%，为了保证效能的实现，要做好安装环节的把控。

（4）逆变器。不用类型的逆变器，优势差异。例如组串式，MPPT路数多；最高配比组件为1：1；采购成本高；维护点位多；设备提供商多；适用于山地以及屋面。

（5）光伏电站SVG的调压技术。运行的光伏电站，尤其是末端电源点电站，极易被电压因素影响，整个电站的调整能力不强，需要借助SVC的性能作用进行调节。采用的SVG调节模式，具体包括恒功率因数模式、恒电压模式等。一般来说，电压省调的状态下，恒功率因数具体负责日常运行的控制，同时依据符合的动态变化，进行无功变化的调整。若系统电压高于额定电压，高出10%，那么对于电压的调整需求，采用恒功率控制措施难以达到，要采取恒电压模式。

（6）PID效应。从光伏组件的使用角度来说，电位处于某种情况下会产生逐渐衰弱的情况。由于长期处于高压状态下运行，受到电荷因素和漏电流因素的影响，使得组件的性能会被影响，出现50%左右的降低情况。如果湿度和温度等很高，那么PID效应会更高。对于PID效应，要采取相应的治理措施。首先，做好系统方面的处理。利用新工艺以及新设备，例如设置逆变器，实现减弱或者降低PID效应以及系统电压，减少对光伏发电系统运行的影响。其次，做好组件方面的优化。从组件PID效应的产生原因来说，高湿为主要因素，需要增强组件的密封性能。采取优化EVA生产工艺和原材料的配比方式，增强EVA胶膜的抵抗能力，减少PID效应的影响。最后，做好电池方面的控制。若想有效抵抗PID，充分发挥电池的作用，能够获得不错的效果，比如改变SiN减反层以及发射极。

3 新能源发电技术在电力系统中的应用策略

3.1 整合各方力量推动新能源的发展

从新能源发电技术的应用角度来说，还面临着系列挑战。若想不断加快新能源发电技术的发展以及应用，需要政府相关部门能够协同作战，结合当前电力新能源的发展实际情况，围绕存在的问题和需求，制定完善的执行标准以及要求，为电力新能源的发展提供动力。与此同时，细化明晰各个部门肩负的职责，推动电力新能源发展，推广新能源发电技术的应用。通过颁布相应的政策，不断提升新能源发电的比重，释放电力新能源的价值和优势。

3.2 科学规划

推动新能源的发展以及应用，当前的重要任务为科学合理规划，这也是发展电力新能源的基本要求。具体落实方面，需要相关主管部门能够坚持经济和绿色的基本原则，深度分析当前能源市场的基本需求，除了做好水电和火电的规划外，制定符合发展实际的可再生能源目标[1]。基于提出的新能源发展以及利用总目标，对新能源发电技术的应用，进行合理规划，优化规划方案，并且提出相应的标准，为电力新能源发展和应用面临的问题，提出具体的解决措施，推动新能源发电技术的高效发展。

3.3 增强应用可靠性

新能源发电技术的应用，并网运行可靠性问题比较突出。随着新能源技术的不断优化和完善，电力系统运行的稳定性得到了有效增强，不过借鉴传统电力系统建设和运行的经验，系统运行环境比较复杂，若想提供稳定的电力服务，合理规划以及控制电路结构，有着重要的意义。建设新能源发电系统时，要做好全面的调查和分析，保证规划的科学性以及合理性，最大程度上保证技术的应用效益[2]。

3.4 着力解决供需矛盾

从新能源发电技术的应用分布来说，早期主要布局在中东部，即经济发达的区域，因为这些区域的电力系统网络相对成熟，应用新技术，只需要结合需求，对电网系统进行相应的调整便能够达到发电要求。电力新能源需求不断增加的背景下，我国需要着力解决上述部分不均衡问题[3]。目前来说，风电开发布局持续优化。2019年前三季度，中东部和南方地区新增风电并网228万kW，占全国的44.7%。截至2019年9月底，中东部和南方地区风电装机5826万kW。结合实际需求，不断优化电力新能源的部署，满足多样化需求。

4 结束语

综上所述，新能源发电技术在电力系统中的应用，依托相应的设备和系统，实现对新能源的有效转化，形成所需的电能，能够有效替代传统电力，减少不可再生资源的消耗。文中结合当前新能源发电技术的应用情况，提出了推动技术应用和发展的策略，具体如下：增强应用可靠性；着力解决供需矛盾等。