发电企业如何发展新能源产业

吴建军

国电建投内蒙古能源有限公司 内蒙古鄂尔多斯 017209

在发电企业发展过程中，新能源电力系统的中心意义就是实现真正的“纵向垂直互补，垂直网络负载能源存储协调”的帮助下相关的技术手段，减少一次性能源的使用，增加新能源在电力系统的比重，最后逐步使可再生能源占据电力资源结构的主要位置。

1 新能源电力系统的特点及发展现状

1.1 特征

新能源发电系统具有随机性和波动性、受温度的影响较大的特点，新能源集成产生的振荡对电力系统的安全运行有着重要的影响。因此，新能源比例越高，振荡问题就越严重，新能源的普及不仅会影响电力系统的安全稳定运行，而且会对新能源电力系统的运行效率产生重大影响[1]。

选择将传统燃煤发电系统转化成新能源电力系统最主要的原因就是，新能源系统本身所具有的可再生性、可重复性及可利用性。风能、核能、太阳能和水能等新能源的开发利用是现阶段新能源发展的重要组成部分。

目前，清洁改造电力基础设施的配套能力有待进一步提高，新能源电力系统深入渗透率高，导致对新能源电力系统的控制有着严重的不稳定性。特别是分布式发电的“弱调度”特性，使高渗透电力系统的运行难以控制。因此，研究多资源、多总体目标以及多约束的协调控制技术是十分必要的。

新能源电力的另一个重要特征是其低能量密度。例如，风速为3m/s时，其能量密度约为20W/m2，即使天气晴朗时正午时分的太阳能，垂直于地球表面的太阳的能量密度也仅为1000W/m2，这使新能源个发电设备的独立容量不能太大。大量小容量发电机组并网，使电力系统台受控发电机组呈现爆炸性增长趋势。

1.2 发展现状

（1）目前，我国燃煤发电系统缺乏灵活性和调节能力，电网调度运行模式相对僵化，已成为制约可再生能源高比例接入电网的瓶颈。在目前中国的电力规划中，电源侧的灵活性资源配置落后于可再生能源的发展速度，现存煤电机组灵活性改造仍有较大空间，丰富能源资源地区水力发电、蓄水储能、核能发电等具有调节性能的灵活电源比例不足[2]。

（2）可再生能源在时间长度上具有显著的季节变化和间歇性，并具有区域水汽与风能互补、跨河水力互补和跨区域风能与太阳能互补的特征。因此，通过广泛互联的新发电系统，可以实现全网的多能量互补、时空互助和友好接纳。

2 发电企业应用新能源发电技术分析

2.1 风力发电技术

风能是世界上最重要的资源之一，其储量是目前人类可利用的其他资源的十倍以上。风能的产生是将风转化为机械能，驱动风再通过风力发电机将机械能转化为电能。

2.1.1 风力发电机的类型

根据装机容量的不同，风力发电机可分为小型、中型、大型和特大型。风力发电机的容量越大，叶片就越长。根据风力发电机的设计，可分为纵轴结构和横轴结构两类。根据功率控制方式的不同，可分为变攻角汽轮机、主动齿轮箱汽轮机和固定攻角汽轮机。根据发电机转速的不同，可以分为恒速风力发电机、变速风力发电机和恒速风力发电机。不同的能源形式可以分为海上风电和陆上风电两类。风能可分为高速和低速风力发电机，上游可分为风力发电机和风力发电机。

2.1.2 设备配置和功能

风力发电机主要由风机、短舱、基础和塔筒组成。风机通常由叶片、轮毂和插接系统组成，叶片的形状决定了风能吸收多少能量。如果风机的风速高于静止风速，则高度依赖旋转叶片的末端进行空气制动。如果风机叶片因结霜、腐蚀、裂纹等情况而不能正常运行，需要及时对风机叶片进行保护和防护。

2.1.3 风机控制装置

由于新技术的快速发展，新的网络连接技术采用了被广泛使用的控制模式，通过神经网控制叶片对风力发电机的转速和功率进行控制。风电场还必须配备SVG等无功补偿器，以预测风机的空气动力特性和风机与电网的距离，以获得良好的效果。

2.1.4 被动式能源管理技术

由于风电场并网运行会消耗无功，因此稳定风电场的网络电压与平衡无功同样重要。

2.2 太阳能发电技术

太阳辐射其实是地球上最重要的能源。太阳的能量不断地释放到地球上，每秒钟释放的能量相当于500万t标准煤，具体应用如下：

2.2.1 光电效应

PN耦合的光电效应，当特定物质的电子受到特定电磁波的照射时，刺激形成电子，主要是来自半导体的光，形成不稳定的井对，不稳定的井对在电动势的影响下迁移，井的P侧和N侧的电子形成势。光伏系统由太阳能电池、蓄电池控制器、蓄电池和AC/DC转换器组成[3]。

2.2.2 电池组

太阳能电池通常分为晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、复合薄膜太阳能电池、半导体有机太阳能电池和聚光器太阳能电池。晶硅电池有单晶和多晶点，薄膜硅基太阳能电池效率低，薄膜复合电池具有环境污染小、人身危害大等缺点。有机半导体太阳能电池正在开发中，国内尚无使用实例。聚光型太阳能电池是目前效率最高的，但需要配备聚光系统和散热器。要确保提高效率和资本投资的收益大于增加发电量的收益，还有很多工作要做，聚光器太阳能电池的商业化还需要较长时间。

2.2.3 光伏板的选择

支持太阳能电池组件的方法包括单轴、双轴和三轴筛选，单轴筛选可提高效率20%，双轴筛选可提高效率25%，高精度双轴筛选可提高可以提高30%的效率。选取太阳能模块时要注意对于太阳能模块设计方法的比较，因为不同的设计，其中有关的发电增益、成本增幅、占地面积、以及支架维护量都会有不同的区别，从中选取适合的设计才是正确的选择。

2.2.4 变频器

变频器是太阳能发电最重要的设备。在选择变频器时，要考虑功率、效率、直流输入电压范围、保护功能、监控功能和数据采集功能。

2.3 风力发电机的低压飞行技术

低压输电（LVT）无疑是风电技术中的一项重要技术。当风电机组的输出电压除LVT外均降低时，风区的风电机组会出现雪崩，最终导致整个正风区瘫痪，危害电力系统的稳定。因此，现在必须对风电机组进行低电压设计，以减轻低电压对风电场安全运行的威胁。为了保证低压风力发电机组的生存能力，在设计电压的基础上，使风机在受到冲击、SVG等压力的地区的输出电压能迅速恢复到正常水平，从而保证低压风力发电机组的生存能力。

2.4 SVG-PV装置的电压控制技术

光伏装置，尤其是安装在插座末端的光伏装置，过电压的风险最大，调整的可能性有限；为了使GVS的功率利用率达到最佳，GVS的控制方式有三种：直流电压、恒功率因数和恒无功因数，设定为0.98。在日常运行中，局部控制所需的电压控制基本上是恒功率因数控制，无功功率的变化是动态适应负荷的，如果系统电压超过额定电压的10%，在恒功率控制不能满足要求的情况下，必须启动恒功率控制，如35kV电厂的SVG电压控制方式：当负荷增加时，必须启动桩电压；5kV时，SVG工作在恒压模式（预计电压38kV），如果负荷较低，SVG工作在恒功率因数模式（恒功率因数：0.98）。在低负载时，SVG工作在恒功率因数模式下（恒功率因数：0.98）。随着母线电压的升高，母线电压也会升高。所述设备的总线电压的增加包括对控制器过电压的保护，并将所述设备从列表中移除[4]。

2.5 检查太阳能电池组件的PID效应

所谓PID效应，是指光伏组件地电位诱导退化（PID），即组件长期工作在高电压下，由于漏电流和负载积聚的影响，导致组件输出迅速降低。

2.5.1 系统方面

大年夜模块与地之间施加反向电压，并采取新工艺—微波逆变器，降低体系电压，降低PID效应。

2.5.2 模块方面

湿度过高是导致模块内囊性纤维化的主要原因，所以模块的密闭性很重要。

2.5.3 电池

电池是PID抑制的重要因素，SiN发光层和抗反射层的变化会影响发电效率和设备成本。

3 提高发电企业新能源发展效果的措施分析

3.1 建立实时预测系统

为解决可再生资源消耗比例高的问题，必须提高与电力相关的新能源技术水平，确保电网安全运行。

因此，在未来几年，有必要不断提高新能源调度的技术水平，研究并建立具体的风电机组仿真模型，即风电场、光伏发电模块和光伏变电站，仿真分析平台建设，新能源发电并网发电系统；产品开发电站实时检测系统，实现风电场资源的实时信息和运行监控；产品研发可应用于平原、盆地及山地等地形，以及暖温带季节性气候、大陆性气候、热带季节性风力发电预测系统。有助于提升电力网的调节控制力，增加电力网运转的灵活性，通过区域电力网的互联互通，发挥相连电力网的间接储能功效，以实现资源调优利用，并降低系统总成本，同时，也要通过集中型和分布式储能技术相结合，统筹协调性来增加电力网孤网能力。

3.2 对老旧设备的安全生产改造

鉴于传统机器设备的经济效益低和安全性低，所有公司都必须进行隐患管理和技术改造，以确保传统设备具有出色的安全性和运营管理的作用。为了增加电气设备的安全性，有必要建立一套完整的生产管理系统，提高电气设备安全管理水平。在日常运行中，应加强对发电设备的定期检查和维护，以确保机组的最佳运行性能，并定期进行检查。每年进行全季预防性测试，以便及时发现并消除隐患。除了管理主要设备的安全性之外，还需要做好保护辅助设备的安全性的工作。

3.3 规范应急管理工作

应急管理工作可以在事故发生后快速针对性地进行抢救，减少和减少因事故造成的损失，并防止事故地继续扩大。发电企业应按照能源公司应急预案管理，按照指南的要求规范应急预案的编制并应实现。积极举办培训活动，以提高员工的应急能力，采取科学的培训方法，加强应急预案的执行，明确锻炼的具体内容，提高培训演练效果，演习结束后总结并评估演习的有效性，并做好记录总结工作，及时审查和改进相关的应急计划和记录。

3.4 加强对危险化学品的控制

发电企业使用的危险化学品主要包括硫酸，盐酸，氢氧化钠，氢气，柴油，氨水和乙醇等多种类型，这些化学品对安全生产的日常管理有了极高的挑战。发电企业应按照《危险化学品安全管理规定》等有关规定，加强对危险化学品的安全管理，规范产品鉴定和风险评估，加强对隐患的调查和管理，确保对危险化学品的安全隐患进行彻底调查，实施各种风险控制措施，从源头上消除各种潜在风险，并避免生产中的安全事故。此外，根据行业规定的要求，应当确定和评估主要危险源，加强对危险化学品的主要危险源管理，确保生命和财产的安全，避免发生存储不当引发的事故。

3.5 制定相关政策

新能源发电公司在新能源管理中要制定一套完善的管理控制体系，为安全建设提供完整而科学的系统。系统的规划每个工作岗位的员工，让所有员工参与业务建设将大大提高协调和效率。企业可以建立一个负责监督的团队，以管理和协调所有员工，进行及时的设备检查，审查和系统实施率检查。安全人员必须具有实践指导技能，并且要加强新能源管理。明确规定每个员工的责任，以确保安全管理结构的正常运行。在建立系统的过程中，有必要确保安全审计体系独立，由行政部门直接管理，公平公开的管理模式以增强审计的有效性。安全监督机构直接负责与安全研究有关的工作，并进行自下而上的控制。在操作期间，任何与安全有关的工作都必须得到主管的批准，由上级组织各个级别人员的职责范围。

4 结语

综上所述，新能源技术的发展，为人们的生活带来了诸多的便利，它不仅仅是一种技术型的改革，同时也与人们日常的衣食住行有密切的关系，新能源的革命也会成为人们生活方式的一场革命。对于新能源发电技术的研发与升级，发电企业需要对新能源生产销售过程中的问题进行深入的研究与思考，优化电力系统，为人们生活谋福利。