新能源发电的安全稳定与电能质量问题探讨席楚妍

新能源发电的安全稳定与电能质量问题探讨席楚妍

(国网山西省电力公司太原供电公司山西太原030012)

摘要:能源是人类社会发展的必要条件,各个领域的生产和工作都需要大量的能源来支持,而自然资源衍生出的传统能源产量逐渐的减少,因此对新能源的开发和利用已经成为了人类社会发展的必然趋势。以新能源发电并网为例,虽然有效的代替了传统的发电能源,但与此同时由于技术上的不成熟以及一些其他因素,新能源形式的发电对电网安全稳定与电能质量的影响也较为严重,本文就对此进行简要的分析供相关人员参考。

关键字:新能源发电;安全稳定;电能质量

新能源又称非常规能源,如太阳能、风能、核聚变能等等,它是指相对于传统能源之外的各种能源形式。与传统能源相比,新能源具有污染环境小、资源储备大等优势,做好新能源开发对于缓解能源枯竭压力、减少环境污染等具有重要的现实意义。目前,在各种新能源中,太阳能发电和风力发电成为应用广泛的发电形式。

1新能源发电技术的发展概况分析

新能源主要以生物质能、水能、太阳能、风能、地热能、海洋能为基本依据,在日常生产活动中占据重要地位,具备高效应用、绿色环保等特点。据中国能源环保集团实时报道,自1995年后,全球可再生能源占一次能源的18%,预计到2050年将达到22%,新能源的开发与应用显得尤为关键。目前,以风能、太阳能、沼气、燃料电池为主的新能源开发已经步入正轨,全世界可再生能源利用的总容量已经接近4×104MW,占全世界总装机容量的1%,其中以风力发电装机容量、太阳能光伏发电装机容量占比较为突出(分别为1.8×104MW、1×104MW);我国风能、太阳能等新能源发电约为33×104kW,只占我国电力装机总容量的0.4%,成为新能源发电技术快速发展的实际保障。

2新能源发电技术

2.1太阳能发电技术

在煤炭、石油、天然气等常规能源的存储量严重不足的背景下,太阳能发电技术受到世界各国的高度关注,以弥补国家资源短缺漏洞。光热发电、光伏发电是太阳能发电技术的典型方式,也已成为国家部门重点提倡的关注重点。在《“十三五”光伏发电意见稿》,预计到2020年底,我国太阳能发电装机容量达1.6亿kW,形成西北部大型集中式电站、中东部分布式光伏发电系统并举的发展格局。以台湾省的“太阳光电两年计划”为例,在新增1.44GW的太阳光电发电系统方案中,通过离网型光伏发电、并网型光伏发电两种发电形式,应用太阳能电池组件的生产活动,经由储能装置的能量转换工序,形成风力发电发展产业化。

2.2风力发电

风能是来自大自然的重要能源,取之不尽、用之不竭,风电是一种绿色资源,也是风能利用最常见的形式。其工作原理相对简单,是借助风力的作用,带动风轮中的叶片旋转,再利用增速机加速叶片旋转的速度最终实现风能转化为电能。从目前实际运行来看,只要风速能达到3m/s(即微风速度)即可实现发电。风电正成为新能源发展的一种新潮,风力发电没有燃料问题,也不会对空气产生污染。

3新能源发电的安全稳定与电能质量问题

3.1间歇性和波动性发电的问题

第一个问题是关于新能源发电的间歇性和波动性发电的问题,新能源在很多方面跟常规能源发电相比还是远不如之,如太阳能发电和火力发电相比就明显有着很多不足的地方,火力发电可以受到人工控制,太阳能发电收到地理位置、光照强度、天气情况甚至地球的转动的影响都非常大,所以发电及其不稳定,目前使用的发电器材多为硅光电池板,但是这种电池板对太阳能的转换效率非常低,太阳能很大一部分还是作为热能散失了,新能源在太阳能发电中体现出来的间歇性体现在发电受到很多因素的影响,波动性则体现在太阳能发电对太阳的能源转换效率低。对于风力发电,风力发电受到风速的影响大,空气气流的流动是不确定的,一年四季,每天都可能变化,人类不可能控制风速,因此也就不能控制风力发电的持续发电。

对于新能源发电存在的间歇性和波动性的影响,当这些能源并网进行发电时很可能出现电能的波动,对电网造成一定程度的冲击,最后使得电网在一定程度上被破坏,对人们的生命财产造成威胁,对正常用电造成严重影响。

3.2谐波的问题

新能源并网发电第二个需要考虑的问题是谐波的问题,谐波在发电系统中是非常有害的,若是出现谐波会对电子装置在频率变换的时候产生影响,破坏设备,谐波同样会产生谐振,越复杂的电网产生谐振的概率越高。新能源发电中也容易产生谐波,比如风力发电机发电过程中谐波的产生有两个来源,第一个是风力发电机本身就会产生谐波,第二个来源是发电机组和电网连接的发动机在软启动阶段容易产生谐波。

3.3孤网的问题

并网发电存在一个大电网,其他发电机厂发的电并网发电,当大电网出现错误或者崩溃之后,大电网停止发电,但是小型发电厂还是会继续对电网进行供电,这个供电状态与原先的供电状态不一样,原先供电状态是一个平衡值,但是大电网崩溃之后的供电状态又是一个新的平衡值,新的状态被称作孤网,孤网虽然能够发电,但是失去了大电网的调控,孤网很容易出现再次崩溃现象,使得孤网的频率和电压发生变化,如果不能有效控制这种变化,电路就会被破坏。

3.4并网标准不统一的问题

新能源发电虽然已经投入了使用,但是新能源目前还是没有新的技术突破,或者说研究进展非常缓慢,我国对于新能源并网发电都还未形成一定的标准,新能源在我国分布非常广泛,也非常杂乱,种类繁多,如太阳能、风能、潮汐能等,我国目前只能对于一些比较大的发电机组并入电网进行并网发电,对于一些小型的发电机组以及个人发电等还未统一技术标准,目前也还没有一个系统的检测技术对这些新能源进行标准检测。

4应对措施

4.1解决波动性和间歇性的建议

新能源发电存在的最大的问题就是波动性和间歇性的问题,这个问题很多情况下是外界条件带来的,属于人为不可控制的因素,人们只能通过控制发电机组内部的因素等来对这方面的问题进行最大程度的减少和降低。对于间歇性和波动性问题,首先我们需要对新能源并网技术进行改善,让新能源并网的连接更加流畅,更加符合标准。其次,还应该将对新能源的波动的调整重点放在调整峰值电压上面来,重点研究解决峰值电压的问题,最后还应该调整有功和无功功率,提高无功补偿。

4.2解决谐波带来的影响的建议

谐波产生是不可避免的,涉及到新能源发电的本质,但是避免谐波还是可以采取相应措施的,比如风力发电过程中应该尽量保持混合连接,不要集中连接,而且不要人为增加减少叶轮转速,多采用无功补偿。

4.3孤网问题的解决

在大电网失去作用的时候出现的状态称作孤网,孤网状态主要发生变化的是功率,所以必须提高对功率预测的功能,每一个新能源并入电网都应该对其进行审核,采用电力调度预先对其进行控制,再结合整体情况实时预测功率,防患于未然。

4.4如何统一并网标准

新能源是我国目前研究领域的重点内容,国家大力支持对新能源技术的研究,但是目前我国在新能源研究方面还是非常的缓慢,很多方面的标准都还不能制定,因此必须对新能源研究力度继续保持甚至加大力度,让新能源相关科技能够被研发且投入使用,待技术成熟之后再设立标准。

5结束语

总而言之,随着时代的不断发展,新能源的应用已经成为一种趋势,所以解决新能源发电中存在的问题显得尤为重要,对社会的发展有着积极的推动作用。特别是随着大容量储能技术的研发和应用,将会大大提高电能质量,大幅减轻电网的调整压力,促进新能源产业更好地发展。

参考文献:

[1]李通.关于新能源发电的安全稳定与电能质量问题研究[J].工程技术:全文版,2017(2).

[2]单新锐,史彩艳.新能源发电的安全稳定与电能质量问题研究[J].华东科技:学术版,2016(7).

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