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新能源發(fā)電技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用
1概述新能源發(fā)電技術(shù)
1.1新能源介紹
新能源是指通過對新技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)的如水能、風能、太陽能、地熱能等的可以有效利用的再生能源；還包括甲醇、酒精、沼氣、氫能等，如石油、天然氣、煤炭等應(yīng)用廣泛的能源則被稱作是常規(guī)能源。由于常規(guī)能源是有限的，而因為其也產(chǎn)生了突出的環(huán)境問題，各個國家和地區(qū)紛紛致力于研究和開發(fā)環(huán)保型可再生能源。
1.2新能源技術(shù)的發(fā)展
從相關(guān)科研技術(shù)的轉(zhuǎn)化成果來看，新能源技術(shù)的發(fā)展主要分為以下四個階段，研發(fā)階段、示范階段、推廣階段以及生產(chǎn)階段。目前，部分新能源技術(shù)的發(fā)展已逐步進入完善和成熟階段，如，核電、太陽能熱水器以及沼氣等等，并且諸如生物質(zhì)發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電以及地熱發(fā)電等也在不斷的研發(fā)中走向成熟，大中型沼氣池、地源熱泵只有具有一定規(guī)模才能使其成本降低，當前還正在逐步推廣；而燃料電池、氫能制備和儲存、潮汐發(fā)電、太陽能熱發(fā)電已經(jīng)在技術(shù)上獲得成功，但還有較大的提升空間，當前也在做進一步的示范工作等；其中開采和勘探天然氣水合物、纖維素乙醇等工作、受控核聚變等技術(shù)的研發(fā)還正在進行。
2新能源發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用
基于應(yīng)用程度、規(guī)模和技術(shù)安全性方面分析新能源發(fā)電技術(shù)，其中風電和光伏發(fā)電技術(shù)是相對成熟的，下文就針對這兩種技術(shù)及其應(yīng)用做了相關(guān)論述。
2.1風電技術(shù)
風力資源在都占有重要的地位，其儲量高于人類所能掌握的任何能源。風力發(fā)電指的是利用風能形成相應(yīng)的機械能，可以有效驅(qū)動風力，而把機械能向電能轉(zhuǎn)化則靠的是風力發(fā)電機。2.1.1風機類型從裝機容量來看，可以大、中、小不同類型對風機進行劃分，并且在某種程度上風機容量與槳葉長度存在密不可分的關(guān)系。而水平軸和垂直軸的風輪是按照其結(jié)構(gòu)劃分的；以相關(guān)功率為基礎(chǔ)對定漿、主動失速、變槳風機進行系統(tǒng)調(diào)節(jié)；而變速、恒速、多態(tài)定速風機則是以發(fā)電機的轉(zhuǎn)速進行劃分的；根據(jù)風能驅(qū)動主要包括順風與逆風、低速與高速等類型的風機。2.1.2設(shè)備的組成和功能機艙、塔筒以及風輪等是風力發(fā)電機的基礎(chǔ)組成部分，其中，就是風輪又涵蓋多子系統(tǒng)，如，輪轂、葉片以及變槳系統(tǒng)，而葉片的形狀又對其吸收風能的程度起著決定性的作用。假如切出的風速小于風機的風速時，它主要利用葉尖的旋轉(zhuǎn)完成了氣動制動。如果葉片的運行出現(xiàn)異常，要及時的針對裂紋、腐蝕、覆冰等現(xiàn)象對風機葉片做好防護和保護。2.1.3風機控制技術(shù)一般情況下，并網(wǎng)發(fā)電機主要分為三種不同類型：（1）變速異步發(fā)電機；（2）雙饋異步發(fā)電機；（3）雙速異步發(fā)電機。風機并網(wǎng)對機組功率和轉(zhuǎn)速控制效果的實現(xiàn)主要依賴于對漿距的改變，可在此過程中大限度的利用大功率追蹤法，轉(zhuǎn)換風電功率?；谛录夹g(shù)的依托，基于優(yōu)化應(yīng)用模糊控制方式，新型并網(wǎng)技術(shù)能夠在極大程度上系統(tǒng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和功率，通過運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)合理的預測風輪的氣動特性和控制葉片的槳距，可使其得到大程度的應(yīng)用。2.1.4無功電壓控制技術(shù)由于風電并網(wǎng)點和無功補償兩者在電壓穩(wěn)定性方面趨于一致，因此在實際并網(wǎng)過程中，風電場在無功吸收的基礎(chǔ)上，將無功補償裝置安裝于風電場設(shè)備之上，以此完成對其動態(tài)性補償，使系統(tǒng)由于輸送功率造成的震蕩情況有效降低，也是電網(wǎng)運行環(huán)境得以改善的重要途徑。
2.2光伏發(fā)電技術(shù)
地球能量作為太陽輻射的重要部分，太陽能不斷的向地球進行輻射，這種能量每秒鐘的輻射大約相等于500萬t標煤產(chǎn)生的能量。通過對該部分能量的合理利用，可獲得更多的經(jīng)濟和環(huán)保效益。2.2.1光電效應(yīng)物質(zhì)在接受特定電磁波照射后，內(nèi)部相關(guān)電子被有效激發(fā)。由PN結(jié)所構(gòu)成的光生伏效應(yīng)主要是由于半導體光照所導致。不穩(wěn)定的電子—空穴對的移動，而電勢通過對P與N兩側(cè)的電子的影響使其形成相應(yīng)的電勢。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成主要包括蓄電池、電池控制器、光伏電池組、直交流逆變器等。2.2.2電池組因太陽能電池包括的類型較多。晶硅電池可分為兩種，一種是單晶電池，另一種為多晶電池；相較于其他類型，硅基薄膜光伏電池在工作效率方面能力表現(xiàn)略顯不足，而化合物薄膜電池對環(huán)境和人類容易產(chǎn)生嚴重污染和危害，因此該類型電視使用頻率較低。當前高效率的電池主要是聚光光伏電池，但需要有散熱器和聚光系統(tǒng)配備，為對其聚光效率提供保障而投入的設(shè)備成本，要比其發(fā)電產(chǎn)生的效益大出許多，因此想要在商業(yè)方面對聚光電池進行有效的應(yīng)用還需要對其加強研究。2.2.3選擇光伏陣列方式支撐光伏組件主要包括單軸、固定式、雙軸跟蹤三種。這三種光伏組件可使其工作效率分別提升20%、25%、30%，但應(yīng)重視安裝過程中的傾角問題。表1為光伏組件的陣列對比。2.2.4逆變器其作為重要的光伏發(fā)電的一部分，應(yīng)該在綜合分析性能、效率、采集數(shù)據(jù)、保護功能的基礎(chǔ)上對逆變器進行合理的選型。當前可以選擇的逆變器形式主要有三種，表2主要比較了逆變器的優(yōu)缺點。
3新能源發(fā)電技術(shù)的難點
3.1低電壓風機穿越技術(shù)
在風里發(fā)電技術(shù)中比較關(guān)鍵的技術(shù)是低電壓穿越技術(shù)。當降低風機出口的電壓時，如果不對低電壓的穿越情況進行考慮，造成風區(qū)內(nèi)風機出現(xiàn)大面積的拖網(wǎng)現(xiàn)象，導致正片風區(qū)全部發(fā)生癱瘓，電力系統(tǒng)也因此出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。因此當前在設(shè)計的時候都對風機的低電壓穿越能力有較高的要求，使這種低壓運行的影響對風場的安全性的威脅發(fā)揮有效控制的效果。此外，在處于低電壓狀態(tài)時，若要保證風機繼續(xù)保持強大的穿越能力，應(yīng)以電壓本身為切入點，對其進行更加科學合理的設(shè)計，如果發(fā)生凹陷的電壓區(qū)域是風機出口，可通過對SVG、AVC等技術(shù)的有效應(yīng)用使其快速接近正常水平，大限度的為低電壓風機穿越性作業(yè)的開展提供有利環(huán)境。
3.2光伏電站SVG調(diào)壓技術(shù)
對于光伏電站而言，特別是末端電源點電站容易受到電壓的影響，而電站調(diào)整能力相對較低，所以此時有效發(fā)揮SVG的性能就顯得非常重要。SVG的調(diào)節(jié)主要分為恒功率因數(shù)、恒電壓模式、恒無功模式情況下功率因數(shù)為0.98的模式等。根據(jù)電壓省調(diào)的模式，恒功率因數(shù)主要對其日常的運行實現(xiàn)合理的控制，并按照負荷動態(tài)的調(diào)整其武功變化情況；假如系統(tǒng)電壓相比較于額定電壓，有10%的超出量，這時針對電壓相應(yīng)的調(diào)整需求恒功率的控制模式是無法實現(xiàn)的，此時便需要投入恒電壓模式，例如某電站（35kV）調(diào)整SVG電壓時，如果把其負荷增加，達到38.5kV的母線電壓，在其運行時，SVG應(yīng)投入目標電壓為38kV的“恒電壓”模式，在小負荷情況下，其運行時SVG應(yīng)投入0.98的恒功率因數(shù)。
3.3光伏組件PID效應(yīng)治理
所謂PID光伏組件效應(yīng)主要是指電位在某種程度上出現(xiàn)逐漸衰弱現(xiàn)象，因為在高壓下組件的工作時間較長，受集聚的電荷與漏電流的制約，降低了組件的性能，甚至可出現(xiàn)超過50%的下降情況，而且在溫度、濕度和鹽堿區(qū)域較高的情況下PID效應(yīng)程度更高。關(guān)于PID效應(yīng)的有效治理主要分為以下幾個方面：（1）系統(tǒng)方面：針對作業(yè)于夜間的電壓以及大地反向電壓的不斷施加，可通過對新工藝和新設(shè)備，如逆變器的有效應(yīng)用，達到減弱和降低PID效應(yīng)和系統(tǒng)電壓的目的；（2）組件方面：因組件PID的誘因是高濕，因此亟需提升組件的密封性，可實現(xiàn)對EVA生產(chǎn)工藝以及原料配比等進行系統(tǒng)強化，從根本上促使EVA膠膜抗PID效果的全面提升；（3）電池方面：電池是十分重要的抵抗PID因素，可以把SiN減反層和發(fā)射極改變，但是會影響到發(fā)電設(shè)備的造價和效率等。