新能源发电在电力系统中的应用

新能源发电在电力系统中的应用

王茂振 ,杜林 ,李文科

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摘要：在社会发展的过程中，能源是人类生存和活动的物质基础，是经济增长的重要动力。在过去的几十年里，化石燃料的大量消耗和环境污染的问题一直没有得到解决，人们开始寻求新的清洁可再生能源来代替传统的石油、煤炭等不可再生的能源资源。近年来，风能、太阳能等新型可再生能源的开发利用越来越受到重视，我国也已经把风电作为未来电力系统建设的重点项目。基于此，本篇文章对新能源发电在电力系统中的应用进行研究，以供参考。

关键词：新能源发电；电力系统；应用分析

引言

随着以风电、光伏为主的新能源发电不断接入电网，局部新能源发电高渗透电网电压波动问题突出。无功电压优化对提升新能源消纳具有重要影响。我国地理纵深优势明显，风能影响范围广、持续时间长且经济性能优越。风力发电符合我国节能减排的政策要求，满足可持续发展战略的实施要求。应合理采用电力技术，提升风力发电水平，拓展生产规模，提升运营效果。

1新能源光伏发电原理与特点

光伏发电系统原理。光伏电池是光伏发电系统的核心组件，硅材料是光伏电池的主要原材料，一般分为单晶硅、薄膜或者多晶硅等。光伏发电系统的原理与二极管原理大致类似，最显著的不同点在于光伏电池。PN结在太阳光子和辐射的作用下，能够对电子的移动频率进行明显的加速。独立的光伏网系统是逆变器控制器与光伏电池中最为主要的组成部分，其不仅使用更加便捷，而且应用范围和使用频率都较为广泛。当光伏电池出现较弱的状态时，能够结合电网共同使用。光伏发电系统的初期成本比较昂贵，后期的工作强度较大，这也降低了光伏发电系统的利用效率。光伏发电系统特点。对于新能源光伏发系统来说，不仅能够有效地降低能源消耗量，而且还能够降低发电企业的成本投入，促使发电企业经济效益的提升。光伏发电系统凭借其自身的优势和特点，能够在某些方面有效地替换传统的不可再生能源，以为人们日常生产生活提供更清洁、更优质的电力能源。同时，光伏发电系统的清洁性是其最为突出的特点之一，在应用和发展的过程中不会污染和破坏自然生态环境。此外，安全性是光伏发电系统的另一大突出特点，其安全性和实用性的程度较高，不仅能够有效地延长系统的使用年限，而且还不易被外界其他因素所干扰，以保证光伏发电系统的安全性和可靠性。

2新能源发电技术发展面临的瓶颈

2.1主要发电技术层面

2.1.1　产业链存在薄弱环节

产业链的构建可以推动新能源产业发展，调整和完善产业结构。近年来，在产业政策的有效推动下，我国新能源发展成效显著，取得令人瞩目的成绩。经过多年的研发与经验积累，风电、光伏产业链基本可以实现全面国产化，但部分关键零部件依然受制于国外。

2.1.2　消纳能力存在不足

“双碳”目标对高比例绿色电力提出更高诉求，新型电力系统、平价发展是新能源电力消纳需要应对、化解的新挑战。随着风电、光伏等新能源装机规模的不断扩大，受电力系统调峰有限、弃风弃光限电持续、用电需求放缓等因素影响，新能源市场消纳不足，平均综合利用率不高。

2.2新能源制氢

根据制备方式的差异，氢主要有灰氢、蓝氢和绿氢。目前，我国氢气制取以灰氢为主，约占95%。伴随新能源发电成本不断下降，绿氢占比将逐年上升。根据技术工艺成熟度，可分为化石能源制氢和电解水制氢。我国现有氢气供应主要是化石能源制氢，制氢过程中二氧化碳排放量大幅增加，且化石能源储量有限。从能源转型和“双碳”要求看，电解水制氢是未来发展的最佳选择。目前，需求侧调节的成本远低于配置电储能，且能够减少调峰机组投资，因此电解水制氢是未来最为理想的氢能源获取方式，是增加风电、光伏发电消纳的重要手段，也是未来电力系统的重要组成部分。制约新能源制氢的瓶颈在于新能源制造、储存、运输尚未形成完整、高效的产业链，没有形成规模化市场，制氢成本较高。此外，制氢相关标准与发展形势不相符，要进一步完善标准体系。

3新能源发电在电力系统中的应用分析

3.1重视新能源发电的科学发展

要想实现新能源发电在电力系统中的应用和推广，就要做到加强新能源发电技术的研究和开发。目前，世界上的一些国家都开始大力开展对太阳能的开发与应用，美国、德国、俄罗斯等国都相继制定了相关的计划与政策，来推动太阳能的发展和应用。而我国的电工行业也积极地进行规划，努力推进“绿色电网”的实施工作。作为一个发展中的大国的国情，我国在这方面的经验还很欠缺，所以应该加快建立健全的电工市场体系，完善相应的法律法规，以保证电力系统的安全运行。同时，政府还可以通过补贴的方式来鼓励更多的企业参与其中，从而带动整个产业的发展壮大。

3.2因地制宜发展新能源

发展新能源是解决我国能源问题的重要途径，也是促进经济社会可持续发展的有效措施。在过去的10年中，美国、日本、欧盟等国家都提出了要大力推进太阳能的利用和开发，并将其作为未来的战略性的举措来进行实施。2016年，美国政府宣布，2020～2030年，全球光伏市场的总容量为5亿瓦，而中国的光伏产业的发电量约为5200亿度，预计2025年时将达到5100万瓦。发展新能源，可以从以下几个方面着手：首先，政府要加大对光伏发电的扶持力度，制定相关政策，鼓励企业进行自主研发。其次，要加强对风电的研究与推广，积极引进先进的技术设备，提高风能的转化率，降低成本，实现规模化生产。最后，要加快对风力发电的基础设建设，如电网改造，建立大型的储能装置，使其发挥最大的效益和作用。

3.3协调储能方式和新能源控制方式

在储能环节和新能源发电环节，需要使用分散控制管理方式，不断优化调整光伏发电系统。在光伏发电系统并网以后，需要使用大规模能源联合发电系统，在满足我国新能源发电要求的同时，避免在光电功率波动影响下出现变动调整不及时影响光伏发电的情况。光伏发电系统并网以后，光伏发电系统的优化策略会出现变动。在常规机组运行时，工作人员应该协调处理好电源的有功频率，尽量提升光伏发电系统的适应能力。一旦发现光伏发电系统存在电压失去稳定性的问题，应该立刻暂停光伏发电。在光伏发电系统发生故障时，需要及时安排工作人员展开故障排查。

3.4提高光伏发电功率预测的精准性

光伏发电系统故障可能对配电网正常运行产生影响，甚至会对电网产生安全威胁，电力企业应该在光伏发电系统出现安全事故时断开重合闸，拆除分布式电源，以确保保护装置可以充分发挥作用。电力企业应该尽量提高光伏发电功率预测的精准性，需要依照光伏发电系统的发电功率规范调度，保证系统处于正常发电状态，从而优化电网各个运行环节。

结束语

随着经济的发展和科技的进步，人们对于电力能源的需求量越来越高，对于发电企业来说，必须要持续不断地创新和研发。这也在一定程度上促进了新能源光伏发电系统的进一步应用和发展，以有效地降低能源紧缺问题带来的各种不利影响，而且新能源光伏发电系统的开发和应用有利于我国可持续发展战略的进一步贯彻和落实，从而为我国的发展做出一定的贡献。

参考文献

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