王劍鳴?陳夢姣?孫曉鵬

摘 要：依照我國現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)來看，主要是以火力和電力生產(chǎn)為基礎(chǔ)。隨著我國逐漸開始重視環(huán)保、效率、節(jié)能等方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動化技術(shù)逐漸合理地引入并取得了相當(dāng)不錯的效果。本文針對電力生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行相應(yīng)的闡述。

關(guān)鍵詞：電力生產(chǎn);自動化技術(shù);發(fā)展趨勢

這個時代的最大特點(diǎn)就是能源消耗不斷增加，隨著能源消耗愈演愈烈使得物質(zhì)生活不斷地提高，同時造成對電力能源的需求也變得逐漸緊張，電能在日常生活中是不可缺少的必須品。我國計(jì)算機(jī)技術(shù)信息技術(shù)不斷地更新發(fā)展，諸多新興的電子設(shè)備已經(jīng)開始進(jìn)入配電系統(tǒng)并為解決電能質(zhì)量控制提供了全新技術(shù)手段。就我國電力生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行初步探討。

一、電力生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

1.交流輸電技術(shù)。交流輸電技術(shù)在世界范圍內(nèi)使用。可以確定的是未來這項(xiàng)技術(shù)將在電力輸送和分配方面會引起很大的變革，對于現(xiàn)有電網(wǎng)資源和實(shí)現(xiàn)電能的高效利用，這將帶來巨變?！敖涣鬏旊娂夹g(shù)”是指采用大功率電子器件作為大功率高壓開關(guān)，與其他電力設(shè)備組成FACTS 設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)參數(shù)，如線路阻抗、相位角、功率潮流的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗。世界上第一臺500KV的全可控的串聯(lián)補(bǔ)償裝置（TCSC）已于1994 年12 月在美國開始商業(yè)化運(yùn)行。目前，美國以及中國、法國等國的電業(yè)部門均在重點(diǎn)研究在超高壓輸電工程中應(yīng)用TCSC 和其他FACTS 技術(shù)的可行性實(shí)施方案。

2.電能質(zhì)量控制技術(shù)。另一個重要內(nèi)容就是電能的高效利用，它可以向用戶提供可靠的、穩(wěn)定的電能?，F(xiàn)代社會的發(fā)展對提高供電的可靠性要求十分的高，它恰恰滿足了電能質(zhì)量越來越高的要求。企業(yè)在不斷地變革，由于變頻調(diào)速驅(qū)動器以及機(jī)器人等精密的加工工具的采用，同時由于可編程控制器、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)在廣泛的普及運(yùn)用，這就對現(xiàn)在的電能質(zhì)量提出了極為嚴(yán)格的要求。這些設(shè)備對電源的波動以及干擾十分靈敏，任何供電質(zhì)量的惡化均有可能會造成產(chǎn)品質(zhì)量的不佳，甚至可以導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失。電力電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步推動了電力電子設(shè)備開始進(jìn)入配電系統(tǒng)并為解決電能質(zhì)量控制提供了相應(yīng)的技術(shù)手段?！坝脩綦娏夹g(shù)”這一概念逐漸為人所知，使用電力電子技術(shù)提高供電可靠性和實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量嚴(yán)格控制?，F(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出用于配電網(wǎng)的電力電子裝置。

3.燃料電池發(fā)電技術(shù)。燃料電池就是直接地將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。燃料電池發(fā)電的效率最高可以達(dá)到70%以上，高溫燃料電池聯(lián)合循環(huán)效率甚至達(dá)到了85%。與此同時，燃料電池規(guī)模和負(fù)荷大小對效率的影響十分小。燃料電池發(fā)電能具有跟蹤負(fù)荷變化快速的特點(diǎn)，速度是變化全負(fù)荷的50%，而且調(diào)峰能力強(qiáng)。環(huán)境污染小是燃料發(fā)電的最大優(yōu)點(diǎn)，沒有燃燒過程，這完全實(shí)現(xiàn)了零排放目的。省水是燃料電池所具有的另一個優(yōu)點(diǎn)。我國水資源極度匱乏，這對保護(hù)水資源有很大好處。此外，燃料電池發(fā)電尚有適合分布式供電、節(jié)省輸電投資、模塊結(jié)構(gòu)、便于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)。早期的燃料電池式堿性燃料電池，曾用于宇航上?，F(xiàn)在商用的多為磷酸燃料電池（PAFC）。

二、電力生產(chǎn)技術(shù)的未來發(fā)展

1.太陽能發(fā)電技術(shù)。太陽能是目前取之不盡的可再生能源，可利用量巨大。太陽輻射能，依緯度的不同，可達(dá)870～3400KWh/m2。按轉(zhuǎn)換效率計(jì)算，在一般地區(qū)，十五平方米面積的太陽能電池全年可提供3500～5500KWh/m2 的電能，足夠一般家庭日常使用，太陽能發(fā)電技術(shù)主要包括光伏發(fā)電技術(shù)和太陽熱發(fā)電技術(shù)。光伏發(fā)電技術(shù)，即用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿募夹g(shù)，被認(rèn)為是下世紀(jì)最有希望得到工業(yè)規(guī)模應(yīng)用單位可再生能源利用技術(shù)之一。目前，全球光伏發(fā)電規(guī)模尚小。太陽能電池的產(chǎn)量增長容量很快，約每3～4 年翻一番。到下世紀(jì)中葉，光伏發(fā)電裝置容量將很可觀。由于近年光伏電池研究的進(jìn)展迅速，光伏發(fā)電的價格預(yù)計(jì)幾年左右便可與常規(guī)發(fā)電技術(shù)競爭。

2.電能儲存技術(shù)。實(shí)現(xiàn)電能高效利用可以通過電能儲存這個關(guān)鍵方式，不包括抽水蓄能途徑，BESS，即電池蓄能，是較為實(shí)用的儲能系統(tǒng)。交直流變換器是其核心部件，交直流變換器由GTO-類的器件以及蓄電池共同構(gòu)成。電池蓄能系統(tǒng)不僅能夠備用，而且能夠當(dāng)成調(diào)頻以及調(diào)峰電源，或者能夠作為大型的不間斷電源，在關(guān)鍵用戶里直接進(jìn)行安裝。而且電池蓄能擁有無功調(diào)節(jié)的作用?，F(xiàn)在，全球運(yùn)行的電池蓄能系統(tǒng)多于二十個。如有5MW的電池蓄能被安裝在 洛杉磯的VERNON中，有10MW的電池蓄能被安裝在美國加州的CHINO變電站當(dāng)中。有一個20MW的電池蓄能被安裝在波多黎各中，其作用為調(diào)頻以及旋轉(zhuǎn)備用。在電力系統(tǒng)當(dāng)中，蓄電池的儲能密度的提升、壽命的延長與價格的降低是大量使用電池蓄能的技術(shù)重點(diǎn)。現(xiàn)在蓄電池儲能的密度為每千克100W至200W，具有10年的使用壽命，蓄電池儲能每千瓦的整體造價是900美元。正在探索諸多新型電池，如鋅-空氣電池、鈉-硫電池、鎳-鋅電池以及聚合物薄膜電池，假如獲得重大研究進(jìn)展，就會促進(jìn)電動汽車的普及，同時提供電能的高效利用。除此以外，也在積極試驗(yàn)以及探究超導(dǎo)儲能。

三、電力工業(yè)存在的問題

1.電力供需矛盾難以解決。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，每個國家的人均國內(nèi)生產(chǎn)總值與每個人的平均能量消耗密切相關(guān)。即如果中國至21世紀(jì)中期提升至中等發(fā)達(dá)國家水平， 那么人均用電水平一定會提高。中國對電力的需求隨著人口的持續(xù)增多與現(xiàn)代化進(jìn)程而持續(xù)提高。根據(jù)中國過去的規(guī)劃，截止至2050年，發(fā)電裝機(jī)大概達(dá)到多于15億千瓦，在目前裝機(jī)的基礎(chǔ)上，數(shù)量提高了多于13億千瓦。根據(jù)普通發(fā)展速度計(jì)算，基本無法達(dá)到這個目標(biāo)。所以，需要找到新的方法去發(fā)展進(jìn)步。

2.逐漸嚴(yán)重的有限資源的約束。自去年以來，中國變成石油進(jìn)口國，無法實(shí)現(xiàn)石油發(fā)電。但是中國現(xiàn)在的水電可發(fā)量較低，可發(fā)量總計(jì)小于3.7億千瓦。所以，煤炭是在將來的某段時期的主要能源。但是， 怎樣解決燃煤生產(chǎn)對環(huán)境導(dǎo)致的惡劣污染是目前面臨的困難之一。而且，短缺的煤炭基地資源是制約中國水電發(fā)展的另外一個關(guān)鍵的原因。 ? 3.3 艱巨的治理環(huán)境的任務(wù)。但是環(huán)境保護(hù)的問題更是迫在眉睫。中國作為消費(fèi)煤炭大國以及生產(chǎn)的大國，在電力的總結(jié)構(gòu)當(dāng)中所占份額為80%。以240千瓦的水電站為例，如果缺失較好的控制，其一小時排放灰塵的量可達(dá)70噸至80噸，其一小時排放二氧化碳的量可達(dá)7噸至12噸，而且還包括渣子150噸與各種廢物100噸，數(shù)量很大。現(xiàn)在民眾更為關(guān)心的是在我國的諸多城市都下酸雨。我國大氣中二氧化碳的平均濃度比日本多3倍，為 0.03ppm，部分地區(qū)高達(dá)15ppm。酸雨會造成土壤退化、農(nóng)作物以及森林被破壞以及水源變質(zhì)等嚴(yán)重危害。

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