周裕輝

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0 引 言

目前，隨著國家對環(huán)保問題的重視和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，我國大力發(fā)展新能源發(fā)電技術(shù)已成為必然趨勢。如何使用現(xiàn)有發(fā)電技術(shù)開展實(shí)際工作，加大對各類新能源的開發(fā)力度，已經(jīng)成為相關(guān)從業(yè)者所關(guān)心的主要問題之一。

1 新能源發(fā)電技術(shù)

新能源發(fā)電技術(shù)是一種新型的發(fā)電方式，這種發(fā)電方式不僅能夠有效緩解我國能源供應(yīng)緊張問題，而且能夠減少對環(huán)境的破壞。該技術(shù)可以根據(jù)所用能源的不同分為風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電以及生物質(zhì)能源發(fā)電等形式。就目前我國各地新能源發(fā)電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況來看，其發(fā)展速度已經(jīng)呈現(xiàn)出超過國家電力需求增長速度的趨勢，這對于促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。

2 新能源發(fā)電技術(shù)在電力系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 太陽能發(fā)電技術(shù)

2.1.1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

太陽能發(fā)電技術(shù)是將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為能源的一種新型綠色環(huán)保技術(shù)。其清潔、無污染等優(yōu)點(diǎn)越來越受到人們的重視，并逐漸成為全球范圍內(nèi)研究和開發(fā)的重點(diǎn)。其中，支撐該技術(shù)應(yīng)用的主要裝置為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，我國絕大多數(shù)地區(qū)的建筑屋頂至今仍處于閑置和荒廢的狀態(tài)，未得到充分的利用和開發(fā)。隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升和城市化進(jìn)程的加快，人們對電能的需求量也越來越大，這就給建筑行業(yè)帶來了新挑戰(zhàn)[1]。因此，在未來太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展中，可以考慮將其與建筑工程相結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的光伏系統(tǒng)，以確保城市建筑能夠獲得更加可靠的電力能源供應(yīng)。例如，可以預(yù)留出恰當(dāng)?shù)目障逗涂锥矗詣?chuàng)造有利條件，順暢擺放和連接太陽能電池。

太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)是一種利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面，將周圍區(qū)域由太陽散發(fā)的熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽并驅(qū)動發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的專業(yè)化設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的光熱發(fā)電目標(biāo)和效果。同時(shí)，由于該過程中所產(chǎn)生的熱量會直接被吸收或傳導(dǎo)至外界環(huán)境中，不會造成能源浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。因此，如果采用太陽能光熱發(fā)電工藝，就可以有效規(guī)避硅晶體光電轉(zhuǎn)換技術(shù)在應(yīng)用中所帶來的高昂成本，從而減少能源消耗和經(jīng)營成本，為大規(guī)模生產(chǎn)提供更多可能性。

2.1.2 靜止無功發(fā)生器調(diào)節(jié)電壓

靜止無功發(fā)生器（Static Var Generator，SVG）調(diào)節(jié)電壓具有范圍寬、響應(yīng)速度快以及動態(tài)響應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為新能源發(fā)電中最常見的調(diào)壓器之一。其作為一種新型的智能功率器件，具有優(yōu)良的動態(tài)特性、抗干擾能力等，可以很好地滿足太陽能發(fā)電技術(shù)的各種應(yīng)用要求，進(jìn)而使光伏電站的發(fā)電量最大化。一方面，SVG調(diào)壓器通過檢測電網(wǎng)電流信號變化，控制輸出有功功率和無功功率；另一方面，在逆變器工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，可以根據(jù)自身參數(shù)調(diào)整無功補(bǔ)償量，從而達(dá)到良好的電能質(zhì)量。

2.2 風(fēng)能發(fā)電技術(shù)

2.2.1 風(fēng)能發(fā)電裝置

絕大部分風(fēng)能發(fā)電裝置由風(fēng)輪、塔筒和相應(yīng)的風(fēng)能發(fā)電機(jī)組成。其中，風(fēng)能發(fā)電機(jī)的性能是影響風(fēng)能發(fā)電裝置和風(fēng)能發(fā)電技術(shù)發(fā)揮其實(shí)際作用的重要因素。從自身規(guī)格大小的角度上看，現(xiàn)有的風(fēng)能發(fā)電機(jī)可以分為小型、中型、大型及特大型4 種；從自身轉(zhuǎn)速的角度上看，又可將其分為恒速發(fā)電機(jī)、變速發(fā)電機(jī)、多態(tài)定速發(fā)電機(jī)3 種。相關(guān)人員需要根據(jù)實(shí)際情況選擇最適合的風(fēng)能發(fā)電機(jī)。例如，如果需要大容量發(fā)電機(jī)，則應(yīng)首選槳葉較長的風(fēng)能發(fā)電機(jī)[2]。

對于風(fēng)輪來說，其在整個(gè)風(fēng)能發(fā)電裝置中起著能源轉(zhuǎn)化的作用，在葉片和變槳系統(tǒng)的支撐下，風(fēng)輪能夠有效將所收集到的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但實(shí)際工作成效還受到自然環(huán)境、內(nèi)部裝置等因素的影響。

塔筒在整個(gè)風(fēng)能發(fā)電裝置中起著重要的支撐作用。其高度的確定受風(fēng)能發(fā)電裝置中風(fēng)輪直徑的影響，通常情況下高度數(shù)值在6 ～20 m 波動，以便獲得更均勻的強(qiáng)大風(fēng)力。

2.2.2 風(fēng)能控制技術(shù)

風(fēng)能控制技術(shù)在風(fēng)能發(fā)電中的作用是推動電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。具體來說，在異步機(jī)的功能支撐下，可根據(jù)實(shí)際情況選擇風(fēng)能控制技術(shù)或模糊控制技術(shù)有效提升現(xiàn)有電力并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，并以此實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速率與功率最大化。不僅如此，葉片間距在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生了變動，還可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對其進(jìn)行再次調(diào)整，以此來削弱系統(tǒng)風(fēng)速變化對風(fēng)能控制穩(wěn)定性的不利影響，減少干擾波動。此外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所產(chǎn)生的電能也需要轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或者熱能等形式才能被應(yīng)用到其他領(lǐng)域，從而使風(fēng)電機(jī)組能夠獲得更多的收益。

另外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中還會受到很多因素的制約，如風(fēng)輪自身特性、電網(wǎng)電壓以及風(fēng)電功率等，這些都需要通過相關(guān)的控制策略來加以應(yīng)對。若機(jī)組設(shè)備達(dá)不到并網(wǎng)的最低要求限度，則無法進(jìn)行并網(wǎng)工作，因此要想辦法提升機(jī)組的性能與切入風(fēng)速。具體來說，風(fēng)電場為減少機(jī)組啟用次數(shù)，降低風(fēng)機(jī)的自身消耗能量，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐目諝饷芏冗M(jìn)行切入風(fēng)速的數(shù)值計(jì)算，最后設(shè)置該風(fēng)電場的風(fēng)機(jī)切入速度，以達(dá)到降低風(fēng)機(jī)耗電量的目的。

2.2.3 無功電壓控制技術(shù)

為使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電工作更具穩(wěn)定性和實(shí)效性，還應(yīng)在實(shí)際工作中合理搭配無功補(bǔ)償裝置和無功電壓控制技術(shù)。在該技術(shù)的支撐和實(shí)際作用下，電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會受到來自無功補(bǔ)償裝置的實(shí)時(shí)動態(tài)補(bǔ)償，電力輸送的功率會在無功電壓控制技術(shù)下得到穩(wěn)定。這樣一來，電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的振蕩次數(shù)將會大大減少，使無功電壓和整個(gè)輸電環(huán)境都能得到有效優(yōu)化。

2.3 地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)

地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)是利用地下蘊(yùn)藏著豐富熱量的資源，并將這些能量轉(zhuǎn)換為化學(xué)能或其他形式能量供人們使用的新能源技術(shù)。該技術(shù)也是解決我國環(huán)境污染和資源短缺問題的一個(gè)重要突破口。

從目前我國電力行業(yè)的發(fā)展情況來看，地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際使用場景的不同搭配其他技術(shù)。例如：為實(shí)現(xiàn)干蒸汽地?zé)崽锏挠行Оl(fā)電，可以采用地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)與凝汽發(fā)電技術(shù)相結(jié)合的方式，在有效收集地?zé)嵴羝幕A(chǔ)上，使用以蒸汽凈化器為主的相關(guān)設(shè)備和裝置進(jìn)行凈化與過濾，以此來得到純凈度較高的蒸汽，并再次將其引入汽輪發(fā)電機(jī)中，以此完成整個(gè)發(fā)電作業(yè)；為實(shí)現(xiàn)氣溫較高地區(qū)的發(fā)電，可以使用背壓發(fā)電技術(shù)與地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行[3]。

以閃蒸發(fā)電技術(shù)為例，閃蒸發(fā)電系統(tǒng)主要包括閃蒸器、蒸發(fā)器以及冷凝器等部分。其中，冷凝器作為閃蒸發(fā)電系統(tǒng)中最核心的部件，它不僅能夠?qū)﹂W蒸后產(chǎn)生的冷凝水起到一定的冷卻效果，還會通過冷凝管使得閃蒸器內(nèi)的水汽凝結(jié)成液體狀，再經(jīng)由管道輸送到汽輪機(jī)組中進(jìn)行進(jìn)一步的循環(huán)流動。在此過程中：首先，需要將地?zé)崽飪?nèi)的水加熱至一定溫度；其次，通過汽輪機(jī)組產(chǎn)生高壓高溫蒸汽，經(jīng)過冷凝、凝結(jié)等一系列操作后最終形成冷凝水；最后，該冷凝水進(jìn)入到換熱器當(dāng)中，經(jīng)換熱單元的處理后流回鍋爐中循環(huán)使用。

2.4 生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)

生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)是一項(xiàng)新興的新能源技術(shù)，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。該技術(shù)指利用可再生資源（生物質(zhì)燃料等）生產(chǎn)電能，包括直接利用生物質(zhì)能源產(chǎn)生電力，也可以通過間接方式將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電力或其他形式進(jìn)行使用。

生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)的作用發(fā)揮依賴相應(yīng)的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)，主要由內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、燃?xì)鈨艋鞯仍O(shè)備裝置構(gòu)成。運(yùn)用生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)進(jìn)行實(shí)際操作的過程中，必須按照有關(guān)文件的規(guī)定要求對其所使用的生物質(zhì)材料進(jìn)行預(yù)處理，在完成預(yù)處理和加工后將其投入到相關(guān)設(shè)備中。由于生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)具有自身特殊性，在實(shí)際發(fā)電過程中可能會出現(xiàn)以下2 種不同的情況。一是生物質(zhì)材料得到了完全燃燒。在這種情況下，直接使用氣化爐、凈化與冷卻裝置對其進(jìn)行相應(yīng)作用即可實(shí)現(xiàn)電力能源的轉(zhuǎn)換與使用。二是生物質(zhì)材料未得到完全燃燒。在這種情況下，需要先使用氣化爐對未得到充分燃燒的生物質(zhì)材料進(jìn)行再次燃燒，然后將經(jīng)過氣化處理的氣體引入到冷卻裝置中，在冷卻結(jié)束后將該氣體引入到凈化裝置中，并以此實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)氣體的純凈化處理，從而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)材料向電力能源的有效轉(zhuǎn)化。

以沼氣發(fā)電技術(shù)為例，為保證沼氣能夠正常運(yùn)行，需要在其中加入一定量的氫氣或者氧氣作為原料，同時(shí)需控制好甲烷和二氧化碳含量。而要想使沼氣達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則必須根據(jù)具體需求來確定是否需要添加氫氣或者氧氣。另外，沼氣發(fā)酵時(shí)的溫度及濕度都對品質(zhì)有著一定影響。

2.5 海洋能發(fā)電技術(shù)

海洋能發(fā)電技術(shù)是一種全新的能源獲取與應(yīng)用模式，在海洋領(lǐng)域中有著廣闊的發(fā)展前景。簡單來說，該技術(shù)就是利用海洋中存在的大量潮汐能、波浪能以及溫差能等所組成的獨(dú)特能源來驅(qū)動發(fā)電機(jī)組工作，主要包括海上潮汐能發(fā)電技術(shù)、海洋光伏發(fā)電技術(shù)和海洋風(fēng)能發(fā)電技術(shù)3 種。

其中，海洋光伏發(fā)電技術(shù)通過在海洋表面相應(yīng)位置安裝太陽能電池板的方式來實(shí)現(xiàn)對海洋光照太陽能的有效收集，并將相應(yīng)的太陽輻射轉(zhuǎn)化為濾波與穩(wěn)壓電路[4]。與其他發(fā)電技術(shù)相比，海洋能發(fā)電技術(shù)有3個(gè)強(qiáng)大優(yōu)勢。第一，發(fā)電成本較低且操作較為簡單，既能夠?qū)崿F(xiàn)海洋能源的最大化開發(fā)，又不會破壞海洋和周邊環(huán)境。該技術(shù)對于海洋環(huán)境具有良好的保護(hù)作用，可以促進(jìn)海洋生物的生存發(fā)展，避免其遭受過度捕撈的影響，同時(shí)也有利于維護(hù)人類賴以生存的自然環(huán)境。第二，能夠在有效擴(kuò)大海洋能源發(fā)電量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)水資源合理利用效率的提升，在一定程度上緩解我國資源短缺的問題。第三，由于海洋本身的電源在形式上呈現(xiàn)出明顯的分布特征，因此在海洋能發(fā)電技術(shù)的支撐下，供電效率和質(zhì)量都會得到大幅提升。

2.6 燃料電池發(fā)電技術(shù)

燃料電池發(fā)電技術(shù)是作用在氫能等相關(guān)二次可再生能源上的一種發(fā)電技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)能向電力資源的有效轉(zhuǎn)換，還能在此基礎(chǔ)上向各類用電設(shè)備提供源源不斷的可燃能源。作為一種借助化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電力能源的手段，相較于傳統(tǒng)發(fā)電模式來說，燃料電池發(fā)電技術(shù)的安全指數(shù)更高且更具環(huán)保性，目前已被作為一種新型電力能源使用在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中。

燃料電池在實(shí)際發(fā)電過程中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面：第一，燃料電池對于工作環(huán)境并不存在過多要求，突破了固有高溫環(huán)境的限制，即可在常溫狀態(tài)和自然環(huán)境下實(shí)現(xiàn)發(fā)電作業(yè)，且不會對周邊環(huán)境和整體生態(tài)產(chǎn)生過多影響；第二，目前常用于我國電力系統(tǒng)中的燃料電池具有體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，再加上其比電壓高，自身容量較大，能夠滿足不同對電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求，確保整個(gè)發(fā)電過程的穩(wěn)定性和可靠性；第三，燃料電池發(fā)電技術(shù)的效率較高且安全性較強(qiáng)，不僅能夠長時(shí)間維持安全運(yùn)行狀態(tài)，還能降低對環(huán)境的影響，因此目前該技術(shù)通常被使用在煤炭行業(yè)、石油加工或冶金業(yè)等[5]。

3 結(jié) 論

新能源發(fā)電技術(shù)在我國電力系統(tǒng)中的有效應(yīng)用已經(jīng)取得了較為不錯的成效，相關(guān)人員應(yīng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步加深對各類新能源發(fā)電技術(shù)的認(rèn)識和了解，并站在全局視角下重新審視整個(gè)發(fā)電工作。在有效減少污染物排放和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，提升我國發(fā)電效率與質(zhì)量，為社會大眾提供更高質(zhì)量的電力服務(wù)，為電力行業(yè)和整個(gè)社會的發(fā)展贏得更多經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益。