文/于永

（中國三峽集團中國水利電力對外有限公司，北京 101100）

改革開放以后，經(jīng)濟的快速發(fā)展不僅使得人民的生活質(zhì)量得到了極大的改善，也使得能源問題日益突出。能源消費持續(xù)增長，對人類的生產(chǎn)、生活構(gòu)成了巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的燃煤電廠主要是利用燃料的燃燒來產(chǎn)生熱量，然后利用設(shè)備把熱能轉(zhuǎn)換成電能，在節(jié)能方面存在著能源利用率低、轉(zhuǎn)化效率低、污染物排放高等問題。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)無法從根本上改變我國的能源消費現(xiàn)狀，所以如何利用可再生、低能耗、清潔能源是業(yè)界廣泛關(guān)注的熱點。

1.新能源發(fā)電背景

在很多國家，能源原料一直是引起爭議的首要因素。能源糾紛是一項關(guān)乎國家經(jīng)濟發(fā)展和民生的重大問題。近幾年，全球很多國家都面臨著一個普遍的問題，即石油儲量的不斷下降。因此，降低對傳統(tǒng)能源的利用，可以從根本上解決這個問題。傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)將石油和煤用來生產(chǎn)電力，需要消耗大量的非再生資源，同時也會產(chǎn)生大量的污染，進而給生態(tài)環(huán)境帶來巨大的壓力。由于急需找到替代傳統(tǒng)能源的新能源，因此，有關(guān)學(xué)者已經(jīng)注意到了太陽能、風(fēng)力等，并將其轉(zhuǎn)換成電力，確保新能源技術(shù)能夠更加科學(xué)充分地應(yīng)用到電力供應(yīng)中。

2.我國新能源發(fā)電現(xiàn)狀

所謂的新能源，就是太陽能、水力、風(fēng)力等可再生資源，而不是礦物燃料。在可再生能源以外，分布式能源在現(xiàn)代意義上也是一種新型的能源。目前國內(nèi)比較成熟的新能源技術(shù)，主要是風(fēng)能和太陽能。根據(jù)資料顯示，我國風(fēng)電裝機總量超過120000MW，超過了全球大部分國家，并且近幾年發(fā)展速度較為迅猛。而國內(nèi)的太陽能發(fā)電與風(fēng)能相比，還存在許多不完善之處，尚處在研發(fā)階段，這就導(dǎo)致我國太陽能發(fā)電的總裝機量與國際上的平均水平相差甚遠。近幾年，國家對太陽能和光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給予了極大的關(guān)注，在此背景下，新能源的發(fā)展速度有望取得突破。

3.現(xiàn)階段常見新能源發(fā)電形式分析

首先，我們把新的能源環(huán)境，如可再生能源和分布式能源，都稱作新能源，這就說明新能源的主要來源是可再生資源。其次，新能源的總體分布范圍較廣，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛。水能作為一種傳統(tǒng)的能量使用方式，可以被納入可再生能源的研究領(lǐng)域，也可以作為一種分布式或集中式的能源來進行綜合利用。在目前的技術(shù)水平下，風(fēng)能和太陽能光伏是最常用的兩種能源。隨著相關(guān)新能源發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，各種全新形式的新能源發(fā)電將逐漸為人們所應(yīng)用。

4.電力系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的運用分析

利用目前的逆變器技術(shù)，可以有效調(diào)節(jié)和控制發(fā)電機的輸出功率，從而達到風(fēng)力發(fā)電的目標(biāo)和意義。一般來說，風(fēng)電機組的控制系統(tǒng)包括主控制器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、變距系統(tǒng)，這就意味著風(fēng)電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的風(fēng)電系統(tǒng)有很大不同。在采用雙饋方式進行風(fēng)電機組的并網(wǎng)控制時，控制系統(tǒng)可以采用調(diào)整轉(zhuǎn)子的交流勵磁頻率參數(shù)來控制并網(wǎng)頻率?？刂葡到y(tǒng)也可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)子的交流勵磁振幅來控制并網(wǎng)電壓。另外，在采用永磁直接驅(qū)動方法進行風(fēng)電機組的并網(wǎng)控制時，控制系統(tǒng)可以在電力電子設(shè)備的正常操作下，達到對并網(wǎng)的跟蹤控制目標(biāo)。其最大的優(yōu)點就是，脈沖電流的參數(shù)很少，并且可以對有功和無功進行有效控制。筆者認(rèn)為，風(fēng)電機組雖然不會影響電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性，但其接入方式會導(dǎo)致電網(wǎng)的一些輸電線路發(fā)生很大的變化，這就要求電網(wǎng)的安全措施應(yīng)更加嚴(yán)格。

5.電力系統(tǒng)中太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的運用分析

太陽能是來自太陽內(nèi)部核聚能。由于太陽能的99%尚未被開發(fā)，因此，太陽能的發(fā)展前景是非常光明的。在現(xiàn)有技術(shù)條件支撐下，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在實際運行中的應(yīng)用主要有三種：第一種是獨立用戶型，即利用電源電壓來實現(xiàn)整個太陽能光伏系統(tǒng)的控制；第二種是采用電網(wǎng)模式，即利用電源電流來實現(xiàn)整個太陽能光伏系統(tǒng)的控制；第三種是獨立的并網(wǎng)模式，它能夠?qū)崿F(xiàn)PV(進程通信操作)和UPS（不間斷電源）的完美結(jié)合。在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用中，最難解決的問題就是如何對電能質(zhì)量進行有效控制。如果把太陽能電池都換成薄膜電池，那么它的功率將會比現(xiàn)在的功率提升10%，而且在光線不好的時候，它的電能轉(zhuǎn)化率也較高，從而大大提升整個地球的發(fā)電能力。盡管目前薄膜電池的產(chǎn)能和晶體硅的產(chǎn)能相當(dāng)，但薄膜電池的優(yōu)勢非常顯著，所以在未來，薄膜電池有望成為一個新的應(yīng)用領(lǐng)域。

6.海洋能發(fā)電技術(shù)的運用分析

目前，海洋能源的技術(shù)主要是海浪和潮汐，發(fā)達國家已經(jīng)從海洋中獲得了幾十億千瓦的電力，但在這一領(lǐng)域，我國才剛剛起步，所以，未來的發(fā)展?jié)摿κ欠浅＞薮蟮?。?jù)科學(xué)家估計，世界上的海浪中蘊藏著90兆瓦的電力。一些發(fā)達國家正在研制超大型波能機組，而我國政府也將建造波能機組，相信在不久的將來，我國也將擁有自主研發(fā)的超大型波能機組。

與海浪能相比，潮汐能是一種更好的新能源，每年都會向全球提供1000億瓦的電力，未來潮汐能的容量將會超過10億千瓦。我國在潮汐能發(fā)電方面也已占有一席之地，國內(nèi)已有十多個潮汐電站正在建設(shè)和運行。在今后10年，我國還將建成100多個不同類型的潮汐電站。我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，海洋能源的發(fā)展?jié)摿εc廣闊的海洋同樣巨大，特別是對于擁有漫長海岸線的我國來說，更是如此。

7.燃料電池發(fā)電技術(shù)

在新能源技術(shù)的發(fā)展過程中，燃料電池是最具發(fā)展前景和能夠發(fā)揮最大效益的一種能源。這種電池是由正極、負(fù)極、電解質(zhì)等構(gòu)成的。不同的是，該電池的正極和負(fù)極不存在活性物質(zhì)，只要將燃料和氧化劑進行輸送，就可以對其進行充分利用。就工作效率而言，燃料電池的能量利用率無法達到100%，反應(yīng)時不可避免地會出現(xiàn)能量損失，因此，對電池組進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少能量損失是其發(fā)展的關(guān)鍵。

8.新能源發(fā)電發(fā)展建議

8.1 加強新能源發(fā)電科學(xué)統(tǒng)一規(guī)劃

在新能源發(fā)電中，能源管理機構(gòu)要有一個更為科學(xué)、合理的計劃，以及最后的發(fā)展目標(biāo)。在具體的工作中，管理機構(gòu)要嚴(yán)格按照經(jīng)濟、綠色的原則，對當(dāng)前的能源需求和可再生能源的使用進行科學(xué)規(guī)劃，并制定相應(yīng)的發(fā)展目標(biāo)。在確定了總體目標(biāo)后，管理機構(gòu)需要明確新能源發(fā)電的發(fā)展方向，包括主要任務(wù)、項目建設(shè)、服務(wù)體系等。在確定新能源發(fā)電裝機規(guī)模時，管理機構(gòu)必須與我國目前電網(wǎng)的調(diào)峰能力相適應(yīng)。只有科學(xué)的規(guī)劃，制定合理的目標(biāo)，才能確保新能源發(fā)電更加科學(xué)穩(wěn)定地發(fā)展。

8.2 明確各方責(zé)任，全方位促進發(fā)展

為了更好地發(fā)展新能源，政府和相關(guān)部門必須制定出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，從而推動新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在進行新能源發(fā)電科學(xué)研發(fā)的過程中，政府部門、監(jiān)管部門、發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、制造企業(yè)、行業(yè)協(xié)會應(yīng)該履行《中華人民共和國可再生能源法》賦予的責(zé)任，進而促進全方位發(fā)展。

9.結(jié)語

總之，在各國日益重視環(huán)保的今天，開發(fā)和利用新能源已經(jīng)成為各國的發(fā)展策略。新能源技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運用，可以有效解決傳統(tǒng)燃煤電廠存在的不足，而可再生能源的使用，又可以有效解決目前的能源消耗問題。雖然新能源技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用還面臨著許多問題，但是隨著科技的進步，新能源將是未來的發(fā)展趨勢。當(dāng)前，我國越來越注重對電力系統(tǒng)進行節(jié)能優(yōu)化，因此電力公司要不斷升級自己的電力系統(tǒng)，以達到提高能源利用率和降低環(huán)境污染的目的，并以開發(fā)節(jié)能型電力系統(tǒng)為主要目的，減少能耗，進一步提高生產(chǎn)效率。與此同時，電力行業(yè)在實際應(yīng)用中也應(yīng)該不斷地進行新能源技術(shù)的革新與優(yōu)化，確保能為我國的新能源發(fā)電技術(shù)打下更加堅實的基礎(chǔ)。