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        新能源光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用探析

        2023-10-18 06:37:46大唐海南新能源開發(fā)有限公司
        電力設(shè)備管理 2023年18期
        關(guān)鍵詞:電能新能源系統(tǒng)

        大唐(海南)新能源開發(fā)有限公司 李 昆

        隨著我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展,對于電能的消耗量越來越大,在此背景下,要想實現(xiàn)對電能的持續(xù)供應(yīng),應(yīng)積極研發(fā)并應(yīng)用新能源發(fā)展技術(shù),而光伏發(fā)電技術(shù)則是重要發(fā)展方向之一。對于新能源光伏發(fā)電技術(shù)來說,在我國電力產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用范圍呈現(xiàn)出逐漸擴展趨勢,通過將光能轉(zhuǎn)化為電能,實現(xiàn)了對電能的可持續(xù)供應(yīng),這也與我國社會現(xiàn)代化發(fā)展對電能的具體需求較為吻合。其主要優(yōu)勢體現(xiàn)為清潔無污染,且可實現(xiàn)對電力可持續(xù)發(fā)展的有效促進,從而保障人們生產(chǎn)生活獲得必要能源條件。今后,應(yīng)加大對新能源光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用力度,明確技術(shù)要點,使其影響范圍得到進一步擴展。

        詳細來說,光伏發(fā)電主要是將光能轉(zhuǎn)化為離子態(tài),然后獲得自由離子,進而產(chǎn)生電能。對于上述過程來說,其與以往的風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電差異明顯,主要表現(xiàn)為光伏發(fā)電的電能轉(zhuǎn)化率更高,并且在應(yīng)用此種電能轉(zhuǎn)化方式時,不需要機械運作或燃料消耗,這也使得其體現(xiàn)出了污染小、清潔性明顯等優(yōu)勢,不會對周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞。并且,光能屬于可再生能源,因此通過對這一新能源的發(fā)掘與利用,可實現(xiàn)對我國當前能源壓力的有效減輕,從而保障了電能供應(yīng)的穩(wěn)定性。

        1 新能源光伏發(fā)電技術(shù)特點分析

        不受地域限制。太陽光屬于自然光,且不會受到地域限制,同時也使得不同地區(qū)的用電需求得到了滿足。整體來看,我國新能源儲備豐富,這也為新能源光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)造了良好條件。

        電能轉(zhuǎn)化率高。新能源光伏發(fā)電技術(shù)的另一特點體現(xiàn)為光能轉(zhuǎn)化為電能的專業(yè)率較高,已經(jīng)超過了傳統(tǒng)的發(fā)電方式,并且此種新能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用可適應(yīng)多種惡劣環(huán)境條件,在日常發(fā)電過程中,并不需要對發(fā)電系統(tǒng)進行頻繁維護,這也使得其后續(xù)運行維護成本較低。而從技術(shù)角度來看,新能源光伏發(fā)電方式的運用實現(xiàn)了對傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)體系的有效精簡,這也使得能源利用率更高、能量的傳輸速度更快。

        發(fā)電成本較低。在對新能源光伏發(fā)電技術(shù)進行應(yīng)用時,優(yōu)勢特點還體現(xiàn)為實現(xiàn)了對電能生產(chǎn)成本的有效控制,因此發(fā)電成本會直接決定電力企業(yè)自身經(jīng)濟效益及社會效益。通常來說,發(fā)電成本主要取決于發(fā)電總成本和發(fā)電總量的比例。當前,隨著我國科技水平不斷提高,對光伏發(fā)電組件的研發(fā)也越來越深入,在如此行業(yè)背景下,光伏發(fā)電成本逐漸降低,這也為后續(xù)光伏發(fā)電技術(shù)大規(guī)模推廣奠定了堅實基礎(chǔ)。

        2 新能源光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用分析

        2.1 微網(wǎng)技術(shù)

        微網(wǎng)系統(tǒng)抗干擾能力較差,因此應(yīng)提高該系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性,從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的全方位管理,進而保證其運行狀態(tài)最佳。當前,微電源是微網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分,由于系統(tǒng)的總能量固定,因此在系統(tǒng)運行過程中,應(yīng)最大限度避免微電網(wǎng)受到負面影響,這樣才能使系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性得到保證。

        同時,在微網(wǎng)系統(tǒng)運行過程中,還應(yīng)充分考慮到系統(tǒng)的運行安全,這就需要對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與相關(guān)配置參數(shù)是否高度一直進行確定,并對其進行優(yōu)化改良,這樣才能實現(xiàn)對以往微網(wǎng)運行中安全風(fēng)險的有效控制。對于以往的微網(wǎng)運行來說,雖然也設(shè)置了相應(yīng)的保護設(shè)施,但整體保護效果并不明顯,尤其難以發(fā)揮雙向保護作用[1]。而通過對新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用,則可實現(xiàn)常規(guī)保護模式下的故障檢測操作,進而及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行過程中存在的問題,從而實現(xiàn)了對系統(tǒng)運行安全性的有效保證。

        2.2 光伏大棚技術(shù)

        當前,隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展也已經(jīng)進入到一個新的階段,越來越多的先進技術(shù)理念被應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,這也使得我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大,為我國社會經(jīng)濟整體發(fā)展提供了重要動力。在當前的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,農(nóng)業(yè)光伏大棚應(yīng)用范圍越來越廣,其農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)種類也越來越多,無論是水果類、蔬菜類、林業(yè)類的生產(chǎn)規(guī)模都明顯擴大,同時也使得養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展進入到一個新的階段,這都與光伏大棚技術(shù)的應(yīng)用有直接關(guān)系,實現(xiàn)了對特定區(qū)域光照程度的大幅增加,同時光伏大棚也體現(xiàn)出了防水、防風(fēng)的功能,實現(xiàn)了對農(nóng)作物種植成活率及產(chǎn)量的有效保證。

        圖1 某光伏大棚側(cè)俯圖

        對農(nóng)業(yè)光伏大棚這一技術(shù)進行深入分析可發(fā)現(xiàn),其是一種綜合了農(nóng)業(yè)特色種植、太陽能發(fā)電的綜合性技術(shù)體系,專業(yè)化程度較高,與我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的實際需求較為吻合。今后在開展農(nóng)業(yè)大棚建設(shè)時,應(yīng)將新能源光伏發(fā)電技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)體系,這樣不僅可實現(xiàn)對當前農(nóng)業(yè)土地資源的有效節(jié)約,同時也提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與周邊生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)程度。

        通過對光能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用,使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用的照明燈具、植保設(shè)備等有持續(xù)電能供應(yīng)。除此之外,農(nóng)業(yè)光伏大棚的在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用時,還可實現(xiàn)對大棚內(nèi)部溫度、濕度的有效控制,從而保證內(nèi)部植物始終處于良好生長狀態(tài)。同時,通過新能源光伏技術(shù)的應(yīng)用可實現(xiàn)對紅外線的有效隔絕,進而削弱其對農(nóng)產(chǎn)品的輻射程度。并且,通過光伏大棚的應(yīng)用還可有效避免大棚內(nèi)部出現(xiàn)晝夜溫差較大的現(xiàn)象,進而使大棚內(nèi)部環(huán)境始終保持溫度恒定的狀態(tài)。

        2.3 集中式新能源光伏發(fā)電技術(shù)

        對于集中式光伏發(fā)電來說,可通過特定的光電器件將其引入到公共電網(wǎng)中,并且保證光電器件分布均勻,這樣可使供電穩(wěn)定性得到保證。當前,中央光伏發(fā)電廠的組件主要包括光電交換站、光伏組件,并且通常會建設(shè)在一些新能源豐富的地區(qū),例如,大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地、平原開闊地等,其可以實現(xiàn)遠程供電,同時也實現(xiàn)了對供電穩(wěn)定性的有效保證[2]。

        在具體實施集中式新能源光伏發(fā)電站建設(shè)時,應(yīng)注意將電流輸送到電壓為10kV的大電網(wǎng)中,并且要建設(shè)新能源發(fā)電站,通過這種方式來實現(xiàn)對新能源發(fā)電系統(tǒng)各項功能的不斷完善,這樣才能實現(xiàn)對新能源的有效開發(fā)及利用。當前,光伏發(fā)電照明設(shè)施是人們?nèi)粘I钪薪?jīng)常會應(yīng)用到的此基礎(chǔ)設(shè)施,其也是以集中式新能源光伏發(fā)電站為基礎(chǔ)前提,例如,日常生活中的街道照明設(shè)施、草坪照明設(shè)施、樓道照明設(shè)施等,其都運用了新能源照明技術(shù),這也使得其供電穩(wěn)定性得到了保證。

        2.4 分布式新能源光伏發(fā)電技術(shù)

        分布式光伏發(fā)電廠可將光伏發(fā)電能力直接轉(zhuǎn)化成為能源負荷,這樣可實現(xiàn)對電網(wǎng)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)狀態(tài)的有效控制,在對此種方法進行應(yīng)用時,其涉及了電源電池、逆變器、電網(wǎng)接口、保護裝置等一系列組件,這也使得電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性得到了保證,尤其實現(xiàn)了新能源向電能的轉(zhuǎn)換。目前來看,分散式光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)在我國形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,并且被廣泛應(yīng)用到了建筑行業(yè)中,通過將新能源發(fā)電與建筑工程領(lǐng)域的有效融合,實現(xiàn)了對新能源電池組各項功能的有效完善,同時也使得能源供應(yīng)的持續(xù)性得到了保障。

        圖2 光伏電站原理圖

        例如,在現(xiàn)代化建筑工程建設(shè)過程中,彩鋼屋頂則實現(xiàn)了對新能源的有效運用,使其可以轉(zhuǎn)化為電能,進而為建筑內(nèi)部電氣設(shè)備的運轉(zhuǎn)提供能源支持。并且,新能光伏發(fā)電方式的推廣應(yīng)用也使得大型工程建設(shè)施工,對周圍環(huán)境的負面影響程度明顯降低,促進了我國環(huán)保理念的有效落實。此外,新能源水泵也是以分散式的新能源光伏發(fā)電技術(shù)為前提,由于我國一些地區(qū)年降雨量較小,因此需要長期大量供水,以此保證當?shù)剞r(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)順利。

        而通過新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用,則實現(xiàn)了對當前水電站運轉(zhuǎn)的有效促進,其主要是通過逆變器的作用來將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?,從而帶動誰能運行。對于此種新能源水泵來說,將其與傳統(tǒng)的水泵相比,其在運行過程中出現(xiàn)故障的可能性明顯降低。并且,新能源光伏發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)較為簡單,因此前期發(fā)電設(shè)備運輸、發(fā)電站建設(shè)的成本較小,工期較短。例如,某6MW的新能源發(fā)電廠占地面積為80km2,在建設(shè)施工過程中,所需材料及設(shè)備較少,并且建設(shè)工期較短,這也實現(xiàn)了對電能供應(yīng)成本的有效控制。

        3 我國新能源光伏發(fā)電技術(shù)今后發(fā)展方向淺析

        與發(fā)達國家相比,我國在新能源光伏發(fā)電技術(shù)方面的研究雖然取得了階段性成果,但依然處于起步階段,在逆變器及安全性能等方面尚且存在一些亟須解決的問題,這也直接影響了新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。今后,為實現(xiàn)對上述問題的有效解決,可從以下幾個方面入手:首先,將以往的風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電結(jié)合,實現(xiàn)發(fā)電平衡;其次,根據(jù)實際發(fā)電需求,安裝相應(yīng)的無功補償裝置,通過這種方式來降低光伏發(fā)電過程對周圍公共電網(wǎng)的影響程度[3];最后,將新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)接入公共電網(wǎng),以此保證光伏發(fā)電系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

        對于新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器來說,其可以將直流電轉(zhuǎn)化為交流電,從而為用戶提供持續(xù)性強、穩(wěn)定性強的電壓。從當前逆變器的應(yīng)用情況來看,其主要問題體現(xiàn)為逆變過程中會形成電壓脈沖,如果不能實現(xiàn)對電壓脈沖的有效控制,勢必會對供電系統(tǒng)運行穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,而從安全角度來看,電壓脈沖問題必須解決,可以運用濾波器來實現(xiàn)對上述問題的有效治理。此外,雖然現(xiàn)階段我國的光伏發(fā)電已經(jīng)形成了相對完善的保護措施,但當光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)分離之后,往往會產(chǎn)生孤島效應(yīng),這也導(dǎo)致了設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)故障的可能性明顯加大。而想要實現(xiàn)對上述問題的有效解決,應(yīng)運用主動移頻技術(shù),實現(xiàn)對電源故障及電壓狀態(tài)的有效檢測,這樣可以及時消除潛在的安全隱患。

        4 結(jié)語

        當前,新能源的開發(fā)利用已經(jīng)成為促進我國社會現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵路徑,新能源光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用則是重要體現(xiàn),為人們生產(chǎn)生活提供了極大便利??梢钥闯?,對于新能源光伏發(fā)電技術(shù)的開發(fā)促進了我國能源革命開展的作用,這一技術(shù)性變革也提高了我國社會的現(xiàn)代化發(fā)展程度。對于新能源光伏發(fā)電技術(shù)來說,其還強調(diào)了生態(tài)效益與經(jīng)濟效益有機結(jié)合的重要性,通過具有創(chuàng)新性的技術(shù)體系運用實現(xiàn)了對我國多個地區(qū)電能供應(yīng)穩(wěn)定性的有效保證,同時也逐漸強化了人們的生態(tài)文明意識。

        今后,應(yīng)正視新能源光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢及不足,確定最為適宜的應(yīng)用范圍,如加大光伏技術(shù)與我國建筑工程行業(yè)的融合力度,可通過設(shè)置光伏能量玻璃幕墻、在建筑頂部安裝新能源電池板吸能的方式,來保證光伏發(fā)電技術(shù)可為建筑內(nèi)部能源需求提供保障,這樣可使建筑物室內(nèi)空間的舒適程度得以提高。應(yīng)注意始終以生態(tài)性、可持續(xù)性作為新能源光伏發(fā)電技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的關(guān)鍵入手點,這樣才能實現(xiàn)對我國新能源技術(shù)體系的不斷完善,進而促進現(xiàn)代社會穩(wěn)定發(fā)展。

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