新能源發(fā)展對電網(wǎng)運(yùn)行的影響及應(yīng)對策略探究

孫紀(jì)男

摘要：現(xiàn)代社會新能源的發(fā)展逐漸成為高新技術(shù)的重要組成部分，為電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供了可行的方向。隨著人們對能源利用效率的重視，新能源與電網(wǎng)的連接已成為中國電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。但由于新能源的特點(diǎn)其隨機(jī)性比較大，易受環(huán)境和氣候的影響。本文將對新能源發(fā)展對電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行概念理解分析，對新能源進(jìn)行前景發(fā)展、理念觀點(diǎn)、發(fā)展困境等進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：新能源;電網(wǎng)運(yùn)行;策略研究

引言：

在電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)中接入新能源將對電能的質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響，因此必須對新能源并網(wǎng)所造成電能質(zhì)量狀況進(jìn)行研究分析，為新能源能夠安全接入電網(wǎng)系統(tǒng)做準(zhǔn)備工作，且為日后其系統(tǒng)的穩(wěn)定以及可靠作保障。

一、新能源發(fā)電的發(fā)展前景

先從新能源發(fā)電說起。新能源發(fā)電一般指使用除化石燃料等傳統(tǒng)能源（如煤炭）外的能源形式發(fā)電，例如太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、核能、生物質(zhì)能、海洋能和氫能等。可以看出，新能源發(fā)電的手段多種多樣，可以根據(jù)不同地理環(huán)境的特點(diǎn)將不同的能量形式轉(zhuǎn)換成電能。同時(shí)，由于這些能量形式不像化石燃料會在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量污染物，新能源發(fā)電更加清潔。（當(dāng)然，新能源發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)的制造和建設(shè)過程中也會產(chǎn)生能源消耗和污染。）從長遠(yuǎn)來看，新能源因地制宜和相對清潔的特點(diǎn)的確符合人類社會的需求，既可以解決人口增長帶來的能源需求，也可以降低能源生產(chǎn)中對環(huán)境造成的影響。值得注意的是，解決環(huán)境問題不只是簡單解決了空氣和水資源的污染問題，還可以同時(shí)解決環(huán)境污染帶來的社會問題、健康問題甚至是生態(tài)平衡問題。所以盡管目前的新能源發(fā)電的發(fā)展遇到了不少困難，絕大多數(shù)國家和政府還是將其列為勢在必行的能源解決方案。這就是為什么新能源發(fā)電中長期的發(fā)展前景很好的原因。

二、“新能源發(fā)電”和“微電網(wǎng)技術(shù)”關(guān)鍵概念解析

首先對“新能源發(fā)電”和“微電網(wǎng)技術(shù)”中的一些關(guān)鍵技術(shù)和概念進(jìn)行明確。一方面是為了明晰些容易模糊的概念，二是便于梳理兩者之間的共生關(guān)系。

（一）新能源發(fā)電

關(guān)于“新能源”有必要明確下與“可再生能源”的區(qū)別，二者的范疇經(jīng)常被混淆?？稍偕茉粗傅氖窃谧匀唤缈梢匝h(huán)再生的能源。通常包括風(fēng)能，太陽能，水力資源，生物質(zhì)能，潮汐能等等。新能源是一個相對的概念，指以新技術(shù)和新材料為基礎(chǔ)，使非傳統(tǒng)能源得到現(xiàn)代化的開發(fā)和利用的能源形式。舉兩個例子進(jìn)行明。（1）核能;核能是利用核聚變、裂變，釋放出核礦石內(nèi)的能源，不屬于可再生能源。但核能尚不能歸類為常規(guī)能源，從分類上屬于新能源。（2）水能;水力資源毋庸置疑是可再生資源，但因已廣泛應(yīng)用，屬于常規(guī)能源，不屬于新能源[1]。

（二）微電網(wǎng)技術(shù)

微電網(wǎng)是將分布式電源、負(fù)荷、儲能裝置、變流器以及監(jiān)控保護(hù)裝置有機(jī)整合在一起的小型發(fā)配電系統(tǒng)。從字面上就很好理解，微小的電網(wǎng)系統(tǒng)，可謂“麻雀雖小，五臟俱全”。整體來講，微電網(wǎng)技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）可以充分利用一切可以利用的發(fā)電資源，主要以可再生分布式能源;（2）可以就近消耗，避免長距離輸電的損耗和高額投資;（3）可靈活調(diào)整發(fā)電容量，改造費(fèi)用小;（4）可離網(wǎng)運(yùn)行也可并網(wǎng)運(yùn)行可靠性高;（5）對于大電網(wǎng)來說，微網(wǎng)是一個可控單元，可有效減少間歇電源對大電網(wǎng)的沖擊。

（三）二者融合觀點(diǎn)

新能源及可再生能源可以有效的解決能源的短缺問題及相關(guān)的環(huán)境問題，但新能源發(fā)電技術(shù)的不夠成熟和諸多限制因素制約了新能源的廣泛利用。發(fā)電作為微電網(wǎng)中的重要一環(huán)，有諸多技術(shù)保駕護(hù)航，分層次多維度的運(yùn)行控制技術(shù)，日益完善的儲能技術(shù)，電力電子技術(shù)的全面應(yīng)用等等。這些都有效的保證了新能源（及可再生能源）以分布式的方式，融入到微電網(wǎng)之中，使整個微電網(wǎng)在保證電能質(zhì)量的前提下高效運(yùn)行。

三、目前新能源對電網(wǎng)運(yùn)行發(fā)展的困境

（一）新能源本身的技術(shù)的不成熟

新能源發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)的發(fā)電成本偏高，而與已經(jīng)形成集中效應(yīng)的傳統(tǒng)化石能源發(fā)電系統(tǒng)相比，新能源發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)的每瓦建筑成本往往較高，再加上其使用壽命短、維修不到位等原因，導(dǎo)致整體發(fā)電成本較高。受設(shè)計(jì)思想和材料的限制，目前光伏等新能源的能量轉(zhuǎn)換效率一般不到20%，而風(fēng)能大約在40-50%左右。雖然傳統(tǒng)燃煤發(fā)電機(jī)組單看效率也只有40%左右，但其集中效應(yīng)良好以及可控性較高的因素使得實(shí)際成本下降不少。解決這一問題需要對新能源發(fā)電設(shè)備和技術(shù)的研究與開發(fā)持續(xù)、長期投入，無論是通過創(chuàng)造新的發(fā)電材料，還是采用新的能源形式，這些設(shè)備和技術(shù)的發(fā)電成本還需要進(jìn)一步降低。然而，回顧過去十年，新能源發(fā)電的成本每五年就會下降30%～50%，如果這一勢頭持續(xù)下去，其競爭力很快就會達(dá)到與傳統(tǒng)能源相當(dāng)?shù)母叨取４送?，為鼓勵發(fā)展新能源發(fā)電，國家和地區(qū)還出臺了相應(yīng)的補(bǔ)貼政策。

（二）新能源受地方限制的影響過大

開發(fā)新能源并不取決于區(qū)域的需求，而是取決于區(qū)域的地理環(huán)境。舉例來說，光伏發(fā)電適用于輻照程度和時(shí)間較好的地區(qū)，而風(fēng)力發(fā)電則需要依靠當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能，更不用說潮汐能、地?zé)崮艿刃枰嗵厥獾乩憝h(huán)境的發(fā)電方式了。地理環(huán)境決定了這種發(fā)電方式的特點(diǎn)，使得新能源發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)的建設(shè)不能跟上實(shí)際的能源消耗需求，尤其是在我國西北地區(qū)這種優(yōu)質(zhì)風(fēng)能和光能資源普遍分布，而電力需求集中在東南沿海的情況下，新能源發(fā)電更難以滿足實(shí)際需求。遠(yuǎn)距離輸電的系統(tǒng)建設(shè)成本和電能損耗將進(jìn)一步加重新能源發(fā)電的實(shí)際生產(chǎn)成本，從而制約其發(fā)展。在此情況下，可以通過建設(shè)特高壓輸電線路等方式，將西部相對豐富的新能源發(fā)電資源與東部發(fā)達(dá)地區(qū)的能源消費(fèi)市場對接，但正如前面所說，特高壓輸電的成本和技術(shù)成熟度還有待進(jìn)一步優(yōu)化;另一個解決辦法，是將部分耗能產(chǎn)業(yè)從東部向西部轉(zhuǎn)移，但這又涉及到整個產(chǎn)業(yè)鏈及配套設(shè)施、服務(wù)的轉(zhuǎn)移不可能一蹴而就，但總體上符合西部發(fā)展的規(guī)劃方向。

四、新能源發(fā)展對電網(wǎng)負(fù)面影響的策略探究

新能源在電網(wǎng)系統(tǒng)中的發(fā)展，將對電網(wǎng)的穩(wěn)定、電能質(zhì)量等方面產(chǎn)生不利影響，制約新能源的使用效率和電網(wǎng)建設(shè)的安全，因此，必須采取相應(yīng)的措施加以解決，這一問題主要可分為：

（一）消除對沖擊電流的應(yīng)對措施

讓員工采用手動阻止的方式讓發(fā)電廠中的多組發(fā)電機(jī)控制在不同時(shí)間段啟動，這種差錯啟動控制法則能夠有效減少風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)造成巨大沖擊電流現(xiàn)象的發(fā)生，將電抗器分別放置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及三相電網(wǎng)當(dāng)中，從而預(yù)防在電網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓出現(xiàn)驟降的現(xiàn)象。

（二）防止諧波現(xiàn)象的應(yīng)對措施

由于風(fēng)能發(fā)電并入電網(wǎng)時(shí)所產(chǎn)生的諧波量受濾波和變換裝置的影響，因此可采取兩項(xiàng)措施來防止諧波現(xiàn)象的發(fā)生：在風(fēng)能發(fā)電機(jī)組中安裝消除諧波的裝置，或在公用端安裝濾波裝置，從而消除不良諧波，并提高電能質(zhì)量，對多種不同型號的風(fēng)能發(fā)電機(jī)組進(jìn)行有序安排，使風(fēng)能發(fā)電的電網(wǎng)中產(chǎn)生的諧波現(xiàn)象能得到有效地減少和降低。

五、結(jié)束語

作為一種新能源，微電網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際運(yùn)作當(dāng)中有較好的發(fā)展前景，微電網(wǎng)可以充分利用一切可以利用的發(fā)電資源，主要以可再生分布式能源;可以就近消耗，避免長距離輸電的損耗和高額投資，對于大電網(wǎng)來說，微網(wǎng)是一個可控單元，可有效減少間歇電源對大電網(wǎng)的沖擊，以確保電網(wǎng)運(yùn)行安全可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃炳祥.高比例新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)運(yùn)行控制影響及對策研究綜述[J].信息系統(tǒng)工程，2018，000（001）：14-16.