未來(lái)的新能源技術(shù)論文(2)
未來(lái)的新能源技術(shù)論文篇二
電氣新能源技術(shù)
摘 要：風(fēng)能作為清潔能源發(fā)展十分迅速，在風(fēng)電發(fā)揮在那過(guò)程中也必然有利有弊，文章針對(duì)風(fēng)電發(fā)展的現(xiàn)狀以及風(fēng)電并網(wǎng)的利弊做了簡(jiǎn)要的分析并提出了一點(diǎn)參考的解決方案，但是風(fēng)電作為極具潛力的能源所需的研究和探索不是一朝一夕可以完成的。
關(guān)鍵詞：風(fēng)能發(fā)電;電壓波動(dòng);系統(tǒng)影響;風(fēng)電規(guī)劃;風(fēng)電問(wèn)題
引言
縱觀世界范圍，能源形勢(shì)不容樂(lè)觀，煤炭資源日漸匱乏，以目前的消耗速度來(lái)看支撐不到2050年;石油資源價(jià)格不斷飆升，世界范圍內(nèi)的是有爭(zhēng)奪愈來(lái)愈烈;環(huán)境污染問(wèn)題又不容忽視成為了全球各國(guó)普遍關(guān)注的問(wèn)題。電能作為一種清潔可再生的二次能源受到了普遍的青睞，但是電能的產(chǎn)生對(duì)一次能源的消耗量相當(dāng)巨大，因此尋找一種清潔的一次能源來(lái)發(fā)電就逐漸受到了普遍的關(guān)注。風(fēng)能發(fā)電也就應(yīng)運(yùn)而生。但是風(fēng)能發(fā)電也存在這一些難以解決的問(wèn)題，如風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響以及風(fēng)力發(fā)電的規(guī)劃是擺在眼前的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
1973年的石油危機(jī)之前，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)仍處于科學(xué)研究階段，主要在高校和科研單位開(kāi)發(fā)研究，政府從技術(shù)儲(chǔ)備的角度提供少量科研費(fèi)。1973年以后，風(fēng)力發(fā)電作為能源多樣化措施之一，列入能源規(guī)劃，一些國(guó)家對(duì)風(fēng)力發(fā)電以工業(yè)化試點(diǎn)應(yīng)用給予政策扶持，以減稅、抵稅和價(jià)格補(bǔ)貼等經(jīng)濟(jì)手段給予激勵(lì)，推進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電工業(yè)化的發(fā)展。
近年，世界風(fēng)力發(fā)電如雨后春筍，逐年以二位數(shù)速度迅猛增長(zhǎng)，截至1998年，全球裝機(jī)9689MW。裝機(jī)容量前10名的國(guó)家是：德國(guó)2874MW、美國(guó)1890MW、丹麥1400MW、印度968MW、西班牙834MW、荷蘭364MW、英國(guó)331MW、中國(guó)223MW、意大利180MW和瑞典174MW。
我國(guó)風(fēng)力發(fā)電起步于八十年代末，集中在沿海和新疆、內(nèi)蒙風(fēng)能帶。1986～1994年試點(diǎn)，1994年新疆達(dá)坂城二號(hào)風(fēng)場(chǎng)首次突破裝機(jī)10MW(當(dāng)年全國(guó)裝機(jī)25MW)，四年后，全國(guó)裝機(jī)223MW，增長(zhǎng)9倍，占全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)的23%。
1.風(fēng)能發(fā)電優(yōu)勢(shì)突出
1.1 風(fēng)能發(fā)電對(duì)于環(huán)保貢獻(xiàn)巨大
風(fēng)能資源量大質(zhì)優(yōu)，風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢(shì)突出，世界性范圍內(nèi)風(fēng)電發(fā)展迅速。到達(dá)地球2%的太陽(yáng)能可轉(zhuǎn)化成風(fēng)能，以此來(lái)計(jì)，風(fēng)能總量比水能更大，有人算過(guò)，只需地面風(fēng)力的1%，就能滿足全球發(fā)電能量需要。對(duì)于由發(fā)電而引起的溫室氣體排放問(wèn)題來(lái)說(shuō)，燃煤火電最嚴(yán)重，燃油火電次之，核電較少，風(fēng)電最少。核電雖然和風(fēng)電的溫室氣體排風(fēng)量差不多，相比火電小了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，但是核電的污染問(wèn)題目前還沒(méi)辦法解決，因此風(fēng)力發(fā)電有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
1.2 風(fēng)力發(fā)電在世界范圍發(fā)展迅速
由于意識(shí)到風(fēng)力發(fā)電的巨大優(yōu)勢(shì)，世界各國(guó)都開(kāi)始競(jìng)相發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。世界性的風(fēng)電發(fā)展以前所未有的速度進(jìn)行著，全世界的風(fēng)電在1999年已經(jīng)達(dá)到了10000MW，而更值得驚奇的是這個(gè)數(shù)字在2000年的時(shí)候就已經(jīng)翻了一番達(dá)到了20000MW以上，2005年的時(shí)候又超過(guò)了30000MW。風(fēng)電發(fā)展主要以歐洲為主，占到了風(fēng)電總量的2/3，北美占到了1/5，亞洲是1/8。我國(guó)的風(fēng)電事業(yè)發(fā)展也較為迅速，已從1997年排列在世界第十位而躍居到現(xiàn)在的第八位，預(yù)計(jì)今后還將有更大的進(jìn)步。我國(guó)的風(fēng)力資源相當(dāng)豐富，居世界首位，因此發(fā)展?jié)摿κ志薮?。目前開(kāi)發(fā)還很不足，主要在內(nèi)蒙、新疆和沿海一些地區(qū)，但是還沒(méi)有形成真正的規(guī)模，有待于進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和探索。
1.3 中國(guó)風(fēng)力發(fā)電的資源配置
2004年5月15日，一份由中國(guó)資源綜合利用協(xié)會(huì)可再生能源專門(mén)委員會(huì)、綠色和平組織和歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)聯(lián)合發(fā)布的 研究 報(bào)告《風(fēng)力12》的中文版在北京發(fā)布。報(bào)告認(rèn)為，到2020年，全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦，年發(fā)電量3萬(wàn)億千瓦時(shí)，能夠滿足世界電力需求總量的12%。按照規(guī)劃，屆時(shí)中國(guó)的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到2000萬(wàn)千瓦，占全球風(fēng)電總量的17%。
中國(guó)氣象科學(xué)研究院生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象研究所的朱瑞兆教授告訴《了望東方周刊》，中國(guó)的風(fēng)能資源主要集中在兩個(gè)帶狀地區(qū)，一條是“三北(東北、華北、西北)地區(qū)豐富帶”，其風(fēng)能功率密度在200瓦/平方米～300瓦/平方米以上，有的可達(dá)500瓦/平方米以上，如阿拉山口、達(dá)坂城、輝騰錫勒、錫林浩特的灰騰梁等，這些地區(qū)每年可利用風(fēng)能的小時(shí)數(shù)在5000小時(shí)以上，有的可達(dá)7000小時(shí)以上。“從新疆到東北，面積大、交通 方便、地勢(shì)平，風(fēng)速隨高度增加很快， 三北地區(qū)風(fēng)能在上百萬(wàn)千瓦的場(chǎng)地有四五個(gè)，這是歐洲沒(méi)法比的。”朱瑞兆教授說(shuō)：“而這個(gè)地帶的缺點(diǎn)是建網(wǎng)少，發(fā)出的電上不了網(wǎng)。”
另一條是“沿海及其島嶼地豐富帶”，其風(fēng)能功率密度線平行于海岸線。沿海島嶼風(fēng)能功率密度在500瓦/平方米以上，如臺(tái)山、平潭、東山、南鹿、大陳、嵊泗、南澳、馬祖、馬公、東沙等島嶼，這些地區(qū)每年可利用風(fēng)能的小時(shí)數(shù)約在7000-8000小時(shí)，年有效風(fēng)能功率密度在200瓦/平方米以上。“沿海島嶼的風(fēng)能是全國(guó)最好的，這個(gè)地帶的優(yōu)點(diǎn)是建網(wǎng)好，電價(jià)高，缺點(diǎn)是地形復(fù)雜，且容易受臺(tái)風(fēng) 影響。”朱瑞兆教授以10米高處的風(fēng)能， 計(jì)算 出 中國(guó) 陸地風(fēng)能資源 理論 儲(chǔ)量為3226億千瓦，經(jīng)過(guò)風(fēng)力機(jī)間的湍流和葉片面積修正，得出中國(guó)陸地實(shí)際可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能約為253億千瓦，而據(jù)估計(jì)，中國(guó)近海風(fēng)能資源約為陸地的3倍，所以，中國(guó)可開(kāi)發(fā)風(fēng)能資源總量約為10億千瓦
2.1 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)
風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)后會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不小的影響，會(huì)影響到系統(tǒng)的電壓波動(dòng)和電能質(zhì)量，還會(huì)造成諧波污染。其中由風(fēng)電并網(wǎng)所引起的電壓波動(dòng)和閃變是風(fēng)電并網(wǎng)的主要負(fù)面影響。電壓波動(dòng)為一系列電壓變動(dòng)或工頻電壓包絡(luò)線的周期性變化，閃變是人對(duì)燈光照度波動(dòng)的主觀視感。雖然現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大都采用軟并網(wǎng)方式，但是啟動(dòng)時(shí)仍會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，使得風(fēng)電機(jī)組輸出的功率不穩(wěn)定，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致電壓的波動(dòng)和閃變。電壓的波動(dòng)和閃變會(huì)使電燈閃爍，電視機(jī)畫(huà)面不穩(wěn)定，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化嚴(yán)重影響到工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，在某些特殊行業(yè)電壓不穩(wěn)會(huì)使一些精密的儀器出現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)重大事故。
2.2 風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)功率和暫態(tài)穩(wěn)定性的影響
風(fēng)力發(fā)電由于風(fēng)速變化莫測(cè)，使得風(fēng)電上網(wǎng)功率也隨之不斷振蕩，當(dāng)風(fēng)電的擾動(dòng)頻率接近系統(tǒng)固有的振蕩頻率時(shí)，就會(huì)引起大幅度的功率振蕩，并且振蕩的幅度會(huì)隨著擾動(dòng)的幅度而變化。擾動(dòng)幅度不僅與風(fēng)電擾動(dòng)有關(guān)，也與系統(tǒng)本身的參數(shù)有關(guān)，因此可考慮從兩方面著手減少擾動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的強(qiáng)迫功率振蕩?？傊绻⒕W(wǎng)的風(fēng)電份額較高而系統(tǒng)較脆弱時(shí)，并網(wǎng)產(chǎn)生的負(fù)面影響是十分巨大的。
3.電池儲(chǔ)能的應(yīng)用
風(fēng)能作為清潔能源大力發(fā)展以來(lái)，風(fēng)電的問(wèn)題也越來(lái)越受到電力工作人員的關(guān)注。但是風(fēng)能作為一種間歇性能源，加之風(fēng)能資源的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度并不能完全符合電力系統(tǒng)對(duì)電能質(zhì)量的要求，尋求新途徑新思路解決風(fēng)電對(duì)系統(tǒng)的影響也自然成了許多電力行業(yè)工作人員的目標(biāo)。采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以較好的解決這一問(wèn)題，及可以保證上網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，又可以補(bǔ)償有功功率，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響?？梢赃x擇由蓄電池組、整流裝置和逆變裝置組成的柔性交流輸電系統(tǒng)作為儲(chǔ)能系統(tǒng)。
4.結(jié)束語(yǔ)
風(fēng)能作為一種清潔的能源，在二十一世紀(jì)資源匱乏，環(huán)境問(wèn)題突出的今天有著相當(dāng)大的吸引力，世界大范圍內(nèi)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)來(lái)取代傳統(tǒng)的燃煤和燃油火電。在風(fēng)電發(fā)展方面比較先進(jìn)的是德國(guó)和丹麥等國(guó)家，我國(guó)的風(fēng)電雖然較之前有了較大的發(fā)展，但是和世界先進(jìn)水平還有較大的差距。在風(fēng)電發(fā)展方面，除了看到其優(yōu)點(diǎn)以外，缺點(diǎn)也不容忽視，對(duì)于電力系統(tǒng)電壓和功率的影響都值得去深入的探索和研究。目前可以通過(guò)電池儲(chǔ)能技術(shù)解決較少風(fēng)電對(duì)系統(tǒng)的影響，要使風(fēng)電大面積發(fā)展所要做的工作還有很多。(作者單位：西南交通大學(xué)希望學(xué)院)
參考文獻(xiàn)：
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