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新能源發電:綠色清潔更美好
來源:中國工業電器網 | 作者:電網新技術讀本 | 發布時間: 2018-05-26 | 340 次瀏覽 | 分享到:
當前,世界各國都新能源作為支撐未來經濟社會發展的主力能源之一。國家電網公司開辟了“清潔中國 領跑世界”的全新路徑。

當前,世界各國都將風能、太陽能等新能源作為支撐未來經濟社會發展的主力能源之一。在新能源大規??⒗玫那榭魷?,如何將其安全、可靠地接入電網成為亟待解決的世界性技術難題。國家電網公司不斷推進新能源發展,成功攻克了從科研理論到工程應用的多個難關,開辟了“清潔中國 領跑世界”的全新路徑。

風馳電掣 風能資源豐富

風能是太陽輻射造成地球各部分受熱不均勻,引起各地溫差和氣壓不同,導致空氣運動而產生的能量。風能是一種清潔能源。從廣義上說,風能是太陽能的一部分。風除了具有隨機性,以及隨高度增加而增大等特性外,還具有隨季節、日夜變化的特點。風能儲量巨大。

風力發電受到世界各國的重視。風力發電機組由風輪(包括尾舵)、發電機和鐵塔三部分組成。風輪是把風的動能轉變為機械能的重要部件,它由兩只(或更多只)螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向槳葉時,槳葉上產生氣動力驅動風輪轉動。在帶動發電機之前,還必須附加一個齒輪變速箱和調速機構,然后再聯接到發電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率,需要在風輪后面裝一個類似風向標的尾舵。鐵塔是支撐風輪、尾舵和發電機的構架。它一般建得比較高,同時需要具有足夠的強度。風能不可控且隨機波動,不能按計劃發電,調度困難;對于大容量風電廠接入系統,其對電力系統的影響可能是局部范圍的,也可能是全系統范圍的。

到處陽光到處電 萬物生長之源

太陽能是地球永恒的能源,特點是廣泛性、分散性、隨機性、間歇性、區域性和清潔性等。太陽能發電的方式包括光伏發電、光化學發電、太陽能熱發電等。太陽電池是一種具有光—電轉換特性的半導體器件,可將太陽輻射能轉換成直流電,是光伏發電的最基本單元。在光照下,具有特殊電性能的半導體內產生自由電荷,電荷定向移動并積累,進而在其兩端形成電動勢,用導體將其兩端閉合時便產生電流。這種現象被稱為光生伏打效應,簡稱光伏效應。目前應用最廣的是晶體硅太陽電池,其厚度大約為0.35mm。

太陽能光伏發電系統通過太陽能電池吸收陽光,將太陽能直接轉變成電能輸出。但是,單個太陽能電池由于輸出電壓低、輸出電流不合適,晶體硅太陽能電池本身又比較脆,不能獨立抵御外界惡劣條件,因此,在實際使用中需要把單體太陽能電池進行串聯、并聯,并加以封裝,成為太陽能電池組件。若干塊光伏組件經過串聯、并聯后組成太陽能電池方陣。光伏發電系統由電池方陣、控制器、逆變器、支架、輸配電纜、開關、熔斷器等組成。太陽能能量密度低、穩定性差,受地理分布、季節變化、晝夜交替等影響。

厚積薄發 電力儲能技術

電力儲能是通過物理或化學手段將電能儲存起來,并在出現用電需求時釋放。電力儲能技術主要分為物理儲能(如抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、化學儲能(如鉛酸電池、氧化還原液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池)和電磁儲能(如超導電磁儲能、超級電容器儲能等)三大類。物理儲能中最成熟、應用最普遍的是抽水蓄能,主要用于電力系統的調峰、填谷、調頻、調相、緊急事故備用等?;Т⒛芨菟褂沒鎦實牟煌?,可以分為鋰離子電池、鉛酸電池、液流電池、鈉硫電池等。鋰離子電池、鉛酸電池技術成熟,可制成大容量存儲系統,是目前最實用的儲能系統。液流儲能電池在國內及美國、德國、日本等國有示范性應用。電磁儲能以超級電容器儲能為主,超導儲能目前還處于探索研究階段。

風光無限好 國家風光儲輸示范工程

風能和太陽能發電具有波動性、隨機性、間歇性的特點,在新能源大規??⒗們榭魷?,如何安全、可靠地接入電網成為亟需解決的技術難題。2009年6月,國家電網公司會同國內知名高校、研究機構、設備供應商聯合開展技術攻關,采用全球首創風光儲輸聯合發電技術路線,建成全球規模最大的集風電、光伏、儲能及智能輸電于一體的新能源示范工程——國家風光儲輸示范工程(以下簡稱示范工程),其中風電450兆瓦、光伏100兆瓦、儲能33兆瓦。工程位于河北省張家口市壩上地區,國網冀北電力有限公司為建設運營單位。

示范工程實現多項技術創新及突破,包括風光儲聯合發電系統集成、運行調控、風光功率預測、大規模儲能、風電入網檢測等多項核心技術,達到國際領先水平,解決了制約大規模新能源集中并網的世界性技術難題。示范工程攻克了聯合發電優化調度、全景監控、電池儲能大規模系統集成、風光儲設備并網友好性、風光聯合功率高精度預測等一系列重大難題,建立了完整的風光儲聯合發電核心技術體系,取得了多項自主知識產權,總體達到國際領先水平。

風電技術用了國內最典型的6種型號風機,包括陸上最大5兆瓦直驅風機,機型均系首臺首套,引領風電技術向大容量、高效率發展;光伏應用了最全光伏組件和跟蹤方式,多角度、全方位開展技術經濟比較;儲能在全球首次實現了30多萬節電池集成應用,協調控制技術世界領先,是全球種類最多的大規?;Т⒛艿繒?。

國家風光儲輸示范電站成功完成“黑啟動”實驗,成為全球首家具有“黑啟動”功能的大規模新能源聯合發電站,填補了國內外該領域技術空白,確保了新能源涉及的局部微電網在特殊情況下的可靠運行。

2016年12月,示范工程獲得第四屆中國工業大獎,這是我國工業領域最高獎項;2017年11月,示范工程榮獲第十七屆全國質量獎卓越項目獎,這是我國質量管理領域中的最高榮譽。

綠電7日 讓新能源成為主角

青海省清潔能源資源豐富,具有建設大型清潔能源基地的優越條件。以創建全國清潔能源示范省為牽引,青海省穩步建設海南、海西兩個千萬千瓦級新能源基地,相繼建成全國首座規?;⒛芄餿確⒌縭痙斷钅?、世界上最大的光伏電站群和全球最大的龍羊峽水光互補電站,光伏電站以平均每年100萬千瓦的速度有序增長,年均增速達58%,太陽能開發利用走在了全國前列。

2017年6月17日0時~6月23日24時,國家電網在青海創新開展了連續7天168小時全清潔能源供電。期間,累計用電量11.8億千瓦時,真正實現了用電“零”排放。這次測試從持續時間、運行難度、供電結構等方面,全面超過了葡萄牙國家電網2016年5月連續4天107小時清潔能源供電?!奧痰?日”成為能源發展的綠色樣本,不僅彰顯了國家電網公司在促進清潔能源發展方面的領先水平,而且向世人展示了清潔能源使用的廣闊前景。

青海的清潔能源分布廣、時空互補性強,光與光、風與風、風與光、風光與水之間存在互補特性,能夠平滑新能源出力波動;利用水電快速調節能力以及光熱的儲能作用,顯著改善新能源發電品質,可以實現清潔電力大規模外送。


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