论新型电力系统中新能源的“破”与“立”.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：周林（1970），男，汉族，河南南阳人，专科，高级工程师，国网河南省电力公司南阳供电公司，电气工程及其自动化。-22-论新型电力系统中新能源的“破”与“立”周 林 张 勇 乔 鑫 贾乐宁 国网河南省电力公司南阳供电公司，河南 南阳 473000 摘要：摘要：新型电力系统中新能源的“破”与“立”主要体现在打破传统能源的依赖、重构能源体系、推动能源转型和升级以及促进节能减排和环保意识的提升等方面。随着新能源技术的不断推进，未来电力系统将会更加清洁、高效、可持续。本文通过探究当下新型电系统新能源的发展趋势，剖析新型电力系统中新能源的问题和阻碍，最后提出针对性的意见和建议。关键词：关键词：新型电力系统；新能源；破；立；能源体系；转型升级 中图分类号：中图分类号：TK01;TM73 国家能源局在 2023 年度发布了新型电力系统发展蓝皮书，其中就对新型电力系统的发展理论、特征特点、蓝图框架进行了全面地构建，搭建了电力系统的发展脉络。同时，蓝皮书汇总了新能源技术的作用和质效，并表明了在新型电力系统的建设中应着重从技术领域进行突破，从能源网络存储和创新等方面进行挖掘，做到加强对关键技术和设施设备的运用，全面化地推进新型电力系统的发展。1 1 新型电力系统新能源的发展 1.1 新能源的崛起打破了传统能源的依赖 新能源的崛起确实打破了传统能源的依赖，化石能源的使用逐渐被新能源所取代。传统的电力系统依赖于煤炭、石油等化石能源，这些能源不仅有限，而且在使用过程中会产生大量的二氧化碳和其他温室气体，对环境造成严重破坏。相比之下，新能源如风能、太阳能等具有无穷无尽和清洁无污染的特点，因此发展新能源是实现绿色、可持续能源供应的重要途径。随着技术的不断进步和新能源产业的发展，新能源的发电成本逐渐降低，越来越多的人开始关注和使用新能源。在中国，政府也出台了一系列政策和规划，积极推动新能源的发展，以实现能源结构的优化和环境保护的目标。同时，为了保障电网的稳定性和可靠性，需要加强新能源发电的预测和管理，提高电网的智能化水平。此外，还需要加强新能源产业链的建设，推动新能源产业的发展和升级。1.2 新能源的广泛应用将重构能源体系 新能源的广泛应用确实可以重构能源体系。新能源具有分散性和波动性的特点，这使得新能源的整合和利用需要创新的技术和设施。风力发电和太阳能发电需要在偏远地区建设大型风力发电站和太阳能电池板，同时还需要智能电网和储能设施来确保电力供应的稳定性和可靠性。这些技术和设施的建设将对能源体系进行全面地升级和转型。在新能源广泛应用的背景下，能源体系将变得更加多元化和智能化。新能源发电将逐渐成为电力供应的主要来源之一，而智能电网和储能设施的建设将提高电网的稳定性和可靠性，确保电力供应的可持续性。同时，新能源产业链的建设也将得到快速发展，推动新能源产业的技术创新和升级。在重构能源体系的过程中，需要加强政策引导和技术支持，推动新能源产业的发展和优化。政府可以出台相关政策和规划，鼓励新能源产业的发展和技术的创新，同时加强监管和管理，确保能源系统的安全和稳定运行。此外，还需要加强国际合作，共同推进全球能源体系的转型和升级。2 1.3 新能源的发展将推动能源转型和升级 随着新能源技术的不断进步和成本的逐渐降低，新能源在未来确实有可能成为主要的能源来源。这种转变将对传统能源产业造成冲击，促使它们进行转型和升级。同时，新能源的发展也将带动相关产业链的发展，如新能源设备制造、智能电网建设等，为经济发展注入新的动力。传统能源产业主要以煤炭、石油等化石能源为主要原料，这些资源对环境造成严重破坏。随着环保意识的提高和新能源技术的不断发展，传统能源产业面中国科技期刊数据库 工业 A-23-临着巨大的挑战。为了适应这种变化，传统能源产业需要加快转型和升级，开发新的技术和产品，以此来更好地巩固和提升能源的利用率，减轻对环境的污染。同时，新能源的发展也会给智能建造、新能源设备的制造带来推动，通过这些产业的发展更好地为社会经济发展带来推动。此外，政府还可以加强国际合作，共同推进全球能源体系的转型和升级。1.4 新能源的推广应用将促进节能减排和环保意识的提升 新能源的使用确实可以减少对传统能源的依赖，从而减少二氧化碳和其他温室气体的排放，对环保产生积极影响。同时，随着人们对环保意识的提高，新能源的使用也将促进节能减排和环保意识的提升。传统能源如煤炭、石油等不仅有限，而且在使用过程中会产生大量的二氧化碳和其他温室气体，对环境造成严重破坏。相比之下，新能源如风能、太阳能等具有无穷无尽和清洁无污染的特点，因此发展新能源是实现绿色、可持续能源供应的重要途径。新能源的使用可以促进节能减排和环保意识的提升。一方面，新能源的使用可以减少对传统能源的依赖，从而减少二氧化碳和其他温室气体的排放，对环境保护产生积极影响。另一方面，新能源的使用也可以促进人们对可再生能源和环保的认识和关注，增强公众的环保意识和参与度。2 新型电力系统新能源需要解决的突出问题 2.1 弃风弃光问题 随着风、光新能源的大比例并网，电网在某些时段可能会面临“弃风弃光”的问题，即电网无法完全吸收新能源发出的电力。这主要是由于新能源发电的间歇性和不稳定性特点，导致电网在某些时段需要调整运行方式，以适应新能源发电的变化。弃风弃光不仅造成了能源浪费，还对环境造成了负面影响。要解决弃风弃光问题，可以从提高新能源发电的预测精度方面着手，通过准确地预测，更好地安排电网的运行方式，减少弃风弃光。同时，利用储能设备所带来的储能技术功能，在新能源发电过剩时储存能量，并在需要时释放，从而减少弃风弃光。还可以通过智能调度和运行方式的优化，更好地平衡电网负荷和新能源发电，减少弃风弃光。2.2 电网稳定性 风、光新能源的大比例上网对电网的稳定性带来了挑战。由于新能源发电的波动性和不确定性，电网在某些时段可能会出现电压波动、频率不稳等问题，影响电力供应的稳定性。由于风能和太阳能的不稳定性和间歇性，对于油、汽、水资源稀少的地区，对于这些资源调整和管理的能力是较差的，加之地区的储存技术并不发达，导致电能无法及时消纳，造成弃风弃光严重。随着新能源的发展，其有效转动量值相较于传统的机组而言，扰动能力是较弱的，同时新能源机组的涉网能力并不够，如果发生了事故，可能会产生大规模的影响。要想有效的处理这些问题，进一步提升电网的输电能力。可以通过建设更多的输电线路和提升现有线路的输电能力，更好地适应新能源发电的大规模并网。同时，增强电网稳定性，应用先进的稳定性技术。例如，采用快速响应的电力电子设备，可以实现对电网的快速调节，提高电网的稳定性。2.3 电能质量 风、光新能源的大比例上网也可能对电能质量产生影响。由于新能源发电的不稳定性，电网在某些时段可能会出现电压波动、谐波等问题，影响电能的质量。电能质量指的是供电质量的高低，通过对电流相关质量、电压相关质量以及用电相关的统筹和对比，更好的汇总电流相关数据和信息，再通过数据化管理手段，让电流质量、电压质量和用电质量呈现出“可视化”的效果。在新能源较大规模并入电网过程中，会对主力电网带来一定的影响，特别是当有大功率的电子设备应用在分布式电源中，将会给电网和电压带来波动，由此对配电网的输送电量质量带来影响。例如，安装无功补偿装置和滤波器等设备，可以改善电能质量。还可以优化新能源发电设备的性能。通过改进和控制新能源发电设备的性能，可以减少电压波动和谐波等问题的出现。3 3 新型电力系统新能源技术的突破方向 为了解决这些问题，以下是几个可能的技术发展和创新方向：3.1 智能电网技术 智能电网技术能够更好地整合和调度新能源发电，中国科技期刊数据库 工业 A-24-提高电网运行的安全性和效率。智能电网技术采用先进的传感器、控制和通信技术，对新能源发电进行精确地调度和整合，确保电网的稳定运行。通过实时地能源监测和调度，智能电网可以更好地应对新能源发电的大规模并网。当新能源发电量过剩时，智能电网可以及时调度相应的电力消耗，避免电网过载；当新能源发电量不足时，智能电网可以及时调度其他能源进行补充，确保电网的供电稳定。这种智能调度和整合方式可以提高电网的稳定性，减少因新能源发电的不稳定性带来的风险。此外，智能电网还可以通过预测技术和数据分析对新能源发电进行精准预测和管理。通过分析历史数据和气象等信息，智能电网可以预测新能源发电的功率和电量，为电网的运行管理提供科学依据。这种精准预测和管理可以减少新能源发电对电网的冲击和影响。智能电网技术是新能源发展的重要支撑。通过实时监测、智能调度、精准预测和管理等手段，为构建可持续发展的能源体系作出贡献。4 3.2 储能技术 随着电力新能源技术的发展，储能技术如电池储能、氢能储能等也逐渐成为解决新能源并网问题的一种有效手段。通过在电网中加入储能设备，可以有效地调节电网的供需关系，提高电网的调节能力。电池储能技术利用电池的正负极反应，将电能储存于电池中，并在需要时释放。这种技术可以有效地解决新能源发电的间歇性问题。在新能源发电量过剩时，电池储能设备可以储存多余的电能；在新能源发电量不足时，电池储能设备可以释放储存的电能，补充电网的供电。这种灵活地调节能力可以有效地平衡电网负荷，提高电网的运行效率。氢能储能技术则是将电能转化为氢气储存，再通过燃料电池将氢气转化为电能释放。这种技术可以将多余的电能转化为氢气储存，在需要时通过燃料电池将氢气转化为电能释放，进一步提高了电网的调节能力。氢能储能技术具有更高的能量密度和更长的储存寿命，适用于大规模的能源储存和调度。除了电池储能和氢能储能，还有其他形式的储能技术如超级电容储能、飞轮储能等。这些技术的特点各异，适用于不同的应用场景。例如，超级电容储能具有快速充放电和长寿命的特点，适用于短时间、大功率的调节需求；飞轮储能具有安全可靠、寿命长的特点，适用于长时间的调节需求。5 3.3 电力电子技术 电力电子技术的应用可以帮助实现对新能源发电的高效控制和调节。例如，通过使用电力电子变换器，可以将新能源发电的电力形式进行转换，以满足电网的需求。例如，对于风力发电和太阳能发电等间歇性新能源发电，电力电子变换器可以将不稳定、不连续的电力转换为稳定、连续的电力，以并入电网。此外，电力电子技术还可以实现对新能源发电的智能控制和调节。通过使用智能传感器、控制器和执行器等设备，可以实现对新能源发电的实时监测、控制和调节。例如，对于风力发电，通过使用智能传感器监测风向和风速，可以实现对风力发电功率的精确控制；对于太阳能发电，通过使用控制器控制太阳能电池板的输出，可以实现对电网的稳定供电。通过使用电力电子变换器和智能控制设备等手段，实现对新能源发电的转换、控制和调节，提高电网的运行效率和质量，为构建可持续发展的能源体系作出贡献。3.4 新能源发电预测技术 新能源发电预测技术是通过对新能源发电的历史数据、气象数据和其他相关数据的分析，利用数据分析和机器学习等技术，对新能源发电进行短期、中期和长期预测的一种技术。这种技术可以帮助电力系统更好地管理和调度新能源发电，提高电网的运行效率和质量。短期预测是指对未来几小时至几天的新能源发电功率的预测。这种预测可以帮助电力系统更好地调度电力供应，避免因新能源发电的不稳定性带来的风险。中期预测是指对未来几天至几周的新能源发电功率的预测，这种预测可以帮助电力系统提前安排电力供应，保证电力系统的稳定运行。长期预测是指对未来几个月至几年的新能源发电功率的预测，这种预测可以帮助电力系统制定长期电力规划，优化能源结构，促进新能源的发展。新能源发电预测技术可以采用多种方法，如时间序列分析、回归分析、神经网络、支持向量机等。这些方法可以利用历史数据和气象数据等信息，通过对数据的分析和挖掘，实现对新能源发电的预测。同时，随着数据科学和机器学习技术的发展，越来越多的研究者开始采用深度学习等方法对新能源中国科技期刊数据库 工业 A-25-发电进行预测。这些方法可以利用大量的历史数据和实时数据，通过训练和学习，提高预测的准确性和精度。6 3.5 微电网技术 微电网技术是一种将新能源发电、储能设备和负荷等整合在一起的技术，实现新能源发电的就地消纳，减少对大电网的冲击，同时提供能源自治和应急供电等功能，提高能源利用效率。微电网的建设需要考虑多种因素，如当地的能源资源、用电需求、电网结构等。根据不同的需求和条件，微电网可以分为多种类型，如集中式微电网、分布式微电网、可再生能源微电网等。这些不同类型的微电网可以根据实际情况进行灵活设计和应用。此外，微电网的核心技术包括新能源发电技术、储能技术、电力电子技术等。通过这些技术的应用，微电网可以实现新能源发电的稳定输出、电力质量的改善、能源的优化配置等功能。微电网还可以提供能源自治和应急供电等功能，提高能源利用效率，减少对传统能源的依赖。随着新能源技术的不断发展和应用，微电网技术将在未来的能源领域中发挥越来越重要的作用。综上所述，为了应对风、光新能源大比例上网带来的挑战，需要不断进行技术发展和创新。通过智能电网技术、储能技术、电力电子技术、新能源发电预测技术和微电网技术等的联合应用，可以有效地提高电网的运行安全性和效率，推动电力新能源技术的可持续发展。参考文献 1李广济.电力系统中新能源发电的运用研究J.山东工业技术,2018(5):1.2孟辉.新能源发电在电力系统中的应用浅析J.建筑工程技术与设计,2016(13):2043.3肖伟.试论新能源电力系统中的储能技术J.轻松学电脑,2019(3):1.4刘涛.电力系统中新能源发电的运用研究J.百科论坛电子杂志,2018(5):593.5沙蕾.新能源发电在电力系统中的应用J.百科论坛电子杂志,2019(9).6 何 勇 健.新 型 电 力 系 统 的 冲 击,演 进 与 重 塑 EB/OL.2023-10-27.http:/