大规模新能源电力安全高效利用基础问题探析

张民王益钰

摘要：当代社会对于电力的依赖性不必多说，而随着社会经济的发展，加上环境问题的日益突出，大规模使用新能源已经成为电力系统新的发展趋势，同时也能为我国的经济发展贡献出更多力量。新能源具有环保、可再生等多方面的优势，且种类较多，本文就新能源电力安全高效利用的基础问题展开分析和讨论，并提出了相应的改善措施，以期能为各位读者提供一定的帮助。

关键词：新能源电力；安全高效；基础问题

引言

以目前的客观形势为参考进行分析，国内外对电力资源的需求都在不断增长，虽然我国电力系统的发电量一直在稳步上升中，但庞大的人口加上不断发展的社会现状，让我国人民对电力的需求仍然处在不断上升中。随着万物联网时代的到来，人们对电力的需求和依赖将会进一步增大，对我国的电力系统来讲也是新的挑战，但同时也是机遇。值此之际，加快开发和利用好新能源电力将非常有助于缓解我国电力系统所面临的压力，同时也符合当下的绿色发展目标、有助于改善生态环境问题，且能降低经济成本。

1.新能源电力系统概述

与以往传统的电力系统相比，新能源电力系统具有更鲜明的特点，主要为存储较为困难、存在更多的不稳定因素等。在大规模的风力发电中，风力相较于其他能源存在更明显的不稳定性，发电机组在应对各种干扰因素时也会表现的更为敏感。新能源有其特殊的背景条件，因此，在开发和利用时需要充分考虑各种现实问题，再结合目前已有的技术条件进行综合设计，才能让电力系统更加稳定的运行，才能真正为我国的电力能源提供基础保障。

2大规模新能源电力安全高效利用的基础问题

2.1原理概述

目前所说的新能源电力系统，在实际运行中有多时空尺度的特质，能协助电力系统在实践运行中确立客观存在的目标，也是新能源电力系统具有现实性的原因。正因为存在这样的客观事实，所以在实际运行中，需要让电网和电力系统之间保持平衡，才能为现实中完成模型的搭建提供特征信息。同时，还要充分考虑各种技术限制，在共同的大背景下完成相关建设，才能让新能源电力系统在实际运行中保持稳定和高效。

2.2安全问题

目前所说的新能源电力系统，其新能源主要指太阳能、地热能和风能等，依靠以上能源来为电力系统服务，转换成人们所需的电力。而这些大规模的新能源电力系统一般都建设在人烟较为稀少的地区。以往的电力能源主要靠水力和火力，新能源虽有诸多优点，但其稳定性稍差，出现故障的概率更大。在实际运行中，新能源电力系统更需要严密监测其运行情况，此外还需要通过搭建其他安全系统来确保该系统的正常运行。

2.3协调问题

新能源电力系统所用的能源都具备可再生性，像风、阳光和地热等，由于存在可再生性，所以具有很强的实用性和可操作性。这些能源在实际运用中仍有一定的延迟性，而这种延迟性与以往的传统能源具有相似性。

3对大规模新能源电力安全高效利用提出的相关建议

3.1发电技术需要不断改良

目前相关设备的投入多为一次性投入，但能将能量转化为电力的实际应用效率却并不高。就高效利用新能源来讲，这一点就是很大的限制。一般情况下用风能发电时，其最终转化为电力的效率约为40%，而太阳能约为20%，但大型火电的效率通常大于45%，若各种条件都具备的情况下，甚至可达65%左右，效率最高的为大型水电，其效率通常大于90%。由此看来，新能源电力系统还有很大的可挖掘潜力，需要更深一步的探索和研究。发电设备从设计环节就需要考虑诸多因素，比如工作原理和成本控制以及工作环境等。目前就风力发电来看，较低的转化率主要与风轮机有关。风轮机自身的智能控制系统和结构如果能得到进一步的优化，就会使其获取风能的能力得到大幅度提升。而在光伏发电时，对转化率影响最大的就是发电装置的性能，若能对该设备进行优化，该系统也就会随之得到优化，更能降低相关费用和成本。

新能源在实际运用中还有更多的不可控因素，也让系统控制变的更加困难，其拥有更多的随机性和不稳定性以及不可预测性等。这些都为电力接入增大了难度，也正因为如此，在最初的设计环节就需要充分考量这些因素，并尽可能找到更好的应对办法。

3.2完成深度调峰和多元素互补

以上对新能源的特殊性进行了阐述，为了应对这些问题，目前正在越来越多的使用新技术和新方法，但仍不能彻底解决所有问题。新能源的特殊性与其自身互为一体，所以不可能将其消除，那在实际运行中就可以采用互补电源的方法来对冲这种随机性和波动性。实际上在电力系统中，本身就需要多种能源同时使用才能维持其平衡性，互补电源的反应速度和实际要求更为相符，而且还有经济型的优点。

参照目前发达国家和地区的做法，其大部分都选择水电来满足调峰需要，但美国主要采用燃气/油发电来满足调峰需要。目前我国由于受到国情的影响，在调峰中主要依靠火电来完成。我国正在大力推进新能源发电，但要真正建成并运行大规模的新能源电力系统，火电就是调峰最主要的依靠。就目前来看，火电的各项性能都较为理想，但也有自身的局限性，实践中火电的调节范围通常较小且速度较慢，若在大规模运行中这一缺点就会更加突出，火电的经济性和安全性以及环保性能就会受到严重影响。因此，深度调峰的相关技术还需要我国科研人员继续努力才能进一步得到提升，才能真正促进大规模新能源电力系统向前发展。

3.3改良输电方法和电网结构

为了平抑新能源的不可控性和不稳定性，以往多采用局部电源的方法，但这种方法明显有其局限性。虽然多元素互补有更好的效果，但其对电网的依赖性很大，只有借助电网的力量才能优化储能和电源控制，进而为平衡系统提供帮助。影响电网资源配置的主要因素就是输电方法和电网结构，而这两个因素之间还有互补的特点。若想要改善这一情况，就需要同步优化这两个因素，需要做到同步创新和改善。通过优化和改良输电方法，就能让电网的输电能力大幅度提高，同时也让相关资源配置得到优化。若采用大规模集中电站并网外送等方法，再结合储能的相关技术手段，就能有效实现多元素互补，让大规模新能源电力系统得到新的发展机会。电网结构需要结合新能源的时空性等特点，再综合输电方法的相关特点，就能实现多模式互补的电网模式，在创新和改良电网结构时，也能为新能源发电中的输电提供更多帮助。

3.4提升储能和就地消纳技术

随着技术的不断发展，新能源发电所占的比例就会不断增加，若只是进行远距离输送，就会让新能源电力系统的运行风险增大，鉴于此，这个问题需要从多方面着手考虑，比如可以采用就地消纳技术，该技术可以提升系统对电能的消纳。同时，大容量的储能技术若能得到突破和大幅度提升，也能为这一问题提供极好的解决方案。

3.5负荷平移和创新用电

电力系统中的负荷平移主要依靠用电的友好相应方式来完成，能让峰谷的差值进一步缩小，降低了投资成本，还能有效提升设备的利用率。此外，还有调频效果，突出了旋转储备的作用，使其得以充分发挥。在遭遇到极端天气时也能帮助电网顺利应对，以保持良好的稳定性和安全性。电力系统中本身就存在很多友好的平移负荷，若能得到恰当的运用，就能使其发挥出自身的价值和作用。随着新能源技术的不断开发，智能电网得到了广泛使用，而人们在用电方式上也发生了相应的变化，这一点为可持续性发展提供了更多的可能性。

3提升控制和安全抵御能力

与电网输送极限密切相关的两个因素就是控制和安全抵御能力，这两点至关重要。目前的保护措施主要还是参照本地信息，且主要方式为离线仿真，是依据最差情况来设计的。这种情况大幅度降低了输送极限，也让相关的资源配置受到了不良影响，加上现实条件的限制，使得新能源设备更容易发生故障，某种程度上增加了系统的风险性。就现状来看，我国的智能电网仍处在发展过程中，而信息化也同样如此，两者正在互相融合同步发展中。当下我国建立了很多的检测平台，利用传感器来提供更多数据，非常有助于增强控制和安全防御方面的能力。

4结束语

以上对大规模新能源电力安全高效利用的基础问题进行了分析，并提出了相关建议和意见，大规模开发和利用新能源来发电已经是必然趋势，新能源对电力系统的各个方面都提出了新的挑战，需要进一步优化、创新和改良才能真正推动我国的新能源电力系统不断向前迈进。

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