洪雯 沈青 劉翼 李國勝 劉洋

摘要：新能源一般是指在新技術基礎上加以開發(fā)利用的可再生能源，包括太陽能、風能、生物質能等，和傳統(tǒng)的化石燃料相比，新能源具有綠色清潔和可持續(xù)發(fā)展等諸多優(yōu)點。隨著新能源的飛速發(fā)展，它的裝機總量和發(fā)電占比也在日益增長。本文以風能和太陽能為例，介紹了新能源的發(fā)展歷史，并從發(fā)電方式、輸出功率等方面分析了其特點以及新能源并網后對電網的影響。

關鍵詞：風能;太陽能;并網;特點

1 引言

隨著社會經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們在滿足物質需求的基礎上更加注重能源可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護。隨著煤炭、石油等化石燃料的大量開采和儲量迅速減少，以及化石燃料開采過程中自然環(huán)境問題的日益突出，新能源產業(yè)的產生與發(fā)展對于社會可持續(xù)發(fā)展的意義愈發(fā)重要。新能源一般是指在新技術基礎上加以開發(fā)利用的可再生能源，隨著科技發(fā)展和深入研究，以風能和太陽能為主要能源的新能源得到不斷的開發(fā)，人們的生活深受其益，風能發(fā)電和太陽能發(fā)電在世界各國的發(fā)展速度與規(guī)模也在與日俱增。

01 新能源的發(fā)展歷史

風能作為一種新型可再生資源，具有綠色清潔、價格低廉等眾多優(yōu)點。風能的發(fā)展歷史十分悠久，早在19世紀末，丹麥便已經研制出世界上第一臺風力發(fā)電機。在歐洲的很多國家，風力發(fā)電和火力發(fā)電在電能供應的占比不相上下。在我國，風能資源發(fā)現(xiàn)得早，風電行業(yè)起步也比較靠前，但是由于發(fā)展緩慢等原因，至今在電力供應的占比不是很大。影響我國風能資源開發(fā)的主要原因是風能資源的地理分布與電力負荷不匹配。中國的風能資源主要集中在東南沿海例如江蘇、上海，和北部地區(qū)例如新疆哈密、甘肅酒泉等。目前的風力發(fā)電量遠遠小于風能資源儲備量，依然有較大的開發(fā)空間。2019年末全國并網風電裝機容量為21005萬千瓦，較去年增長了14.0%。

全球每年得到的太陽能相當于68萬億噸石油，其開發(fā)和利用有著極大的潛力。目前太陽能發(fā)電有兩種發(fā)電方法：一種是將太陽能轉化為熱能，然后按常規(guī)方式發(fā)電，稱為太陽能熱發(fā)電;另一種是利用光電器件利用光生伏達原理將太陽能直接轉化為電能，稱為光伏發(fā)電。中國的太陽能發(fā)電發(fā)展迅速且成效顯著，目前已經是名符其實的光伏發(fā)電和光伏電池生產大國。2016年年度光伏發(fā)電裝機35GW，累計裝機78GW，均是全球第一。到2018年六月底止中國的光伏發(fā)電裝機容量已經超過了1億千瓦，比美、印、日三國的光伏裝機容量之和還要多。

02 新能源的特點

風能發(fā)電最明顯的特點是綠色清潔且資源豐富。作為一種可再生能源，它不會枯竭，儲量豐富，如果得以有效開發(fā)，其產生的能量能充分滿足人們的生活需求。風能作為一種清潔能源，在發(fā)電時不會像燃燒煤炭或者石油一樣產生危害環(huán)境和人類生存的有害物質，因此具有可觀的環(huán)境效益。與火電、核能和生物質能等發(fā)電方法相比，風能發(fā)電需要建造發(fā)電廠的周期短，且對地理環(huán)境的要求相對較低。因此風能在發(fā)電中的應用具有很大的市場優(yōu)勢和競爭力。但是風力發(fā)電具有不穩(wěn)定、不可控、隨機性的特點。自然界的風能的產生會受到諸如溫度、氣壓等各種因素的影響，這也導致了輸入原動機的機械能在不斷變化。

太陽能是永久性能源，取之不盡用之不竭，沒有枯竭危險。作為一種清潔能源和可再生能源，絕對干凈環(huán)保，且可靠性高，能源質量高，且獲取能源花費的時間短。此外，太陽能電池壽命長，可以一次投資長期使用。太陽能光伏發(fā)電輸出功率也有顯著的間歇性和不穩(wěn)定性。白天陰晴變化會引起輸出功率大幅波動，陰雨天和夜間無法運行。太陽能熱發(fā)電技術可以配置技術上相對成熟、成本較低的大容量儲熱裝置，實現(xiàn)輸出功率的平衡性和可控性，不但不需要額外配置調峰電源，而且可以作為調峰電源為光伏發(fā)電、風電等提供輔助服務。此外太陽能熱發(fā)電還具有機組的慣性，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具具有良好作用，因此太陽能熱發(fā)電是較為較有發(fā)展前景的太陽能大規(guī)模利用方式之一。

03 新能源并網后對電網的影響

1.并網后影響電力系統(tǒng)運行可靠性

中國目前的風力和太陽能發(fā)電技術還主要以在國外引進的技術為主，在實際應用和自發(fā)研究方面還不夠成熟。此外，在風力或者太陽能發(fā)電并網后，隨著發(fā)電容量的增加，其隨機性、不可預見性等特點帶來的問題會更加突出，尤其是會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而整個電力系統(tǒng)的運行也會因此受到影響。雖然電力行業(yè)在風力和太陽能發(fā)電為代表的新能源機組有關并網運行方面出臺了相關標準，但和發(fā)電機組運行可靠性評估有關的措施并沒有得到有效落實，且新能源機組運行的安全可靠性研究并沒有得到相應的重視和發(fā)展，這導致風電機組和光電機組安全可靠的運行以及并網后電力系統(tǒng)運行安全問題更加突出。

2.增加電網電能質量，影響企業(yè)效益

風力和太陽能發(fā)電具有顯著的波動性，會對電網的電能質量產生較大影響，其中電壓閃變和電壓波動是最為主要的影響。導致電壓閃變的幾種主要因素有風電機組的啟動、退出、發(fā)電機切換、風速的紊流、風機的塔影效應等。另外，風電接入點短路容量、網絡阻抗角等因素，對電能質量也會帶來極大的影響。從經濟角度來看，這兩種新能源的應用與發(fā)展會影響傳統(tǒng)發(fā)電形式，在發(fā)電總量一定的前提下，新能源機組的大量增多以及政策的傾斜作用會導致部分火力發(fā)電廠及其設備被閑置，從而會造成一定的經濟損失。此外，由于風力發(fā)電和太陽能發(fā)電并網以后也容易出現(xiàn)故障，后期對設備的維修養(yǎng)護需要投入不少人力物力，使得電力企業(yè)的成本增加，影響企業(yè)的經濟效益。

04 結語

以風力和太陽能發(fā)電為主的新能源發(fā)電具有廣闊的發(fā)展前景與趨勢。本文對風力和太陽能發(fā)電的特點進行了研究，并且對新能源并網后對電網的影響進行了詳細的分析。同時也指出了該領域今后的研究內容，對促進新能源大規(guī)模接入電網以及提高互聯(lián)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

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