新能源发电技术及其在能源领域中的应用

电力电子技术在新能源发电领域中的应用

摘要：市场经济的快速发展，加快了我国的工业化进程，人们在生产、生活中的电能需求逐年增加。如果单纯依赖传统的发电方式与技术，往往难以满足电能使用需求，还会造成更加大的能源与环境问题。当前，新能源发电技术在电力系统中逐步得到了普遍的应用，与传统的发电技术相比，新能源发电更为清洁，能够大大减少不可再生能源的消耗与环境的污染问题，促进电力行业的可持续发展。因此，新能源发电技术将逐步成为电力系统中的关键技术。

关键词：电力电子技术；新能源发电；应用

0 引言

从目前世界的能源结构来看,以资源有限、污染严重的石化能源为主的传统能源结构将逐步转变为以资源无限、清洁干净的可再生能源为主的新能源结构。太阳能、风能、海洋能、生物质能、地热能、燃料电池等可再生能源作为新兴的绿色能源,以其永不枯竭、无污染、不受地域资源限制等优点,正得到迅速的推广应用。电力电子技术作为可再生能源发电技术的关键,直接关系到可再生能源发电技术的发展，可再生能源发出大小变化的直流电或频率变化的交流电,需要电力电子变换器将电能进行变换。

1新能源介绍

随着全球经济的快速发展，如石油、天然气、煤炭等应用广泛的常规能源储备日益减少，且化石燃料燃烧产生的二氧化碳等温室气体严重破坏生态环境。新能源的推广越来越受到人们的关注。新能源是指通过对新技术的应用开发的如风能、太阳能、海洋能、地热能等的可以有效利用的再生能源；还包括甲醇、沼气、氢能等由可再生能源衍生出来的能源。相对于常规能源，新能源具备污染少、可再生等优点，各个国家和地区纷纷致力于研究和开发环保型可再生能源。

2电力电子技术

电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整电子产品流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用，开启了电力电子技术的整流时代，使电解、牵引、传动等工业得到飞速发展。交流电机的变频调速技术的迅速发展和GTR和GTO的大规模使用将电力电子技术带入到了逆变时代，但当时的逆变还只停留在低频范围内。八十年代，大规模集成电路向着超大规模集成电路迅速迈进，IGBT和MOSFET应运而生，使传统电力电子技术向现代电力电子技术跨越。现代电力电子技术是一种节能、智能化、自动化、机电一体化的基础,并广泛应用于电机传动、电机工程、材料科学、微电子技术、航空航天等领域。在电力系统中，现代电力电子技术的身影无处不在。随着传统化石燃料的不断消耗以及人们环境保护意识的不断增强，新能源发电备受关注。新能源发电的能量源头一半来自于风力、太阳能、潮汐能、地热能、生物质能等等。然而与燃烧传统化石燃料发电相比，这些新能源发电存在着规模小、不连续的劣势，但是电力电子技术却恰恰能改善这些劣势。

电力电子技术在新能源发电领域中的应用

摘要：新能源时代作为当前我国社会经济发展中能源创新使用的主要应用背景之一，对于实现能源节约和实现能源的循环、可持续发展等方面起着非常重要的作用。而在针对当前风力发电系统建设中，能够认识到电力电子技术囊括部分较大，同时也是整个电力系统的重要系统，对于提升电力系统向着高水平方向运行发展起着非常重要的作用。在风力发电系统中，如何促使全新的电力电子技术和该系统实现创新结合，是一项比较困难的工作，需要工程操作人员协调处理。在实际处理中，结合实际所应用的各种技术综合分析，创新改进，提升协调处理水平。关键词：电力电子技术；新能源；能耗转化

引言：为了促进新能源的充分利用，解决能源需求量大问题，借助电力电子技术，对非电力能源有效转化，促进不同资源的电力转化能力，在本文中笔者就电力电子技术在新能源领域中的应用进行探究，希望可以给相关的人员提供一定的参考。1电力电子技术

电力电子技术，又称为功率电子技术，该技术主要应用的场所为电力领域，相关的工作人员即可以借助相关的电力电子器件，对相关的电子技术实现有效的控制和变换工作。在应用功能电力电子技术的过程中，设计的内容包括如电力电子设备、电力电子器件以及系统控制等。借助电力电子技术，能够转换不同的能源为质量较高的电能，并改善传统的电子信息技术，促进相关产业持续性的发展。电力电子技术在我国经济发展过程中发挥着十分重要的作用，且有着自身突出的优势，如能够对材料有效节省、对能源有效节约、效率较高等，在现代工业、科学发展以及国防工作中发挥着越来越重要的作用。

智能控制、斩波、整流、逆变以及开关等功能是电力电子技术的基本功能。该技术的主要原理是借助电网工频电能，对电能的用途、性质有效转变，从而促进其适应不同的用电装置。电力电力器件在电力电子装置发展的基础上，也在不断优化。具体的电力电子器件包括如晶闸管、功率二极管、功率场效应管以及绝缘栅双极晶体管等。以晶闸管为例，在对晶闸管应用的过程中，借助晶闸管较高的耐压性、较大的电流、较低的通态功耗等方面不同的优势，可以促进晶闸管在行业内更为广范围的应用。高压大电流技术结合精细加工技术，促进了新型全控型功率器件的发展，推动了传统电力电子技术的转化。

的储氯技术。评估储氧技术的要点包括安全、容　成本和取，Ｅｌ｛方便性。目前ｔ流的储氢技术包括高　态、低温液化和金属固体技术　。　

图２　ＲＳＯＣ测试平台　高压，ｃ态储氧技术将氯气以气态方式储存，储存　ｊ压力成　比，是最普通和最直接的方式。高压气　氢技术对储氯容器的要求较高，国内外应用较多　碳纤维复合钢瓶，一般　力在２５～３５　ＭＰａ。日　瓶内最高　ｔ力可以达到７０　ＭＰａ。同时，氢气压　１样需要损耗人量能量，增加丁整体成本。　氧气在极低温度（低ｒ－２５３℃）１　可以液化，液　体积是　ｅ态氧的１／８００，体干ｊＺ、Ｉｚ　￣＇　Ｅ，量密度火幅提高。　氢能耗远高Ｊ二气态压缩，卡Ｈ当下氢气燃烧释放能　ｊ　１／３，而ｆ１－容易汽化逃逸，每天损失率高达ｌ％。　：，液化储氯／ｆ　适用于燃料电池汽车等间歇使用场　哩对与人　氰储能系统，使用大存储罐，增强隔热　低散逸，具有一定的实用性。　金属固体储氰是指采用氢气和金属或者合金形　ｅ化合物来储仔氢气的技术。低温加压条件下，氧　］钠、锂、镁、　等金属或合金反应，而升温降压后，　又可以ｎｒ逆释放。金属固体储氢能耗只有液化　￡的１／５，体积能量密度超过气态和液态储氢技术　倍，因此极具潜力。然『ｆｌｉ，重量密度低、价格昂贵　ｆ料易中毒等问题仍限制了其应用前景。　氢发电技术　虽然氢气叮以与化　燃料　样通过燃烧后发电，　通过燃料电池将化学能直接转化为电能可以有　ｆ免中间转化的损失，发电效率很高，更具有实用　根据工作温度的　同，燃料电池可以分为低温燃　池（碱性燃料电池、固体高分子质子交换膜燃料　和磷酸犁燃料电池）和高温燃料电池（熔融碳酸　盐燃料电池、固体氧化型燃料电池）。　以纯氢为燃料的固体高分子质子交换膜燃料电　池（ＰＥＭＦＣ），具有功率密度高、能量转换效率高、启　动温度低等优点，在可再生能源的氢能储存　ｆ　受到ｒ　蓖点关注。影响ＰＥＭＦＣ性能的关键材料包括质子交　换膜、膜电极与电催化剂。另外，为满足人规模发电　和并网的要求，燃料电池需要组成电堆，形成大容量　联合循环发电系统。因此，电堆的均一陡和电池动态　响应辅助技术也需要进一步完善。燃料电池产生的　直流向交流转换的波形、谐波、保护和故障分析等问　题也需要开展深入研究。　３　国内外氢储能技术发展与工程应用现状　３．１氢储能技术发展现状　在氢储能领域，欧美等发达国家较早就圳定＿ｒ氰　能发展战略，并按计划有序推进，已经取得』’积极的　成果。目前，德国的已经开始新型氢储能技术商，ｉｋｆ￣　应用，积极实施利用风能等叮再　能源大　模制氧，　ＬＩ标直指大规模风能利用。美国则重点关注燃料电　池系统，与２００６年￣Ｈｌｚｋ，美国的燃料电池铜金用量减　少了５倍，循环寿命提高２倍，井在机场货物拖车、公　交大巴、移动照明等领域广泛应用。另外，炎国也　在研究先进加压替代方法和低成本长寿命住并氧材料　等技术。　我国是世界第一大氢气生产国，２００９年以来连　续居世界第一，但需求主要集中在甲醇、炼；ｈｔｔ　Ｊ‘、煤制　油、煤制气等石油化工领域。２０ｌ４年初，　务院、国　家能源局等相关部门先后下发文件，将氧能作为解决　新能源消纳的新思路。然而，相比先进囝家氯储能技　术的战略规划及快速发展，我同的关键技术千¨应片｛蘑　距仍然较大。　３．２氢储能示范工程　２０１　１年，德国在勃兰登　州的普伦茨劳市建成　＿ｒ世界上第·个风电一氢气混合发电站　，如图３所　示。该电站利用风能、氢能和沼气混合发电，发电景　为６　Ｍｗ。其中，３台２　Ｍｗ的风机发电后人部分电　力直接并入电网，部分电力用１二就地电解水制氧ｌ并加　压储存。氢气与附近啤洒Ｊ‘的沼气作为燃料混合发　电，产生的电力配合风电平稳输入电网，产　的热能　还叮用于供暖。电力富余时还可以多制氧ｊ｛ｊ于燃料　２０１　８年第６期总第５７

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储能技术及其可再生能源发电储能中的应用

作者：卢正达 聂建波

来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第41期

【摘;;要】基于我国社会经济的飞速发展，人们对于生活质量的要求越来越高，电力行业在面临巨大机遇的同时，也有了更高层次的挑战。为了能够解决目前我国电能紧缺的情况，各企业纷纷开始重视起可再生能源在电力系统中的作用，同时分析了储能技术电网运行中优势。本文主要从目前我国发电储能的技术现状作为切入点，分析储能技术及其可再生能源发电储能中的应用[1]。

【关键词】储能;可再生能源;发电

引言

随着人们对能源需求量的逐渐增加，利用可再生资源发展能源产业已经成为了社会发展的必然趋势。但是由于分布式能源自身的特性，如果将其直接与电力系统进行关联，将会对系统的安全运行造成影响，无法达到应有的效用。因此电力企业需要采取其他手段来应对市场的发展动向。能源最为人们生活的重要组成部分，起到了不可或缺的作用，为了能够满足人们你对于能源的需求，我国目前将更多的精力投入到能源的开发利用上，怎样提升能源的利用率已经成为了去全球能源行业面临的难题。可再生能源发电技术是目前最具发展前景的一项技术，但是在实际应用过程中，由于各方面因素的限制，导致可再生能源发电储能过程中，经常会出现电压浮动较大、供电不稳定的情况，因此，为了能够应对此种情况，需要将储能技术应用到可再生能源的发电储能中去，有效的解决其在运行过程中需要的难题[2]。

1.储能技术及其可再生能源在发电储能中的重要性

储能技术能够有效的解决可再生能源在使用过程中的不稳定性，使得分布式电源对电力系统的影响降到最低。首先，储能设备能够有效的调整分布式电源的作用力大小，能够使得其对供电质量的影响力降低。其次是在风能、光伏电源出力预测环节综合考虑储能装置的作用，将有效提预测精度。最后，由于储能设备作为分布式电源的组成部分，因此能够有效提升其灵活性，在一定层面上使得可再生能源作用力与变电设施间的兼容率，提升电力系统的运行效率[3]。