我国新能源发电技术发展面临的瓶颈及对策

我国新能源发电技术发展面临的瓶颈及对策

王斌1 ,全斌康2 ,唐海军3

嘉兴市恒光电力建设有限责任公司工程服务分公司  314100

摘要：随着能源的用量速度加快，加快能源转型、发展新能源成为我国能源发展的必然选择。当前，我国加快发展方式绿色转型，积极稳妥推进碳达峰碳中和，立足自身能源资源禀赋，深入推进能源革命，加快规划建设新型能源体系。绿色低碳技术是指能耗低、污染少和碳排放低、生态友好的新技术。它可分为三大类型。一是减碳技术，是指高能耗、高排放领域的节能减排技术。二是零碳技术，如太阳能、风能、生物质能等清洁能源技术。三是去碳技术，典型的是二氧化碳捕集与封存。新能源是指常规能源之外的可再生的清洁能源，如风电、光伏、潮汐能、地热、生物质能、氢能等，新能源发电就是开发新能源，提供绿电的过程。新能源的大规模利用既可以为社会提供绿色电力，又可以减少对化石能源的依赖，符合绿色低碳发展理念。

关键词：新能源发电技术；面临瓶颈；对策

引言

大力发展新能源被认为是显著降低碳排放不可或缺的手段，但新能源发电输出的波动性、间歇性，以及季节、地域分布的不均衡性，导致其在上网、跨地域输送和消纳方面变得越来越困难。地方政府配套储能等前置条件也提高了新能源电站的初始投资。因此，亟需提出促进新能源健康发展的方案，以破解当前新能源发电的消纳瓶颈。结合新能源发电的发展背景、相关技术状况及国内外的发展趋势，从生产侧和用能侧适应性改造、积极支持相关技术研发和工程示范、拓展终端利用形式、拓宽新能源输出通道等多个方面提出了破解新能源发电消纳瓶颈的方案和措施，以期为相关政策、规划的制定提供参考。

1分布式新能源发电中的储能系统工作模式

系统能源管理过程中的关键参考依据包括两个主要方面，电池的超前状态；超级电容器。在物理算法中超电容器和单电压的平方形成正比例关系，由此可以推出能够通过测量超电容器的单电压获取剩余容量。但需要特别注意的是，电池在工作过程中，剩余容量和单电压两者之间并不存在明确的函数关系，在此情况下就需要采取间接测量法。分布式新能源发电中的储能系统使用的是系统系数积分法与卡门过滤器，从而实现在电池的线上能够计算出SOC。本文对此进行简要的分析与讨论，根据相关预测，假若将电力容量的SOC正常状态设定为20%～90%之间，那么低容量可能为20%以下，高容量则为90%以上。可以得出在实际应用过程中会存在诸如SOC的30%～90%、电池、低容量以及高容量等多种模式。当采用同一种控制策略应对所有模式时，检查电池的SOC、超级电容器以及系统运行时间之外的电网，就可以明确分布式新能源中储存能量所需的控制策略。

2应对策略

2.1制定和完善产业政策

出台相关政策，建立有力机制，推动储能以独立身份参与各类电力市场服务，明确与新能源的分摊方式，依靠市场机制保障储能盈利。明确储能设施利用小时数，降低投资风险，激发第三方储能投资商积极性，促进储能产业健康发展。同时，新能源储能配置规模避免一刀切，进行科学的论证计算，由电网企业提出不同电网节点下合理的储能配置规模。

2.2进一步完善抽水蓄能电价政策

当前，要统筹规划抽水蓄能+新能源基地类项目。一是以抽水蓄能选址规划为依据，在站址周边摸排风光资源，由同一投资主体统筹规划建设新能源和抽水蓄能，争取新能源电站与抽水蓄能由同一并网点接入电网，由投资主体统一运营，实现新能源和抽蓄的联合优化运行。二是积极开展大规模外送新能源基地和配套抽水蓄能的规划和研究，在送端或受端配套建设抽水蓄能，为优化外送新能源基地出力特性服务。

2.3拓宽新能源输出通道

当前，新能源主要以电力的形式通过超高压输电线输送至东部消纳区。实际上新能源还可以转化成绿氢、绿氧、绿醇、绿氨、绿色燃料及化学品等清洁能源产品，借助电网、铁路、管道等基础设施实现输出，通过综合性的能源输出通道摆脱对电网的依赖。综合性能源通道以沿线的新能源为资源基础，城市、工业系统为绿色能源产品的消纳方。城市和工业系统可以构建成区域性的“氢谷”：氢气既可以进入城市的燃气系统，又可以进入加氢站为城市交通系统提供能源，也能进入工业系统用作清洁燃料或绿色化学原料。通过综合性能源通道对新能源及其衍生的清洁能源产品实现跨区域消纳，可破解新能源输出通道受限的瓶颈，支撑沿线超大规模新能源电场的建设。同时，综合性能源通道可提供各类绿色能源、原料，可以转变成一个庞大的产业走廊和平台。最重要的是，综合性能源通道可为沿线的城市、工业系统提供绿色低碳的清洁能源产品，能够在碳减排总体目标的达成过程中发挥关键作用。综合性能源通道需要庞大的投资、总体且细致的规划研究和成熟的配套技术，需要国家层面的支持和推动。

2.4超级电容异常模式

对于超级电容异常模式来讲，其所表现出的异常情况为：当蓄电池储能装置自身的剩余容量处于正常状态下，而超级电容储能装置当中的剩余容量却会发生较高或较低的异常情况。在此种背景下，分布式发电储能系统自身性能就会大幅度降低，例如其吸收与释放高频功率性能，严重时还会给整体系统相应功能带来严重的负面影响。必须及时使系统恢复到正常的工作模式。与此同时，当分布式新能源发电中储能系统处于并网状态当中时，可以将外部电网视为一个不设上限的电网连接，在此情况下，超级电容就可以借助能量传递的方式，来将超出自身的能量传递到外部电网当中，从而能够促使自身在短时间内恢复到正常的运行状态。此外，在孤岛状态下，储能系统运行过程当中，由于会缺乏外部电网提供的相应辅助支持，因此就应当充分确保储能系统一直维持在功率平衡的稳定状态，通过超级电容来切实提升系统自身的反应力。与此同时，为了确保分布式新能源发电输出功率稳定性的有效提升，还必须强化超级电容与蓄电池二者储能装置之间的能量传递，从而切实达到能量有效管理的目的。

2.5智能微能源网络

智能微能源网络是在一定区域内，整合了各种能量生产、转化、储存、消纳等单元，通过集中调度和管理实现各个单元稳定运行的能源网络。传统的能源网络中不同能量形式之间缺少协调管理，能量利用效率有待提高，对输出波动性强的新能源容纳的操作弹性差。智能微能源网络可以打破不同能量形式之间的界面，开放性和操作弹性更强，可以适应更高的新能源接入比例并显著降低能耗。随着新能源消耗在总能源消耗中占比的提高，其在终端的利用形式将更为多样，其输出的波动性和多样性要求能源网络的开放性、适应性同步提高。智能微能源网络顺应了这一形势，应出台政策鼓励相关技术的研发和工程示范。

结语

当今世界正处于百年未有之大变局，全球经济发展与环境治理形势空前严峻。实现“双碳”目标，是我国应对气候变化和环境危机的良策，也是电力行业低碳转型、绿色可持续发展的良方。当前，要充分认识绿色低碳技术在新能源产业发展中的重要性，以新能源发电技术为核心，系统谋划构建绿色低碳技术发展体系和创新路径，为碳达峰碳中和贡献力量。

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