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几种典型的分布式直流电源

作者:快乐28 发布时间:2021-02-14 05:10 点击数:

  众所周知,风能属于环境友好型资源,它清洁环保,而且可以再生,由于全球风能的储藏量非常大且可利用量也较其他可再生资源多,因此在能源储量日益匮乏的今天,风能作为环保的可再生能源,它的开发方法和利用效率问题不断得到各国的重视和研究。所谓风力发电,就是利用先进的技术手段将风能转化成电能,具体说来,首先由风车接受风的能量,由它带动发电机转动发电,最后,将产生的电能再通过电子控制器进行处理,最后并入电网。

  风力发电是分布式直流电源中发电最为成熟和常见的发电形式,据GWEC(Global Wind Energy Council,全球风能理事会)的数据统计,仅2011年全球新增的风电装机容量就达到了41GW,累计风电装机容量达到238GW,年增长率达到21%,这一数字意味着风电开发在全球范围内已经走上了正式轨道,也意味着世界各国均已认可和接受风电带给电力领域的积极意义。

  风力发电机按结构的不同可以分为同步发电机与异步发电机两种类型,它们各有利弊。对于同步发电机,并网电路能够解耦发电侧和电网侧的有功功率和无功功率,因此同步发电机的并网电路能够提供无功补偿,使得其并网节点的低电压保护穿越能力较高,而且同步发电机的并网电路能够分离电网侧和发电侧,因此该电路可以隔离故障。但是同步发电机也存在缺陷,首先,它的体积较大,结构复杂,安装和维护成本高,另外,它的输出功率受风速的影响很大,容易使电网受到波动;异步发电机的优势在于结构简单,安装维护较为便捷,但是低电压穿越能力相对较差,在发电过程中会产生大量谐波,对电能质量造成影响。目前风力发电主要应用的虽然是异步发电机,但是随着电力部门对装机容量的不断提高和对电能质量要求的日益严格,相信在不久的将来会被具有全功率变流能力的同步发电机所替代。

  同其他可再生能源一样,风力发电也具有资源丰富、节能环保、安装运行灵活等优点,但一些缺点也不容忽视,主要有受环境风速影响较大而导致的不稳定性、不可控性等缺点。

  (1) 不稳定性:风机功率受风速大小的影响,由于风速时刻在变,导致风机功率难以预测,因此风力发电具有较大的不稳定性。

  (2) 不可控性:风力发电机是以风力带动发电机运转而产生电能的,而风力是不控制的,并且风能也无法大量储存,因此风力发电具有不可控性。

  光伏发电即是平常所说的太阳能发电,太阳能与风能一样,都属于环境友好且资源巨大的可再生资源,光伏发电就是利用半导体材料即太阳能电池的光电效应将太阳能转化成电能,它的原理是,当光照射在半导体材料上时,会将其中的电子和空穴激发出来,他们受到内电场的作用力向电池的两极移动,形成电流,进而产生电能。

  现在使用较为广泛的半导体材料主要有单晶硅、多晶硅和非晶硅等,有时也使用半导体化合物如磷化锢、砷化镓等。在实际应用时,将若干个太阳能电池组装成光伏组件,光照射在光伏组件上产生高压直流电,将此高压直流电通过逆变器逆变为与网内同频、同相的正弦交流电并入电网。光伏发电也是被世界各国所认可和接受的发电形式,它具有一些独特的优势,如受地域限制很小,设备简单,成本低廉,安装便捷,可靠程度较高且后期维护简便。特别是在当下,光伏发电设备成本不断降低,光伏发电得到了前所未有的发展。欧洲光伏产业协会统计的数据显示,仅2010年,全球光伏装机容量就达到39.7GW,2011年更创新高,上升幅度达67%,这充分表明了全球对光伏发电的重视与光伏发电存在的巨大市场潜力。我们可以肯定,随着科技的进一步发展,太阳能光伏发电必将在工业用电和居民生活用电中得到广泛普及。

  燃料电池是一种可以将化学能直接转化为电能的发电设备,其工作原理与普通电池类似,是一种高效且环保的发电方式,这里的化学能主要来自于富氢燃料。燃料电池发电技术近年来在各个部门的共同推进下有了巨大的进步和发展。根据解质的不同,燃料电池在发电的效率、便捷性和安全性方面具有诸多优势,其主要特点有:

  (1)能量来源广:传统的石油、煤、天然气等燃料都可作为燃料电池的能量来源,途径相当广泛;

  (2)转换效率高:燃料电池的发电效率较其他发电方式高出许多,可以达到80%~95%,是分布式发电中效率最高的,且这种高效率是不随负荷的变化而变化的,具有很高的可控性;

  (3)污染小:在发电过程中,燃料电池不会向环境排放污染物,具有很高的环境清洁性,同时也几乎没有噪音;

  (4)建设维护简单:燃料电池的构建不易受环境限制,扩容扩建简单。同时,燃料电池采用模块化结构,因此无论是分布式还是集成式布置都可以应用,安装便捷,占地面积小。

  微型燃气轮机中的“微型”主要指功率,只有几十到几百千瓦,其燃料来源与燃料电池一样主要来自天然气、汽油、柴油等传统的燃料。微型燃气轮机的结构包括离心式压气机、向心式涡轮、燃烧室、回热器、高速逆变发电机和电子控制装置。燃料燃烧产生的高温气体送入向心式涡轮机械做工,带动发电机发电,将产生高频交流电经过整流和逆变处理之后,便可以并入电网。微型燃气轮机的体积小、可靠性高且较为环保,效率也较现有发电设备高,热电联产的情况下可以达到75%。现阶段微型燃气轮机发电技术已经较为成熟,也已得到广泛应用,具有很高的商业竞争力。

  生物质能发电技术先将生物质能转化为可燃烧的能源(如酒精、燃油等),然后再将其燃烧来驱动发电机发电。这种发电形式虽然在我国还没被大范围使用,但在国外已经达到了规模化生产的要求,每一台的装机规模现都已达到了百兆瓦级别,而且发电过程中产生的灰渣实现被再次利用,并且各项排放指标均满足要求,使二氧化碳的排放得到了有效的抑制,实现资源循环利用的同时对环境也是友好的。

  (2)低污染:生物质能发电产生的灰渣基本上都是可以被再次利用的,排放后也都能被环境降解,同时排出的污染气体也很少;

  (3)普遍性:可以利用生物质发电的地区极为普遍,尤其在乡镇农村地区存在大量的秸秆废弃物等,这些地方也是生物质能发电的主要地区。


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