摘要:当前,我国分布式发电系统的发展还存在很多问题,其突出表现在政策层面、技术及市场等方面。从技术方面来看,分布式发电技术在供电质量、储能设备、电网安全等方面还存在不少问题,这也制约了分布式发电的大规模运用;从市场经济方面来看,分布式能源系统在我国尚属于发展阶段,新能源设备装备还得进一步降低成本,目前分布式发电系统还离不开政府的扶持和在政策上的倾斜。本文主要对分布式发电技术及新能源设备发展状况进行研究。
关键词:分布式发电;新能源设备;发展状况
一、分布式发电技术发展状况
为解决大电网供电弊端的难题,同时又整合分布式能源的优势,削弱分布式能源对大电网的影响,国外2002年较完整地提出发挥分布式发电潜能的一种特殊形式的电网———微电网。分布式技术具有能源利用效率高、对环境污染少、高可靠性、安装地点接近用户等方面的优势。我国政府给予高度重视,在“十二五”规划的推动下,就不断出台相关建设和指导文件,并在全国众多有相应需要的地区试点和推广微电网。由此,微电网的发展越来越受到行业与社会的重视。从全球来看,分布式电源组成的微电网主要处于实验和示范阶段,分布式电源组成的微电网已经从幼稚期过渡到成长期,市场规模稳步成长。目前,全世界都面临能源短缺、环境恶化危机和电力需求的高增长,这些都给分布式电源的发展提供了良好的环境。
二、装备市场
1、光伏发电
光伏发电产业链主要包括硅片、多晶硅以及电池组件。在光伏发电产业链中,各部件的生产技术越来越成熟。国内光伏企业约52%的利润来自多晶硅的生产,约18%的利润来自电池组件的生产,其余17%和13%的利润分别来自电池片和硅片的生产。我国光伏产能目前已经位居世界第一,光伏行业的盲目扩张建设、低水平重复建设、同质化竞争的现象仍然十分严重。这就造成了整个国内光伏企业景气指数偏低,同时也促使光伏生产企业加快产品结构优化调整,提升产品质量,同时布局高端技术领域。
目前,中国在一些价值较高的关键设备技术方面和国外先进发达国家还存在较大差距,部分设备虽已国产化,但设备性能和质量还是达不到要求;有些关键技术在国内还是空白,例如:CVD、还原炉、PECVD设备、烧结炉和全自动丝印机、自动分选机、线切割机、自动焊接机、离子注入机等。要降低我国电池制造成本,就必须提高高价值设备的国产化程度。光伏产业仍面临多方面的问题:一是材料、装备等关键技术与国外先进水平尚存差距,基础研究有待加强;二是资金支持及政策扶持等过于偏重应用环节,对制造业研发及技术改造支持不足;三是发电并网等有关政策仍待细化落实;四是国际贸易环境仍存在恶化的可能。长远来看,行业仍面临深度调整。
2、风力发电
目前,我国风电装置制造业还未形成良性的行业竞争规范,整个行业缺乏自律性,恶性的低价竞争导致所生产的产品质量问题时有发生,从而进一步加重零部件供应商、整机制造商和开发商之间互相拖欠货款现象,不利于风电行业的长期健康稳定发展。近年来,我国风电建设速度下滑较为明显,2017年风电新增装机容量创近5年新低,低于2016年的427万kW、也低于2015年的1794万kW。从设备利用率来看,2017年,三北地区风电设备利用率得到了大幅的上升,新疆、内蒙、甘肃上升幅度分别达到460h、233h、381h。2017年,得益于电力市场建设步伐加快,西北地区风电消纳成果显著。风电企业自动参与电力市场的实时交易,极大地推动了风电的大规模上网消纳,同时,随着电网建设,我国超高压输电线路的建成投运,跨省、跨区电力市场交易频次也在逐步提高,这也为西北风电顺利进入华中、华东区域创造了良好条件。
3、光热发电
光热发电的发电原理是先将光能变为热能后再利用热能发电,它和光伏发电不同的地方在于,光伏发电输出的是直流电,而光热发电输出的是交流电,其可以直接并网运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆到2018年—2020年逐步实现太阳能热发电规模化发展,重点建设青海、甘肃、内蒙、新疆4个百万千瓦级太阳能热发电示范基地,围绕主要技术路线及其他能源结合方式,开展10万kW级规模化示范建设,积累建设运行经验,推进产业链建设,促进技术进步和成本下降,并在此基础上提出我国太阳能热发电在能源发展中的定位。
4、储能装备
4.1技术层面
超临界压缩空气储能:到2020年底,完善透平、蓄冷/热换热器等关键技术,能量成本降至1000~1500元/kW•h,系统效率提升至60%~70%,并趋于稳定;到2030年底,关键技术达到成熟水平。飞轮储能:到2020年底,在飞轮的轴承、转子、飞轮阵列、材料等关键技术领域取得突破性进展,比功率提升至8000W/kg,功率成本降至1600元/kW左右,且基本稳定;到2030年底,进一步完善关键技术,缩短与国外先进技术水平的差距。
铅蓄电池:到2020年底,在板栅材料、隔膜材料、极板、替代材料等关键技术上取得突破,循环寿命提升至1500次,能量成本降至500~600元/kW•h;到2030年底,持续研发新技术以提升电池性能。锂离子电池:到2020年底,锂离子电池各部件材料的研发与制备技术得到完善,循环寿命提升至6000~8000次,成本降至1000~1500元/kW•h;到2030年底,实现高性能、长寿命锂离子电池的规模化批量生产。液流电池:到2020年底,完善电池材料与电解液等关键技术,保持与国际水平的竞争优势,全钒液流电池能量成本降至2800~3000元/kW•h,锌溴电池能量成本降至210元/kW•h左右;到2030年底,持续完善液流电池工艺技术并达到技术成熟水平。钠硫电池:到2020年底,钠硫电池关键技术得到完善,成本降到约1400元/kW•h;到2030年底,持续完善钠硫电池的加工工艺技术,大幅度降低电池成本。超级电容:到2020年底,突破高能量电极材料关键技术;到2030年底,继续完善高能量电极材料关键技术。
4.2应用层面
中国储能在应用层面上发展路线为在2015年之前,储能项目以示范应用为主,应用领域大致分为:调频辅助服务、可再生能源并网、分布式发电及微网、电力输配、电动汽车光储式充电站;2020年之后,储能在调频辅助服务、分布式发电及微网、电动汽车光储式充电站及需求侧管理等领域得到成熟应用,并形成若干典型的商业模式,并逐步在各个领域均实现商业化的发展。
5、控制系统装备
光伏逆变器:其作用是将光伏太阳能发出的直流电变换为交流电。一般根据逆变器的适用场合不同,会有不同规格的逆变器装备。风电系统设备:高效电机、风电场电压无功自控系统等组成风电的系统装备,后者主要是协调集中和控制整个区域电网的无功补偿设备,用来调节和稳定电网电压。控制系统(含控策略):分布式发电系统由很多复杂的电力装置组成,如何有效提升这些电力装置在分布式发电系统中的运行效率,使分布式发电系统更加完善,采用基于多代理系统的分布式协调控制策略是一个解决办法,其目的是将大的复杂系统划分为小的简单系统,在这样的控制模式下,通过若干子系统可以完成过去需要整个系统集中完成的任务。各子系统之间既相对独立又相互联系,相互只交流信息,通过协同合作的方式完成任务。随着多代理技术的不断发展,其应用范围、规模都不断扩大。
结束语
分布式发电具有能源利用效率高、对环境污染少、可靠性高等优势,其可以实现小范围的功率平衡和能量优化。目前,分布式发电技术已经成为电力系统发展的前沿技术。笔者介绍了分布式发电技术及新能源设备发展状况,分布式发电系统将成为大电网的配网模式之一,其有效地融入到智能电网中,对提高电网的安全稳定和节能降耗起到积极的作用。
参考文献
[1]周松林,茆美琴,苏建徽.考虑风力发电随机性的微电网潮流预测[J].中国电机工程学报,2013,33(22):26-34.
[2]沈沉,吴翔宇,王志文,等.微电网实践与发展思考[J].电力系统保护与控制,2014,42(5):1-11.
论文作者:鱼维娜,王端勇,李成子
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/14
标签:分布式论文; 电网论文; 年底论文; 光伏论文; 技术论文; 系统论文; 关键技术论文; 《基层建设》2019年第4期论文;