光伏出力曲线_分布式光伏电站的国家相关政策

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浅谈新能源技术论文

新能源是指传统能源之外的各种能源形式。我整理了浅谈新能源技术论文，欢迎阅读!

论新能源发电技术

摘要：本文从全球能源的现状，介绍了中国能源发电技术的应用情况，发现中国新能源发电对现代化建设具有重要战略意义。进一步介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统两种新能源发电技术。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是近期发展的重点。燃料电池是一种将化学能直接转换成电能的装置，它能量转化效率高，几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。

关键词：新能源;风能;燃料电池;发电技术

中图分类号： F206 文献标识码： A

能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈，如何开发先进安全的新能源使用技术、如何提高能源利用率也随之成为世界各国关心的课题。欧盟就首先提出了20-20-20计划：到2020 年，可再生能源占欧盟总能源消耗的20%。2007年12月，美国前总统布什也签署了《能源独立和安全法案》(EISA)，从而大力推动新能源的使用和节能计划。另外，从环境的角度来看，为了保护人们赖以生存的地球，开发新能源也是必由之路。

一、我国能源和发电技术的现状

2011年，我国新能源发电继续保持快速发展态势，并网装机容量持续增长，发电量不断增加。截至2011年底，我国新能源安装容量达到7000万kW，居世界首位，并网新能源装机容量达到5409万kW，同比增长47.4%，约占全部发电装机容量的5.1%。其中，风电并网容量约占并网新能源装机总量的85.5%;并网太阳能光伏装机容量约占并网新能源装机总量的4.4%;生物质及其他新能源发电装机容量约占并网新能源装机总量的10.1%。

2011年，我国新能源发电量约为1016亿kW?h，同比增长29.9%，约占全部发电量的2.2%。其中，风电发电量约占新能源发电总量的72.0%;太阳能光伏发电约占0.9%;生物质及其他新能源发电约占27.1%。2011年我国新能源发电量按发电煤耗320g/(kW?h)计算，相当于节约3241万tce，减排二氧化碳9030万t。

电能是国民生活和生产的根基，无论是从能源角度，还是电力系统自身方面来看，研究新能源发电技术对于我国的现代化建设和人民生活都具有相当大的现实意义和战略意义。

二、风力发电技术

风能资源主要包括陆地资源与近海离岸资源两部分。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是目前新能源发展的重点方向。

1.发展现状

近年来，我国风力发电产业取得了长足发展，这与我国的风能资源丰富密不可分。据有关资料显示，陆地上离地面10米高度处，我国风能资源理论储量约为43亿千瓦，技术可开发量约为3亿千瓦，离地面50米，估计可能增大一倍;近海资源10米高经济可开发量约7.5亿千瓦，50米高约15亿千瓦。从我国联网风电场总装机量来说，到2006 年底，我国已建成约91个风电场，装机总容量达到约260万千瓦，比2005年新增装机134万千瓦，增长率为105%。根据国家中长期规划，2015年风能发电要达到1500万千瓦，2020年要达到3000万千瓦。但是，与风电发达国家相比，我国的发展规模还很小，发展速度也较缓慢。制约我国风电发展的重要因素包括技术和制度两个方面。技术方面，风电机组的制造水平较低，风电机组性能测试设备和技术也相对落后，并缺少相应的认证机构;制度方面，风电场的运行维护水平和制度与国外风电场及国内火电生产相比有明显差距，缺乏对运行过程中出现的问题和故障的详细记录、分析。

2.对电力系统的影响

风力发电机是以风作为原动力，风的随机波动性和间歇性决定了风力发电机的电能输出也是波动和间歇的。所以，风电场的大规模接入将会带来波动功率，从而加重电网负担，影响电网供电质量和电网稳定性等。

(1)对电能质量的影响。空气气流运动导致的风速波动周期一般为几秒到几分钟，这种短周期的风速波动以及风电机组本身的运行特性可能影响电网的电能质量。首先会对频率产生影响：风力发电有功功率波动引起电磁功率的波动，由于发电机组转子惯性，调节系统很难跟上电磁功率的瞬时变化，造成功率不平衡，使发电机转速变化，系统频率也将改变。此外，风电还会对电压产生影响：并网风电机组输出功率的波动导致电压的波动，而其输出功率的频率范围正处于电压闪变的范围之内(25Hz)，因此又会造成电压闪变，最后会产生谐波电压和谐波电流。

(2)对电网稳定性的影响。对较为薄弱的电网，风电功率波动将导致瞬间电压跌落以及风力发电机的频繁掉线。在故障清除之后，发电机的磁化和转差率的增加会消耗大量无功，导致电网电压恢复困难。

(3)对调频调峰能力的影响。气流长时间、季节性运动导致的风速波动周期一般为数小时，甚至数天、数月，这种长周期的风速波动会增加现有电网调频调峰的负担。负荷曲线的低谷期常常对应了风电出力的高峰期，风电场的并网发电使电网的等效负荷峰谷差增大，大大增加了电网调频调峰负担。

三、太阳能光伏电池发电技术

1. 1 太阳能光伏电池

太阳能光伏电池发电也简称为太阳能光伏发电，被认为是未来世界上发展最快和最有前途的一种可再生新能源技术。太阳能光伏电池的基本原理是利用半导体的“光生伏打效应”( 光伏效应) 将太阳的光能直接转换成电能。能利用光伏效应产生电能的物质，称为光伏材料。利用光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件叫太阳能光伏电池或光伏电池。光伏电池是太阳能光伏发电的核心组件。

1839 年，法国物理学家贝克勒尔 ( Edmond Bec-qurel) 发现: 将两片金属浸入电解液中所构成的伏打电池，当接收到太阳光照射时电压升高，他在所发表的论文中把这种现象称为“光生伏打效应( PhotovohaicEffect) ”。“光生伏打效应”是不均匀半导体或半导体与金属混合材料在光照作用下，其内部可以传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，因而在不同部位之间产生电位差的现象。1941 年，奥尔在硅材料上发现了光伏效应，从而奠定了半导体硅在太阳能光伏发电中广泛应用的基础。1954 年，美国贝尔实验室的科学家恰宾( Darryl Chapin) 和皮尔松( Gerald Pearson) 研制成功世界上第一个实用的单晶硅光伏电池。同年，韦克尔发现砷化镓具有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成世界上第一块薄膜光伏电池。我国2010 年 12 月投入运行的大丰 20 MW 光伏电站，是目前全国最大的薄膜光伏电站，年发电量2 300 万 kW·h。

太阳能光伏电池的工作原理如图 1 所示。

在半导体中掺加杂质制成 PN 结，以形成在平衡状态时具有的内建电场，在该内建电场的作用下分离由外界激发而生成的过剩载流子，从而形成外部电压。在光照条件下，半导体中的电子吸收光子能量从价带跃入导带，形成电子———空穴对，成为载流子。生成载流子所需要的最低能量是半导体的禁带宽度 Eg，使用禁带宽度较小的材料制作的太阳能电池可以形成较大的电流。

基于单晶硅的第一代光伏电池是目前太阳能光伏电池市场的主流，其光电转换率已达 24. 7%; 基于薄膜技术的第二代光伏电池的光电转换效率已达到16. 5% ～ 18. 8% 。由于薄膜光伏电池大大减少了半导体材料的消耗，因此具有很好的发展前景。应该指出，光伏电池在光电转换过程中，光伏材料既不发生任何化学变化，也不产生任何机械磨损，因此太阳能光伏电池是一种无噪音、无气味、无污染的理想清洁能源。2006 年，我国太阳能电池生产总量首次达到400 MW，从而超过美国成为全球第三大生产国，也是世界上发展最快的国家。

1. 2 太阳能光伏电站

太阳能光伏电站是将若干个光伏转换器件即光伏电池封装成光伏电池组件，再根据需要将若干个组件组合成一定功率的光伏阵列，并与储能、测量、控制装置相配套，构成太阳能光伏电站。

太阳能光伏电池具有很大的灵活性，不仅可以用其建设零星规格的电站，而且可以组成应用于小型、分散电力用户的太阳能光伏发电系统。这种独立运行的太阳能光伏发电系统称之为离网型太阳能光伏发电系统。

由于受昼夜日照变化及天气的影响，离网型光伏发电系统通常需要和其他电源形式联合使用，比如柴油发电机组以及蓄电池组，从而增大了电站的投资和维护费用。离网型光伏发电系统往往建在距离电网较远的偏远山区及荒漠地带，向独立的区域用户供电。西藏措勒 20 kW 光伏电站是我国建设较早的离网型光伏电站，总投资 290 万元，1994 年 12 月正式投产发电。

离网型太阳能光伏电站系统如图 2 所示。

电站的发电系统由太阳能光伏电池方阵、蓄电池组、直流控制器、直流 - 交流逆变器、交流配电柜和备用电源系统( 包括柴油发电机组和整流充电柜) 等组成。其工作原理为太阳能光伏电池方阵经过直流控制柜向蓄电池组供电，并根据需要整定蓄电池组的上限和下限电压，由直流控制柜自动控制充电。蓄电池组通过直流控制柜向直流 - 交流逆变器供电，经逆变器将直流电变换成三相交流电，再通过交流配电柜以三相四线制向用户供电。当蓄电池组的电压下降到下限电压时，为不造成蓄电池组的过渡放电，直流控制柜将自动切除其输出电路，使直流 - 交流逆变器停止工作。柴油发电机组为电站的备用电源，必要时由备用电源通过整流充电柜向蓄电池组充电，或在光伏发电系统出现故障及停运时直接通过交流配电柜向用户供电。直流 - 交流逆变器和柴油发电机组不能同时向用户供电，为此必须在交流配电柜中设置互锁装置以保证供电电源的唯一性。

当太阳能光伏电站的容量达到一定规模时，还可与电网相联，即所谓的并网型光伏电站。这时，如果本地负荷不足，则可将多余的电能输送给电网。当本地太阳能发电量不足时，则由电网向用户提供电能。因此，并网型光伏电站可以不需要使用蓄能装置，减少系统投资和维护费用。同时由于与电网的互济，提高了发电设备的利用率和供电用电的安全可靠性，是大规模开发太阳能发电技术的必然趋势。我国第一座并网型光伏电站是 2006 年建成投运的西藏羊八井可再生能源基地 100 kW 高压并网光伏电站。2010 年底全国首个光伏并网发电项目敦煌 2 ×10 MW 光伏发电项目建成投产。

四、结论与展望

本文从全球和我国的能源现状出发，分析说明了新能源发电技术是当前迫切而有实际价值的研究课题，进而具体介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统的特点以及我国在这两个方面的发展现状。新能源不仅仅指风能和燃料电池，还包括生物质能、海洋能、地热能和光伏电池等。我国乃至全世界的新能源发电技术发展的潜力都是巨大的。在人类明天的舞台上，新能源将取代化石燃料，扮演重要的角色。

参考文献：

[1] 徐德鸿 . 新能源电力电子导论 [D]. 杭州 : 浙江大学 ,2009.

[2] 郝伟, 舒隽, 张粒子. 新能源发电技术综述 [C].华北电力大学第五届研究生学术交流年会 ,2007.

[3] 施涛.燃料电池发电系统的建模与仿真 [D].南京:东南大学,2007:5-6,63-64.

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分布式光伏电站的国家相关政策

“水火互补”就是将光伏电站作为“虚拟水力机组”，接入龙羊峡水电站。水能和光能相辅相成。利用它们的互补性，可以依靠水轮发电机组的快速调节能力和水电站水库的调节能力来调节光伏电站的有功输出，进行“水火互补”发电，实现平滑稳定的发电曲线，使光伏发电成为可与水电媲美的优质电能。

阳光普照时，光伏发电，但在夜间或天气变化时，电站出力为零或迅速下降，这就需要其他电源的出力迅速增加。此时可以通过电网调度系统自动调节水力发电，减少天气变化对光伏发电的影响，补充光伏发电减少带来的电力不足，提高光伏发电质量，从而获得稳定可靠的电力供应。

经水轮发电机组调节后，两个电源组合的电量通过龙羊峡水电站的外送通道送入电网。

补水工程运行后，龙羊峡水电站输电线路年利用小时可由4621小时提高到5019小时，大大提高了水电站的经济效益，实现了国有资产的保值增值。

关于分布式光伏发电的《分布式光伏发电示范区工作方案》（草案）由国家能源局颁布，方案包括，项目可行性分析、落实项目安装条件、工作进度安排、政策支持机制、组织实施方式、示范区选择原则等六方面 。

一、项目可行性分析

在落实安装条件的基础上，调查分析各项目的运行条件：例如，安装光伏的单位的光伏发电出力与用电负荷的匹配情况;项目光伏发电量和自发自用比例;项目的发电成本及合理收益，与用户侧替代网购电的价格对比，并考虑消费光伏发电量的用户的收益分成，提出最低度电补贴标准建议。

二、落实项目安装条件

省(区、市)级能源主管部门指导拟开展示范的工业园区管委会、承担分布式光伏发电投资经营的企业，落实光伏安装和运行条件。

三、工作进度安排

能源局要求各省级能源主管部门(含计划单列市)按要求，组织编制示范区实施方案并初步论证后，于2013年7月10日前将实施方案上报国家能源局。国家能源局对各地区上报的示范区实施方案进行审核，按照示范区的先进性、经济性、可推广性进行筛选，并将实施方案送电网企业研提配套电网落实的意见。在7月20日前明确示范区名单，于2013年7月底前启动建设。

四、政策支持机制

按分布式光伏发电项目的发电量给予补贴。自发自用电量和多余上网电量均按照统一标准补贴(暂按补贴期限20年测算，以国家价格主管的文件为准)，中央财政不再给予项目投资补贴;在国家补贴标准之外，地方政府可给予项目投资补贴或增加度电补贴。

用户从电网购电执行正常的用电价格政策，多余光伏发电量上网，由电网企业按照当地脱硫燃煤火电标杆电价收购。

对光伏发电的发电量、多余光伏发电量上网电量，由电网企业负责计量、统计，并据此按照国家规定的度电补贴标准按月转拨国家补贴资金。

光伏发电项目可由电力用户自建，也可采用合同能源管理方式。合同能源管理企业应与电力用户应依据国家关于合同能源管理等规定，签订能源服务协议。

五、组织实施方式

国家能源局负责指导各地区分布式光伏示范区建设，协调并督促电网企业做好配套并网服务，及时解决示范区实施中遇到的政策方面的问题。

六、示范区选择原则

在具备规模化应用、经济性好的地区率先开展示范,鼓励园区的分布式光伏发电项目由一个业主统一投资建设经营，由其统一协调建筑屋顶使用、光伏发电量消费以及与电网的关系。 最新的分布式光伏发电补贴政策在国内部分地区相继出台，其补贴力度超过业内预期。其中嘉兴光伏产业园对建成的分布式项目给予每度电2.8元的补贴，在行业上下引起震动。在嘉兴之后江西、安徽等地关于个人分布式光伏电站补贴政策也先后出炉。新能源行业分析师认为，分布式光伏发电政策力度超预期，将有利于分布式光伏电站市场加速发展 。

6月18日举行的“2013长三角嘉兴投资贸易洽谈会暨嘉兴太阳能光伏产业投资推介会”上传出，嘉兴光伏产业园内建成的个人分布式项目将得到每度电2.8元的补贴，补贴三年，逐年下降5分钱。“平均下来，三年半就可以收回成本。”业内人士戏称，这下全国人民都要去嘉兴建分布式电站了。

除了嘉兴光伏产业园，桐乡市出台的《关于鼓励光伏发电示范项目建设的政策意见(试行)》给予的补贴同样丰厚。桐乡市提出对装机容量0.1兆瓦以上的示范工程项目实行“一奖双补”。首先给予投资奖励，即对实施项目按装机容量给予每瓦1.5元的一次性奖励;其次是发电补助，政府对光伏发电实行电价补贴，建成投产前两年按0.3元/千瓦时标准给予补贴，第三至第五年给予0.2元/千瓦时标准补贴;此外桐乡市还鼓励屋顶资源出租，对出租方按实际使用面积给予一次性30元/平方米的补助。

据业内人士透露，各省市已基本完成上报分布式光伏示范区方案，各省市补贴方案将陆续出炉。江西、安徽等地关于个人分布式光伏电站补贴政策已先后出炉。其中，合肥市规定居民自家建光伏发电项目或企事业单位建设光伏停车场。

江西省则以实施屋顶光伏发电示范工程的形式给予专项资金补助。补助标准考虑国家政策、光伏组件市场价格等因素逐年调整，一期工程将补贴4元/峰瓦，二期工程暂定3元/峰瓦。居民自建屋顶光伏发电示范工程将获得4000元左右的补贴。

新能源行业资深分析师表示，各省市补贴标准普遍在国家补贴的基础上给予0.25-0.3元/度的补贴。国家层面期限长达20年的补贴方案也将很快出炉，预计为0.45元/度。国务院常务会议关于加快光伏行业健康发展的六项措施中已经明确要求全额收购光伏发电量，再加上补贴力度较大，将带动个人投资屋顶光伏发电项目的积极性。从而能消化掉部分过剩产能，曲线驰援国内光伏制造行业。

已知的出台地方性分布式光伏发电补贴的地域有：

嘉兴：光伏产业园内建成的个人分布式项目将得到每度电2.8元的补贴，补贴三年，逐年下降5分钱。

桐乡：对装机容量0.1兆瓦以上的示范工程施项目按装机容量给予每瓦1.5元的一次性奖励；其次是发电补助，政府对光伏发电实行电价补贴，建成投产前两年按0.3元/千瓦时标准给予补贴，第三至第五年给予0.2元/千瓦时标准补贴。

合肥：居民自家建光伏发电项目或企事业单位建设光伏停车场，项目投入使用并经验收合格后，按装机容量一次性给予2元/瓦补贴，另外按照发电量给予每度电0.25元的补贴。

江西：以实施屋顶光伏发电示范工程的形式给予专项资金补助，一期工程将补贴4元/峰瓦，二期工程暂定3元/峰瓦。