电力生产技术现状及发展趋势研究

摘 要：依照我国现有的能源结构来看，主要是以火力和电力生产为基础。随着我国逐渐开始重视环保、效率、节能等方面，计算机技术和自动化技术逐渐合理地引入并取得了相当不错的效果。本文针对电力生产技术的现状进行分析，并对其未来的发展趋势进行相应的阐述。

关键词：电力生产 自动化技术 发展趋势

这个时代的最大特点就是能源消耗不断增加，随着能源消耗愈演愈烈使得物质生活不断地提高，同时造成对电力能源的需求也变得逐渐紧张，电能在日常生活中是不可缺少的必须品。我国计算机技术信息技术不断地更新发展，诸多新兴的电子设备已经开始进入配电系统并为解决电能质量控制提供了全新技术手段。就我国电力生产技术的现状和发展趋势进行初步探讨。

一、电力生产技术现状

1.交流输电技术。交流输电技术在世界范围内使用。可以确定的是未来这项技术将在电力输送和分配方面会引起很大的变革，对于现有电网资源和实现电能的高效利用，这将带来巨变。“交流输电技术”是指采用大功率电子器件作为大功率高压开关，与其他电力设备组成FACTS 设备，以实现对电力系统参数，如线路阻抗、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。世界上第一台500KV的全可控的串联补偿装置(TCSC)已于1994 年12 月在美国开始商业化运行。目前，美国以及中国、法国等国的电业部门均在重点研究在超高压输电工程中应用TCSC 和其他FACTS 技术的可行性实施方案。

2.电能质量控制技术。另一个重要内容就是电能的高效利用，它可以向用户提供可靠的、稳定的电能。现代社会的发展对提高供电的可靠性要求十分的高，它恰恰满足了电能质量越来越高的要求。企业在不断地变革，由于变频调速驱动器以及机器人等精密的加工工具的采用，同时由于可编程控制器、计算机信息系统在广泛的普及运用，这就对现在的电能质量提出了极为严格的要求。这些设备对电源的波动以及干扰十分灵敏，任何供电质量的恶化均有可能会造成产品质量的不佳，甚至可以导致重大的经济损失。电力电子技术的发展进一步推动了电力电子设备开始进入配电系统并为解决电能质量控制提供了相应的技术手段。“用户电力技术”这一概念逐渐为人所知，使用电力电子技术提高供电可靠性和实现电能质量严格控制。现在已经开发出用于配电网的电力电子装置。

3.燃料电池发电技术。燃料电池就是直接地将燃料的化学能转变为电能的装置。燃料电池发电的效率最高可以达到70%以上，高温燃料电池联合循环效率甚至达到了85%。与此同时，燃料电池规模和负荷大小对效率的影响十分小。燃料电池发电能具有跟踪负荷变化快速的特点，速度是变化全负荷的50%，而且调峰能力强。环境污染小是燃料发电的最大优点，没有燃烧过程，这完全实现了零排放目的。省水是燃料电池所具有的另一个优点。我国水资源极度匮乏，这对保护水资源有很大好处。此外，燃料电池发电尚有适合分布式供电、节省输电投资、模块结构、便于扩建等优点。早期的燃料电池式碱性燃料电池，曾用于宇航上。现在商用的多为磷酸燃料电池(PAFC)。

二、电力生产技术的未来发展

1.太阳能发电技术。太阳能是目前取之不尽的可再生能源，可利用量巨大。太阳辐射能，依纬度的不同，可达870～3400KWh/m2。按转换效率计算，在一般地区，十五平方米面积的太阳能电池全年可提供3500～5500KWh/m2 的电能，足够一般家庭日常使用，太阳能发电技术主要包括光伏发电技术和太阳热发电技术。光伏发电技术，即用太阳能电池将太阳光能直接转变为电能的技术，被认为是下世纪最有希望得到工业规模应用单位可再生能源利用技术之一。目前，全球光伏发电规模尚小。太阳能电池的产量增长容量很快，约每3～4 年翻一番。到下世纪中叶，光伏发电装置容量将很可观。由于近年光伏电池研究的进展迅速，光伏发电的价格预计几年左右便可与常规发电技术竞争。

2.电能储存技术。实现电能高效利用可以通过电能储存这个关键方式，不包括抽水蓄能途径，BESS，即电池蓄能，是较为实用的储能系统。交直流变换器是其核心部件，交直流变换器由GTO-类的器件以及蓄电池共同构成。电池蓄能系统不仅能够备用，而且能够当成调频以及调峰电源，或者能够作为大型的不间断电源，在关键用户里直接进行安装。而且电池蓄能拥有无功调节的作用。现在，全球运行的电池蓄能系统多于二十个。如有5MW的电池蓄能被安装在 洛杉矶的VERNON中，有10MW的电池蓄能被安装在美国加州的CHINO变电站当中。有一个20MW的电池蓄能被安装在波多黎各中，其作用为调频以及旋转备用。在电力系统当中，蓄电池的储能密度的提升、寿命的延长与价格的降低是大量使用电池蓄能的技术重点。现在蓄电池储能的密度为每千克100W至200W，具有10年的使用寿命，蓄电池储能每千瓦的整体造价是900美元。正在探索诸多新型电池，如锌-空气电池、钠-硫电池、镍-锌电池以及聚合物薄膜电池，假如获得重大研究进展，就会促进电动汽车的普及，同时提供电能的高效利用。除此以外，也在积极试验以及探究超导储能。

三、电力工业存在的问题

1.电力供需矛盾难以解决。据有关数据显示，每个国家的人均国内生产总值与每个人的平均能量消耗密切相关。即如果中国至21世纪中期提升至中等发达国家水平， 那么人均用电水平一定会提高。中国对电力的需求随着人口的持续增多与现代化进程而持续提高。根据中国过去的规划，截止至2050年，发电装机大概达到多于15亿千瓦，在目前装机的基础上，数量提高了多于13亿千瓦。根据普通发展速度计算，基本无法达到这个目标。所以，需要找到新的方法去发展进步。

2.逐渐严重的有限资源的约束。自去年以来，中国变成石油进口国，无法实现石油发电。但是中国现在的水电可发量较低，可发量总计小于3.7亿千瓦。所以，煤炭是在将来的某段时期的主要能源。但是， 怎样解决燃煤生产对环境导致的恶劣污染是目前面临的困难之一。而且，短缺的煤炭基地资源是制约中国水电发展的另外一个关键的原因。 3.3 艰巨的治理环境的任务。但是环境保护的问题更是迫在眉睫。中国作为消费煤炭大国以及生产的大国，在电力的总结构当中所占份额为80%。以240千瓦的水电站为例，如果缺失较好的控制，其一小时排放灰尘的量可达70吨至80吨，其一小时排放二氧化碳的量可达7吨至12吨，而且还包括渣子150吨与各种废物100吨，数量很大。现在民众更为关心的是在我国的诸多城市都下酸雨。我国大气中二氧化碳的平均浓度比日本多3倍，为 0.03ppm，部分地区高达15ppm。酸雨会造成土壤退化、农作物以及森林被破坏以及水源变质等严重危害。

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