在过去的二十年间,全球新能源发展迅猛,风电和光伏发电量快速增长。风电和光伏发电量的增长令人瞩目,分别从1997年的12TWh和0.8TWh增长到2016年的959.5TWh和331.1TWh,风电发电量增长了79倍,光伏发电量增长了413倍。如今,以风电、光伏为代表的新能源发电已经成为电力供应中不可忽视的重要成分;然而在我国,尽管新能源发电近年来得以快速发展,但从装机容量和发电量来看,新能源占比仍然有较大的提升空间。截止到2017年三季度末,我国煤电装机容量占全部装机容量的61.87%,水电占19.4%,核电占2.05%,风电占9.0%,光伏占.687%,生物质占0.81%。从发电量来看,煤电发电量占比高达71.84%,水电占16.95%,核电占3.82%,风电占4.43%,光伏占1.78%,生物质占1.18%;由此可见当下在我国煤电在装机容量和发电量上均占据绝对优势,风电、光伏的发电量合计仅占全部发电量的5.21%,而煤电发电量则占全部发电量的71.84%。因此,风电、光伏等新能源替代煤电的空间巨大,同时也迫切需要加强政策和技术创新,在提升新能源发电综合效率的同时进一步降低新能源发电成本。
随着全球经济社会的不断发展,新能源的开发和利用逐渐成为人们关注的焦点。人们迫切呼唤更加清洁、可再生的能源来取代传统化石能源,以减轻其对环境的压力。大规模利用太阳能和风能等新能源不仅有利于我国能源结构的调整,更对我国社会经济的快速发展起到了积极的推动作用;国际能源署将可再生能源划分为三类,包括大型水电站、生物质能和新的可再生能源,如太阳能、风能、小水电和海洋能等。这些新能源不仅为我们生活提供了便利,更为我国能源结构调整和技术创新贡献了力量。
1、太阳能,就是太阳所发出的能量,它通过光-热转换、光-电转换和光化学转换等方式被人类利用。太阳能的能量巨大,且具有典型的可再生性,为各种可再生能源提供了无限的可能性。然而,太阳能的能量密度较低,分布不均匀,表现出典型的间隙性和随机性。
2、风能,源于太阳辐射造成地球表面温度不均匀引起的各地温度和气压的不同,从而产生空气运动。风能具有总量大、分布广、无污染等诸多优点,但同时也存在能量密度低、随机性大、难以存储等挑战。
3、小水电,即装置容量较小的水力发电系统,与大水电相比,它具有淹没土地少、对生态环境影响小、造价低、工期短等优势。然而,小水电的发电季节波动性强、负载适应性差。
4、海洋能,是大海中的宝藏,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能等不同的能源形态。海洋能蕴藏在海洋总体水体中,具有巨大的开发潜力,但单体能量较小,既有稳定海洋能也有不稳定海洋能。
5、燃料电池是一种以氢气为燃料进行化学反应产生电力的装置,是继水力、火力、原子能发电方式之后的“第四种发电方式”。燃料电池具有节能、转换效率高、对人体无化学危害、对环境无污染、几乎零排放等优点。然而,燃料电池发电也存在不足,如燃料种类单一、密封要求高、比功率低、造价高等问题。
当前发展新能源已成为全球能源应用的大势所趋。首先,发展新能源是必要的,是经济、社会和环境的协调发展所要求
的。对于我国来说,虽然能源总量丰富但人均不足,当前正处在经济飞速发展的阶段,对能源需求量不断增大,发展新能源具有
强烈的紧迫性。其次,发展新能源有利于社会经济环境相协调,有利于促进国内能源结构调整,有利于促进环境保护与自然恢
复,有利于经济转型升级并扩大就业,实现可持续发展;据权威机构预测,到2070年,全球将有80%的能源由新能源提供,新能
源的前景极为广阔。它的优越性在于其资源丰富、分布广泛,可在原地开发和消耗,具有化石能源无法比拟的安全性和灵活性。
作为清洁能源,新能源还可以循环利用,其应用技术不断成熟,成本也不断降低,经济可行性逐步改善;新能源具有友好的环境
特性、可持续利用和分布广泛等优点,然而它也存在一些局限性和挑战,例如能量密度低、随机性和间歇性等。因此,我们需要
依靠电力电子技术来提高新能源的利用率。电力电子技术决定了新能源发电的上限,无论是独立发电还是并网发电,无论是大规
模发电还是分布式发电,都需要利用电力电子变换器进行电能变换和控制;电力电子技术是实现新能源安全、稳定、高效、灵活
和经济的高性能发电的关键技术保障。可以预见,随着新能源发电领域和市场投资的不断扩大,将会创造巨大的社会价值、经济
价值和就业机会。新能源是21世纪最具发展前景的能源,随着科技的不断进步,新能源必将成为人类的主流能源。