多能互补系统在偏远地区新能源供应中的应用研究

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

徐祥正

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摘要

随着能源需求的不断增加,偏远地区能源供应问题日益突出,本文通过分析偏远地区新能源的供应现状和存在的问题,提出多能互补系统在偏远地区新能源供应中的应用方案,通过分析多能互补系统的组成要素,提出系统设计的关键技术及主要解决方案,并根据不同地区的能源特点进行具体方案设计,通过案例分析证明多能互补系统在偏远地区新能源供应中应用具有一定的可行性。


关键词

多能互补系统;偏远地区;新能源供应

正文

引言:随着经济的快速发展,能源需求也在不断增加,尤其是偏远地区的能源供应问题日益突出,但是偏远地区的能源供给与需求之间存在着较大的缺口,如我国西藏、新疆等地区,由于地理位置偏远,经济发展滞后,因此能源供应主要依靠太阳能、风能和生物质等可再生能源。因此,如何有效地解决偏远地区能源供应问题成为亟待解决的关键问题。

一、多能互补系统的组成要素

多能互补系统是指在太阳能、风能、生物质能和地热能等不同能源形式中,通过高效地协调配合,实现多种能源之间的互补协调,从而满足用户需求的系统。多能互补系统包括以下几个组成部分:太阳能光伏系统、风力发电系统、太阳能热发电系统、生物质能发电系统、地热能发电系统。其中,太阳能光伏系统包括太阳能电池组件,以及控制设备等;风力发电系统包括风机及其控制设备;生物质能发电系统包括燃料电池组件以及控制设备等;地热能发电系统包括地热源及其控制设备等。

二、多能互补系统的工作原理

多能互补系统的工作原理是以太阳能和风能为代表的可再生能源,可以通过“集热”(即太阳能集热器)来提高能量利用率;以生物质能为代表的可再生能源,可以通过“储热”(即生物质能储热器)来提高能量利用率;以地热能为代表的可再生能源,可以通过“蓄热”(即地热能储热器)来提高能量利用率。系统根据不同能源的特点,在满足用户需求的同时,充分利用多种能源形式,使系统充分发挥各自优势,最大限度地提高能源利用效率。

三、偏远地区新能源供应现状分析

3.1偏远地区的能源供应问题

我国能源结构以煤为主,煤炭是一种不可再生的能源,在我国经济高速发展的同时,煤炭资源的开采和利用对生态环境造成了巨大的破坏。新能源发电具有不受地域限制、资源分布广、环境污染小等优势,且可再生能源发电成本低,因此,新能源发电在我国的能源结构中具有重要地位。目前,我国新能源发电主要依靠大规模的风电和光伏发电,但风电和光伏发电都存在一定的不确定性。如西北地区气候条件恶劣,风力资源丰富,但光伏、风电等新能源受自然条件限制较大;西南地区拥有丰富的水电资源,但水电弃水现象严重。因此,我国偏远地区普遍存在着新能源供应不足的问题。

3.2新能源在偏远地区的应用现状

我国在偏远地区新能源的应用中,以风力发电、太阳能发电为主,这些发电方式建设成本相对较低,并且具有广阔的发展前景。但是,目前这些新能源在偏远地区的应用规模还较小,主要集中在大型工业基地或工业园区。除此之外,我国农村地区的新能源建设还处于初级阶段,很多农村地区甚至没有安装路灯。这些问题严重制约了新能源在偏远地区的推广应用。因此,如何开发利用偏远地区丰富的太阳能、风能等可再生能源,成为偏远地区新能源发展急需解决的问题。

3.3现有问题及挑战

由于偏远地区与国家电网的信息交互不畅,使得偏远地区在新能源开发建设及供应过程中面临着诸多问题:(1)偏远地区供电网络基础设施建设投入不足,无法为新能源并网提供支撑。(2)由于信息不畅,在电网公司难以为偏远地区新能源并网提供可靠的保障,导致偏远地区新能源开发建设面临巨大困难。(3)由于新能源发电的特性,在电网公司无法实时监控与调度的情况下,新能源发电功率很难保证实时平衡,导致偏远地区无法实现大规模分布式新能源发电的消纳。(4)在偏远地区风电、光伏等新能源发电的推广过程中,由于电力公司不能及时提供并网服务,造成了许多弃电现象。

四、多能互补系统在偏远地区新能源供应中的应用研究

4.1多能互补系统在偏远地区的适用性分析

多能互补系统是一种针对新能源发电进行开发利用的系统,主要由可再生能源发电、储能、热和电等多种技术组成,该系统通过多能互补技术和储能技术的应用,实现了在偏远地区新能源供应方面的有效利用。在偏远地区开发新能源时,可以将多种新能源发电系统进行有机结合,通过多能互补系统,既可以保证偏远地区的用能需求,又可以通过储能技术提高系统的稳定性,从而为用户提供更加可靠、安全的电力供应。此外,通过对多能互补系统的研究和分析,可以确定其在偏远地区新能源供应中的应用前景和方向,进而促进多能互补系统在偏远地区新能源供应方面的推广应用。

4.2多能互补系统与偏远地区新能源供应的关联

多能互补系统作为一种新型的能源供给方式,与新能源的供应在技术上存在一定关联。一方面,多能互补系统可为新能源提供稳定、可靠的电力供应;另一方面,多能互补系统也可通过“削峰填谷”来对偏远地区的电力需求进行平抑,提高偏远地区的用电稳定性。新能源作为一种清洁、可再生能源,其具有的环境效益和经济效益已经被社会所广泛认同。在偏远地区开展多能互补系统,可以通过有效利用太阳能、风能、生物质能等可再生能源,实现对偏远地区新能源资源的有效利用,从而在一定程度上缓解我国目前面临的“用电紧张”问题。

4.3多能互补系统在偏远地区的实际应用案例分析

位于青海省果洛藏族自治州玛沁县的龙羊峡水电站,该水电站的建设对改善当地生态环境、保护黄河源头意义重大,但水电站所在地距离最近的电网接驳点有近100 km的距离。水电站不具备新能源供应条件,若以太阳能光伏发电作为唯一的新能源供应,则投资成本较高;若以水电为主要新能源供应,则存在线路长、电能质量差等问题。基于此,采用多能互补系统进行新能源供应是一种可行的方案。将太阳能光伏发电与水能互补系统集成在一起,解决了该水电站光伏发电难以解决的电能质量和线路长等问题。

结语

综上所述,多能互补系统作为一种新型的电源解决方案,在偏远地区新能源的开发建设和供应中具有较好的应用前景和应用价值,而多能互补系统与偏远地区新能源供应之间也具有紧密的联系,可以通过多能互补系统的应用,对偏远地区新能源供应进行合理规划,并通过合理控制电源和负荷比例,可以有效提高偏远地区新能源供应的稳定性和可靠性,从而为偏远地区用户提供更加可靠、安全的电力供应。此外,多能互补系统还可以为偏远地区新能源的建设提供技术支撑,并通过“削峰填谷”来平抑偏远地区电力需求波动,提高偏远地区新能源的利用率。

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