针对新能源消纳的电能替代分析探讨

发布时间：2020-07-01

　　摘要：电能替代简单来说就是利用电能替代各种能源，尤其是替代不可再生能源，从而起到缓解能源问题的作用，同时还能有效减少能源消耗造成的环境污染、全球变暖等问题。本文简单介绍新能源消纳的电能替代，并分别对新能源消纳视野下具有发展潜力的分散式电采暖、港口岸电、热泵、电窑炉、电(蓄热)锅炉、电蓄冷空调等电能替代技术加以探讨。

　　关键词：新能源消纳;电能替代;应用发展

　　近年来随着环境污染、全球变暖等问题的逐渐加剧，发展新能源逐渐成为全世界共同关注的话题。新能源消纳是影响新能源研发、推广和普及等的关键因素，同时也是决定电能替代能否实现的重要基础。因此有必要加强针对新能源消纳的电能替代分析和研究，为电能替代的使用与推广开辟新的道路。

　　一、新能源消纳的电能替代概述

　　在“绿水青山就是金山银山”、可持续发展等理念的指导下，发展新能源已经成为缓解资源枯竭、环境破坏、全球变暖等问题与经济发展之间的矛盾的主要手段，在近年来受到了广泛关注。实际上近年来新能源技术的研发已经得到了全面、重大突破，各种新能源已经成为电能替代的可选能源，而风力发电、水力发电、太阳能发电等更是具有巨大的发展前景。不过电能替代的推广应用不仅仅受能源利用技术的限制，还受到新能源消纳的影响，即需要确保新能源发电接入电网输送出去并使用，让电能有效替代其他能源。只有提高新能源消纳水平，才能让电能替代技术充分发挥潜力，真正利用新能源解决能源问题、环境破坏问题、全球变暖问题等。其中新能源消纳水平的提升受四方面因素影响，分别为发电能力、电网运行水平、负荷、政策及市场机制。因此在针对新能源消纳研究、发展和应用电能替代技术时，一定要重点从这四方面加以综合考量。

　　新能源消纳视野下具有发展潜力的电能替代技术

　　在新能源消纳背景下，电能替代技术的发展必然需要以具有高度实践性作为基础，以提高新能源消纳水平为目标，让新能源能够得以有效推广、充分应用，真正促进对新能源的广泛、高效应用，优化电力系统，全面提高用电效率，减少电能损耗与浪费等。而且为了适应新能源发展，有必要从技术、政策与市场、调度运行管理三大层面加以优化。从技术层面看，加大煤电机组灵活性改造力度，积极推动抽水蓄能电站事业建设，促使自备电厂承担共同调峰职责，能够有效提高系统灵活性以及电网调峰消纳能力。再加上扩大电网覆盖范围、发展智能配电网、加快推进需求侧响应等手段，能够为新能源消纳的实现提供技术层面支持。而从政策与市场方面看，营造有利于新能源消纳的政策环境，逐步推进全国性资源优化配置，探索建立辅助服务市场，能够进一步提高系统灵活性，增强新能源消纳。而从调度运行管理层面看，加强对新能源功率预测的管理，优化高比例新能源运行控制手段，增加系统惯量，优化跨区通道运行方式，同样可以进一步提升新能源消纳水平。在促进新能源消纳水平的提升的基础上进一步发展电能替代技术，能够取得更为良好的成效，其中值得大力发展的电能替代技术主要包括以下几类：

　　分散式电采暖技术

　　分散式电采暖指利用电热膜等设施设备，将电能转化为热能辐射放热，从而在日常采暖中发挥电能替代作用。该技术在实际应用时通常可使用三种设施设备，分别为电热膜、发热电缆与碳晶电热板。其中发热膜在通电后能够将电能转化为热能，利用薄膜实现热辐射，从而发挥采暖作用。电热膜供暖系统是典型的面式供暖系统，其应用于房屋建筑采暖时具有无污染、减碳作用明显、充分利用电能、分户供暖、分室调温、安全可靠、噪音小等优势，深受广大群众喜爱，是电能替代形式中极具应用价值的一种。而发热电缆则是以电力为能源，利用合金电阻丝或者碳纤维发热体远红外进行通电发热，是典型的线式发热设备。发热电缆应用于地面辐射供暖系统之中，在温控器的作用下，发热电缆通电后热线发热并运行，将热能通过热传导和辐射方式进行传导。碳晶电热板则是利用碳素晶体发热板在电场作用下碳分子团因为分子运动并产生热量，热量通过远红外辐射与对流星世界进行传递的原理进行发热采暖。碳晶电热板低温辐射采暖系统有着电能与热能转换率高、整个平面同步升温、连续供暖、热平衡效果好等优势，是采暖电能替代中具有巨大发展潜力的一种。

　　港口岸电技术

　　港口岸电技术主要是实现针对传播化石燃料发动机的电能替代。当船舶停靠于港口时，由于岸上供电系统较为完善，可以直接实现对船舶的电能供应，同时可以不再使用化石燃料发电机，基于新能源消纳实现电能替代。一般来说，新能源消纳视角下的港口岸电技术应用大多是依靠海上的风能发电，解决船舶靠港时的电能问题之外，促进风能消纳，减少环境污染。在应用港口岸电技术时，最关键的一点在于确保岸电功率不低于船舶停泊后所有必需电力设施用电功率之和，否则可能对船舶正常运行造成影响，甚至存在供电不稳定等情况。港口岸电系统主要可分为两部分，分别是位于岸上和船舶上的供电系统和变电系统，当前通常采取高压变频变压技术进行分离设计，在港口码头处配置高压变频变压装置，同时在船舶上安装降压变压器，采取IT供电模式，能够占用更小船舶空间，进一步拓展港口岸电技术的实用性。

　　热泵技术

　　热泵指以循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，从本质上来说其就是一种热量提升装置，其在通电工作后往往只需要消耗很少一部分电能，便能从环境介质中提取数倍于电能的热能，从而实现提升温度并加以利用。简单来说，热泵就是从周围环境中吸取热量，并将这些热量传递给高温物体，能够充分利用低品位能源，节约大量高品位能源。时至今日，热泵已经发展成包含空气源热泵、水源热泵、地源热泵、水源和空气源相结合的双源热泵等多种新式，在供热方面有着不小的应用空间。

　　电窑炉技术

　　电窑炉技术就是基于供电来替代传统窑炉并实现供热的技术，并且可以实现对玻璃等非金属矿物制品的煅烧加工，能够有效减少改善窑炉产生的环境污染问题。当前电窑炉主要是利用电阻加热，通过电子程序进行自动化、智能化调控，同时依靠电能辐射与导热实现氧化气氛烧制，具有操作简单、热效率高、安全性强、温度精确可控、降温快、清洁打扫方便、节能环保、成本低等诸多优势。

　　电锅炉技术

　　电锅炉是基于电能替代传统燃煤锅炉的一种形式，其在工业、服务性采暖中有着不小应用价值。而电蓄热锅炉则包含有蓄热子系统，能够实现对热能的储存，从而根据实际采暖需要更加高效地利用热能，具有热能利用效率高的优势。

　　电蓄冷空调技术

　　电蓄冷空调技术是指在新能源发热量较多或者电网低谷时间，将制冷的冷量用蓄冷设备加以储存，这样便可实现电网高峰时间直接释放储存冷量来满足空调负荷需要，既能提高新能源消纳水平，也能协调电网运行。当前蓄冷空调主要以冰和水作为蓄冷介质，包含冷却循环水系统、冷冻循环水系统、乙二醇循环系统三部分。

　　结束语：

　　综上可知，电能替代的应用、发展受新能源消纳影响较大。只有提高新能源消纳水平，创造良好的技术、政策、市场环境，才能逐步引导并实现电能替代，依靠电能替代各种不可再生、环境破坏性强的能源，兼顾经济发展、能源保护和生态环境保护，为人类社会的可持续发展提供有力支持。——论文作者：许晓琴

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