新能源发电及其发展前景刍议

常猛

摘要：在碳达峰、碳中和之下，为实现碳达峰碳中和目标 ，新能源发电已经大势所趋。本文主要讨论了新能源发电原理及优势，为以光伏发电、风力发电、水利发电、纳米发电机为代表的新能源发电具有绿色环保优势，可以避免传统煤电模式带来的严重污染；分析了影响新能源发电应用的因素，并在这一基础上给出了应对策略；最后，结合新能源发电现状对其发展前景进行展望，认为纳米发电机、潮汐能发电等在未来必将成为新能源发电的新组成。

关键词：新能源；新能源发电；绿色环保；前景分析

前言：电能是如今社会发展不可或缺的能源，为了保证电能的充分供给，并且降低发电对环境的影响，必须要不断加大新能源发电规模。目前我国光伏发电量达到了3500亿度、风力发电年发电量也达到了4000亿度。新能源发电已经成为了后起之秀。在这样的背景下讨论新能源发电的优势及其影响因素，并形成有效对策，具有非常现实的意义。

一、新能源发电原理及优势

目前，我国新能源发电包括风力发电、光伏发电、水力发电等形式。风力发电根本原理是将风能转化电能，即利用风吹动叶片，叶片旋转运动带动发电机发电；光伏发电原理是半导体的光电效应，即金属在某电磁波照射下内部电子吸收能量后逸出成为电流；水力发电的根本原理是利用水流速和水位落差使水轮发电机持续工作，进而形成大量的电能。从以上新能源发电原理来看，新能源发电具有以下优势：

1.资源透支低，提高总体电能供给水平

传统煤电会产生很大的煤耗，如今煤炭、石油等资源不断减少，直接导致供电失去了稳定性。如何破解能源紧缺问题已经成为人类共同面对的问题。风力发电、光伏发电、纳米发电是以风能、光能等为基础，这些能源用之不竭，可以保证总体电能供给的稳定性，为社会经济发展提供可靠保障。

2.属于洁净能源环境污染水平低

    煤炭是火力发电的主要资源，如今为了满足火力发电对煤炭的需求，我国各地都在不断发现并开发煤矿，对生态环境造成了一定程度的污染[1]。相对比而言，风力发电、水力发电、光伏发电除了设备磨损、修复、更换可能带来一些污染之外，基本上整个发电过程不会对环境形成负面影响。故而，风电、水电、光伏发电等都属于清洁能源。

二、新能源发电应用影响因素及应对策略

新能源发电虽然具有很强的优势，但在具体应用中面对着以下影响因素：

1.稳定性差

风力发电、水力发电、光伏发电受季节因素、地域因素影响较为明显。目前我国风力发电集中在东北、华北、西北地区。有数据显示，我国风能资源储备达到了32.26亿kW，可以开发和利用的陆地风能储量为2.53亿kW。风力发电过程中，风速、风能密度、风向等都对发电效率产生影响。我国水力发电主要以长江、黄河、珠江、松花江、澜沧江等流域为主。水流速和水位落差等影响水力发电效率。光伏发电过程中，气温越高发电效率越低。总而言之，新能源发电具有随机性、波动性和反调峰特性，大规模新能源电力消纳面临较大挑战，弃风弃光问题突出[2]。如何提高新能源发电的稳定性，实现新能源发电并网，已经成为新能源发电可持续发展的关键问题。

2.线路损耗

新能源发电在应用当中同样面对着传统发电需要解决的线损问题，所谓线损指的是电能通过发电机厂输出到输电设备以及线缆当中，最终抵达用电单位，整个过程中会因为电能转化为热能形成一定的损耗，同时设备线缆老化和故障也属于线损范围[3]。线损是影响发电企业经济效益的重要因素之一。换言之，想要让新能源发电得到普及，必须要想方设法降低线路损耗。

3.技术尚不成熟

    新能源发电需要多种新能源技术提供支持，然而目前我国新能源领域追求规模而轻技术研发，直接导致新能源技术水平低，无法为新能源发电提供更高质量的支持。当然，其中也存在企业投入少，不能保证技术部门攻坚的问题。

对于以上两个问题，可以形成以下对策：

第一，提高新能源发电稳定性。首先，要形成宏观视角，要对整个电网进行深入研究，务必要保证电网当中各类电能的合理配比。这样可以保证基础设施建设的合理性，让新能源发电得到基础保障。其次，要进一步提升电网2.0建设水平，保证新能源发电尽快并网，并将电能输送到其他地区，可以避免局部新能源发电存在窝电现象。再次，要对新能源发电形成硬件公关，例如风力发电需要配备更高效的风力发电机组，其中融入了双馈变频技术、直驱技术，可有效提升风力发电效率以及稳定性。

第二，有效降低线损。首先，利用先进软件来对线损成因进行分析和计算，保证线损计量的精准性。其次，科学布置新能源发电基站。新能源发电远距离输送形成较为明显的线损，故而科学合理布置新能源发电基站，便可以有效缩短输送距离，从而降低线损。当然，这也需要发电企业与乡镇政府建立合作，充分考察当地用电高峰情况，科学合理布置新能源电站，以保证当地电力供应。再次，加强新能源发电的线路维护能力，融入智能技术对窃电等行为进行监控，同样可以为降低线损做出重要贡献。

第三，积极提升新能源技术水平。主要是提高行业重视度，可以整合资源对新能源技术进行全面攻关。其中较为关键的是破解锂离子电池储能容易受外界电、热激原作用出现高温，从而出现热失控问题。换言之，只有保证新能源发电形成的电能被有效存储，才能保证新能源发电得到进一步推广和利用。

三、新能源发电前景展望

在未来水力发电、风力发电、光伏发电技术会越来越成熟，相关建设规模会越来越大。在这样的背景下，为了进一步提高新能源发电能力，我国还会将纳米发电机、潮汐能发电融入进来。

1.纳米发电机

目前认为压电纳米发电机、摩擦纳米发电机、热释电纳米发电机是纳米发电机的主要形式。三者现如今主要应用到人体健康科学当中，例如将纳米发电机融入到心脏起搏器系统里，患者通过走路等形式便可以让纳米发电机为心脏起搏器供电，从而破解了电力不足导致心脏起搏器中断工作的问题。纳米发电机的最大优势就是选材广泛，高分子材料、金属材料基本都可以来制作纳米发电机。通过虚拟演示，有学者指出：形成200km矩阵纳米发电机所形成的电能和三峡供电工程产生的电能规模相仿。

2.潮汐能发电

海水周期性涨落会形成巨大的能量，该能量经过发电机处理可以转化为庞大的电能。潮汐具有规律性，这也决定了潮汐能发电比风力发电、水力发电、光伏发电更稳定。到目前为止海洋能当中最稳定的技术便是潮汐能技术，我国在潮汐能开发和利用上已经积累了较为丰富的经验，而且商业运作模式已经初步成型。在未来潮汐能发电很可能超越风力发电、水力发电，成为未来的光明之源。

当然，任何一种新能源发电形成的电能产品都必须要进入到全国电网当中，这样才能确保电能被消纳，避免出现局部窝电的问题。所以，各级政府要联合发电企业一同来构建电能市场，必须要从宏微观层面让新能源发电拥有生存空间。

总结：目前我国仍然以火力发电为主，新能源发电是有益补充。随着我国碳达峰、碳中和目标的实现，火力发电的占比会越来越小。因此，明确新能源发电的优势、找到新能源发电影响因素，对于新能源发电未来发展而言意义重大。在未来新能源发电会因为新能源技术不断完善而提升供电稳定性，也会不断降低线损，其必将成为社会经济发展的重要保障。

参考文献：

[1]张海勃.新能源发电技术研究[J].光源与照明,2022(7):240-242.

[2]潘旭东,黄豫,唐金锐,等.新能源发电发展的影响因素分析及前景展望[J]. 智慧电力,2019,47(11):41-47.

[3]陈力,兰宇.新能源发电在电力系统中的应用[J].中国设备工程,2023(6):249-251.