摘要：新能源（光伏）电站建设于自然生态地面，受到周围水库泄洪、山坡汇水的影响，需要考虑相应的防洪设施。本文对浙江省丽水市某新能源（光伏）电站及周边的来水进行了详细的分析研究，对于电气设备所在的电站场区、场区内自然水系及水系与道路交叉处的桥涵的防洪标准进行了分别说明，并提出了整个地面电站防洪设施建设的对策。
关键词：新能源电站光伏防洪
中图分类号：TM61文献标识码：A文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0044-02
本文以浙江省丽水市某新能源（光伏）电站为例，对防洪进行了详细的分析研究，并提出整个地面电站防洪设施建设的对策。
1电站场址概况
浙江省丽水市某新能源（光伏）电站，海拔高度介于165～193m之间。工程从西北向东南划分为A、B、C三个区域。
2洪水分析
2.1小流域设计洪水
2.1.1计算原理
当tc≥τ时，为全面汇流，洪峰流量计算公式为：
当tc<τ时，为部分汇流，洪峰流量计算公式为：
式中：
Qm—洪峰流量（m3/s）；F—流域面积（km2）
n—暴雨衰减指数，当τ≤1h，取n=n1，1<τ≤6h，取n=n2，6<τ≤24h，取n=n3
Sp—设计频率的雨力（mm/h）；H24p—设计频率P的最大24h雨量，mm。
τ—全面汇流时间（h）；μ—稳定下渗率（mm/h）
L—河长（km）；m—汇流参数；Nc—糙率。
2.1.2计算结果
F1区域：50年及10年一遇洪峰流量分别为17m3/s和11.4m3/s；
F2区域：50年及10年一遇洪峰流量分别为11.7m3/s和7.1m3/s；
F3区域：50年及10年一遇洪峰流量分别为7.5m3/s和4.5m3/s。
2.2附近水库影响
该水库不考虑蓄容作用，50年一遇下泄洪峰流量为42m3/s，10年一遇下泄洪峰流量为28m3/s。
2.3水系流量统计
西侧水系计算时将断面以上集雨面积进行合并，计算各不同设计频率设计洪峰，西侧、东侧水系50年一遇洪峰流量分别为27.8m3/s，18m3/s；西侧、东侧水系10年一遇洪峰流量分别为11.4m3/s，11m3/s。
因有地表漫流，分支等情况实际存在，经核算，西侧水系需扣减8.1m3/s，东侧水系需扣减2m3/s，实际到达场区设计流量如下：西侧水系流量为27.8m3/s，东侧水系流量为9.0m3/s。
350年一遇防洪标准的说明
3.1相关规范
《光伏发电站设计规范》4.0.3条规定：规划容量30MW的光伏发电站防洪标准（重现期）为50年一遇的高水（潮）位。
3.2计算说明
以恒定均匀流模型对所有较低处电气设备进行水位核算：
A=B*hX=B+2*hR=A/X
参数说明如下：
B—底宽；h—有效水深；C—谢才系数；n—糙率；i—纵坡；A—过流断面积
X—湿周；R—水力半径；V—流速；Q—流量。
结果为：#9箱变附近最高水位约为177.73m，#9箱变基础顶面标高为178.19m，高出最高水位0.46m。#8箱变与#9箱变处于同一横断面，但#8箱变基础顶面标高为188.40m，因此不受洪水影响。#10箱变附近最高水位约为176.62m，#10箱变基础顶面标高为177.7m，高出最高水位1.05m。#14、#15箱变附近最高水位约为175.46m，#14、#15箱变基础顶面标高分别为176.47m、176.62m，分别高出最高水位1.01m、1.16m。#16、#17箱变附近最高水位约为173.42m，#16、#17箱变基础顶面标高分别为174.62m、174.65m，分别高出最高水位1.2m、1.23m。
经测算，50年一遇洪水发生时不会对区域内电气设备产生影响。
4水系防洪标准的说明
4.1相关规范
《灌溉与排水工程设计规范》3.3.5条规定，灌区内必须修建的排洪沟（撇洪沟），其防洪标准可根据排洪流量的大小，按重现期5～10年确定。本设计按照上限执行。
4.2公式说明
本次计算使用的公式为均匀流公式，沟道断面采取梯形断面。
Q=A*VV=R=A/XA=m*h2+B*h
X=
参数说明如下：
B—沟道底宽；h—有效水深；m—边坡系数；n—糙率；i—纵坡；A—过流断面积
X—湿周；R—水力半径；V—流速；Q—流量。
4.3水系设计计算
西侧水系材质为浆砌块石，东侧水系采用土沟道，沟道底宽均为1.5m，深度1.5m，边坡取1，浆砌块石沟道粗糙系数取0.017，土沟道粗糙系数取0.025，计算可知西侧水系过流量达到28.46m3/s，东侧水系过流量达到9.05m3/s，满足过流量要求。西侧段坡度较大，需采用不同的工程措施，如放缓坡度，采用局部跌水的工程措施，局部冲刷较大处需要对石料质量进行严格控制。东侧需结合原有地形，坡度较大及急弯转角处考虑采取护底护坡。
4.4桥孔设计
西侧采用1座3孔混凝土桥涵，单孔净宽2m，净高1.8m，东侧采用1座混凝土单孔桥涵，净宽2m，净高1.8m。经计算，西侧3孔桥涵的过流量达到60m3/s，东侧桥涵的过流量达到20.63m3/s，均可以满足50年一遇过水流量的要求，在水系和桥涵连接处采用渐变段进行衔接，有效加快引流。
5结语
（1）按照《光伏发电站设计规范》要求，本工程光伏发电设备保证50年一遇的防洪标准。
（2）按照《灌溉与排水工程设计规范，》要求，水系设计满足10年一遇的防洪标准。
（3）将B、C区域内水系与道路交叉处均改造为桥涵，满足50年一遇過水流量的要求。
（4）经计算，采取水系及桥涵的防洪设施对于保护电站内电气设备是安全可靠的。
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论新能源发电技术
摘要：本文从全球能源的现状，介绍了中国能源发电技术的应用情况，发现中国新能源发电对现代化建设具有重要战略意义。进一步介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统两种新能源发电技术。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是近期发展的重点。燃料电池是一种将化学能直接转换成电能的装置，它能量转化效率高，几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。
关键词：新能源;风能;燃料电池;发电技术
中图分类号：F206文献标识码：A
能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈，如何开发先进安全的新能源使用技术、如何提高能源利用率也随之成为世界各国关心的课题。欧盟就首先提出了20-20-20计划：到2020年，可再生能源占欧盟总能源消耗的20%。2007年12月，美国前总统布什也签署了《能源独立和安全法案》(EISA)，从而大力推动新能源的使用和节能计划。另外，从环境的角度来看，为了保护人们赖以生存的地球，开发新能源也是必由之路。
一、我国能源和发电技术的现状
2011年，我国新能源发电继续保持快速发展态势，并网装机容量持续增长，发电量不断增加。截至2011年底，我国新能源安装容量达到7000万kW，居世界首位，并网新能源装机容量达到5409万kW，同比增长47.4%，约占全部发电装机容量的5.1%。其中，风电并网容量约占并网新能源装机总量的85.5%;并网太阳能光伏装机容量约占并网新能源装机总量的4.4%;生物质及其他新能源发电装机容量约占并网新能源装机总量的10.1%。
2011年，我国新能源发电量约为1016亿kW?h，同比增长29.9%，约占全部发电量的2.2%。其中，风电发电量约占新能源发电总量的72.0%;太阳能光伏发电约占0.9%;生物质及其他新能源发电约占27.1%。2011年我国新能源发电量按发电煤耗320g/(kW?h)计算，相当于节约3241万tce，减排二氧化碳9030万t。
电能是国民生活和生产的根基，无论是从能源角度，还是电力系统自身方面来看，研究新能源发电技术对于我国的现代化建设和人民生活都具有相当大的现实意义和战略意义。
二、风力发电技术
风能资源主要包括陆地资源与近海离岸资源两部分。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是目前新能源发展的重点方向。
1.发展现状
近年来，我国风力发电产业取得了长足发展，这与我国的风能资源丰富密不可分。据有关资料显示，陆地上离地面10米高度处，我国风能资源理论储量约为43亿千瓦，技术可开发量约为3亿千瓦，离地面50米，估计可能增大一倍;近海资源10米高经济可开发量约7.5亿千瓦，50米高约15亿千瓦。从我国联网风电场总装机量来说，到2006年底，我国已建成约91个风电场，装机总容量达到约260万千瓦，比2005年新增装机134万千瓦，增长率为105%。根据国家中长期规划，2015年风能发电要达到1500万千瓦，2020年要达到3000万千瓦。但是，与风电发达国家相比，我国的发展规模还很小，发展速度也较缓慢。制约我国风电发展的重要因素包括技术和制度两个方面。技术方面，风电机组的制造水平较低，风电机组性能测试设备和技术也相对落后，并缺少相应的认证机构;制度方面，风电场的运行维护水平和制度与国外风电场及国内火电生产相比有明显差距，缺乏对运行过程中出现的问题和故障的详细记录、分析。
2.对电力系统的影响
风力发电机是以风作为原动力，风的随机波动性和间歇性决定了风力发电机的电能输出也是波动和间歇的。所以，风电场的大规模接入将会带来波动功率，从而加重电网负担，影响电网供电质量和电网稳定性等。
(1)对电能质量的影响。空气气流运动导致的风速波动周期一般为几秒到几分钟，这种短周期的风速波动以及风电机组本身的运行特性可能影响电网的电能质量。首先会对频率产生影响：风力发电有功功率波动引起电磁功率的波动，由于发电机组转子惯性，调节系统很难跟上电磁功率的瞬时变化，造成功率不平衡，使发电机转速变化，系统频率也将改变。此外，风电还会对电压产生影响：并网风电机组输出功率的波动导致电压的波动，而其输出功率的频率范围正处于电压闪变的范围之内(25Hz)，因此又会造成电压闪变，最后会产生谐波电压和谐波电流。
(2)对电网稳定性的影响。对较为薄弱的电网，风电功率波动将导致瞬间电压跌落以及风力发电机的频繁掉线。在故障清除之后，发电机的磁化和转差率的增加会消耗大量无功，导致电网电压恢复困难。
(3)对调频调峰能力的影响。气流长时间、季节性运动导致的风速波动周期一般为数小时，甚至数天、数月，这种长周期的风速波动会增加现有电网调频调峰的负担。负荷曲线的低谷期常常对应了风电出力的高峰期，风电场的并网发电使电网的等效负荷峰谷差增大，大大增加了电网调频调峰负担。
三、太阳能光伏电池发电技术
1.1太阳能光伏电池
太阳能光伏电池发电也简称为太阳能光伏发电，被认为是未来世界上发展最快和最有前途的一种可再生新能源技术。太阳能光伏电池的基本原理是利用半导体的光生伏打效应(光伏效应)将太阳的光能直接转换成电能。能利用光伏效应产生电能的物质，称为光伏材料。利用光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件叫太阳能光伏电池或光伏电池。光伏电池是太阳能光伏发电的核心组件。
1839年，法国物理学家贝克勒尔(EdmondBec-qurel)发现:将两片金属浸入电解液中所构成的伏打电池，当接收到太阳光照射时电压升高，他在所发表的论文中把这种现象称为光生伏打效应(PhotovohaicEffect)。光生伏打效应是不均匀半导体或半导体与金属混合材料在光照作用下，其内部可以传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，因而在不同部位之间产生电位差的现象。1941年，奥尔在硅材料上发现了光伏效应，从而奠定了半导体硅在太阳能光伏发电中广泛应用的基础。1954年，美国贝尔实验室的科学家恰宾(DarrylChapin)和皮尔松(GeraldPearson)研制成功世界上第一个实用的单晶硅光伏电池。同年，韦克尔发现砷化镓具有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成世界上第一块薄膜光伏电池。我国2010年12月投入运行的大丰20MW光伏电站，是目前全国最大的薄膜光伏电站，年发电量2300万kW·h。
太阳能光伏电池的工作原理如图1所示。
在半导体中掺加杂质制成PN结，以形成在平衡状态时具有的内建电场，在该内建电场的作用下分离由外界激发而生成的过剩载流子，从而形成外部电压。在光照条件下，半导体中的电子吸收光子能量从价带跃入导带，形成电子———空穴对，成为载流子。生成载流子所需要的最低能量是半导体的禁带宽度Eg，使用禁带宽度较小的材料制作的太阳能电池可以形成较大的电流。
基于单晶硅的第一代光伏电池是目前太阳能光伏电池市场的主流，其光电转换率已达24.7%;基于薄膜技术的第二代光伏电池的光电转换效率已达到16.5%～18.8%。由于薄膜光伏电池大大减少了半导体材料的消耗，因此具有很好的发展前景。应该指出，光伏电池在光电转换过程中，光伏材料既不发生任何化学变化，也不产生任何机械磨损，因此太阳能光伏电池是一种无噪音、无气味、无污染的理想清洁能源。2006年，我国太阳能电池生产总量首次达到400MW，从而超过美国成为全球第三大生产国，也是世界上发展最快的国家。
1.2太阳能光伏电站
太阳能光伏电站是将若干个光伏转换器件即光伏电池封装成光伏电池组件，再根据需要将若干个组件组合成一定功率的光伏阵列，并与储能、测量、控制装置相配套，构成太阳能光伏电站。
太阳能光伏电池具有很大的灵活性，不仅可以用其建设零星规格的电站，而且可以组成应用于小型、分散电力用户的太阳能光伏发电系统。这种独立运行的太阳能光伏发电系统称之为离网型太阳能光伏发电系统。
由于受昼夜日照变化及天气的影响，离网型光伏发电系统通常需要和其他电源形式联合使用，比如柴油发电机组以及蓄电池组，从而增大了电站的投资和维护费用。离网型光伏发电系统往往建在距离电网较远的偏远山区及荒漠地带，向独立的区域用户供电。西藏措勒20kW光伏电站是我国建设较早的离网型光伏电站，总投资290万元，1994年12月正式投产发电。
离网型太阳能光伏电站系统如图2所示。
电站的发电系统由太阳能光伏电池方阵、蓄电池组、直流控制器、直流-交流逆变器、交流配电柜和备用电源系统(包括柴油发电机组和整流充电柜)等组成。其工作原理为太阳能光伏电池方阵经过直流控制柜向蓄电池组供电，并根据需要整定蓄电池组的上限和下限电压，由直流控制柜自动控制充电。蓄电池组通过直流控制柜向直流-交流逆变器供电，经逆变器将直流电变换成三相交流电，再通过交流配电柜以三相四线制向用户供电。当蓄电池组的电压下降到下限电压时，为不造成蓄电池组的过渡放电，直流控制柜将自动切除其输出电路，使直流-交流逆变器停止工作。柴油发电机组为电站的备用电源，必要时由备用电源通过整流充电柜向蓄电池组充电，或在光伏发电系统出现故障及停运时直接通过交流配电柜向用户供电。直流-交流逆变器和柴油发电机组不能同时向用户供电，为此必须在交流配电柜中设置互锁装置以保证供电电源的唯一性。
当太阳能光伏电站的容量达到一定规模时，还可与电网相联，即所谓的并网型光伏电站。这时，如果本地负荷不足，则可将多余的电能输送给电网。当本地太阳能发电量不足时，则由电网向用户提供电能。因此，并网型光伏电站可以不需要使用蓄能装置，减少系统投资和维护费用。同时由于与电网的互济，提高了发电设备的利用率和供电用电的安全可靠性，是大规模开发太阳能发电技术的必然趋势。我国第一座并网型光伏电站是2006年建成投运的西藏羊八井可再生能源基地100kW高压并网光伏电站。2010年底全国首个光伏并网发电项目敦煌2×10MW光伏发电项目建成投产。
四、结论与展望
本文从全球和我国的能源现状出发，分析说明了新能源发电技术是当前迫切而有实际价值的研究课题，进而具体介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统的特点以及我国在这两个方面的发展现状。新能源不仅仅指风能和燃料电池，还包括生物质能、海洋能、地热能和光伏电池等。我国乃至全世界的新能源发电技术发展的潜力都是巨大的。在人类明天的舞台上，新能源将取代化石燃料，扮演重要的角色。
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[提要]新能源自身具备传统能源所不具备的巨大优势，它具有广泛的应用空间。为充分发挥新能源对我国传统能源领域的积极影响力，从而促进能源领域的重大变革，笔者对新能源的发展优势进行剖析，并在此基础上探究新能源应用对我国传统能源领域的影响。
关键词：新能源;传统能源领域;发展优势;影响
中图分类号：F407.2文献标识码：A
收录日期：2020年4月29日
一、引言
近年来，随着我国环境问题越来越突出，新能源在我國能源消费市场的比重不断提高，国家对于以新能源汽车为代表的产业给予了大量的政策和经济支持，特斯拉等国际新能源巨头也纷纷在国内设厂，新能源的广泛应用将给我国传统的煤炭、石油和天然气等能源领域带来重大变革。
二、新能源的发展优势
与传统能源相比，太阳能、风能、潮汐能等新能源表现出非常明显的应用优势，甚至已经发展成为新时代可持续发展的典型产物。没有对比就没有伤害，石油、天然气、煤炭等传统能源的形成往往受地域的影响。比如中东地区是世界上石油储量非常丰富的地区，而俄罗斯则是天然气生产大国，我国的天然气在很大程度上要从俄罗斯购买。但是太阳作为人类的公共财产，任何国家和个人都可以把太阳能归为己用，而且不需要支付金钱，所以开发、应用太阳能早就成为科研人员的研究热点。无穷无尽的太阳能、风能等新能源已经成为支撑很多领域发展的主要力量。电能属于二次能源，但目前依靠人类的技术也可以利用太阳能和风能制造出电能，所以电能也属于可再生资源。根据有关研究表明，太阳每年向地球输送的能量如果用标准煤进行量化，那就相当于是燃烧标准煤140万亿吨所产生的热量。而这些能量大约为目前全球一年内利用各种能源所产生热量的20，000倍，我国可以较好利用太阳能资源的地区约有领土的2/3。
国内外环境问题日益突出，雾霾、温室效应等司空见惯的环境问题不仅影响到了人们的生活、学习和工作，而且也威胁到了人们的身体健康。在过去，人们主要以消耗煤炭等传统能源为主，所以在使用过程中产生了大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等污染物，而这些有害气体不仅对本国环境造成了严重破坏，而且也对邻国环境产生了严重损害。一直到20世纪50年代前后，欧美等西方各国才真正意识到过度应用一次性能源所带来的潜在后果，并且把研究重点放在了新能源和环境友好型能源领域。德国工业化程度非常高，优势是制造业水平更是处于世界领先行业当中。在20世纪，德国的生产模式也比较落后，也是以牺牲环境换取经济的发展，最终只能自食恶果。而随着环境问题日益突出，德国政府和国民也认识到了实现传统能源转型与新能源开发的必要性和紧迫性，最终转变了经济发展模式，用新能源代替了很大一部分传统能源，缓解了环境压力。与国外那些发达国家相比，我国工业化起步较晚，而在工业化建设早期，我国重复了西方国家先污染、后治理的弯路，最终面临这些国家曾经需要面对的环境问题。我国环境问题越来越突出，寻找新能源替代传统能源已经成为经济发展的必然趋势，同时也符合广大人民群众的根本利益。
三、新能源应用对我国传统能源领域的影响
可持续发展理念已经在我国存在很多年，那种以牺牲环境为代价的经济发展模式已经成为过去式，当前的经济发展形式是既要绿水青山，也要金山银山。这就为新能源领域的产生和发展创造了机遇。与煤炭、石油等传统能源相比，太阳能、电能、风能等绿色能源逐渐成为21世纪的新宠儿，在很多领域得到了应用。比如，近年来，新能源在我国能源消费市场的比重不断提高，国家对于以新能源汽车为代表的产业给予了大量的政策和经济支持，特斯拉等国际新能源巨头也纷纷在国内设厂，新能源的广泛应用将给我国传统的煤炭、石油和天然气等能源领域带来重大变革。中国作为世界人口最多的国家，其本身就是资源消耗大国，而在消耗传统资源的过程中，必然会对人们赖以生存的环境造成一定的影响。酸雨、温室效应、各种极端天气等现象越来越严重，这都为整个人类敲响了警钟。开发、应用新能源似乎成为人类寻求发展的一个重要途径，也是推动可持续发展的强有力保证。但是，一山不容二虎，新能源的应用必然会对我国传统能源领域产生很大的影响。比如，国内汽车领域，比亚迪等企业在很早之前就开展研发新能源汽车，虽然当前消费者仍然习惯购买燃油汽车，但是如果汽车生产商能够解决电池使用寿命短、续航能力不佳等问题，那些新能源汽车将成为这个时代的主角。当前我国传统能源领域的影响力毋庸置疑，但是随着环保压力越来越大，这些传统能源领域所需要面对的问题也会越来越多。尤其是新能源应用越来越普及，各种新能源汽车层出不穷，传统能源领域必须要做到防患于未然，尽早制订转型升级方案，避免措手不及。我国正处于经济转型的关键时期，可以说新能源领域已经迎来了一个春天，而作为新兴产业其必然要与传统能源领域交锋，在某个时代节点两者必然会存在一个交点，而这个交点之前是传统能源领域占据更大的竞争市场，相反，在这个交点以后，则是新能源领域更占优势。可持续发展观念已经深入人心，而无论从政府的角度还是从企业角度来看，他们都应该勇于承担自己的社会责任，从群众的需求入手，加强对新能源应用的开发与研究。
众所周知，汽车是石油消耗的主要客户，而新能源汽车主要以电能为动力来源，所以一旦新能源汽车广泛流行，那么石油消耗量必然会大幅度降低，这对于石油领域所带来的冲击性可想而知。不仅如此，石油作为不可再生能源，其价格虽然有涨有降，但是从整体上来看，其价格必然会不断上升。电能不仅非常清洁，而且当前人们制造电能的手段越来越多，风能、潮汐能、核能等都是产生电能的有效手段。与石油等传统能源相比，电能的性价比更高，所以消费者为了降低生活成本，也更倾向于选择新能源汽车。保护环境人人有责，我国对新能源汽车的开发与销售持支持鼓励的态度，不仅为该领域提供了很多优惠政策，而且还加大了在新能源汽车领域研发环节的投资力度，所以这不仅给新能源领域增强了发展自信心，同时也在无形之中给传统能源领域带来了很大的压力。传统能源领域本身所具有的性质就决定了其与绿色发展、可持续发展背道而驰，所以一旦有替代品，那么对这些领域的打击将非常大。目前，人们对新能源应用并不成熟，所以这也是我国传统能源领域还能延续的主要原因之一。我国并不是石油生产大国，每年都需要从国外进口大批量的原油材料，所以在很大程度上要受到国际原油生产国的制约，对我国会带来一定的影响。一旦国际形势发生变化，我国原油的进口工作也会受到很大的影响，而石油的价格也会急剧上升，这对于我国发展稳定性会带来很大的威胁。所以，无论是为了实现可持续发展目标，还是从更长远的角度来看，新能源都会成为我国能源市场的主力军，而作为我国的传统能源领域，其影响力必然会越来越小，对人们生活和生产所带来的影响也会越来越小。因此，归根结底新能源的应用必然会使我国能源领域产生深刻的变革。
四、结语
一言以蔽之，随着我国环境问题越来越突出，寻找新能源替代传统能源已经成为经济发展的必然趋势，同时也符合广大人民群众的根本利益。开发、应用新能源似乎成为人类寻求发展的一个重要途径，也是推动可持续发展的强有力保证。新能源应用对我国传统能源领域具有重要的影响，其不仅可以缓解环境压力，实现可持续发展目标，而且我国能源领域产生深刻的变革。由此可知，《新能源应用对我国传统能源领域的影响》这一课题具有重要的研究意义。
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