基于新能源協(xié)同發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)探討

許量鵬

摘 要：文章主要研究了新能源形勢(shì)下電網(wǎng)的規(guī)劃路徑。文章首先從電網(wǎng)規(guī)劃方案出發(fā)，對(duì)新能源協(xié)同發(fā)展下電網(wǎng)規(guī)劃的主要思路進(jìn)行分析；其次，結(jié)合新能源發(fā)展需求對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過程中的新能源發(fā)電技術(shù)進(jìn)行研究，全面闡述了風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等內(nèi)容；最后，在上述基礎(chǔ)上深入挖掘了新能源接入對(duì)電網(wǎng)的影響，對(duì)其核心問題進(jìn)行探究，望為新時(shí)期電網(wǎng)建設(shè)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；新能源；規(guī)劃方案；關(guān)鍵技術(shù)；影響

中圖分類號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）32-0098-02

近年來中國已經(jīng)加大了對(duì)新能源的重視力度，開始將新能源應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，在一定程度上緩解了中國資源緊張問題，提升了環(huán)境污染控制效益。尤其是在電網(wǎng)發(fā)電過程中，已經(jīng)開始構(gòu)建以新能源為核心的電網(wǎng)體系，如太陽能發(fā)電站、風(fēng)能發(fā)電站等，在很大程度上提升了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性，符合中國可持續(xù)發(fā)展需求，使中國邁入了新能源電網(wǎng)行列，掀開了新能源電網(wǎng)發(fā)展的新篇章。

1 新能源協(xié)同發(fā)展下的電網(wǎng)規(guī)劃

資源緊張是當(dāng)前中國全球化發(fā)展進(jìn)程中存在的重要問題，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了人們的生產(chǎn)和生活水平。為進(jìn)一步緩解資源緊張現(xiàn)狀，形成高效益資源運(yùn)用體系，我國已經(jīng)開始將風(fēng)能、太陽能等新能源納入到電網(wǎng)建設(shè)過程中，開始形成以新能源為基礎(chǔ)的協(xié)同發(fā)展體系。上述體系不僅減少了煤炭、石油等電力發(fā)電的損耗，還降低了發(fā)電過程中的環(huán)境污染，已經(jīng)成為新時(shí)期我國電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵。

從根本上而言，新能源協(xié)同發(fā)展能夠?qū)⑿履茉慈孢\(yùn)用到電網(wǎng)建設(shè)過程中，形成了全新的電網(wǎng)運(yùn)行體系，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的最大化。但在上述系統(tǒng)運(yùn)行的過程中由于新能源的融合，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性指標(biāo)也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，為此，相關(guān)人員需要對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行明確，形成科學(xué)設(shè)計(jì)思路。一般新能源協(xié)同發(fā)展電網(wǎng)規(guī)劃過程中需要把握好需求、特征、布局、性能及評(píng)估幾方面內(nèi)容，其具體狀況，見表1。

2 新能源協(xié)同發(fā)展下的電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

新能源協(xié)同發(fā)展過程中電網(wǎng)建設(shè)時(shí)需要對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、太陽能發(fā)電技術(shù)等進(jìn)行全面把握，在上述基礎(chǔ)上形成針對(duì)性電網(wǎng)建設(shè)體系，這樣才能夠從根本上提升新能源應(yīng)用效益，真正實(shí)現(xiàn)新能源與電網(wǎng)的協(xié)同發(fā)展。

2.1 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是當(dāng)前電網(wǎng)新能源建設(shè)中的重要內(nèi)容。該技術(shù)主要通過風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑴p少煤炭和石油資源的運(yùn)用，形成清潔能源體系。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠通過電力電子背靠背變頻技術(shù)對(duì)發(fā)電功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，在發(fā)電過程中依照電網(wǎng)用電量需求對(duì)其進(jìn)行變頻處理，形成與之相適應(yīng)的輸電系統(tǒng)，從根本上提升了電網(wǎng)輸配電效益。

與此同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)還能夠通過主控制器、變距系統(tǒng)、調(diào)向系統(tǒng)等控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)電參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。如在電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電過程中通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙饋處理，保證電網(wǎng)中電流、電壓等參數(shù)恒定，減少電力線路上的電量損耗；通過控制系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁頻率參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)施相應(yīng)控制，從而使系統(tǒng)運(yùn)行過程中能夠處于恒定狀態(tài)，這對(duì)提升電網(wǎng)穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的意義。

尤其是在沖擊電流上，風(fēng)力發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電方式存在明顯差異。在發(fā)電過程中風(fēng)力發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生的沖擊電流較小，能夠通過有功控制或無功控制對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，減小了出現(xiàn)機(jī)電震蕩的可能性，從根本上降低了風(fēng)力發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

2.2 光伏發(fā)電技術(shù)

隨著光伏發(fā)電技術(shù)的不斷完善和拓展，我國已經(jīng)開始將其應(yīng)用到電網(wǎng)發(fā)電過程中，構(gòu)建以太陽能為核心的電網(wǎng)發(fā)電體系。截止到目前，我國已經(jīng)建設(shè)了以青海柴達(dá)木太陽能發(fā)電站、敦煌太陽能發(fā)電站等為核心的輸電電網(wǎng)體系，形成了多種結(jié)構(gòu)形式的電網(wǎng)體系，其具體包括獨(dú)立戶用型、并網(wǎng)型、并網(wǎng)/獨(dú)立型。

獨(dú)立用戶型電網(wǎng)體系主要借助太陽能光伏整體系統(tǒng)控制電壓實(shí)現(xiàn)，即運(yùn)用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)行電壓源參數(shù)的調(diào)整和控制；并網(wǎng)型電網(wǎng)體系主要借助控制設(shè)備控制電流實(shí)現(xiàn)，即運(yùn)用UPS、太陽能光伏發(fā)電機(jī)等對(duì)電壓源電流參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和控制；并網(wǎng)/獨(dú)立型是將兩者結(jié)合，通過PV和UPS融合完成電壓、電流控制的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制。當(dāng)前我國電網(wǎng)中使用最為廣泛的是并網(wǎng)/獨(dú)立型電網(wǎng)體系。

該體系構(gòu)建的過程中技術(shù)人員需要對(duì)設(shè)備裝置性能進(jìn)行全面把握，尤其是濾波器裝置設(shè)置的過程中需保證其載波頻率嚴(yán)格符合設(shè)計(jì)要求，這樣才能夠從根本上減少諧波對(duì)電網(wǎng)的影響。與此同時(shí)，技術(shù)人員還需要對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)置，嚴(yán)格依照我國電網(wǎng)運(yùn)行安全指標(biāo)對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行選擇和調(diào)整，尤其是在群控技術(shù)應(yīng)用的過程中需設(shè)置好空氣開關(guān)、熔斷器等，從而最大限度上防止太陽能光伏發(fā)電接入改變電力系統(tǒng)潮流方向，導(dǎo)致動(dòng)作失效、裝置損壞等，這樣才能夠從本質(zhì)上提升電網(wǎng)的安全性、可靠性和有效性。

3 新能源接入對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

新能源接入電網(wǎng)后會(huì)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況產(chǎn)生一定的影響，尤其是在電網(wǎng)功率、電網(wǎng)潮流、電能質(zhì)量和電網(wǎng)安全方面，需全面重視。

3.1 對(duì)電網(wǎng)功率的影響

電網(wǎng)建設(shè)的過程中加入新能源后會(huì)造成電能供需狀況發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變。一般而言，新能源接入電網(wǎng)后會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的有功調(diào)節(jié)能力發(fā)生轉(zhuǎn)變，造成發(fā)電量與常規(guī)發(fā)電過程中出現(xiàn)明顯差別。

除此之外，發(fā)電元件和輸電元件的負(fù)荷也會(huì)發(fā)生波動(dòng)，造成其故障發(fā)生概率上升，在一定程度上影響了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。為此，在新能源接入電網(wǎng)后需要對(duì)電網(wǎng)功率參數(shù)進(jìn)行全面分析，確定電網(wǎng)發(fā)電頻率、輸電頻率、功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定狀況等。

3.2 對(duì)電網(wǎng)潮流的影響

新能源接入電網(wǎng)后電能匯聚方式發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變，受新能源隨機(jī)性、波動(dòng)性的影響，上述匯聚的過程中電網(wǎng)的潮流分布、流向等均會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，造成電網(wǎng)電壓、電流等參數(shù)上下波動(dòng)。尤其是在大規(guī)模、分布式新能源隨機(jī)接入電網(wǎng)的過程中，會(huì)造成電網(wǎng)潮流方向出現(xiàn)明顯差異，在很大程度上增加了電網(wǎng)電量損耗，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。

為此，在新能源接入電網(wǎng)后需要建立科學(xué)的潮流概率模型，依照具體的電網(wǎng)參數(shù)對(duì)其潮流影響狀況進(jìn)行計(jì)算，選擇最優(yōu)接入方案，從而最大限度降低新能源接入對(duì)電網(wǎng)潮流的影響。

3.3 對(duì)電能質(zhì)量的影響

大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)的過程中很容易造成電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量降低，這主要是由于電網(wǎng)中新能源接入后無功電壓、電流和有功電壓、電流形式發(fā)生轉(zhuǎn)變，其波動(dòng)、畸變率加大導(dǎo)致。在對(duì)上述問題進(jìn)行處理的過程中人員需要把握好新能源接入狀況，對(duì)其接入后的電能質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，嚴(yán)格依照電網(wǎng)電能指標(biāo)分析上述接入的合理性并制定相應(yīng)的調(diào)整方案，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行改善。

3.4 對(duì)電網(wǎng)安全的影響

電網(wǎng)運(yùn)行安全一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來我國電網(wǎng)事故頻發(fā)，已經(jīng)嚴(yán)重影響了人們的生活質(zhì)量，為此，新能源接入的過程中的需要最大限度降低對(duì)電網(wǎng)安全的影響。相關(guān)人員在新能源接入電網(wǎng)的過程中需要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的低電壓穿越能力進(jìn)行檢測(cè)，依照具體狀況全面分析其對(duì)電網(wǎng)短路、孤島等的影響，在該基礎(chǔ)上形成針對(duì)性控制控制，從而全面提升基于新能源協(xié)同發(fā)展電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié) 語

基于新能源協(xié)同發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)需要對(duì)新能源發(fā)電技術(shù)進(jìn)行全面分析，結(jié)合上述技術(shù)特征和我國電網(wǎng)現(xiàn)狀對(duì)其接入過程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行分析，確定新能源與電網(wǎng)協(xié)同發(fā)展的要點(diǎn)。

與此同時(shí)，還要結(jié)合具體經(jīng)驗(yàn)，對(duì)新能源與電網(wǎng)協(xié)同發(fā)展過程中的問題進(jìn)行深入挖掘，依照具體狀況提出針對(duì)性解決措施，對(duì)新能源接入電網(wǎng)時(shí)的接入方案、設(shè)備選型、核心技術(shù)等進(jìn)行把握，形成安全、可靠的電網(wǎng)體系。

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