新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢探討

(三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南 三門峽 472000)

在經(jīng)過第一次和第二次科技改革以后，世界人類的生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)也發(fā)生的巨大的變化，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展使得人類的生活更加便捷。但同時，人類也在對地球上的不可再生資源進(jìn)行不斷的消耗，生態(tài)環(huán)境污染的也越來越嚴(yán)重，不可再生資源終有枯竭的時候，所以當(dāng)前人類面臨嚴(yán)重的問題就是如何生存下去。從人類賴以生存的環(huán)境和能源這兩個方面來看，必須要找到可再生新能源來取代不可再生能源。國外發(fā)達(dá)國家加強(qiáng)對新能源和可再生能源的開發(fā)與使用，并且逐步取代不可再生能源，成效十分可觀。但是由于我國對新能源的研究與利用起步比較晚，所以還沒有十分成熟的技術(shù)，新能源發(fā)電技術(shù)沒有得到普遍，因此，相關(guān)的研究人員要不斷的完善和推廣新能源發(fā)電技術(shù)。

關(guān)于新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

分布式新能源發(fā)電技術(shù)分析

分布式發(fā)電還可以叫做是分散式發(fā)電、分布式功能，基本上就是指在負(fù)荷區(qū)域布置以新能源為核心的小型飛彈裝置的發(fā)電方式。新能源發(fā)電技術(shù)想要給社會提供較好的供電服務(wù)，就必須要和分布式發(fā)電技術(shù)和儲能技術(shù)結(jié)合起來[1]。太陽能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能以及地?zé)崮苁潜容^常見的幾種新能源和可再生能源，目前我國對這幾種新能源利用的方面主要是太陽光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、海洋發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電以及生物質(zhì)能發(fā)電。

微網(wǎng)基本概念和基本結(jié)構(gòu)

微電網(wǎng)是一種新型的供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，微網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以分成三個部分，微電源、儲能裝置、負(fù)荷控制裝置。其別的系統(tǒng)相對比，微電網(wǎng)是一個更加全面的自治系統(tǒng)，可以完成對電網(wǎng)的自主控制和自主管理。微電網(wǎng)的出現(xiàn)更好的與傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行區(qū)分，微電網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成主要是按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)然后利用大量分布的微電源和相關(guān)設(shè)施進(jìn)行的。微電網(wǎng)系統(tǒng)還可以連接配網(wǎng)，但是前提條件是要通過今天開關(guān)的連接作用。

新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

隨著化石能源的不斷減少，世界各國都在不斷加大對風(fēng)能、太陽能、水能等可再生能源的研究力度，同時也攻克了較多的難題，其中，新能源發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電力電子技術(shù)的關(guān)鍵部件以及微網(wǎng)技術(shù)是相關(guān)研究人員必須要攻克的難題。

新能源發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

多種能源并聯(lián)組成的分布式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是當(dāng)前新能源發(fā)電系統(tǒng)采用最多的一種結(jié)構(gòu)。小型分布式的發(fā)電系統(tǒng)具有多種能源組成的供電，如太陽能、風(fēng)能、微型燃?xì)廨啓C(jī)、儲能系統(tǒng)以及燃料電池等，并且在和微型公共電網(wǎng)相連的時候基本上都要借助逆變電源并聯(lián)的方式進(jìn)行。

電力電子技術(shù)的關(guān)鍵部件

對可再生能源的開發(fā)以及分布式發(fā)電的發(fā)展的其中一個關(guān)鍵技術(shù)就是電力電子技術(shù)。例如有些關(guān)鍵部件如并網(wǎng)逆變器、電能質(zhì)量控制裝置、靜態(tài)開關(guān)等，這些部件性能的優(yōu)良直接影響系統(tǒng)的運行效果。

1并網(wǎng)逆變器

如果在并網(wǎng)逆變器當(dāng)中沒有電力電子變換器，則完全不能將燃料電池、微網(wǎng)以及風(fēng)機(jī)連接起來，所以在該裝置當(dāng)中，電力電子技術(shù)的作用就是連接。在并網(wǎng)逆變器當(dāng)中，有時候只是一個逆變器，有時候會是整流器與逆變器的結(jié)合體，而對并網(wǎng)逆變器的選擇要根據(jù)實際情況來決定。除此之外，逆變器具有較多的優(yōu)勢，如慣性小、速度快[2]。

2電能質(zhì)量控制裝置

接入任何DER單元都會對系統(tǒng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，如果得不到有效控制，那么就會對一些方面產(chǎn)生不好的影響，如頻率、電壓波形、功率因數(shù)等，特別是風(fēng)能和太陽能，如果對相關(guān)操作、功率輸出的變化不停的啟動和停止，都會給與系統(tǒng)連接的用戶帶來電能質(zhì)量問題；在微網(wǎng)當(dāng)中存在大量的單向分布式電源，這樣也是的配電系統(tǒng)當(dāng)中的三相不平衡水平增加；而且暫態(tài)、瞬間中斷、諧波以及跌落等都會影響電子負(fù)載，這些方面就可以重點關(guān)注一下[3]?？傊?，在微網(wǎng)、具有分布電源微網(wǎng)配電系統(tǒng)當(dāng)中有很多的問題都與電能質(zhì)量有關(guān)系。因此，有效解決和保障微網(wǎng)安全運行的一個關(guān)鍵技術(shù)就是電能質(zhì)量綜合監(jiān)控技術(shù)。

3靜態(tài)開關(guān)

靜態(tài)開關(guān)和保護(hù)措施差不多，系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，如：電能質(zhì)量達(dá)不到系統(tǒng)要求、主網(wǎng)出現(xiàn)故障等，這個時候靜態(tài)開關(guān)就可以將這個故障識別出來，并且還立刻將轉(zhuǎn)換微網(wǎng)的運行狀態(tài)，成為孤島狀態(tài)，防止系統(tǒng)遭到破壞；當(dāng)故障被解決掉以后，靜態(tài)開關(guān)就可以自行將主網(wǎng)和微網(wǎng)連接起來，使系統(tǒng)可以正擦運行。

微網(wǎng)技術(shù)

1微網(wǎng)的運行控制

微網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中沒有較強(qiáng)的干擾動能力，很多資源我們不能有效的掌控，如風(fēng)力出現(xiàn)的時間、風(fēng)力的大小等，這樣就使得不能隨時確保微網(wǎng)系統(tǒng)的安全性。因此，一定要加強(qiáng)對微網(wǎng)系統(tǒng)的控制。

在有效控制微網(wǎng)系統(tǒng)的時候，一個控制難題就是協(xié)調(diào)。在一個微網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中會有大量的微電源，這些微電源的構(gòu)成和屬性全部都不一樣，但是微網(wǎng)系統(tǒng)中總能量是一定的，因此想要使大電網(wǎng)受微電網(wǎng)的影響減弱或者消除，就必須要讓微電網(wǎng)運行中電壓的穩(wěn)定性得到有效保障，但是目前我國對這類問題的解決還沒有較好的方法，因此相關(guān)研究人員要不斷的進(jìn)行研究。

2微網(wǎng)故障檢測和保護(hù)技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前在微電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中存在兩個潮流，一個是單向潮流，一個是雙向潮流，在對這些潮流進(jìn)行保護(hù)的時候傳統(tǒng)的保護(hù)措施有可能已經(jīng)起不到相應(yīng)的效果，比如說傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備，其有可能在起不到保護(hù)作用的情況下還損害設(shè)備，因此，在對微網(wǎng)故障檢測和保護(hù)技術(shù)研發(fā)的時候，可以在微網(wǎng)不常規(guī)保護(hù)模式下進(jìn)行。

新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

由于我國是世界上人口最多的一個國家，所以我國的發(fā)電總量也十分的多，在世界上名列前茅，但就算這樣人均的用電量也還是難以令人滿意。我國的人均用電量還可以繼續(xù)提升，對新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)要加大研究和發(fā)展的力度，從而有效的滿足人們對電量的需求問題，這樣即填補(bǔ)了用電缺口，又可以提高我國的綜合國力。目前全世界共同所面臨的比較嚴(yán)重的問題就是環(huán)境的污染和不可再生資源的枯竭，所以新能源和可再生能源一定會取代不可再生能源，新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)一定會程輝電力發(fā)展的潮流，下面對新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析：

太陽能光伏發(fā)電

太陽能光伏發(fā)電具有較多的優(yōu)勢，最顯著的就是方便、廉價、存在面積廣，只要是有太陽的地方就可以對其進(jìn)行利用，還可以分散到各家各戶采用單獨供電的方式，也可以采用大規(guī)模發(fā)電方式并網(wǎng)運行。太陽能對環(huán)境沒有污染，并且也沒有噪音，是一種十分清潔的能源。

我國大約有百分之七十六國土的光照量十分充足，并且陽光十分充足，全年大約有917-2333kWh/m2的輻射重量，大約有147*108GWh/a，光照資源分布比較均勻，所以說太陽能源的優(yōu)勢十分得天獨厚，就這些基礎(chǔ)條件可以看出，我國的太陽能光伏發(fā)電具有十分廣闊的發(fā)展前景。目前，我國使用的最多的能源就是煤炭，對其的消耗量巨大，所以我國不僅面臨著煤炭資源的枯竭，其帶來的環(huán)境污染問題也十分的嚴(yán)重[4]。所以不管是站在這兩個方面的哪一個方面，我國政府要都加快對新能源或者可再生能源的研究，進(jìn)而取代不可再生能源。

風(fēng)能發(fā)電

風(fēng)能也是一種清潔能源，是可再生能源，其具有能量大、無污染等特點，所以具有非常好的發(fā)展前景，目前世界各國基本上都在對風(fēng)能發(fā)電進(jìn)行利用，并且取得了較好的效果，得到了世界各國的重視和認(rèn)可。在較多的可再生能源當(dāng)中，風(fēng)能的成本比較低，可以單獨運行也可以并網(wǎng)運行，還可以與別的技術(shù)進(jìn)行互補(bǔ)，從而組成混合型發(fā)電系統(tǒng)。隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)能發(fā)電技術(shù)越來越完善，越來越成熟，并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)最大的定額功率已經(jīng)有5MW，葉輪直徑有126m[5]。

地?zé)岚l(fā)電

在新能源當(dāng)中還包括地?zé)岚l(fā)電，但是由于其容易受到外界環(huán)境的影響，導(dǎo)致使用率較小，并且也不適用于大面積供電。但是對于有地?zé)豳Y源的地區(qū)來講，這是很好的事情。該地區(qū)經(jīng)濟(jì)和文化會受到地?zé)豳Y源的影響而得到較大的發(fā)展，因此，地?zé)豳Y源是十分的重要。

海洋發(fā)電

海洋發(fā)電主要是在海上建立，這樣對人們的日常生活和生產(chǎn)沒有較大的影響，并且我國具有較長的海岸線，具有十分遼闊的海域資源，因此，海洋發(fā)電在當(dāng)前也是一種比較重要的發(fā)電形式。

生物質(zhì)能發(fā)電

我國屬于農(nóng)業(yè)大國，每年都會有大量的農(nóng)副產(chǎn)品被遺留下來，并且隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，所產(chǎn)生的垃圾也越來越多，這些農(nóng)副產(chǎn)品和生活垃圾都可以用來發(fā)電，這樣不僅給人們提供了電能，又保護(hù)了環(huán)境，因此，生物質(zhì)能發(fā)電具有十分廣闊的發(fā)展空間。

綜上所述，雖然我國當(dāng)前對新能源發(fā)電技術(shù)的使用取得了較好的成效，但是由于各方面條件和因素的限制，導(dǎo)致我國的新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展并不是十分的理想。因此，我國要加大對新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的研究和利用，減少對不可再生能源的使用。從而推動我國的可持續(xù)發(fā)展。