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(shì)

宋博博

摘要：依照能源資源狀況及當(dāng)前的環(huán)保形勢(shì)要求，水能源、風(fēng)能源、日光能源、生物性能源以及所有的其他可循環(huán)再生性能源等諸多新興能源，必然作為當(dāng)今時(shí)代能源供給的主要角色，并且取代傳統(tǒng)的煤炭熱力能源，同時(shí)涌入電力能源供應(yīng)市場(chǎng)。針對(duì)這一情況，發(fā)電并網(wǎng)環(huán)節(jié)即是此類(lèi)新能源完整融入電力供應(yīng)市場(chǎng)的必經(jīng)之路。新興能源融入電力供應(yīng)市場(chǎng)，可持續(xù)提升其能源利用的經(jīng)濟(jì)收益、生態(tài)價(jià)值及社會(huì)價(jià)值。接下來(lái)，文章就新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)論述。

關(guān)鍵詞：新能源;并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

引言

在近些年的發(fā)展中，經(jīng)濟(jì)社會(huì)也有了一定的進(jìn)步，對(duì)于電力需求也在慢慢提升，同時(shí)以化石能源作為主要的發(fā)電企業(yè)也提出了較大的環(huán)境監(jiān)管需求，所以要求做好清潔、綠色能源等的大開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。由于我們國(guó)家新興能源電力生產(chǎn)技術(shù)起步偏晚，關(guān)鍵技術(shù)還有待完善，目前的新能源產(chǎn)電工藝尚不可做大范圍的推廣，因此新能源產(chǎn)電工藝的研發(fā)及應(yīng)用還有待于工程技術(shù)人員做出進(jìn)一步的努力。目前階段太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)也逐漸成熟，所以，要求不斷深入研究新能源并網(wǎng)發(fā)展技術(shù)有著十分重要的意義。

1新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

1.1分散式新能源發(fā)電技術(shù)

分散式發(fā)電指的是以新能源與可再生能源為主的小型發(fā)電裝置安放在負(fù)荷附近的一種發(fā)電方式。同時(shí)，新能源主要是運(yùn)用將分布式發(fā)電技術(shù)與儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合在一起的方式，來(lái)達(dá)到為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)的目的。

水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能、海洋能等都屬于新能源和可再生能源，參照國(guó)內(nèi)外對(duì)新能源開(kāi)發(fā)、利用的成果，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)今電氣工程的研究領(lǐng)域與發(fā)展方向主要是風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、燃料電池三種。

（1）風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)就是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的一種技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)電網(wǎng)頻率與發(fā)電機(jī)輸出頻率進(jìn)行嚴(yán)格控制，使兩種頻率相一致，由此來(lái)保證并網(wǎng)安全、可靠的運(yùn)行。風(fēng)力發(fā)電有恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電兩種技術(shù)，恒速恒頻技術(shù)選擇的是可以失速調(diào)節(jié)或者主動(dòng)進(jìn)行失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，而變速恒頻技術(shù)通過(guò)電子變頻器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率變化的電能轉(zhuǎn)換成頻率恒定的電能。由于其具有可以在最大程度上捕捉風(fēng)能，轉(zhuǎn)速運(yùn)行的范圍較寬松，靈活調(diào)整系統(tǒng)功率，采取先進(jìn)的PWM控制等優(yōu)點(diǎn)，變速恒頻技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)今風(fēng)力發(fā)電最主要的技術(shù)。

（2）太陽(yáng)能光伏發(fā)電。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)是通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)的利用將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電系統(tǒng)可以是獨(dú)立的，也可以是并網(wǎng)的。在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)通常是采用2級(jí)電力變換器來(lái)工作，第1級(jí)起到的作用是變換太陽(yáng)能輸出的電壓與控制對(duì)光伏電池陣列最大功率的跟蹤;第2級(jí)是使用逆變器來(lái)保持直流側(cè)電壓的恒定，并對(duì)輸入電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行控制。

（3）燃料電池。燃料電池是將儲(chǔ)存在氧化劑與燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電裝置。燃料多樣、噪音小、排氣干凈、可靠性高、環(huán)境污染小等是其所具有的優(yōu)點(diǎn)，也因此被公認(rèn)為是21世紀(jì)一種節(jié)能、高效、環(huán)保的發(fā)電方式。

1.2 微電網(wǎng)的概念與基本結(jié)構(gòu)

微電網(wǎng)是關(guān)于供電網(wǎng)絡(luò)的一種新的結(jié)構(gòu)，是由微電源、負(fù)荷控制裝置、儲(chǔ)能裝置三部分構(gòu)成。微電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別在于，其是由很多分布的微電源與相關(guān)設(shè)備根據(jù)一定的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，可以自主進(jìn)行管理與控制，還可以通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)連接配網(wǎng)。

2新能源并網(wǎng)供電體系關(guān)鍵技術(shù)

2.1新能源發(fā)電機(jī)構(gòu)組成分析

依托新興能源開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)電裝置的運(yùn)作機(jī)構(gòu)一般是選取由多類(lèi)能源并聯(lián)而成的分布型產(chǎn)電功能機(jī)構(gòu)。對(duì)于小規(guī)模分布型產(chǎn)電裝置來(lái)說(shuō)，其一般是選取由日光能、風(fēng)力能、燃料型電池、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)以及小型燃?xì)廨啓C(jī)裝備等多類(lèi)能源進(jìn)行組合的復(fù)合型供電模式，而且大多數(shù)都需要依托和逆變電源并聯(lián)的模式再與小型局部電網(wǎng)進(jìn)行連接。

2.2電力工程技術(shù)方面的核心技術(shù)分析

針對(duì)新興能源和可循環(huán)利用能源的研發(fā)及運(yùn)用來(lái)說(shuō)，電力工程技術(shù)對(duì)其具有著特殊的重要性，是支撐分布型發(fā)電工程深入推進(jìn)的基礎(chǔ)。伴隨著我們國(guó)家電力工程及科技事業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，一些立足于電力工程技術(shù)，密切結(jié)合微網(wǎng)運(yùn)作具體需求而研發(fā)出來(lái)的電子型裝備，例如靜型切換器、并網(wǎng)式可變器，另外還有電能負(fù)荷控制機(jī)構(gòu)等，它們?cè)谛履茉床⒕W(wǎng)供電過(guò)程中得到了大力的普及和運(yùn)用，且逐步成為新興能源并網(wǎng)供電機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件，密切關(guān)系著供電機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行。

2.3微網(wǎng)運(yùn)行工藝分析

微網(wǎng)即微型電網(wǎng)是由各種微型能源、電力電子裝置以及電力儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)組成的一種小型配電網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)與大電網(wǎng)的“柔性并網(wǎng)”，可有效解決多種分布式電源并網(wǎng)過(guò)程中的擾動(dòng)問(wèn)題，提高系統(tǒng)整體的運(yùn)行安全性和可靠性。但微網(wǎng)系統(tǒng)整體的抗擾動(dòng)能力較弱，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，還需重點(diǎn)解決微網(wǎng)中不同微電源間的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題、不同運(yùn)行狀態(tài)的切換問(wèn)題以及高級(jí)能量管理運(yùn)行的優(yōu)化問(wèn)題。

3新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

盡管我國(guó)年發(fā)電規(guī)模在世界名列榜首，然而由于我國(guó)的人口較多，所以平均下來(lái)每個(gè)人的用電量卻很少，這就需要不斷地增加用電量，進(jìn)而滿(mǎn)足人們的需求，這也是目前我國(guó)電力需求持續(xù)增加的一個(gè)重要原因。

新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要有以下兩方面：一是分散式混合能源系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，這種系統(tǒng)的出現(xiàn)與運(yùn)用是未來(lái)的主流發(fā)展趨勢(shì)，它是由幾種新能源發(fā)電方式共同組成的，可以解決單一能源供電不穩(wěn)定的問(wèn)題，進(jìn)而達(dá)成多種能源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的;二是智能微電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，隨著各種現(xiàn)代技術(shù)的引用，微網(wǎng)的信息化水平與智能化程度都會(huì)得到一定的提高，而智能微電網(wǎng)的發(fā)展，有助于提高電力系統(tǒng)的綜合效益。

結(jié)語(yǔ)

總之，在今后的工作中，相關(guān)部門(mén)要不斷加強(qiáng)對(duì)新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的重視，工作人員要加強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，掌握其關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而提高新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，使其更好地促進(jìn)電力企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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