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

程永 曹忠倩

摘要：現(xiàn)階段我國(guó)正處于現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，這個(gè)時(shí)期對(duì)于能源、可再生能源的要求也不斷增加，而在這個(gè)背景下，新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)也逐漸成為學(xué)術(shù)界廣泛研究的熱點(diǎn)，甚至在國(guó)家政策中將多種新能源作為未來(lái)十幾年重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域，并積極開(kāi)展的多種產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)活動(dòng)。結(jié)合現(xiàn)階段國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)與能源結(jié)構(gòu)調(diào)整變化來(lái)看，新能源并網(wǎng)發(fā)電也將成為能源結(jié)構(gòu)化調(diào)整的主要任務(wù)目標(biāo)。

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

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

1.1新能源發(fā)電技術(shù)主要方式

新能源發(fā)電技術(shù)主要方式是分布式。分布式新能源發(fā)電技術(shù)主要突出了分布式和新能源兩個(gè)特點(diǎn)。首先發(fā)電規(guī)模小，其次和電力用戶(hù)距離不遠(yuǎn)，第三可單獨(dú)給電力用戶(hù)供電的形式就是分布式。傳統(tǒng)能源以外的各種環(huán)保的、清潔的、可再生的能源都是新能源。新能源主要靠發(fā)電技術(shù)與儲(chǔ)能技術(shù)兩者結(jié)合的方式給電力用戶(hù)提供電能。

1.2新能源發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵部件

新能源發(fā)電系統(tǒng)中含有多個(gè)小型的新能源發(fā)電單元，這些小型的發(fā)電單元中可能包含風(fēng)能發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、潮汐能發(fā)電等多種能源發(fā)電形式。這些供電設(shè)備需經(jīng)過(guò)逆變器，然后以并聯(lián)的方式接入大電網(wǎng)，才能保證主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。新能源發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部位包括：并網(wǎng)逆變器、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、電能質(zhì)量控制裝置。

①并網(wǎng)逆變器。光伏電池、風(fēng)機(jī)、燃料電池、儲(chǔ)能元件等都需要通過(guò)電力電子變換器才能與微網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相連接。這些變換器可能既包括整流器也包括逆變器，也可能僅是一個(gè)逆變器。變換器具有響應(yīng)速度快、慣性小、過(guò)流能力弱等特性。同時(shí)，適用于微網(wǎng)中的逆變器除了需要具備常規(guī)逆變器的功能以及能夠并聯(lián)運(yùn)行外，還需要根據(jù)微網(wǎng)系統(tǒng)的特殊需求具備一些控制功能。因此，逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行控制成為微網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)。②靜態(tài)開(kāi)關(guān)。靜態(tài)開(kāi)關(guān)置于連接微網(wǎng)與主網(wǎng)間的公共連接點(diǎn)處。在發(fā)生一些主網(wǎng)故障、電能質(zhì)量等事件時(shí)，靜態(tài)開(kāi)關(guān)應(yīng)該能自動(dòng)地將微網(wǎng)切換到孤島運(yùn)行狀態(tài);此后，當(dāng)上述事件消失時(shí)，它也應(yīng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)與主網(wǎng)的重新連接。③電能質(zhì)量控制裝置。任何DER單元的接入都會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的電能質(zhì)量產(chǎn)生或多或少的影響，如果控制不當(dāng)，它們對(duì)電壓波形、頻率以及功率因數(shù)會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，尤其是太陽(yáng)能、風(fēng)能這些隨機(jī)性的能源，其頻繁的啟停操作、功率輸出的變化，都可能給所接入系統(tǒng)的用戶(hù)帶來(lái)電能質(zhì)量問(wèn)題;微網(wǎng)中大量單相分布式電源的存在，也增加了配電系統(tǒng)的三相不平衡水平;而且電子負(fù)載易受暫態(tài)、跌落、諧波、瞬間中斷及其它擾動(dòng)的影響，這些都是需要關(guān)注的方面?？傊?，微網(wǎng)及含分布電源微網(wǎng)配電系統(tǒng)中存在很多與電能質(zhì)量相關(guān)的獨(dú)特問(wèn)題。電能質(zhì)量綜合監(jiān)控技術(shù)是解決保證微網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。

1.3新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

新能源發(fā)電多以微網(wǎng)形式存在，下面主要分析微網(wǎng)技術(shù)。

①微網(wǎng)的運(yùn)行。微網(wǎng)的抗擾動(dòng)能力不強(qiáng)，且我們無(wú)法控制自然資源，比如風(fēng)力的大小、出現(xiàn)的時(shí)間、出現(xiàn)的頻率等，這就導(dǎo)致微網(wǎng)的安全性不穩(wěn)，需對(duì)其加強(qiáng)控制。②微網(wǎng)的故障檢測(cè)與保護(hù)。微網(wǎng)系統(tǒng)中不僅存在單向潮流，也會(huì)包括雙向潮流，傳統(tǒng)的保護(hù)措施不再有效，可研發(fā)在不同于常規(guī)模式下運(yùn)行的故障檢測(cè)與保護(hù)控制系統(tǒng)。

二、新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

2.1混合能源系統(tǒng)

混合能源系統(tǒng)在整個(gè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中扮演著十分重要的角色。混合能源技術(shù)的影響目前還存在許多的障礙，最大的問(wèn)題就是克服不同能源融合的問(wèn)題。從客觀上來(lái)看，過(guò)去傳統(tǒng)意義上的發(fā)電站都是采用單一供能的模式，個(gè)別情況下會(huì)出現(xiàn)兩種、三種混合供能的情況，但是真正能夠?qū)?shù)十種清潔能源組合在一起供能的設(shè)備十分稀有。利用混合能源系統(tǒng)，可以很好的解決不同類(lèi)型能源的特征不匹配的問(wèn)題，同時(shí)借助于微型能源來(lái)更好的收集自然界中能夠?qū)θ祟?lèi)有作用的資源，這樣一來(lái)就可以有效降低其他類(lèi)型電能生產(chǎn)模式的壓力，為我們提供源源不斷的能力。除此之外，相較于普通的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，混合能源系統(tǒng)的整體技術(shù)穩(wěn)定性也更強(qiáng)，采用負(fù)荷均勻化的方式來(lái)更好的控制并網(wǎng)發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行，這樣一來(lái)供電的可靠性就可以得到保證。

2.2智能微電網(wǎng)系統(tǒng)

智能微電網(wǎng)技術(shù)是近些年來(lái)國(guó)際上研究較為廣泛的電網(wǎng)技術(shù)。智能微電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)的概念最早出現(xiàn)于美國(guó)，用于解決傳統(tǒng)電網(wǎng)老化的問(wèn)題。在進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造的過(guò)程中，通過(guò)電網(wǎng)發(fā)電、配電以及用電優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)建設(shè)。在這個(gè)過(guò)程中，智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于可以對(duì)內(nèi)部的多種資源進(jìn)行協(xié)調(diào)連接，不但不會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷不均勻的情況，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)就近、就急供應(yīng)，從而有效解決電網(wǎng)信息系統(tǒng)中能量分布不均勻的問(wèn)題。除此之外，根據(jù)國(guó)際上提出的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)形勢(shì)來(lái)看，

其同樣涉及多個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)，包括信息測(cè)量、高級(jí)電力電子技術(shù)、信息管理系統(tǒng)技術(shù)以及分析技術(shù)等等。除此之外，在智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的配置過(guò)程中，還需要充分發(fā)揮分布式電源的協(xié)調(diào)適應(yīng)性，通過(guò)微網(wǎng)智能化管理的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與智能化的目標(biāo)。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然新能源發(fā)電技術(shù)目前有一定成績(jī)的取得，但是受種種因素的制約，可再生新能源的并網(wǎng)發(fā)電發(fā)展不是特別理想。為了走可持續(xù)發(fā)展的道路，要逐漸減少發(fā)電企業(yè)對(duì)傳統(tǒng)的不可再生化石能源的依賴(lài)，大力發(fā)展可再生新能源的并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)。將新能源研究納入大電網(wǎng)的總體規(guī)劃研究框架中。在堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的高級(jí)配電運(yùn)行框架下，新能源的發(fā)電并網(wǎng)一定能夠快速發(fā)展并發(fā)揮重要作用。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)徐州供電公司）

作者簡(jiǎn)介：程永（1981.08—），性別：男;籍貫：江蘇徐州;民族：漢族;學(xué)歷：大學(xué)本科;職稱(chēng)：高級(jí)工程師。