協(xié)同新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)探討

馮志青

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們逐漸意識(shí)到可持續(xù)發(fā)展的重要。我國(guó)的新能源發(fā)展很快，尤其是光伏和風(fēng)電。在電網(wǎng)規(guī)劃中要考慮到新能源的協(xié)同發(fā)展，促進(jìn)新能源有序建設(shè)、合理規(guī)劃，避免新能源大規(guī)模接入對(duì)電網(wǎng)的沖擊性影響，提供電力企業(yè)的投入產(chǎn)出效益，更好的促進(jìn)新能源可持續(xù)發(fā)展。本文就協(xié)同新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)展開探討。

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

引言

在國(guó)際上新能源得到了快速發(fā)展，并且取得了顯著的效益，但是在發(fā)展新能源的同時(shí)促使電網(wǎng)規(guī)劃存在一些方面的問題，包括新能源應(yīng)用與電網(wǎng)規(guī)劃之間很難融合等，因此一定要加強(qiáng)這一問題的分析，對(duì)新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行更深層次的研究，進(jìn)而保證規(guī)模比較大的新能源并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性。

1新能源概述

新能源也被稱為非常規(guī)能源，相較于傳統(tǒng)的能源，新能源具有儲(chǔ)量大以及污染小的優(yōu)勢(shì)，是傳統(tǒng)能源之外的各類能源形式，常規(guī)能源是指天然氣、水能、煤炭和石油等，新能源主要包括太陽能、風(fēng)能、低熱能、生物質(zhì)能、海洋能等。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2013年我國(guó)風(fēng)電累積裝機(jī)容量達(dá)到9.14萬兆瓦，占全國(guó)總裝機(jī)容量的6%;我國(guó)生物質(zhì)資源豐富，每年總量大約為10億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中可以利用量達(dá)到4.6億噸。

2新能源技術(shù)引入電網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)帶來的影響

2.1對(duì)電能質(zhì)量的影響

電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，只有當(dāng)電壓穩(wěn)定的合適的范圍內(nèi)時(shí)，電網(wǎng)的正常運(yùn)行才有保障。由于風(fēng)的波動(dòng)性和不穩(wěn)性造成風(fēng)電機(jī)組輸出功率波動(dòng)。輸出功率的波動(dòng)會(huì)引起電壓波動(dòng)、電壓偏差以及閃變等電能質(zhì)量的問題。對(duì)于大型電網(wǎng)來說，可以忽略小容量風(fēng)力發(fā)電引入的頻率的變化。但是當(dāng)大容量風(fēng)力發(fā)電被引入電網(wǎng)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電造成的頻率不穩(wěn)定性就不能夠被忽略。隨著電網(wǎng)規(guī)模的增大，頻率不穩(wěn)定性造成的影響也隨著放大。

2.2對(duì)電網(wǎng)潮流的影響

光伏電站、風(fēng)電等新能源，尤其是大容量的風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)后，風(fēng)電場(chǎng)向系統(tǒng)發(fā)出有功功率，吸收無功功率，改變了傳統(tǒng)的電源功率單向流動(dòng)的特點(diǎn)，因此在電網(wǎng)規(guī)劃中，有必要研究新能源電源接入電力系統(tǒng)后的潮流。

2.3對(duì)電網(wǎng)安全控制的影響

連接電網(wǎng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的線路會(huì)產(chǎn)生雙向電流，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全控制產(chǎn)生影響。在有風(fēng)期間，電網(wǎng)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一直連接，當(dāng)風(fēng)速一直變化時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組頻繁切換導(dǎo)致接觸器損傷。如果只讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)組短暫運(yùn)行，這就會(huì)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和電網(wǎng)的連接線產(chǎn)生雙向電路，這對(duì)電網(wǎng)的繼電器提出了更高的要求。由于異步發(fā)電機(jī)沒有獨(dú)立的勵(lì)磁裝置，在發(fā)生電路短路故障時(shí)，在電路中僅能產(chǎn)生微小電流。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的難點(diǎn)之一就是在發(fā)生電路故障時(shí)測(cè)量出微小電流以確定電路故障發(fā)生點(diǎn)，使得保護(hù)裝置及時(shí)做出響應(yīng)，這對(duì)保護(hù)裝置的靈敏度提出了更高的要求。

3新能源發(fā)展電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)

3.1風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電實(shí)現(xiàn)發(fā)電的主要方式是電力電子的變頻形式，在全面并且詳細(xì)分析發(fā)電功率參數(shù)的基礎(chǔ)上，了解輸電的輸出情況，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理的控制和調(diào)整，在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用中，必須采取合理的并網(wǎng)技術(shù)，必須通過對(duì)風(fēng)力發(fā)電和常規(guī)電廠之間的特點(diǎn)合理的控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通過對(duì)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)的手段實(shí)現(xiàn)和并網(wǎng)頻率的相互融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)電。在發(fā)電過程中必須對(duì)電子器件的工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保電網(wǎng)的正常運(yùn)行和整體穩(wěn)定。

3.2太陽能光伏發(fā)電技術(shù)

想要對(duì)太陽能光伏技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，也需要一定的技術(shù)支持。從目前的技術(shù)來看，在電力系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)主要有以下三種結(jié)構(gòu)形式：獨(dú)立戶用型、并網(wǎng)型以及并網(wǎng)/獨(dú)立型。所謂的獨(dú)立戶用型就是光伏整體系統(tǒng)利用電壓的方式來進(jìn)行實(shí)現(xiàn);而并網(wǎng)型則是系統(tǒng)需要依靠電壓源電流實(shí)現(xiàn)整體控制;并網(wǎng)/獨(dú)立型，則是利用電壓源控制的動(dòng)作切換來實(shí)現(xiàn)PV以及UPS的融合。在實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中，對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的難度在于如何有效控制電能的質(zhì)量。目前，相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)載波頻率進(jìn)行不斷的提升，從而不斷的優(yōu)化濾波裝置的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格控制諧波電流參數(shù)的目的。從相關(guān)的研究當(dāng)中我們也能夠看到，在系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，應(yīng)通過對(duì)安裝保護(hù)的方式來防止光伏的發(fā)電介入改變系統(tǒng)方向的工程中，裝的運(yùn)行狀態(tài)受到影響以及動(dòng)作失效等相關(guān)問題的產(chǎn)生，從而使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到有效的保證。

3.3大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃

風(fēng)能和太陽能的利用都存在著一定的不確定性，在電網(wǎng)規(guī)劃過程中必須要對(duì)新能源發(fā)電性能的約束進(jìn)行避免，同時(shí)還要采取有效的措施控制發(fā)電網(wǎng)絡(luò)冗余形成的資源浪費(fèi)的情況。整個(gè)電網(wǎng)規(guī)劃中必須綜合多方面的因素進(jìn)行充分的考慮，重點(diǎn)關(guān)注不穩(wěn)定的因素，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。在應(yīng)用新能源的過程中還需要進(jìn)行電網(wǎng)模型的建立，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行和網(wǎng)損等信息狀態(tài)進(jìn)行全面的了解，新能源接入電網(wǎng)規(guī)劃模型、多場(chǎng)景分析模型以及網(wǎng)損動(dòng)態(tài)計(jì)算等必須對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化規(guī)劃。

4協(xié)同新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃總體思路

4.1建立能源互聯(lián)網(wǎng)

當(dāng)前信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)信息渠道與互聯(lián)網(wǎng)理念的不斷融合，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)與發(fā)展機(jī)遇。能源互聯(lián)網(wǎng)的主要特征是數(shù)據(jù)透明、供需分散、能量互補(bǔ)、設(shè)備智能以及系統(tǒng)扁平，通過加強(qiáng)對(duì)DG（分布式電源）的運(yùn)行管理，特別是目前存在的光伏、風(fēng)電等分布式電源，運(yùn)用能源互聯(lián)網(wǎng)，采用各種通信方式將DG納入SCADA系統(tǒng)，有利于地區(qū)負(fù)荷的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和負(fù)荷的平衡。

4.2建立系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系

系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系的建立可以從各個(gè)方面反映新能源技術(shù)并入的電網(wǎng)之后出現(xiàn)的問題，包含各種顯性和隱性問題。系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系的作用體現(xiàn)在電網(wǎng)運(yùn)行的定量化分析、為電力系統(tǒng)優(yōu)化提供方向、對(duì)規(guī)劃效果做出評(píng)價(jià)等方面。建立系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系有助于電力系統(tǒng)與新能源技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展、統(tǒng)籌發(fā)展，它是電力系統(tǒng)正常、可靠運(yùn)行的必要條件。

4.3合理選擇新能源接入方式

為了有效地降低新能源在電力網(wǎng)絡(luò)中的接入風(fēng)險(xiǎn)，切實(shí)保障電力網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，應(yīng)該以新能源的應(yīng)用影響為基礎(chǔ)，合理選擇新能源的接入方式，以下對(duì)其進(jìn)行介紹：（1）單點(diǎn)接入方式。選擇這種接入方式時(shí)，應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到分布式電源分布位置與節(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系，切實(shí)掌握節(jié)點(diǎn)電壓的極限值，一般來說，分布式電源在系統(tǒng)末端接入時(shí)對(duì)整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的影響最為嚴(yán)重。因此，在選擇單點(diǎn)接入方式時(shí)，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電力系統(tǒng)末端，縮短電氣傳輸距離，加強(qiáng)系統(tǒng)控制。（2）多點(diǎn)接入方式。這種電力接入方式在新能源接入電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)的應(yīng)用，主要受到分布式電源接入位置的影響，一般來說，應(yīng)用這種接入方式的電源接入位置處于電力系統(tǒng)末端，為了降低對(duì)電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓的影響，可以合理設(shè)置多個(gè)接入位置，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而保障新能源的正常應(yīng)用，保證接入方式的合理性和能源接入效果?？梢岳梦锫?lián)網(wǎng)的信息集成功能對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)故障提前預(yù)警，切實(shí)保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

結(jié)語

綜上所述，隨著新能源的不斷發(fā)展和開發(fā)利用，我國(guó)能源短缺和環(huán)境問題等問題得到了一定程度上的緩解，但是因?yàn)樾履茉吹牟⒕W(wǎng)，會(huì)產(chǎn)生很多的不確定性和問題，因此必須充分的利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行進(jìn)行全面的掌握，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，就能促使新能源的發(fā)展給電網(wǎng)規(guī)劃帶來重要的基礎(chǔ)保障，推動(dòng)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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