風(fēng)電及光伏并網(wǎng)問(wèn)題的現(xiàn)狀研究

尚磊 胡振威

摘 要：新能源發(fā)電是我國(guó)眾多發(fā)電方式的重要組成部分之一，其中以風(fēng)電和光伏為代表的新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)最為成熟。東南沿海及西北地區(qū)蘊(yùn)含了豐富的風(fēng)能和太陽(yáng)能資源，是發(fā)展風(fēng)電和光伏事業(yè)的首選之地。但是風(fēng)電和光伏系統(tǒng)在并網(wǎng)發(fā)電后，由于控制策略和方法的不同，實(shí)際運(yùn)行和調(diào)度過(guò)程中難免會(huì)存在一些問(wèn)題。基于此，需要認(rèn)真研究風(fēng)電和光伏并網(wǎng)的特點(diǎn)與現(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)際分析并網(wǎng)過(guò)程中的一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;光伏發(fā)電;并網(wǎng)問(wèn)題

1風(fēng)電和光伏并網(wǎng)過(guò)程中的問(wèn)題

1.1并網(wǎng)過(guò)程中出現(xiàn)孤島效應(yīng)

孤島效應(yīng)是指主電網(wǎng)因故障或者其他原因停電而未被檢測(cè)出來(lái)導(dǎo)致微網(wǎng)系統(tǒng)仍然與負(fù)載連接，形成一個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)獨(dú)立供電的網(wǎng)絡(luò)。孤島效應(yīng)對(duì)設(shè)備和人身存在重大的安全隱患，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面由于孤島范圍內(nèi)的負(fù)載有獨(dú)立電源供電，當(dāng)主電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)，主電網(wǎng)與逆變器輸出電壓就會(huì)存在一定的相位差，并網(wǎng)瞬間會(huì)產(chǎn)生較大沖擊電流，從而損壞設(shè)備;另一方面，在孤島供電的網(wǎng)絡(luò)中，若檢修人員無(wú)法及時(shí)對(duì)線路和設(shè)備狀態(tài)做出正確判斷，有可能造成檢修人員的傷亡事故。除此之外，孤島供電時(shí)電網(wǎng)電壓、頻率的不穩(wěn)定以及諧波含量較大的特點(diǎn)還會(huì)影響配電系統(tǒng)的整體安全運(yùn)行。通常解決孤島效應(yīng)的手段是人為干預(yù)或利用設(shè)備程序自動(dòng)關(guān)合，使主電網(wǎng)恢復(fù)向孤島區(qū)域供電。然而，孤島區(qū)域突然與主電網(wǎng)并網(wǎng)會(huì)導(dǎo)致區(qū)域電壓短時(shí)間內(nèi)快速升高，對(duì)設(shè)備有很大的沖擊，甚至?xí)?yán)重?fù)p壞電氣設(shè)備，進(jìn)而影響配電系統(tǒng)的保護(hù)裝置正常作用?；诖?，一般需要在系統(tǒng)內(nèi)部采用特定的程序算法來(lái)避免孤島效應(yīng)的出現(xiàn)。

1.2自然因素影響并網(wǎng)可靠性

風(fēng)速、光照、溫度等自然因素因?yàn)槠浔旧砭途哂泻艽蟮牟淮_定性、隨機(jī)性，所以對(duì)于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的影響更大。比如，風(fēng)能資源的不可控性導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸送到電網(wǎng)的瞬時(shí)功率波動(dòng)變化大，嚴(yán)重時(shí)甚至脫網(wǎng)，這些問(wèn)題都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能電池板直接將光能轉(zhuǎn)變化電能，由于光照強(qiáng)度受天氣等自然因素影響較大，因此產(chǎn)生的發(fā)電功率波動(dòng)也較大，影響繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的靈敏性，威脅主電網(wǎng)總體運(yùn)行的可靠性和安全性。

1.3發(fā)電機(jī)組制作技術(shù)因素影響并網(wǎng)可靠性

關(guān)于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組運(yùn)行不管在理論上還是在實(shí)際設(shè)計(jì)制造方面，均存在不科學(xué)的地方，在利用這些新技術(shù)時(shí)，也存在一定的盲目性和不確定性，從而影響了風(fēng)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠，在并網(wǎng)以后，導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行隨著裝機(jī)容量的增加而穩(wěn)定性降低。此外，在現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的情況下并不能完全有效的約束發(fā)電機(jī)組制造廠商。多數(shù)在實(shí)踐中現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)更多的是關(guān)于發(fā)電機(jī)組及系統(tǒng)無(wú)故障運(yùn)行測(cè)試后得到的結(jié)果，但是很少涉及新能源發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行后的一些安全性問(wèn)題。除此之外，以經(jīng)濟(jì)利益為主導(dǎo)的部分廠商在發(fā)電機(jī)組制作工藝上較為粗糙，同時(shí)對(duì)機(jī)組制造投產(chǎn)后售后問(wèn)題響應(yīng)也不及時(shí)，綜合各種因素來(lái)看，在一定程度上降低了風(fēng)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行后的可靠性和安全性。

2解決措施

2.1探究更有效的新型配電系統(tǒng)

傳統(tǒng)配電系統(tǒng)不能較好的兼容新的風(fēng)電系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)，因此結(jié)合兩種系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)需要研發(fā)設(shè)計(jì)更加有效的新型配電系統(tǒng)，同時(shí)還需要因地制宜考慮設(shè)備運(yùn)行區(qū)域的自然氣候、最優(yōu)容量配置、最佳算法設(shè)計(jì)、并網(wǎng)接入方式等等，如此，可以盡量降低風(fēng)電系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)并網(wǎng)后所帶來(lái)的諧波干擾和功率波動(dòng)等問(wèn)題。在未來(lái)發(fā)展規(guī)劃中，要以環(huán)境友好型和資源節(jié)約型為基礎(chǔ)，兼顧風(fēng)電系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)自身和電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保理念的相互統(tǒng)一。

2.2加大并網(wǎng)“孤島效應(yīng)”檢測(cè)力度

2.2.1被動(dòng)相位偏移檢測(cè)法

被動(dòng)相位偏移檢測(cè)法通過(guò)檢測(cè)并網(wǎng)逆變器輸出有功功率與主電網(wǎng)有功功率是否平衡為基礎(chǔ)，由于輸出有功功率變化會(huì)導(dǎo)致相位發(fā)生偏移，當(dāng)并網(wǎng)逆變器輸出的電流相位與主電網(wǎng)出現(xiàn)較大的相位差時(shí)，逆變器內(nèi)部軟件算法會(huì)及時(shí)對(duì)并網(wǎng)逆變器輸出的電流與主電網(wǎng)電流的相位進(jìn)行比較，由設(shè)定好的自動(dòng)化程序直接來(lái)判斷是否存在孤島效應(yīng)。該檢測(cè)方算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，由于不需要添加擾動(dòng)量，因此檢測(cè)速度快，輸出電能質(zhì)量高，對(duì)電能質(zhì)量基本沒(méi)有影響，并且較為廣泛應(yīng)用。

2.2.2主動(dòng)頻率偏移檢測(cè)法

主動(dòng)頻率偏移法是以并網(wǎng)逆變器的輸出頻率為基礎(chǔ)，一般通過(guò)向并網(wǎng)電流中注入擾動(dòng)分量，這樣就打破了孤島效應(yīng)發(fā)生時(shí)并網(wǎng)逆變器與負(fù)載之間平衡狀況，致使頻率出現(xiàn)越界現(xiàn)象。正常工作時(shí)，由于主電網(wǎng)容量大，無(wú)法檢測(cè)出施加的擾動(dòng)分量，一旦主電網(wǎng)跳閘斷電，該擾動(dòng)信號(hào)就會(huì)被檢測(cè)出來(lái)，觸發(fā)反孤島效應(yīng)保護(hù)設(shè)置。此時(shí)，通過(guò)通信技術(shù)將檢測(cè)到的結(jié)果發(fā)送到總控室，告知運(yùn)行值班人員進(jìn)一步處理。

3結(jié)語(yǔ)

電力能源的安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)乎社會(huì)的各個(gè)方面，而我國(guó)豐富的風(fēng)能和太陽(yáng)能資源為風(fēng)電和光伏的發(fā)展提供了有力的保障，也是我國(guó)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展理念的最有效方式之一，需要我們努力和監(jiān)督。同時(shí)，要時(shí)刻保持對(duì)風(fēng)電和光伏產(chǎn)業(yè)清醒而理智的頭腦，不斷研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)和工藝來(lái)提升風(fēng)電和光伏的發(fā)電效率及性能，以更加有益環(huán)境和人類發(fā)展的方式來(lái)引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

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（安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）