試論新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)與發(fā)展

張雨晨

摘要：當(dāng)前，世界能源形勢(shì)日趨緊張，環(huán)境保護(hù)壓力不斷上升。水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物能等循環(huán)再生能源逐漸在能源供給中扮演重要角色，未來(lái)會(huì)逐步取代傳統(tǒng)能源。現(xiàn)如今，新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)已然成為推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展的新型技術(shù)。本文首先概述了新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，然后探討了新能源并網(wǎng)發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)，最后展望了新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：新能源;并網(wǎng)發(fā)電;關(guān)鍵性技術(shù)

1 新能源并網(wǎng)發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)

1.1新能源發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

新能源發(fā)電系統(tǒng)主要包括多個(gè)小型新能源發(fā)電系統(tǒng)，這些小型分布式發(fā)電系統(tǒng)中又包括風(fēng)能發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等多種能源的組合發(fā)電，這些供電設(shè)備主要通過(guò)逆變器并采用并聯(lián)的方式與微型公共電網(wǎng)進(jìn)行連接，從而保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

1.2電力電子技術(shù)的關(guān)鍵部件

電力電子技術(shù)在分布式發(fā)電中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并網(wǎng)逆變器、靜態(tài)開(kāi)關(guān)以及電能質(zhì)量控制裝置的性能都能夠?qū)╇娤到y(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。首先，電力電子變換器在電力系統(tǒng)中起著連接微網(wǎng)、風(fēng)機(jī)與燃料電池的作用，這些變換器有時(shí)只需要通過(guò)逆變器就可以起到相應(yīng)的作用，但有時(shí)就需要將逆變器和整流器進(jìn)行結(jié)合使用，具體的使用方式主要根據(jù)電力電子技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)確定。其次，靜態(tài)開(kāi)關(guān)在電力電子技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中主要起到識(shí)別系統(tǒng)的一些意外情況，并將微網(wǎng)轉(zhuǎn)換到孤島運(yùn)行狀態(tài)的作用，進(jìn)而能夠有效防止避免系統(tǒng)受到破壞。同時(shí)，在故障問(wèn)題得到解決后，靜態(tài)開(kāi)關(guān)能夠自動(dòng)將微網(wǎng)和主網(wǎng)進(jìn)行連接，從而保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。此外，電能質(zhì)量控制裝置能夠?qū)﹄娔苜|(zhì)量進(jìn)行全面監(jiān)控，從而避免電壓波形、頻率和功率因數(shù)導(dǎo)致電能質(zhì)量下降問(wèn)題的發(fā)生，維護(hù)微網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

1.3微網(wǎng)技術(shù)

微網(wǎng)系統(tǒng)本身抗干擾能力較弱，并且在諸多不可控因素的影響下，容易降低微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。因此，微網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中需要對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行有效控制與管理。微電源作為微網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，雖然其構(gòu)成與屬性存在一定差異，但微網(wǎng)系統(tǒng)的總能量是一定的，因此，為避免微電網(wǎng)對(duì)整體電網(wǎng)的負(fù)面影響，需要在微電網(wǎng)的運(yùn)行中保證電壓的穩(wěn)定性，但從現(xiàn)階段的實(shí)際情況來(lái)看，這一問(wèn)題并未得到妥善地解決。同時(shí)，微網(wǎng)從獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)到并網(wǎng)狀態(tài)的相互切換過(guò)程中都會(huì)在一定程度上影響整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，技術(shù)人員需要結(jié)合具體要求和實(shí)際情況對(duì)微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與配置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，從而提高對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效果的控制，避免微電網(wǎng)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成的不利影響。 現(xiàn)階段，傳統(tǒng)的保護(hù)措施在實(shí)現(xiàn)對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)單向潮流的保護(hù)過(guò)程中，難以起到對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)雙向潮流的保護(hù)作用。因此，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，對(duì)于微網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用工作需要對(duì)常規(guī)保護(hù)模式下的運(yùn)行故障進(jìn)行檢測(cè)，并利用保護(hù)控制系統(tǒng)保證微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

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

2.1 分布式混合能源系統(tǒng)

采用幾種新能源發(fā)電方式組成分布式新能源混合能源系統(tǒng)是未來(lái)新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)。分布式混合能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分布式能源和儲(chǔ)能技 術(shù)的有效結(jié)合，通過(guò)發(fā)揮各種新型微型能源的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，將能源與儲(chǔ)能裝置進(jìn)行混合配置，從而解決單一能源供電不穩(wěn)定的問(wèn)題，有助于提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的效率和質(zhì)量。同時(shí)，通過(guò)對(duì)負(fù)荷均衡化的有效控制，利用電力電子裝置提高電網(wǎng)在獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的穩(wěn)定性和可靠性，保證供電的質(zhì)量。但在此過(guò)程中，還需要對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和關(guān)鍵部件的選擇以及控制策略等問(wèn)題進(jìn)行解決。首先，在選擇新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵部件的過(guò)程中，需要通過(guò)對(duì)并網(wǎng)變換器拓?fù)浣Ｅc量化的對(duì)比分析，選擇最佳的并網(wǎng)變換器結(jié)構(gòu)，就近選擇微電網(wǎng)使用直流總線(xiàn)，有利于提高電能的利用率。在確定系統(tǒng)內(nèi)儲(chǔ)能環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)和容量的過(guò)程中需要依據(jù)對(duì)各類(lèi)儲(chǔ)能裝置技術(shù)的對(duì)比分析結(jié)果來(lái)進(jìn)行。在研究新能源并網(wǎng)發(fā)電關(guān)鍵部件問(wèn)題的過(guò)程中，首先需要對(duì)系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)參數(shù)和各部件模型進(jìn)行分析，因此，對(duì)新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主電路的設(shè)計(jì)問(wèn)題，工作人員要明確新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)的直流母線(xiàn)電壓以及各部件的功能定位，之后對(duì)微電源和儲(chǔ)能裝置的特點(diǎn)進(jìn)行分析，通過(guò)建立熱模型、電路模型、機(jī)電方程等對(duì)微電源及并網(wǎng)變換器控制模型進(jìn)行分析，之后再通過(guò)驗(yàn)證工作開(kāi)展并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主電 路的設(shè)計(jì)工作。此外，對(duì)新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究與分析，還需要對(duì)多個(gè)微電源之間的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題進(jìn)行研究與分析。新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中包含著許多微電源，這些微電源具有較強(qiáng)的靈活性，并且電壓—電流、頻率—功率的特性以及時(shí)間常數(shù)都有各自的差異。在并網(wǎng)系統(tǒng)中，通常利用先進(jìn)的電子設(shè)備將各微電源與微網(wǎng)中的直流或交流總線(xiàn)進(jìn)行連接，因此，通過(guò)對(duì)微電源的協(xié)調(diào)與控制有利于提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，發(fā)揮新能源的優(yōu)勢(shì)保證電能的質(zhì)量。

2.2 智能微電網(wǎng)

現(xiàn)階段，為促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的繁榮發(fā)展，國(guó)家逐步提高了對(duì)智能電網(wǎng)的研究與開(kāi)發(fā)力度。智能電網(wǎng)概念的提出旨在對(duì)日益老化和低頻率的供電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與完善，從而使原有的發(fā)電、輸電、配電等系統(tǒng)具備高效和環(huán)保的功能。智能微網(wǎng)是智能配電網(wǎng)在未來(lái)發(fā)展階段的主要組織形式，涉及到高級(jí)電力電子技術(shù)、高級(jí)能量管理與分析技術(shù)、量測(cè)與通信技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，智能配電網(wǎng)在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，需要完善配電運(yùn)行的框架，依據(jù)分布式發(fā)電系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，對(duì)智能微網(wǎng)以及分布式電源進(jìn)行協(xié)調(diào)與控制，從而促進(jìn)微網(wǎng)向著智能化、自動(dòng)化與信息化方向發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)：

近年來(lái)，我國(guó)在新能源發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和使用方面取得顯著成果，但是因?yàn)槎喾N因素的制約，其進(jìn)一步發(fā)展受到嚴(yán)重阻礙。所以，人們需要不斷優(yōu)化新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，不斷提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，促進(jìn)電力行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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