風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)問題研究

祁曉華 陳國強(qiáng)

1.內(nèi)蒙古粵電蒙華新能源有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010020

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風(fēng)電新能源不會對環(huán)境造成污染，已廣泛地應(yīng)用在我國多個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域之中。我國一直倡導(dǎo)走綠色可持續(xù)發(fā)展的道路，而風(fēng)電新能源與我國的發(fā)展理念高度契合，所以應(yīng)該注重風(fēng)電新能源的開發(fā)與利用，不斷升級風(fēng)電新能源的相關(guān)技術(shù)，發(fā)揮出風(fēng)電新能源的實(shí)際優(yōu)勢與價(jià)值。風(fēng)電新能源在使用過程中需要結(jié)合并網(wǎng)技術(shù)，能夠發(fā)揮出風(fēng)電新能源的最佳應(yīng)用效果。

1 風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電并網(wǎng)的特點(diǎn)和現(xiàn)狀

1.1 并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電特點(diǎn)和現(xiàn)狀

并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電指的是將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和市政電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)以后，在市政電網(wǎng)發(fā)電的基礎(chǔ)上利用風(fēng)能這種可再生清潔能源作為電力系統(tǒng)供電的一種補(bǔ)充。利用風(fēng)能這種清潔能源，可降低對周圍環(huán)境的污染。風(fēng)能可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，提高了資源的利用率，降低對不可再生能源的消耗。但是，該發(fā)電形式在實(shí)現(xiàn)和市政電網(wǎng)并網(wǎng)以后，受風(fēng)力資源自身特點(diǎn)的限制，比如，風(fēng)速的不穩(wěn)定使得監(jiān)管部門無法及時(shí)獲取風(fēng)力資源變化信息，加上技術(shù)不夠成熟不能提前儲存大量風(fēng)力資源，就會在需要用電時(shí)影響風(fēng)力發(fā)電的效果和電網(wǎng)的正常運(yùn)行。未來對于并網(wǎng)型的風(fēng)力發(fā)電有很好的前景，需進(jìn)一步加大對風(fēng)力發(fā)電及其并網(wǎng)的投入和研究[1]。

1.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電特點(diǎn)和現(xiàn)狀

并網(wǎng)型光伏發(fā)電指的是將太陽能光伏發(fā)電與電力系統(tǒng)連接起來組成并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)，可以為電力系統(tǒng)提供無功和有功功率，實(shí)現(xiàn)光熱資源向電能資源的轉(zhuǎn)換，并利用變壓器將其變成和電網(wǎng)相一致的電壓，使得電能在電網(wǎng)中正常傳送。光伏發(fā)電不需要蓄電池，這樣就減少了資源的消耗和對環(huán)境的污染，同時(shí)，可實(shí)時(shí)供電，運(yùn)行也更加安全和環(huán)保，且操作起來簡便，具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會效益。但光伏發(fā)電同樣會受到環(huán)境和技術(shù)因素的影響，在未來還需加大資金方面的投入，加大技術(shù)研究[2]。

2 風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)的應(yīng)用

2.1 風(fēng)電并網(wǎng)仿真技術(shù)分析

風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)能夠建立起一個(gè)模型對實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行全過程的模擬，從而能夠使技術(shù)人員對風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生更直觀深入的了解，以便于發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的漏洞。目前我國有著多種多樣的風(fēng)電機(jī)組，不同的風(fēng)電機(jī)組之間的特性也不同，所以對普遍適應(yīng)性較強(qiáng)的通用模型建立是有很大難度的，同時(shí)大規(guī)模失控不確定性風(fēng)電在末端電網(wǎng)中的集中接入問題，使目前仿真方法已經(jīng)難以適應(yīng)實(shí)際的需求。目前我國針對多種類型的風(fēng)電機(jī)組，已經(jīng)建立了超過150種不同型號的風(fēng)電機(jī)組仿真模型，都是以實(shí)測參數(shù)作為主要依據(jù)，經(jīng)過技術(shù)人員的計(jì)算，目前誤差能夠控制在15%左右，這使得我國風(fēng)電并網(wǎng)仿真技術(shù)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)走在了世界前列，使得我國大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)仿真需求基本能夠得到滿足，對于我國的風(fēng)電建設(shè)產(chǎn)生了很大的推動(dòng)作用[3]。

2.2 科學(xué)預(yù)測風(fēng)力發(fā)電量

科學(xué)預(yù)測風(fēng)力發(fā)電量是控制風(fēng)電的隨機(jī)性與實(shí)現(xiàn)風(fēng)電向常規(guī)可調(diào)度電源轉(zhuǎn)變的重要前提。通過對風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測方面的深入研究，發(fā)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)測風(fēng)電機(jī)組輪轂高度位置的氣象信息，主要通過結(jié)合各數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型的途徑，實(shí)現(xiàn)對功率的短期精確預(yù)測。在實(shí)踐中通過NWP預(yù)測氣溫與風(fēng)速、風(fēng)向等相關(guān)信息，圍繞風(fēng)機(jī)周圍的物理信息，計(jì)算出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轂高度的風(fēng)向與風(fēng)速。圍繞風(fēng)機(jī)的功率曲線，得出最后的輸出功率，可避免惡劣氣候?qū)︻A(yù)測數(shù)據(jù)精確度的影響[4]。

2.3 光伏發(fā)電站

光伏發(fā)電技術(shù)的順利應(yīng)用，離不開光伏電站的支持，光伏電站是進(jìn)行光伏發(fā)電的基礎(chǔ)設(shè)備，其直接影響著發(fā)電率和電力的有效應(yīng)用。目前，太陽能發(fā)電廠大致分為分散發(fā)電廠和集中式太陽能發(fā)電廠兩種。分散發(fā)電廠是指在恒定電壓水平且不超過20000kW并網(wǎng)的單個(gè)發(fā)電廠的點(diǎn)存儲容量，轉(zhuǎn)換后的電能主要用于變電站地區(qū)的太陽能發(fā)電設(shè)備。集中式太陽能發(fā)電廠在電能傳輸中有很多階段，設(shè)備也更復(fù)雜，它通常包括以下步驟：第一，通過轉(zhuǎn)換設(shè)備的作用將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，第二，轉(zhuǎn)換后的電能通過配電和接收設(shè)備輸送到逆變器。最后，在逆變器的作用下，直流電在交流變壓器箱中流動(dòng)，并與網(wǎng)絡(luò)建立連接。為了確保在傳輸過程中安全使用電能，有必要確保各種太陽能組件的正常運(yùn)行。

2.4 探究有效的新型配電系統(tǒng)

從配電系統(tǒng)發(fā)展完善方面來看，應(yīng)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)后的運(yùn)行特點(diǎn)探究更加有效的新型配電系統(tǒng)，加強(qiáng)理論研究的同時(shí)，還要實(shí)地考察風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電電源位置和方向，研究兩者的容量、并網(wǎng)方式是否科學(xué)合理，或減少因?yàn)槿萘窟^大或并網(wǎng)連接不合理而引起的電壓諧波和電壓波動(dòng)問題。在未來，應(yīng)合理規(guī)劃并網(wǎng)電力系統(tǒng)，以確保風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠[5]。

3 結(jié)語

本文對風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電并網(wǎng)的特點(diǎn)進(jìn)行了簡單介紹，指出這兩種新能源發(fā)電方式在實(shí)際運(yùn)行調(diào)試中容易出現(xiàn)孤島效應(yīng)、可靠性和經(jīng)濟(jì)效益方面的問題。所以，要認(rèn)真研究和全面掌握風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電在并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)中存在的問題及其原因，探析解決風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)問題的措施，并不斷加強(qiáng)對并網(wǎng)孤島效應(yīng)的檢測、探究新型的有效配電系統(tǒng)、完善光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，促使我國電力事業(yè)健康穩(wěn)定地發(fā)展。