新能源接入綜合系統研究與實現

摘要：本文介紹了新能源綜合同的定義，從新能源接入綜合系統的概念著手，對新能源接入綜合研究與實現做了簡單介紹。

關鍵詞：新能源接入綜合系統 風力發電 光伏發電 儲能系統

進入二十一世紀以來，有的國家為了獲得足夠的發展能源，對有效的資源進行二次開采，在破壞生態環境的同時，加速了人類生存環境的惡化。很多國家將發展的方向轉向了新型的自然資源，新型能源的使用范圍不斷擴大，并且取得了良好的效果。在開發新能源的過程中，必須堅持資源合理利用和環境保護協調發展的原則，作為能源使用第一大國，我國應該促進各行各業合理利用新型能源，全面促進國民經濟的發展。近幾年，風能發電和光伏發電有效地緩解了我國電能供應緊張的問題。但是，新能源發電具有較強的隨意性和波動性，大規模的風力和光伏發電將引發嚴重的電力系統安全事故。

1 新能源接入綜合系統

新能源接入綜合系統在現代企業發展中發揮著至關重要的作用。該系統將新能源發電站、火電廠、儲能系統以及電動汽車充電/放電站等進行了整合。新能源接入綜合系統的組成比較復雜，主要組成模塊有風力發電、光伏發電、電動汽車以及風火聯調等。新能源接入綜合系統中包含風電場、光伏電站、儲能基地、電動汽車充電/放電站以及火電廠等。新能源接入綜合系統功能性較強，不僅可以預測各個發電廠的實際功率，還能有效控制各發電站的遠程出力。另外，新能源接入綜合系統還可以對電動汽車充電/放電系統進行準確地監控，保障后期工作的順利進行。

2 新能源發電接入對電網的影響

2.1 對電能質量的影響 風力發電和光伏發電受自然環境的影響，在實際發電過程中具有明顯的波動性和間歇性。通常情況下，風力發電設備和光伏發電設備會配有整流逆變設備，在實際運行過程中還包含各種大小的電子設備，這些設備在同時運行的過程中會產生諧波和直流分量。諧波和電流分量對電能質量有直接影響，系統在實際運行過程中，如果出現諧波，電網電壓將出現嚴重的畸變問題，導致電能質量與實際要求不符。新能源接入綜合系統在發電過程中電量具有較大波動性，很難調節，導致電網安全問題。

2.2 對網損的影響 新能源接入綜合系統對配電網會產生較大的影響，將新能源接入配電網中后，配電系統將轉化為多電弱環網絡，傳統的單電源輻射式網絡已經很難滿足新能源的實際需求。配電網中接入新能源后，電網的分布形式將發生重大轉變，電網的負荷大小和方向很難準確控制。

2.3 對配電網系統的實時監控的影響 我國電網系統中以無源的放射形電網為主，該系統結構比較簡單，信息采集、開關的操作以及能源的調度等能在短時間內快速完成。新能源計入綜合系統的應用是電網系統中的放射形電網變得尤為復雜，實際運行過程中很難對孤島中的電壓和電頻進行準確控制。

3 新能源接入綜合系統研究與實現

3.1 新能源接入綜合系統研究

3.1.1 風力發電功率預測。以我國目前風力發電的實際狀況為依據，筆者總結出我國目前常用的發電功率預測方法有：物理法、統計法以及綜合法。其中物理法必須考慮地形和粗糙度對風力發電預測的影響；統計法以前提的統計數據為主，結合數據內容找出發電規律；綜合法是物理法和統計法的結合，在實際發電預測中發揮著重要的作用。風力發電預測工作比較復雜，工作人員必須考慮以下因素：

①風電場預測模型的建立。第一，建立風電場預測模型首先要處理風電場功率數據。整合已有的數據，結合實際發電狀況，選用合適的發電功率預測方法。第二，整合處理數值天氣預報數據。通常情況下，對數值天氣預報數據進行檢驗的過程中，需要準確的側風數據為依據。第三，建立物理預測模型。該模型的簡歷需要工作人員充分認識風電場的實際發展狀況，在標定數字化地圖位置后，還要分析當地天氣要素、建立統計預測模型，最后結合風電場的實際需要，建立物理模型。

②預測結果分析。風電場預測模型建立后，工作人員分析了模型結果，從數據分析結果中可以看出：新能源接入綜合系統中的風電場預測效果明顯高于其他形式的風電場，受區域氣候特征的影響，單個風電場預測結果比風電場總加的預測誤差大。

3.1.2 光伏發電功率預測。光伏發電功率預測的方法主要有統計法和物理法兩種，與風力發電相比其基本思路保持一致。首先，應該結合光伏電站的實際發電狀況，建立光伏電站功率預測模型，模型的建立需考慮以下要求：第一，了解光伏發電站前期功率時間順序和相應的對比散點圖；第二，建立光伏電站預測模型。從光伏電站預測模型中可以分析出：單個光伏電站預測功率和實際功率之間存在較大誤差，與風力發電相比，光伏電站總計的誤差與單個光伏電站預測誤差大，光伏電站基本不受地理條件的影響，光伏板的性能與其有直接影響。

3.1.3 風電場和光伏電站的遠程控制。風電場和光伏電站的遠程控制過程中需要完成各種資源的調度，資源調度必須保持合理性和科學性，新能源接入綜合系統在實際運行過程中發揮著至關重要的作用，以主從控制方式為主，控制對象是風電場和光伏電站，將獲得的信息及時反饋到新能源接入綜合系統，該系統能在第一時間顯示收到的信息，并對收到的信息進行整合、處理。風電機組的性能對遠程控制有直接影響，光伏電站的逆變器性能也會引發控制問題，為了有效調節風電場和光伏電站的出力狀況，遠程控制過程中應該以投切風電機組和投切逆變器開關為主，為風電場和光伏電站的遠程控制提供動力保障。

3.1.4 風光儲聯合控制。風力發電和光伏發電受自然環境的影響，具有較強的波動性和隨機性。大規模并網運行比較危險，一旦運行中出現某些故障將會引發嚴重的電網安全事故。儲能系統與風力發電和光伏發電聯系緊密，如果發電處于低谷時期，可以利用儲能系統存儲風電場和光伏電站中的能源，在負荷高峰時段釋放，滿足系統運行的需求。風光儲聯和控制系統曲線圖如下圖1所示。從圖1中可以看出，風光儲聯合控制可以解決負荷高峰期的用電需求。

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圖1 風光儲兩河控制系統運行曲線

3.2 新能源接入綜合系統的實現。新能源接入綜合系統硬件組成部分比較復雜，該系統向電力系統網傳輸數據的形式比較特殊，通常情況下從外部向內部傳輸，數據傳輸的過程中還需要在系統內部不同的安全區之間進行數據轉換，在提高系統穩定性的前提下，安裝內外網隔離裝置，全面提高電網系統的安全性。新能源接入綜合系統的模塊劃分和軟件結構如下圖2所示。從圖2中可以看出，系統數據中心以數據庫為主，各模塊以數據庫為載體可以進行數據轉換，其中各模塊均有自身特有的功能和作用，如外網數據處理模塊的主要任務是下載天氣預報數據，并對下載的數據進行整合、處理，待處理工作結束后，將處理數據送入系統數據庫。

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圖2 新能源接入綜合系統的模塊劃分和軟件結構

4 結束語

總之，伴隨著經濟的發展，智能化電網在日常生活中的作用越來越明顯，為了提高智能化電網的發電效率，電力企業必須結合自身發展的實際狀況，對新能源接入綜合系統進行研究。新能源接入綜合系統的確定不僅可以解決我國資源供應緊張等問題，還能改善新能源發電接入對電網的影響。

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