試析協同新能源發展的電網規劃關鍵技術

胡恬 盛發明

摘 要：隨著新能源發展速度的不斷加快，新能源發展與電網發展存在的不協調關系也越來越突出。因此，需不斷加強對試析協同新能源發展的電網規劃關鍵技術進行深入研究。本文主要從電網規劃中存在的問題入手，對關鍵技術進行深入分析，旨在為電網規劃的科學性的提高提供更多可靠參考依據。

關鍵詞：新能源；電網規劃；關鍵技術

目前，新能源還尚未形成一個統一的概念，其為相對于傳統能源而言的一種能源。新能源作為一個新興產業，其對國家經濟、社會的發展均具有重要的推動作用[1]。新能源的充分開發和利用對人類社會實現可持續發展具有極為重要的意義和價值。隨著新能源的快速發展，電網規劃面臨更多的技術挑戰。只有加強對協同新能源發展的電網規劃過程中存在的相關問題進行全面分析，探討規劃過程中的關鍵技術，不斷優化和提升相關技術，才能促進新能源、電網實現持續、健康發展。

1 現階段應用較為普遍的新能源發電形式

目前，新能源的具體定義還尚未得到明確，但是從嚴格意義上講，新能源包括了可再生能源和分布式能源等諸多種新型能源形勢。具體來說，新能源具有有以下幾個特點：首先，多數新能源均是可再生能源，新能源多數為分布式能源。其次，在常規意義上，水能為一種能源利用形式，其也被歸納于可再生能源的研究范疇中。同時，水能也可作為集中式能源、分散式能源進行綜合應用。各種新能源的實際應用均離不開相應技術的支持。在目前的技術發展水平中，在電力規劃、電力系統中應用最為普遍的新能源類型主要為風力發發電形式、太陽能光伏發電形式。調查數據顯示，在風力發電形式的應用上，目前，在世界范圍內，風力發電的裝機總容量已經超出1.2億kW[2]。而我國的關風力發電的裝機總容量位居世界排名第四位，總容量已經高于1200萬kW。目前，我國對風力發電形式、技術的關注度、研究力度均還表現出不斷提高和深入的趨勢，并明確了風力發電形式的具體發展目標，力爭在2020年之前實現風力發電裝機總容量達到甚至超過億級單位。在太陽能光伏發電形式的應用上，我國太陽能光伏發電能源的研究以及應用還均處于起步階段。目前，太陽能光伏發電在裝機總容量上已經達到100MW單位，與國外諸多發達國家相比還存在較大差異。但是我國政府已經高度重視該種新能源的研究和應用，并不斷加大對該種新能源的研究、應用、規劃等的扶植力度，明確規定我國要在2020年之前實現太陽能光伏發電的裝機總容量達到或超過千萬單位。總體來說，各種新能源均存在巨大的發展空間，隨著科學技術發展速度的不斷加快，其在各個領域中的價值會不斷得到提升。

2 協同新能源發展的電力系統發電技術

2.1 風力發電技術的應用

在目前技術條件下，風力發電系統主要是憑借電力電子背靠背變頻技術對發電功率參數的輸出進行控制和調整。風力發電機組控制系統主要由主控制器、變距系統、調向系統、制動系統幾個裝置共同組成。因此，與常規電廠相互，應用風力發電技術時電廠的并網方式存在較大差別。在憑借雙饋方式對風力發電機組并網進行控制和處理的過程中，可通過調節轉子交流勵磁頻率參數的方式來實現對并網頻率進行有效控制。同時，也可以調節轉子交流勵磁幅值的方式來實現對并網電壓進行有效控制。通過永磁直驅方式控制和處理的風力發電機組并網的過程中，在電力電子器件處于正常作業狀態的情況下便可實現相關跟蹤和控制目的。風力發電技術的在實際應用中的最突出優點表現為沖擊電流參數較小，可有效實現有功和無功的控制。其關鍵優點表現為風力發電接入不會對電力系統的整體機電振蕩模式產生任何影響，不會對電力系統運行的整體穩定性造成任何影響。

2.2 太陽能光伏發電技術的應用

太陽能光伏發電技術的應用也同樣需要相關技術支持。在目前的技術支持下，太陽能光伏發電技術在電力系統中應用中的結構形式主要有3種，其分別為獨立戶用型、并網型、并網/獨立型。獨立戶用型指的是太陽能光伏整體系統的控制通過電壓源電壓來實現；并網型指的是太陽能光伏系統的整體控制主要憑借電壓源電流得以實現；并網/獨立型指的是實現PV和UPS的有機融合，憑借電壓源控制過程促進切換動作得有有效實現。在實際應用光伏發電技術的過程中發現，應用該種技術最大的難度在于如何實現對電能的質量進行有效控制。現階段，技術人員應通過不斷提升載波頻率的方式來實現對濾波器裝置的設計進行不斷優化，同時積極對群控技術進行綜合性應用，從而來實現對注入電力系統的諧波電流參數進行嚴格控制。相關研究結果顯示，在電力系統的實際運行過程中，必須要通過安裝保護/安自裝置的方式來最大限度地防止太陽能光伏發電接入改變電力系統潮流方向的工程中，裝置被熔斷或者斷路器裝置的運行狀態受到影響，動作失效等問題出現，進而保證整個電力系統運行狀態的穩定性[3]。

3 新能源接入對電網產生的影響

3.1 對功率的平衡產生影響

在電力系統中，電能供需平衡是其實現正常運行的一個必要條件。在常規電網中，電網功率平衡的壓力主要來自于2個方面，第一為自于發電機組的有功調節能力，第二為來自于發電元件、輸電元件出現故障及負荷的波動。這些問題的存在直接影響到電力系統運行過程中頻率、功角、電壓等的穩定性，對系統調峰、系統調頻等提出更高的要求。協同新能源發展的電網規劃過程中，各種新能源的大規模接入會給原有問題增添更多元素。例如光伏發電、風電的大規模接入會對電力系統的調峰、調頻、旋轉備用均產生影響。

3.2 對電網潮流產生影響

新能源接入電網的形式主要有分散、分布接入形式，也有經匯流集中接入形式，其會對電網潮流的流向、分布產生不同程度的影響。新能源接入會使原有電網潮流的注入功率表現出明顯的多元化，進而使得電網中的無功、有功的分布規律越來越發展，電網損耗的統計、控制難度也不斷加大。因此，需不斷加強對風電、光伏發電的潮流注入概率模型、概率潮流建模、概率計算、網損計算、安全校核等進行深入分析和研究。

3.3 對電能質量產生影響

在電力系統中，為用戶提供高質量的電能是主要任務。電能質量問題在內容上主要包含電流質量、電壓質量等。電能質量會對電網、發電、用電相關設備的運行狀況、工作效率、使用時間等產生嚴重影響，甚至會導致電力企業的經濟效益。各種新能源的大規模接入會對電力系統的電能質量產生嚴重影響。例如風力發電機組所具有的波動性會使電網出現畸變率、電壓波動等諸多問題。但是隨著風力發電技術的不斷提高，風電機組得到不斷改進和優化，促進其電能質量也得到不斷改善。同時，積極應用高效無功電壓支撐設備、電力濾波設備也可促進電力系統中的相關問題得到有效解決，提升電能質量。提高電能質量的關鍵在于對新能源接入對電力系統電能質量產生的影響進行定性分析，同時還需制定并不斷完善電能質量的指標，加強對新能源并網的電能質量實施科學的評估，以實際情況作為根據制定具有針對性的準入標準。

3.4 對電網安全性產生影響

保障電力系統運行的穩定性、安全性實施電力工作的核心內容和主要目的。新能源發電設備并網的同時運行會對電力系統運行的穩定性、安全性產生嚴重影響，為電網帶來新的穩定、安全問題。因此，在應用新能源發電形式和技術過程中，需加強對電網運行的穩定和安全進行科學仿真和校驗。例如加強對風電場所存在的低電壓穿越能力進行分析和檢測、對伏并網孤島問題進行全面深入分析等。

4 結束語

電網規劃、電力系統運行狀態及質量直接關系到人們的正常工作和生活，關系到國民經濟建設部分和發展前景。因此，在新能源快速發展的時代背景中，需及時認識電網規劃存在問題，并采取有效措施進行積極應用，在電力系統中積極應用相關新能源技術，促進電網規劃得到不斷優化，電力系統運行效率及質量得到不斷提升。

參考文獻

[1]彭波，徐乾耀，康重慶，等.面向新能源消納的電網規劃方法初探[J].電網技術，2013，10（12）：306-307.

[2]楊雍琦，段金輝，歐陽邵杰，等.新能源電力系統中需求側響應關鍵問題及未來研究展望[J].電力系統自動化，2015，5（17）：208-209.

[3]張新松，郭思琪，張程飛，等.基于時序仿真的新能源消納能力分析及其低碳效益評估[J].電力系統自動化，2014，18（17）：511-512.

（作者單位：國網浙江省電力公司寧波供電公司）