風力發電和光伏發電并網問題的探究

苗 蒙

（大唐赤峰新能源有限公司，內蒙古 赤峰 024000）

風力發電和光伏發電并網問題的探究

苗 蒙

（大唐赤峰新能源有限公司，內蒙古 赤峰 024000）

對風力發電和光伏發電并網發展的特點和現狀進行分析，指出風力發電和光伏發電并網存在的問題，并提出解決途徑，為風力發電和光伏發電并網的實際操作提供參考，促進電力資源的可持續發展。

風力發電；光伏發電；并網技術；電力系統

1 風力發電和光伏發電并網的特點和現狀

1.1 并網型風力發電的特點和現狀

并網型的風力發電規模普遍較大，由上百臺風力發電機共同組合而成，其容量非常大，因而得到了大電網的有效支持，能夠對風力資源進行充分利用和開發。風力資源屬于可再生資源，且清潔無污染，并網型風力發電的最大優點在于對風力資源的有效利用［1］。但同時也有一定的局限性，風力資源具有不可控性，現有的存儲技術難以存儲大量的自然風。并網型風力發電在我國有廣闊的發展前景。目前，我國的風力發電成本在不斷降低，發展速度也在不斷加快。我國并網型風力發電的發展規劃如表1所示。

1.2 并網型光伏發電的特點和現狀

并網型光伏發電系統是與電力系統連接在一起組成的光伏發電系統。并網型光伏發電系統可提供有功電能和無功電能，通過電流源方式將電能送入電力系統中。變換器能夠將所需的電能形式通過電網進行傳送，因此并網型光伏發電的過程并不需要蓄電池，這大大降低了運行成本。光伏發電不僅安全可靠，且無噪音和其他危害，安裝和維護過程也比較簡單，兼容性也非常好。目前，并網型光伏發電的發展速度異常迅猛，已經占據了光伏市場發展的一大半，國家也在不斷扶持光伏市場，加大對城市和沙漠并網型光伏發電站的研發和投資。在我國西部和沙漠地帶，日光資源非常豐富，我國日光能源地區分布如表2所示。

2 風力發電和光伏發電并網存在的問題

2.1 孤島效應問題

孤島效應是指電力企業在實際供電過程中出現的由于電力維修和故障而導致電力中斷的現象，將周圍的風力發電系統和光伏發電系統脫離電力網絡掌控形成一個自給供電的孤島［2］。之所以會出現這種情況，大多是由風力發電和光伏發電總容量較大導致的。孤島效應的出現，會導致整個配電設備和用戶端設備出現問題，電力公司的輸電線路維修人員在對設備進行維修的過程中極有可能危及生命；配電系統上的開關保護程序也會因此而受到影響，產生強大的電壓和激烈的沖擊電流，導致設備的保護程序紊亂。

表1 我國并網型風力發電的發展規劃MW

表2 我國日光能源地區分布表

2.2 可靠性問題

由于風速的不可控性和隨機性引起風力發電頻率變化過快，而光照強度受季節、天氣和日照溫度等自然因素的變化，引起光伏發電功率不穩定，從而導致風力發電和光伏發電并網的電壓和電力不穩定，進而會導致風力發電系統和光伏發電系統難以相互配合，造成繼電保護誤動作，大系統停電時風力發電和光伏發電也會同時停電。受低壓路線不對稱分布的影響，風力發電和光伏發電并網的配電系統在這種不平衡的狀態下，運行容易導致三相電壓和三相電流的角度差值達不到標準值。

2.3 電網效益問題

當風力發電和光伏發電進行并網發電后，會導致配網中原有的一些設備成為閑置設備或備用設備。如當風力發電和光伏發電進行并網發電時，原有設備的配電系統因為所連接的變壓器和電纜線路負荷小，而成為風力發電和光伏發電的備用設備。電網的消耗主要來源于系統潮流的分布，而風力發電和光伏發電的并網必然會影響電網系統的潮流分布和電力消耗。

3 解決風力發電和光伏發電并網問題的途徑

3.1 加強基本模型和可靠性的分析

要有效提高風力發電和光伏發電的并網技術，應對這2種發電系統進行電力分析建立起基本模型。并網型風力發電由風速決定，因此，在建立基本模型時，可以將風速作為研究的重點。大量數據顯示，在我國1年中的風速大都比較平緩，發生特大颶風的可能性很小，因此在對多地年平均風速進行計算時可采用威布爾分布函數：

式中：v為平均風速；c為尺度系數，是該地區平均風速大小的反映；k為形狀系數，能夠將風速的分布特點準確反映出來［3］。

往往同一個風力發電場的風速和風向基本都是相同的，因此也可以通過研究風力發電場的輸出功率來建立風速模型。風力發電場的輸出功率是所有風機功率之和乘以尾流效應系數。依據并網型光伏發電的原理和組成結構，可以通過建立數學模型推出光伏發電的輸出功率為

式中：P為輸出功率；ηmod為在該小時環境溫度下的模塊效率，A為光照的總面積；β為因為效率而產生的溫度系數；Itilt為傾斜面的光照強度［4］。

3.2 加強對新型配電系統方式的研發

對風力發電和光伏發電的特點有了一個準確把握后，就要對配電系統進行規劃并開展配電理論的研究。首先，需要對風力發電和光伏發電的的選址進行考量，不斷地優化電源的位置和容量；其次，應更好地對風力發電和光伏發電的控制方式和并網方式的接入位置進行具體的把握和探究。

3.3 加強對電網運行控制技術的研發

當風力發電和光伏發電并網，通過微網接入到系統后，會改變系統故障的原有特征，這也對電網的安全運行提出技術上的挑戰，原有的故障檢測方法和安全保護技術已經不適用。因此，需要技術人員通過結合并網過程中出現的實際情況，進行科學有效的電網運行控制，使電源及時與主網斷開，以獨立運行的方式繼續供電。

4 結束語

本文闡述風力發電和光伏發電的并網特點，為有效解決我國電力發展的孤島效應問題、可靠性問題和電網效益問題提供了途徑。這些問題導致了電力終端現象及電壓和電力不穩定以及使配網中原有的一些設備成為閑置設備或備用設備，因此要不斷加強對風力發電和光伏發電并網基本模型可靠性的分析，加強對新型配電系統方式的研發和對電網運行控制技術的研發，以促進我國電力事業更好地發展。

［1］石烺峰.風力發電和光伏發電并網問題研究［J］.價值工程，2015，18（8）：36－37.

［2］吳傳璽.配電網開閉所選線方式［J］.東北電力技術，2011，32（2）：33－36.

［3］王 超，徐建源，李家玨，等.計及多頻率調節因素的孤島頻率協調方法研究［J］.東北電力技術，2013，34（2）：1－4.

［4］田景輔，于 游，田鵬飛，等.遼寧電網輸電線路故障點定位方法分析［J］.東北電力技術，2015，36（1）：56－58.

Research on Grid－connection of Wind Power Generation and Photovoltaic Power Generation

MIAO Meng
（Datang Chifeng Renewable Power Co.，Ltd.，Chifeng，Inner Mongolia 024000，China）

This paper analyzes the characteristics and current situation of wind power and photovoltaic power generation，and points out the existing problems of wind power and photovoltaic power generation.A way to solve the problem of grid connected wind power genera?tion and photovoltaic power generation is proposed.This paper offer a reference for the practical operation of wind power and photovolta?ic power generation and promote the sustainable development of power resources.

Wind power generation；Photovoltaic power generation；Grid－connection technology；Power system

TM614；TM615

A

1004－7913（2016）03－0045－03

苗 蒙（1987—），男，學士，調度員，主要從事風力發電工作。

2015－11－30）