新能源并網發電系統的技術和發展趨勢

焦東霄　李蕊　李杰

摘 要：隨著傳統能源的枯竭，人們越來越重視新能源的使用。我國電力行業要想在當今時代占有一席之地，就必須重視新能源并網發電系統。本文將介紹一些新能源并網發電系統中的技術，并對其未來的發展趨勢進行預測。

關鍵詞：新能源；并網；核心技術；發展趨勢

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.074

0 前言

對新能源的開發、利用使得新能源并網發電技術成為現如今關注的重點，我國要想繼續保持高速、健康的發展，就必須加大對新能源發電技術的研究與應用，下面將對其進行詳細介紹。

1 新能源并網發電系統

1.1 分散式新能源發電技術

分散式發電指的是以新能源與可再生能源為主的小型發電裝置安放在負荷附近的一種發電方式。同時，新能源主要是運用將分布式發電技術與儲能技術結合在一起的方式，來達到為用戶提供優質供電服務的目的。

水能、風能、太陽能、地熱能、生物質能、海洋能等都屬于新能源和可再生能源，參照國內外對新能源開發、利用的成果，可以發現現今電氣工程的研究領域與發展方向主要是風力發電、太陽能光伏發電、燃料電池三種。

（1）風力發電。風力發電技術就是將風能轉化為電能的一種技術。風力發電機組在并網運行過程中，需要對電網頻率與發電機輸出頻率進行嚴格控制，使兩種頻率相一致，由此來保證并網安全、可靠的運行。風力發電有恒速恒頻風力發電和變速恒頻風力發電兩種技術，恒速恒頻技術選擇的是可以失速調節或者主動進行失速調節的風力發電設備，而變速恒頻技術通過電子變頻器將發電機發出的頻率變化的電能轉換成頻率恒定的電能。由于其具有可以在最大程度上捕捉風能，轉速運行的范圍較寬松，靈活調整系統功率，采取先進的PWM控制等優點，變速恒頻技術已經成為現今風力發電最主要的技術。

（2）太陽能光伏發電。太陽能光伏發電技術是通過對半導體材料的光電效應的利用將太陽能直接轉化為電能。光伏發電系統可以是獨立的，也可以是并網的。在實際運用時，太陽能發電系統通常是采用2級電力變換器來工作，第1級起到的作用是變換太陽能輸出的電壓與控制對光伏電池陣列最大功率的跟蹤；第2級是使用逆變器來保持直流側電壓的恒定，并對輸入電網的無功功率進行控制。

（3）燃料電池。燃料電池是將儲存在氧化劑與燃料中的化學能直接轉化為電能的一種發電裝置。燃料多樣、噪音小、排氣干凈、可靠性高、環境污染小等是其所具有的優點，也因此被公認為是21世紀一種節能、高效、環保的發電方式[1]。

1.2 微電網的概念與基本結構

微電網是關于供電網絡的一種新的結構，是由微電源、負荷控制裝置、儲能裝置三部分構成。微電網與傳統電網的區別在于，其是由很多分布的微電源與相關設備根據一定的結構構成的，可以自主進行管理與控制，還可以通過靜態開關連接配網。

2 新能源并網發電系統的核心技術

2.1 新能源發電系統結構

多種能源并聯組成的分散式結構是新能源發電系統的主要結構。小型的分散式發電系統中包括多種能源的組合供電，如太陽能、風能，而這些供電設施只有通過逆變并聯的方式才能與微型公共電網連接。

2.2 電力電子技術的關鍵部件

電力電子技術對發電系統有著重要的作用，其中關鍵部件性能的優劣更是影響著整個系統能否正常運行。

（1）并網逆變器。電力電子變化器的作用是連接燃料電池、風機與微網，若是系統中沒有這一逆變器，那么這三者將無法連接在一起。根據實際情況，系統中的逆變器有時是單獨的一個逆變器，有時是整流器與逆變器的結合體。此外，速度快、慣性小是逆變器所具有的優點。

（2）靜態開關。靜態開關相當于一種保護裝置，當系統在運行過程中出現問題時，它可以及時發現并識別問題，主動將微網轉換成孤島狀態，以保障系統的安全，并在問題得到解決后，重新連接微網與主網，使系統可以正常運行。

（3）電能質量控制裝置。任一單元的接入都會對電能質量產生影響，如果對其控制不當，會給電壓波形、功率因數、頻率等帶來不好的影響。如風能、太陽能等能源的頻繁啟停操作、功率變化，都會導致該系統中電能質量問題的出現。因此，電能質量綜合監控技術是保證微網安全平穩運行的一種重要技術[2]。

2.3 微網技術

（1）微網的運行控制。很多自然資源人類無法對其進行掌控，如風力的大小、方向、出現的時間等，這使得微網的抗干擾能力很差，也無法保障其運行的安全性。因此，對系統加強控制是非常重要的。首先要解決的就是協調控制問題，雖然微網系統中每一個微電源的屬性、構造都不同，但系統的總能量是固定的，所以只有保持微電網運行中電壓的穩定性，才能將其對大電網的影響降到最低。同時，微網在切換并網與獨立運行兩種狀態時，也會給大電網帶來危害，因此，要對微電網的結構和參數進行合理的改進，改變控制方法，從而消除其對大電網的威脅。

（2）微網的故障檢測與保護。隨著科技的發展、進步，微網系統中不僅有著單向潮流，還包括雙向潮流，這使得傳統的保護措施無法對系統進行有效的維護，甚至損害到相關的設備。因此，需要對在不同與常規的保護模式下運行的故障檢測和維護控制系統進行研發，使其發揮出應有的作用。

3 新能源并網發電系統的發展趨勢

新能源并網發電系統的未來發展趨勢主要有以下兩方面：一是分散式混合能源系統發展趨勢，這種系統的出現與運用是未來的主流發展趨勢，它是由幾種新能源發電方式共同組成的，可以解決單一能源供電不穩定的問題，進而達成多種能源的優勢互補的目的；二是智能微電網發展趨勢，隨著各種現代技術的引用，微網的信息化水平與智能化程度都會得到一定的提高，而智能微電網的發展，有助于提高電力系統的綜合效益。

4 結論

雖然我國在研發、使用新能源與可再生能源發電技術上取得了一定成果，但由于各種相關因素的影響，都嚴重阻礙著對其的進一步利用。因此，我國要加大對這一技術的重視與研發，使得電力事業不再依賴傳統能源，進而促進整個電力領域的可持續發展。

參考文獻：

[1]孫佐.新能源并網發電系統的關鍵技術和發展趨勢[J].池州學院學報，2012，24（03）：31-35.

[2]李譚龍.新能源并網發電系統的關鍵技術和發展趨勢[J].通信電源技術，2016，33（05）：144-145.