探討新能源并網發電系統的關鍵技術和發展趨勢

程永 曹忠倩

摘要：現階段我國正處于現代化建設的關鍵時期，這個時期對于能源、可再生能源的要求也不斷增加，而在這個背景下，新能源并網發電技術也逐漸成為學術界廣泛研究的熱點，甚至在國家政策中將多種新能源作為未來十幾年重點發展的領域，并積極開展的多種產業指導活動。結合現階段國際發展趨勢與能源結構調整變化來看，新能源并網發電也將成為能源結構化調整的主要任務目標。

關鍵詞：新能源;并網發電;關鍵技術;發展趨勢

一、新能源并網發電系統的關鍵技術

1.1新能源發電技術主要方式

新能源發電技術主要方式是分布式。分布式新能源發電技術主要突出了分布式和新能源兩個特點。首先發電規模小，其次和電力用戶距離不遠，第三可單獨給電力用戶供電的形式就是分布式。傳統能源以外的各種環保的、清潔的、可再生的能源都是新能源。新能源主要靠發電技術與儲能技術兩者結合的方式給電力用戶提供電能。

1.2新能源發電系統結構及關鍵部件

新能源發電系統中含有多個小型的新能源發電單元，這些小型的發電單元中可能包含風能發電、太陽能光伏發電、潮汐能發電等多種能源發電形式。這些供電設備需經過逆變器，然后以并聯的方式接入大電網，才能保證主網的安全穩定運行。新能源發電系統的關鍵部位包括：并網逆變器、靜態開關、電能質量控制裝置。

①并網逆變器。光伏電池、風機、燃料電池、儲能元件等都需要通過電力電子變換器才能與微網系統網絡相連接。這些變換器可能既包括整流器也包括逆變器，也可能僅是一個逆變器。變換器具有響應速度快、慣性小、過流能力弱等特性。同時，適用于微網中的逆變器除了需要具備常規逆變器的功能以及能夠并聯運行外，還需要根據微網系統的特殊需求具備一些控制功能。因此，逆變器的拓撲結構和運行控制成為微網中的關鍵技術。②靜態開關。靜態開關置于連接微網與主網間的公共連接點處。在發生一些主網故障、電能質量等事件時，靜態開關應該能自動地將微網切換到孤島運行狀態;此后，當上述事件消失時，它也應自動實現微網與主網的重新連接。③電能質量控制裝置。任何DER單元的接入都會對系統中的電能質量產生或多或少的影響，如果控制不當，它們對電壓波形、頻率以及功率因數會產生負面影響，尤其是太陽能、風能這些隨機性的能源，其頻繁的啟停操作、功率輸出的變化，都可能給所接入系統的用戶帶來電能質量問題;微網中大量單相分布式電源的存在，也增加了配電系統的三相不平衡水平;而且電子負載易受暫態、跌落、諧波、瞬間中斷及其它擾動的影響，這些都是需要關注的方面。總之，微網及含分布電源微網配電系統中存在很多與電能質量相關的獨特問題。電能質量綜合監控技術是解決保證微網安全可靠運行的關鍵技術問題之一。

1.3新能源并網發電系統關鍵技術

新能源發電多以微網形式存在，下面主要分析微網技術。

①微網的運行。微網的抗擾動能力不強，且我們無法控制自然資源，比如風力的大小、出現的時間、出現的頻率等，這就導致微網的安全性不穩，需對其加強控制。②微網的故障檢測與保護。微網系統中不僅存在單向潮流，也會包括雙向潮流，傳統的保護措施不再有效，可研發在不同于常規模式下運行的故障檢測與保護控制系統。

二、新能源并網發電系統發展趨勢

2.1混合能源系統

混合能源系統在整個并網發電系統中扮演著十分重要的角色。混合能源技術的影響目前還存在許多的障礙，最大的問題就是克服不同能源融合的問題。從客觀上來看，過去傳統意義上的發電站都是采用單一供能的模式，個別情況下會出現兩種、三種混合供能的情況，但是真正能夠將數十種清潔能源組合在一起供能的設備十分稀有。利用混合能源系統，可以很好的解決不同類型能源的特征不匹配的問題，同時借助于微型能源來更好的收集自然界中能夠對人類有作用的資源，這樣一來就可以有效降低其他類型電能生產模式的壓力，為我們提供源源不斷的能力。除此之外，相較于普通的并網發電系統，混合能源系統的整體技術穩定性也更強，采用負荷均勻化的方式來更好的控制并網發電，從而實現獨立運行，這樣一來供電的可靠性就可以得到保證。

2.2智能微電網系統

智能微電網技術是近些年來國際上研究較為廣泛的電網技術。智能微電網系統技術的概念最早出現于美國，用于解決傳統電網老化的問題。在進行技術升級改造的過程中，通過電網發電、配電以及用電優化，從而實現現代化的電力系統建設。在這個過程中，智能微電網系統的優勢在于可以對內部的多種資源進行協調連接，不但不會出現負荷不均勻的情況，同時也可以實現就近、就急供應，從而有效解決電網信息系統中能量分布不均勻的問題。除此之外，根據國際上提出的相關技術標準與智能微電網系統的建設形勢來看，

其同樣涉及多個方面的關鍵技術，包括信息測量、高級電力電子技術、信息管理系統技術以及分析技術等等。除此之外，在智能微電網系統的配置過程中，還需要充分發揮分布式電源的協調適應性，通過微網智能化管理的方式來實現數字化、信息化，最終實現自動化與智能化的目標。

三、結語

綜上所述，雖然新能源發電技術目前有一定成績的取得，但是受種種因素的制約，可再生新能源的并網發電發展不是特別理想。為了走可持續發展的道路，要逐漸減少發電企業對傳統的不可再生化石能源的依賴，大力發展可再生新能源的并網發電技術。將新能源研究納入大電網的總體規劃研究框架中。在堅強電網的高級配電運行框架下，新能源的發電并網一定能夠快速發展并發揮重要作用。

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.

（作者單位：國網徐州供電公司）

作者簡介：程永（1981.08—），性別：男;籍貫：江蘇徐州;民族：漢族;學歷：大學本科;職稱：高級工程師。