風電及光伏并網問題的現狀研究

尚磊 胡振威

摘 要：新能源發(fā)電是我國眾多發(fā)電方式的重要組成部分之一，其中以風電和光伏為代表的新能源并網發(fā)電技術最為成熟。東南沿海及西北地區(qū)蘊含了豐富的風能和太陽能資源，是發(fā)展風電和光伏事業(yè)的首選之地。但是風電和光伏系統在并網發(fā)電后，由于控制策略和方法的不同，實際運行和調度過程中難免會存在一些問題。基于此，需要認真研究風電和光伏并網的特點與現狀，結合實際分析并網過程中的一些問題。

關鍵詞：風力發(fā)電;光伏發(fā)電;并網問題

1風電和光伏并網過程中的問題

1.1并網過程中出現孤島效應

孤島效應是指主電網因故障或者其他原因停電而未被檢測出來導致微網系統仍然與負載連接，形成一個微網系統獨立供電的網絡。孤島效應對設備和人身存在重大的安全隱患，主要體現在兩個方面：一方面由于孤島范圍內的負載有獨立電源供電，當主電網恢復供電時，主電網與逆變器輸出電壓就會存在一定的相位差，并網瞬間會產生較大沖擊電流，從而損壞設備;另一方面，在孤島供電的網絡中，若檢修人員無法及時對線路和設備狀態(tài)做出正確判斷，有可能造成檢修人員的傷亡事故。除此之外，孤島供電時電網電壓、頻率的不穩(wěn)定以及諧波含量較大的特點還會影響配電系統的整體安全運行。通常解決孤島效應的手段是人為干預或利用設備程序自動關合，使主電網恢復向孤島區(qū)域供電。然而，孤島區(qū)域突然與主電網并網會導致區(qū)域電壓短時間內快速升高，對設備有很大的沖擊，甚至會嚴重損壞電氣設備，進而影響配電系統的保護裝置正常作用。基于此，一般需要在系統內部采用特定的程序算法來避免孤島效應的出現。

1.2自然因素影響并網可靠性

風速、光照、溫度等自然因素因為其本身就具有很大的不確定性、隨機性，所以對于風力發(fā)電和光伏發(fā)電的影響更大。比如，風能資源的不可控性導致風力發(fā)電機組輸送到電網的瞬時功率波動變化大，嚴重時甚至脫網，這些問題都會對電力系統的穩(wěn)定性產生不良影響。光伏發(fā)電是利用太陽能電池板直接將光能轉變化電能，由于光照強度受天氣等自然因素影響較大，因此產生的發(fā)電功率波動也較大，影響繼電保護裝置動作的靈敏性，威脅主電網總體運行的可靠性和安全性。

1.3發(fā)電機組制作技術因素影響并網可靠性

關于風力發(fā)電和光伏發(fā)電機組運行不管在理論上還是在實際設計制造方面，均存在不科學的地方，在利用這些新技術時，也存在一定的盲目性和不確定性，從而影響了風電系統和光伏發(fā)電系統的可靠，在并網以后，導致整個電力系統的運行隨著裝機容量的增加而穩(wěn)定性降低。此外，在現有技術標準的情況下并不能完全有效的約束發(fā)電機組制造廠商。多數在實踐中現行的技術規(guī)范標準更多的是關于發(fā)電機組及系統無故障運行測試后得到的結果，但是很少涉及新能源發(fā)電系統運行后的一些安全性問題。除此之外，以經濟利益為主導的部分廠商在發(fā)電機組制作工藝上較為粗糙，同時對機組制造投產后售后問題響應也不及時，綜合各種因素來看，在一定程度上降低了風電系統和光伏發(fā)電系統并網運行后的可靠性和安全性。

2解決措施

2.1探究更有效的新型配電系統

傳統配電系統不能較好的兼容新的風電系統和光伏系統，因此結合兩種系統運行時的特點需要研發(fā)設計更加有效的新型配電系統，同時還需要因地制宜考慮設備運行區(qū)域的自然氣候、最優(yōu)容量配置、最佳算法設計、并網接入方式等等，如此，可以盡量降低風電系統和光伏系統并網后所帶來的諧波干擾和功率波動等問題。在未來發(fā)展規(guī)劃中，要以環(huán)境友好型和資源節(jié)約型為基礎，兼顧風電系統和光伏系統自身和電網安全可靠運行，實現經濟效益與環(huán)保理念的相互統一。

2.2加大并網“孤島效應”檢測力度

2.2.1被動相位偏移檢測法

被動相位偏移檢測法通過檢測并網逆變器輸出有功功率與主電網有功功率是否平衡為基礎，由于輸出有功功率變化會導致相位發(fā)生偏移，當并網逆變器輸出的電流相位與主電網出現較大的相位差時，逆變器內部軟件算法會及時對并網逆變器輸出的電流與主電網電流的相位進行比較，由設定好的自動化程序直接來判斷是否存在孤島效應。該檢測方算法實現簡單，由于不需要添加擾動量，因此檢測速度快，輸出電能質量高，對電能質量基本沒有影響，并且較為廣泛應用。

2.2.2主動頻率偏移檢測法

主動頻率偏移法是以并網逆變器的輸出頻率為基礎，一般通過向并網電流中注入擾動分量，這樣就打破了孤島效應發(fā)生時并網逆變器與負載之間平衡狀況，致使頻率出現越界現象。正常工作時，由于主電網容量大，無法檢測出施加的擾動分量，一旦主電網跳閘斷電，該擾動信號就會被檢測出來，觸發(fā)反孤島效應保護設置。此時，通過通信技術將檢測到的結果發(fā)送到總控室，告知運行值班人員進一步處理。

3結語

電力能源的安全、可靠和穩(wěn)定運行關乎社會的各個方面，而我國豐富的風能和太陽能資源為風電和光伏的發(fā)展提供了有力的保障，也是我國實現綠色發(fā)展理念的最有效方式之一，需要我們努力和監(jiān)督。同時，要時刻保持對風電和光伏產業(yè)清醒而理智的頭腦，不斷研發(fā)創(chuàng)新技術和工藝來提升風電和光伏的發(fā)電效率及性能，以更加有益環(huán)境和人類發(fā)展的方式來引領整個行業(yè)。

參考文獻：

[1]王喜龍.淺議風力發(fā)電和光伏發(fā)電并網問題[J].建筑工程技術與設計，2017，（7）：1633.

[2]王英法.試析風力發(fā)電和光伏發(fā)電并網問題[J].環(huán)球市場，2016，（14）：138.

[3]薛國勝.風力發(fā)電和光伏發(fā)電并網問題研究[J].百科論壇電子雜志，2018（6）：567.

（安徽理工大學電氣與信息工程學院，安徽 淮南 232001）