新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)

王萬里

摘 要：當(dāng)前，世界能源形勢日趨緊張，環(huán)境保護(hù)壓力不斷上升。水能、風(fēng)能、太陽能、生物能等循環(huán)再生能源逐漸在能源供給中扮演重要角色，未來會逐步取代傳統(tǒng)能源。現(xiàn)如今，新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)已然成為推動我國電力事業(yè)發(fā)展的新型技術(shù)。本文首先概述了新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，然后探討了新能源并網(wǎng)發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)，最后展望了新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：新能源;并網(wǎng)發(fā)電;關(guān)鍵性技術(shù)

中圖分類號：TM619文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）29-0146-03

Abstract： At present， the world energy situation is becoming increasingly tense， and the pressure on environmental protection is rising. Recycling and renewable energy sources such as hydropower， wind energy， solar energy， and bioenergy are gradually playing an important role in energy supply， and will gradually replace traditional energy in the future. Nowadays， new energy grid-connected power generation system has become a new technology to promote the development of my country's power industry. This paper first outlined the new energy grid-connected power generation system， then discussed the key technologies of new energy grid-connected power generation， and finally looked forward to the development trend of new energy grid-connected power generation systems.

Keywords： new energy;grid-connected power generation;key technologies

無論是社會發(fā)展還是日常生活，都離不開高效、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。從環(huán)保角度來看，新型能源的產(chǎn)電技術(shù)將會逐漸取代傳統(tǒng)的技術(shù)，我國要實(shí)時調(diào)整電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)。但是，我國新興能源產(chǎn)電技術(shù)起步較晚，所以關(guān)鍵技術(shù)還有待進(jìn)一步發(fā)展和突破，工程技術(shù)人員需要進(jìn)一步研發(fā)和應(yīng)用新能源產(chǎn)電技術(shù)。

1 新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)概述

1.1 分布式新能源發(fā)電技術(shù)

分布式發(fā)電又稱為分布式供能或是分散式發(fā)電，主要是指將以新能源為核心的小型發(fā)電裝置布置在負(fù)荷附近區(qū)域進(jìn)行發(fā)電的方式。所以，要想更好地利用新能源實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)供電，就需要配置完善的電能儲存技術(shù)進(jìn)和分布型產(chǎn)電技術(shù)，保證供電的順利進(jìn)行。當(dāng)前，應(yīng)用廣泛的可再生能源主要有水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮堋⒊毕芎蜕锬艿龋L(fēng)能產(chǎn)電和太陽能發(fā)電是新型能源產(chǎn)電技術(shù)的主要研究方向[1]。風(fēng)能產(chǎn)電是利用風(fēng)能來驅(qū)動制電裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電力產(chǎn)出的發(fā)電工藝。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的過程中，電網(wǎng)頻率和發(fā)電機(jī)輸出頻率需要保持一致，最大限度地確保并網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和安全性。風(fēng)力發(fā)電可以分為變速恒頻風(fēng)力發(fā)電和恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電。光伏發(fā)電則基于半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。

1.2 微網(wǎng)基本概念

分布式電源并網(wǎng)系統(tǒng)以新能源為基礎(chǔ)，利用微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，可以科學(xué)地解決并網(wǎng)過程中的各種問題，從而降低分布式電源并網(wǎng)對電網(wǎng)整體的影響。微網(wǎng)通常由儲能裝置、分布式微源、負(fù)荷、控制系統(tǒng)和電能轉(zhuǎn)換設(shè)備等構(gòu)成，屬于小型配電網(wǎng)絡(luò)，基于不同需求，能夠采取靈活的能量管理模式。

2 新能源并網(wǎng)發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 新能源發(fā)電機(jī)組成

新能源產(chǎn)電裝置主要采用多類能源并聯(lián)的形式，形成分布式產(chǎn)電機(jī)構(gòu)。小規(guī)模的分布式產(chǎn)電裝置將風(fēng)能、太陽能等多類能源進(jìn)行靈活組合，這是一種復(fù)合型供電模式，絕大部分都依賴逆變電源并聯(lián)模式，然后連接小型局部電網(wǎng)。

2.2 電力工程技術(shù)的核心

電子電力技術(shù)是新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)。電力工程技術(shù)的應(yīng)用對于新能源循環(huán)利用具有非常重要的作用，可以說電力工程技術(shù)是支撐分布型發(fā)電工程進(jìn)一步推進(jìn)的基礎(chǔ)[2]。隨著電力工程和科技的飛速發(fā)展，許多基于電力工程技術(shù)并結(jié)合微網(wǎng)運(yùn)作具體需求所設(shè)計的電子設(shè)備、電能負(fù)荷控制機(jī)構(gòu)等（如靜型切換器、并網(wǎng)式可變器等）在新能源聯(lián)網(wǎng)供電中得到廣泛的應(yīng)用，并且已然成為新能源聯(lián)網(wǎng)供電機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件，直接影響供電機(jī)構(gòu)是否能夠正常運(yùn)行。

2.3 微網(wǎng)運(yùn)行工藝

2.3.1 微網(wǎng)的運(yùn)行控制。當(dāng)前，人們已經(jīng)能夠利用許多自然資源，但是仍舊還有許多資源無法完全掌控，如風(fēng)力方向、大小等。這就導(dǎo)致微網(wǎng)的抗干擾能力較差，微網(wǎng)的運(yùn)行安全無法有效保障。所以，加強(qiáng)系統(tǒng)控制非常關(guān)鍵，重點(diǎn)是解決協(xié)調(diào)控制問題。微網(wǎng)系統(tǒng)中，雖然每一個微電源的屬性、構(gòu)造不同，但是系統(tǒng)的總能量是固定的。因此，微電網(wǎng)運(yùn)行過程中，要保持電壓穩(wěn)定，降低其對大電網(wǎng)的負(fù)面影響。另外，微網(wǎng)對并網(wǎng)和獨(dú)立運(yùn)行兩種狀態(tài)的切換同樣會對大電網(wǎng)造成危害。所以，要優(yōu)化微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，改變控制方法，消除其對大電網(wǎng)的威脅[3]。

2.3.2 微網(wǎng)的故障檢測與保護(hù)。隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，微網(wǎng)系統(tǒng)既包括雙向潮流，還包含單向潮流，這導(dǎo)致傳統(tǒng)的保護(hù)措施無法有效地維護(hù)系統(tǒng)，甚至還會對設(shè)備造成損害。所以，要研究不同運(yùn)行模式下的故障檢測和維護(hù)控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮微網(wǎng)的作用。