風力發電和光伏發電并網問題的探究

滕正福

（重慶水利電力職業技術學院，重慶 402160）

風力發電依靠的是自然界的風資源，同理，光伏發電依靠的是太陽能，這兩種發電模式都是跟隨新能源開發應運而生的產物，具有十分明顯的環保優勢和經濟價值，且都可以維護自然界的生態平衡，節約能源的消耗。但不可否認的是，這兩者電網的并網本身也存在一定的困難，在調試的時候也會遇到一定的風險，進而影響整個電力系統的可靠性，所以在新時期，也應當針對并網系統展開更為深入的研究。

1 分析風力發電與光伏發電并網的特點和現狀

1.1 并網風力發電

并網風力發電強調的是風力發電系統和市政電網的充分結合，本質上是以市政電網發電為基礎，以風能這種可再生清潔能源作為輔助的新型供電形式，風能的利用可以降低環境的污染，實現循環往復的開發，提高了資源的利用效率，可再生能源的消耗負擔也就此被減輕。但不可否認的是，這種發電模式會受到風力資源本身的限制，如果風速不夠穩定，那么監管部門也無法敏銳的捕捉到資源變化的信息和動態。若是利用和開發的技術不夠成熟，不能針對風力資源做出提前的儲存，就必然會影響風力發電的效果。

1.2 并網光伏發電

并網光伏發電強調的是把太陽能光伏發電和電網系統連接到一起，目的是給電力系統提供無功和有功功率，推動光熱資源向著電能資源的順利轉化，在變壓器的引導下，將電能資源轉化為與電網相一致的電壓，保證后期在系統中的正常傳送。值得注意的是，光伏發電并不需要使用蓄電池，這就減輕了環境的負擔，而且也大大降低了資源的消耗，保證供電的穩定性和可靠性，讓電網的運行環境變得更加安全。與此同時，光伏發電的運作體系并不十分復雜，反而是在一定程度上省略了許多繁瑣的操作流程，可以獲得大于投資的收益。然而，由于新能源的開發必然意味著技術的轉型和升級，而國內的開發手段并未完全成熟，依舊存在較大的進步空間，所以在未來也有一些瓶頸亟待突破。

2 分析風力發電和光伏發電并網中存在的主要問題

2.1 孤島效應

通常意義上所說的孤島效應指的是，盡管電網某個區域中設置了電流通路，但在實際運行的時候，電流卻始終沒有通過的現象。比如，若是維修的腳步落后于電網系統故障蔓延的速度，或者是問題已經積重難返，電力就會由此失壓。另一邊，用戶端對問題的排查也會出現延遲，必不可能與電網系統的故障處理保持同步，這就會讓遠距離的用戶端供電系統與市政電網相隔開來，電網與電網之間也出現了資源傳遞的壁壘——孤島效應，這一現象主要集中在風力發電和光伏發電系統之間?？v觀孤島效應的根源，主要在于風力發電網與光伏發電網的總容量與用戶端范圍不符。從而進一步損壞電力設備的運行，破壞整個系統的穩定性和可靠性。因此，許多供電企業都會針對孤島效應做出一定的預防工作，包括頻率變化裝置檢測、電網頻率移位、流過電阻阻抗、相位跳躍的監督等等。同時值得注意的是，隨著風力發電與光伏發電的增多，電力系統的孤島效應也會慢慢增強，危害是顯而易見的，所以必須要加強技術的研究。

2.2 自然環境的干擾和限制

筆者在上文中已經強調過，無論是風力發電還是光伏發電的并網，都會受到周圍環境的限制，而風速、光照這些自然因素，本身就具有很大的隨機性和不可預測性，所以產生的干擾和影響是最為突出的。例如，風速的不可調控特征就會導致風力發電的頻率波動變大，影響電網并行時的電壓和頻率的穩定。而且，在并網初期，電壓諧波本身就很容易產生，如果風速變化過快，風電場和臨近電場的電壓也會出現閃變的現象。就光伏發電來講，由于其自身以太陽能為核心依靠，所以也十分依賴太陽的環境，例如日照的強度和時間等等，很難在并入電網之后，與風力發電系統實現天衣無縫的配合，這也會給電力系統的運行帶來更多的挑戰和風險。

2.3 發電機組制作技術的限制

當下，我國使用的風力和光伏發電技術大多都是從國外引進的，但在利用的時候卻并沒有積累充足的經驗和教訓，而我國的自發研究成果也不夠成熟。無論是理論研究還是方案規劃、技術的選擇與工藝組合都存在一定的盲從性，未來的開發并不一定就是一帆風順、毫無損失的，很有可能會限制了風能和太陽能本身的開發價值。而且，在真正實現并網之后，電力系統的壓力也必然會隨之增大，發電容量的拓展在一定程度上也削弱了系統的穩定性。再加上，盡管國家已經針對并網運行出臺了相應的標準，但卻并沒有針對發電機組運行可靠性的評估做相應的論述，這就導致企業在測試發電系統安全性的時候缺乏必要的參考和依托。還有相當一部分企業過于強調自身的經濟效益，并沒有認真分析產后運行的問題，這就讓機組運行的安全可靠性研究變得沒有說服力和權威性，導致后續的安全隱患更加突出。

2.4 經濟負擔的加重

盡管目前，風力發電與光伏發電的可靠性依舊有待提升，但這兩種發電方式切合我國的環保理念，與我國綠色產業的發展存在異曲同工之妙，所以也會在未來獲得更加廣闊的市場。要想真正凸顯出這兩種形式的優勢，就必須要確保問題的妥善解決。從經濟發展的角度來看，新能源的應用必然會給傳統的發電形式帶來一定的沖擊，火力發電廠的設備有可能被就此閑置，企業本身也會承擔一定的經濟損失。再加上，無論是風力發電還是光伏發電，新發電模式的結合都必然會在后期運行的時候帶來挑戰和風險，所以設備的維修和保養也同樣是一道難題，企業需要投入大量的人力和物力，這就大大增加了建設的成本，既影響了企業的經濟效益。也正是在各種條件的限制下，很多企業出于效率的考量，也不愿意大幅度的對風力發電和光伏發電進行投資，缺乏足夠的耐心和熱情。

3 分析風力發電與光伏發電并網的解決措施

3.1 打造全新的配電系統

在未來，風力和太陽能的開發必然會成為資源建設的重中之重，從配電系統完善的角度來看，也必須要根據風力發電和光伏發電在并網運行后展現出來的特點，做出進一步的探究和分析，除了要夯實理論基礎之外，還要展開一系列的實地考察，探究風力發電和光伏發電的電源位置以及建設方向，針對兩者的容量、并網方式做出探究，并給出科學合理的客觀評價，這樣也可以幫助解決電壓波動問題。同時，也要針對并網電力系統作出合理的規劃和設計，讓風力發電和光伏發電能夠有效結合到一起。

3.2 推動系統的延伸和完善

從上文的敘述中可以看出，光伏發電系統和風力發電系統在并入到市政電網之后，原有的電力系統運行也會就此被調整，展現出來的特征會大不相同，所以，實際運行產生故障的可能性被大大提升，而這些故障大多都是電氣量方面的問題，歸根于風力發電系統和光伏發電系統過大的電容量。然而，由于風力發電和光伏發電本身就具有一定的不可控性，所以故障的產生也變得更加復雜，給電網運行檢測帶來了極大的困難和挑戰。在這種情況下，電力企業就應當針對并網系統保護方式，做出更加深入的研究，引進新的科學技術。就風力發電系統來講，要盡可能集中核心資金與力量，讓產業投資能夠貼近資源豐富地帶。并且，還要考慮到風力發電與電負荷中心之間的距離，針對電力系統做出進一步的優化設計，提高輸電線路的穩定性和通暢性，減少風力發電機組并網中的同步振蕩這一問題，延長電氣設備的使用壽命和周期，打破通道斷面這一限制。

3.3 檢測并網孤島效應

如果并網逆變器負載的影響并沒有消除，那么并網時也可能出現斷電發生的反向輸出電壓頻率，此時，逆變器輸出的頻率誤差會大大增加，長此以往，孤島效應就會逐步擴散。對此，企業要關注逆變器輸出頻率，選擇高精度的儀器設備檢驗頻率偏移的問題，并及時公布檢測結果，讓值班人員進行閱覽，做出針對性的處理。在電網正常運行的時候，也要及時使用逆變器，判斷公共電網輸出和并網系統相一致。如果出現了較大的相位差，就應當對兩者的差進行檢測，分析電壓電流的變化規律和情況，探究孤島效應是否存在，更加清晰的展示出電網運行的狀況。

4 結語

綜上所述，持續性推動風力發電和光伏發電的并網是合理且必要的舉動，這是調節我國資源開發模式的應有之策，也是提高電力輸送質量和效益的有效措施。本文通過配電系統的開發、系統的進一步完善、孤島效應的全方位檢測這幾個角度，論述了風力發電和光伏發電并網的方法，充分結合了我國新能源開發的現狀，具有理論上的合理性與實踐上的可行性，能夠作為從業人員的參考依據。在未來，企業也應當走自主科研和創新的道路，突破技術上的瓶頸。