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淺談新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的控制

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現(xiàn)階段，風(fēng)、水、生物能、太陽(yáng)能等新能源的發(fā)電效率正不斷優(yōu)化，更需要人們重視對(duì)發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的控制研究。本文簡(jiǎn)要說(shuō)明新能源的發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)概念后，探討了新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的控制要點(diǎn)。

新能源；發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)；控制要點(diǎn)

大量以風(fēng)、水、生物能、太陽(yáng)能等為主的新能源發(fā)電成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)，并通過(guò)不斷的研究來(lái)強(qiáng)化對(duì)新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的控制,探討新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的控制是十分必要的。

1 新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)概述

1.1 新能源的微網(wǎng)發(fā)電技術(shù)

運(yùn)用新能源發(fā)電后，可能在并網(wǎng)的過(guò)程中出現(xiàn)各種負(fù)面影響，微網(wǎng)技術(shù)的推廣普及能夠有效地完成對(duì)影響的控制和協(xié)調(diào)，從而降低各種分布式電源集中并網(wǎng)所引發(fā)的電網(wǎng)干擾。

通常，微型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要涵蓋分布式微網(wǎng)電源、動(dòng)力負(fù)荷、電能轉(zhuǎn)換裝置以及儲(chǔ)能裝置等要素。對(duì)于較為完善的微網(wǎng)系統(tǒng)而言，能源的應(yīng)用處理將更加靈活。上述結(jié)構(gòu)要素中，分布式微網(wǎng)電源就包括如風(fēng)能、水能、光能、生物能等多種形式的新能源。而對(duì)于負(fù)荷而言，既有對(duì)電能質(zhì)量提出更高要求的主要負(fù)載，也有要求相對(duì)較低的次要負(fù)載，這兩種負(fù)荷的不同，也就預(yù)示著不同的可靠性和安全性。新能源在進(jìn)行微型能源發(fā)電中，分布式電源能直接將電力并網(wǎng)，從而在保障本地供電基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)傳輸。

1.2 常見的新能源發(fā)電系統(tǒng)

1.2.1 風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電的原理就是運(yùn)用風(fēng)能與電能之間的單向能量轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電后進(jìn)行并網(wǎng)的過(guò)程中，要確保發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的頻率是一致的。一般而言，風(fēng)力發(fā)電后主要會(huì)有兩種形式，兩者在電機(jī)的運(yùn)行速度與信號(hào)頻率上有所不同。當(dāng)速度與頻率保持恒定指標(biāo)的時(shí)候，主要通過(guò)使用異步感應(yīng)發(fā)電機(jī)等進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電，確保速度失衡后能夠及時(shí)調(diào)節(jié)。當(dāng)速度不同時(shí)，主要通過(guò)電子電力變頻器來(lái)確保發(fā)電機(jī)能夠以恒定頻率輸出電能。

1.2.2 光伏發(fā)電

光伏發(fā)電就是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。整個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程需要用到大量的半導(dǎo)體材料構(gòu)成一定規(guī)模的光伏電池陣列。一般情況下，光伏發(fā)電可以通過(guò)并網(wǎng)發(fā)電和獨(dú)立發(fā)電兩種方式來(lái)完成，往往都借助兩級(jí)電力轉(zhuǎn)換裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的兩級(jí)裝置中，第一級(jí)是可以實(shí)現(xiàn)DC∕DC（直流-直流）的變換器，通過(guò)一定結(jié)構(gòu)的升壓電路完成對(duì)發(fā)電電壓的變換。這時(shí)的光伏電池陣列將擁有最大輸出功率。第二級(jí)的主要裝置結(jié)構(gòu)時(shí)電壓源型逆變器，通過(guò)DC∕AC（直流-交流）轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電能并網(wǎng)，從而控制電壓和功率的穩(wěn)態(tài)。

2 新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的控制要點(diǎn)

2.1 依法科學(xué)規(guī)劃測(cè)算新能源并網(wǎng)容量

對(duì)于不同的新能源發(fā)電后并網(wǎng)的做法，應(yīng)首先加強(qiáng)法律意識(shí)建設(shè)，做好對(duì)電網(wǎng)的調(diào)度和管理。同時(shí)，應(yīng)該不斷優(yōu)化新能源裝機(jī)并網(wǎng)容量，包括從電網(wǎng)當(dāng)前的負(fù)荷水平、電源裝置結(jié)構(gòu)和層次、電源的備用容量、電網(wǎng)能量質(zhì)量指標(biāo)等綜合考慮。新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)要想更有效率的實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，需要重點(diǎn)對(duì)整個(gè)區(qū)域內(nèi)的新能源建設(shè)做出合理的規(guī)劃，使得各種能源與電網(wǎng)之間形成更有默契的協(xié)調(diào)配合。

2.2 認(rèn)清電力電子技術(shù)內(nèi)涵及構(gòu)造

電力電子技術(shù)是新能源發(fā)電的關(guān)鍵性技術(shù)。采用電力電子技術(shù)，能具體針對(duì)微網(wǎng)發(fā)電需求，制造出更匹配的電力電子裝置或設(shè)備。如在發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，可以大量采用具有靜態(tài)邏輯量的開關(guān)設(shè)備，這些電力電子技術(shù)設(shè)備能夠?qū)Σ⒕W(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行形成有效的控制和影響。新能源的并網(wǎng)所需逆變裝置中，電力電子變換器可以強(qiáng)化眾多元件的微網(wǎng)接入，并持續(xù)發(fā)揮快速、穩(wěn)流的作用。與此同時(shí)，新能源微網(wǎng)中的大量控制功能也需要融合電力電子技術(shù)的大量結(jié)構(gòu)搭建。因此，要想取得新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的控制，應(yīng)該首先強(qiáng)化對(duì)電力電子技術(shù)的理論學(xué)習(xí)。

2.3 重視對(duì)微網(wǎng)電源的使用和控制

新能源微網(wǎng)的發(fā)電并網(wǎng)控制中，需要重視對(duì)不同類型的微電源的分析和處理。能夠正確區(qū)別和利用各種微網(wǎng)電源的特征，確保新能源發(fā)電并網(wǎng)后的整個(gè)能量都是平衡的。更重要的是，微網(wǎng)工作后應(yīng)該將電力系統(tǒng)保持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，降低新能源微網(wǎng)在并網(wǎng)時(shí)容易對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)微網(wǎng)能量的重點(diǎn)管理。新能源的發(fā)電量需要根據(jù)當(dāng)前的市場(chǎng)需求來(lái)準(zhǔn)確控制。電網(wǎng)系統(tǒng)要想有最佳的工作運(yùn)行狀態(tài)，需要靈活調(diào)節(jié)分布式設(shè)備以及負(fù)載強(qiáng)度。當(dāng)電力負(fù)荷過(guò)大時(shí)，微網(wǎng)可與電網(wǎng)之間進(jìn)行適當(dāng)?shù)啬芰哭D(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，從而在異常情況下通過(guò)消除不必要負(fù)荷來(lái)提高對(duì)有用需求的響應(yīng)。

2.4 微網(wǎng)故障的必要檢測(cè)與保護(hù)

新能源微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在不同的建設(shè)中具備了保護(hù)性的控制機(jī)能。在對(duì)分布式能源等單元的使用中，已經(jīng)逐步形成了與常規(guī)的電力系統(tǒng)所不一致的情況，諸如在系統(tǒng)故障的檢測(cè)與保護(hù)手段上有存在較大的區(qū)別。分布式能源單元的大量運(yùn)用，一般都會(huì)考慮過(guò)電壓、欠電壓、電源功能等多種要素，自主性對(duì)控制間歇式新能源與儲(chǔ)能裝置等分布式發(fā)電單元進(jìn)行協(xié)調(diào)，因整個(gè)系統(tǒng)與這些分布式發(fā)電單元的數(shù)量存在差異，使得出現(xiàn)故障的電流級(jí)別也存在較大的不同。傳統(tǒng)電網(wǎng)中所使用的繼電保護(hù)體系，在維網(wǎng)故障中并不能發(fā)揮積極的保護(hù)作用，甚至存在因混用導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重?fù)p毀的威脅。因此，當(dāng)微網(wǎng)故障出現(xiàn)后，應(yīng)該組織專業(yè)技術(shù)力量進(jìn)行合理的分析研究，積累有效措施來(lái)提高檢測(cè)與保護(hù)的能力。

2.5 不斷補(bǔ)充新技術(shù)提高并網(wǎng)性能

很多時(shí)候，有些新能源的發(fā)電并網(wǎng)存在不確定因素，從而影響到系統(tǒng)的控制。要從全局高度統(tǒng)籌考慮，不斷探討新技術(shù)后，積極運(yùn)用到電網(wǎng)系統(tǒng)中?？蓮?qiáng)化發(fā)電裝置的監(jiān)控，保護(hù)各種變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等富有高性價(jià)比的電力電子器件的使用更加趨于大眾化，并且能夠發(fā)揮出消除補(bǔ)償電容、放大發(fā)電功率、降低無(wú)功損耗、化解并網(wǎng)沖擊等特點(diǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

總體上來(lái)看，各種新能源的發(fā)電過(guò)程還存在一定的不穩(wěn)定因素，這就需要在電能轉(zhuǎn)化和輸送過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)的控制。只有穩(wěn)定的運(yùn)行才能讓新能源發(fā)揮出更大的作用。上文所提的微網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用，能夠以更加環(huán)保的方式實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電并網(wǎng)的有效控制。

[1]呂豐.新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的控制策略[J].電子測(cè)試,2014 (1):144-145.

[2]曾嶸.新能源分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變技術(shù)研究[D].浙江大學(xué),2011.

卓雙陽(yáng)（1984-），男，海南萬(wàn)寧人，工程師，本科，主要研究方向：環(huán)保、新能源管理。