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        智能電網(wǎng)的清潔能源并網(wǎng)技術(shù)分析

        2016-06-30 22:15:34張東
        科技視界 2016年15期
        關(guān)鍵詞:并網(wǎng)清潔能源控制方法

        張東

        【摘 要】現(xiàn)階段,人類必須直面日益嚴(yán)重的環(huán)境問題,地球上的能源越來越緊缺,氣候的變化越來越反常,環(huán)境的污染也越來越嚴(yán)重。在這樣的大背景下,清潔能源的應(yīng)用與推廣變得更為重要。本文將綜合分析智能電網(wǎng)以及清潔能源等方面的問題,并著重研究智能電網(wǎng)的清潔能源的并網(wǎng)技術(shù),以期對真正的實踐有一定的指導(dǎo)意義。

        【關(guān)鍵詞】清潔能源;智能電網(wǎng);并網(wǎng);控制方法

        進(jìn)入21世紀(jì)以來,人類不得不直面以下三個重要的課題:能源緊缺、氣候變化以及環(huán)境污染。就目前情況而言,全球的能源消耗80%以上仍然依賴著煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源,消耗化石能源必將產(chǎn)生大量的溫室氣體,進(jìn)而加劇了氣候變化與環(huán)境污染的程度,這無疑會嚴(yán)重的阻礙人類社會的發(fā)展。研究并應(yīng)用新型能源已然成為現(xiàn)如今的必要課題。然而,人們不可忽略的是,現(xiàn)階段清潔能源的相關(guān)技術(shù)并不完善,在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中,清潔能源不可避免的受到自身隨意性以及間歇性的影響,從而會導(dǎo)致電壓失衡以及短路等故障發(fā)生。由此看來,現(xiàn)階段最需要解決的問題就是應(yīng)當(dāng)如何實現(xiàn)智能電網(wǎng)與清潔能源的并網(wǎng)應(yīng)用,并進(jìn)一步減少故障的發(fā)生。

        1 清潔能源概述

        簡單來說,在使用過程中,不會排放出有毒物質(zhì),對環(huán)境污染較小甚至沒有污染的能源可統(tǒng)稱為清潔能源。舉個例子來說,風(fēng)能、太陽能以及沼氣就是最常見的清潔能源。與之相對的非清潔能源,就是指在使用的過程中,會給環(huán)境帶來較大的污染,甚至是有毒物質(zhì)的能源,例如煤炭、石油等化石燃料。

        風(fēng)能是一種最為常見的清潔的可再生能源,現(xiàn)如今,采取風(fēng)力發(fā)電的方式是十分普遍的,其基本原理就是將風(fēng)能通過一定的裝置轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,再進(jìn)一步將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)力發(fā)電是一種較為安全可靠的發(fā)電方式,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,風(fēng)力發(fā)電的成本正逐漸降低。

        作為最典型的清潔能源,太陽能正逐漸從補(bǔ)充能源向替代能源過渡,利用太陽能發(fā)電的方式成為光伏發(fā)電。光伏發(fā)電具備著其他發(fā)電方式不具備的特性,它不僅是可再生的環(huán)保清潔的,還是一種資源分布廣泛并且建造靈活的發(fā)電方式。太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢將逐漸轉(zhuǎn)化為太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電,太陽能發(fā)電的趨勢也正一步步的從無電地區(qū)向有電趨勢蔓延。

        2 智能電網(wǎng)綜述

        智能電網(wǎng)技術(shù)是近幾年來依靠科技的進(jìn)步而興起的,它通過高級的傳感裝置,集合各種繁雜的信息技術(shù),創(chuàng)造出電力自動的網(wǎng)絡(luò)提供給人民相關(guān)的服務(wù)。目前,電網(wǎng)的能源由國家管控,是國家的重要能源產(chǎn)業(yè)之一,伴隨著人們對電力的不間斷的需求,尤其是有些行業(yè)對電力技術(shù)的要求相對較高,一方面要求供電可持續(xù)性,另一方面還要求電力高效安全性、清潔性等。為了滿足人們對現(xiàn)實生活的需求,國家不僅要投入很多的精力去學(xué)習(xí)國際上較為先進(jìn)的超導(dǎo)技術(shù),電力技術(shù)等并進(jìn)行相關(guān)研究,才能夠保障智能電網(wǎng)的安全。

        3 智能電網(wǎng)的清潔能源并網(wǎng)控制方式

        智能電網(wǎng)的清潔能源能夠順利并入智能電網(wǎng),這樣才可以很好地發(fā)揮出清潔能源的作用。一旦實現(xiàn)并網(wǎng),電網(wǎng)就能保證高效運(yùn)行。此外,整個智能電網(wǎng)系統(tǒng)也可以根據(jù)電源類型進(jìn)行控制,通過這樣的方式可以保證并人的清潔能源實現(xiàn)自動化的有效管理。

        3.1 電力電子技術(shù)的控制方法

        光伏電池、風(fēng)機(jī)和燃料電池等都要求利用電力電子變頻器進(jìn)行變換,這樣才可以和智能電網(wǎng)的電網(wǎng)系統(tǒng)連接起來。由于變換器具有響應(yīng)快速、慣性小、過流能力弱的特性,因此變換器的能量管理的控制理念和常規(guī)系統(tǒng)有比較大的差異。與此同時,逆變器由于需要適用于清潔能源并網(wǎng),所以除了要求具備普通逆變器的功能以及基本的并聯(lián)運(yùn)行之外,還應(yīng)該根據(jù)清潔能源的相關(guān)要求擁有必備的控制功能,比如電壓與頻率比的(u/f)控制和有功無功(PQ)的掌控。由于下垂特性的電壓與頻率比的控制可以實現(xiàn)負(fù)荷功率變化的時候,不同種類的清潔電源間變化功率實現(xiàn)共享,并且在電力單元孤島運(yùn)行時為智能電網(wǎng)提供頻率支持;有功無功的控制可以通過實際運(yùn)行的情況來實現(xiàn)清潔電源有功和無功的定向性控制。以智能電網(wǎng)的電力電子技術(shù)的控制方法為基礎(chǔ),卡特里娜提出針對可調(diào)度能源的有功無功潮流而設(shè)計的控制方法。

        3.2 多代理系統(tǒng)的控制方法

        不難發(fā)現(xiàn),太陽能和風(fēng)能其實在時間上,地域上有較強(qiáng)的互補(bǔ)作用,風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)已經(jīng)成為了可再生能源單獨(dú)供電系統(tǒng)的重要形式之一。它通過以多代理系統(tǒng)所具備的協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù),實現(xiàn)了風(fēng)與光混合發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化控制,確保了發(fā)電廠的電壓維持穩(wěn)定,促使電網(wǎng)可靠平穩(wěn)地運(yùn)行?,F(xiàn)代智能電網(wǎng)中的多代理系統(tǒng),現(xiàn)在由數(shù)據(jù)庫代理、用戶代理、發(fā)電單元代理和控制代理四個部分構(gòu)成。現(xiàn)代智能電網(wǎng)就的這些代理之間就是通過TCP/IP協(xié)議達(dá)到數(shù)據(jù)的交換,四個部分在身處的環(huán)境中實現(xiàn)互動,同時由控制代理發(fā)布主網(wǎng)控制信息到達(dá)相應(yīng)的代理部分。因此,用戶代理一邊傳輸負(fù)荷信息和需求指令到發(fā)電單元代理;另一邊,發(fā)電單元代理又將電能生產(chǎn)信息傳輸?shù)接脩舸怼T诖诉^程中,可視化的信息平臺通過收集各代理發(fā)送的信息,就可以方便調(diào)度員下一步的處理。

        3.3 智能電網(wǎng)的虛擬發(fā)電廠控制方法

        清潔能源、分布式能源有其特點(diǎn),為了適應(yīng)這些特性,我們的研究需要結(jié)合電網(wǎng)頻率、電壓控制技術(shù)、聯(lián)絡(luò)線潮流、發(fā)電預(yù)測模型和方法等融為一體的控制技術(shù)。因此,解決清潔能源發(fā)電接入與控制的有效途徑之一就是虛擬發(fā)電廠技術(shù)。它將配電網(wǎng)中分散安裝的受控負(fù)荷、清潔電源和儲能系統(tǒng)融合成一個獨(dú)特的電廠,來參與電網(wǎng)的運(yùn)行。在這個龐大的虛擬電廠中,每一個構(gòu)成部分,都和能量管理系統(tǒng)相連接,此時控制中心就可以通過智能電網(wǎng)實現(xiàn)雙向信息傳送,利用增強(qiáng)型短信服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行整體的調(diào)度來協(xié)調(diào)機(jī)端潮流、受端負(fù)荷和儲能系統(tǒng)的運(yùn)作,達(dá)到降低損耗、降低溫室氣體排放、合理資源利用、控制電網(wǎng)峰值負(fù)荷以及提升供電可靠性的目的。此外,由于電廠具有高級監(jiān)測的功能,測量和計算不同節(jié)點(diǎn)動態(tài)電壓、故障數(shù)據(jù)、頻率波動、監(jiān)測系統(tǒng)的異步運(yùn)行、同步發(fā)電機(jī)短時失磁異步運(yùn)行、低頻振蕩的變化過程。

        4 結(jié)語

        以智能電網(wǎng)技術(shù)的清潔能源并網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),積極發(fā)展我國智能電網(wǎng),可以幫助解決目前我國能源緊缺的問題,同時改善氣候,緩解部分環(huán)境污染的問題等。智能電網(wǎng)技術(shù)在世界范圍內(nèi),算是比較新的事物,就會造成不同國家,或相同國家的不同地區(qū)對智能電網(wǎng)設(shè)備制造、檢測以及調(diào)試等方面,缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。因此,智能電網(wǎng)的建設(shè)可以說是一項長期浩大的工程。在智能電網(wǎng)的支撐下,清潔能源入網(wǎng)即使會出現(xiàn)明顯的技術(shù)難題,但由于清潔能源是解決大氣污染等環(huán)境問題的最佳途徑,因此工業(yè)和學(xué)術(shù)領(lǐng)域應(yīng)該表達(dá)出對清潔能源并網(wǎng)技術(shù)的足夠重視。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]王楊寧.試論智能電網(wǎng)的清潔能源并網(wǎng)技術(shù)[J].低碳世界,2014(05).

        [2]秦麗杰.基于智能電網(wǎng)的清潔能源并網(wǎng)技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2014(2).

        [3]熊肖明.智能電網(wǎng)清潔能源并網(wǎng)技術(shù)[J].電源技術(shù)應(yīng)用,2014(3).

        [4]丁秀翠.基于智能電網(wǎng)的清潔能源并網(wǎng)技術(shù)研究[J].科學(xué)與財富,2015(5).

        [責(zé)任編輯:王偉平]

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