焦東霄　李蕊　李杰

摘 要：隨著傳統(tǒng)能源的枯竭，人們?cè)絹?lái)越重視新能源的使用。我國(guó)電力行業(yè)要想在當(dāng)今時(shí)代占有一席之地，就必須重視新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。本文將介紹一些新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的技術(shù)，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：新能源；并網(wǎng)；核心技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.074

0 前言

對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)、利用使得新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)成為現(xiàn)如今關(guān)注的重點(diǎn)，我國(guó)要想繼續(xù)保持高速、健康的發(fā)展，就必須加大對(duì)新能源發(fā)電技術(shù)的研究與應(yīng)用，下面將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

1.1 分散式新能源發(fā)電技術(shù)

分散式發(fā)電指的是以新能源與可再生能源為主的小型發(fā)電裝置安放在負(fù)荷附近的一種發(fā)電方式。同時(shí)，新能源主要是運(yùn)用將分布式發(fā)電技術(shù)與儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合在一起的方式，來(lái)達(dá)到為用戶提供優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)的目的。

水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、海洋能等都屬于新能源和可再生能源，參照國(guó)內(nèi)外對(duì)新能源開(kāi)發(fā)、利用的成果，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)今電氣工程的研究領(lǐng)域與發(fā)展方向主要是風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、燃料電池三種。

（1）風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)就是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的一種技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)電網(wǎng)頻率與發(fā)電機(jī)輸出頻率進(jìn)行嚴(yán)格控制，使兩種頻率相一致，由此來(lái)保證并網(wǎng)安全、可靠的運(yùn)行。風(fēng)力發(fā)電有恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電兩種技術(shù)，恒速恒頻技術(shù)選擇的是可以失速調(diào)節(jié)或者主動(dòng)進(jìn)行失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，而變速恒頻技術(shù)通過(guò)電子變頻器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率變化的電能轉(zhuǎn)換成頻率恒定的電能。由于其具有可以在最大程度上捕捉風(fēng)能，轉(zhuǎn)速運(yùn)行的范圍較寬松，靈活調(diào)整系統(tǒng)功率，采取先進(jìn)的PWM控制等優(yōu)點(diǎn)，變速恒頻技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)今風(fēng)力發(fā)電最主要的技術(shù)。

（2）太陽(yáng)能光伏發(fā)電。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)是通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)的利用將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電系統(tǒng)可以是獨(dú)立的，也可以是并網(wǎng)的。在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)通常是采用2級(jí)電力變換器來(lái)工作，第1級(jí)起到的作用是變換太陽(yáng)能輸出的電壓與控制對(duì)光伏電池陣列最大功率的跟蹤；第2級(jí)是使用逆變器來(lái)保持直流側(cè)電壓的恒定，并對(duì)輸入電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行控制。

（3）燃料電池。燃料電池是將儲(chǔ)存在氧化劑與燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電裝置。燃料多樣、噪音小、排氣干凈、可靠性高、環(huán)境污染小等是其所具有的優(yōu)點(diǎn)，也因此被公認(rèn)為是21世紀(jì)一種節(jié)能、高效、環(huán)保的發(fā)電方式[1]。

1.2 微電網(wǎng)的概念與基本結(jié)構(gòu)

微電網(wǎng)是關(guān)于供電網(wǎng)絡(luò)的一種新的結(jié)構(gòu)，是由微電源、負(fù)荷控制裝置、儲(chǔ)能裝置三部分構(gòu)成。微電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別在于，其是由很多分布的微電源與相關(guān)設(shè)備根據(jù)一定的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，可以自主進(jìn)行管理與控制，還可以通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)連接配網(wǎng)。

2 新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)

2.1 新能源發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

多種能源并聯(lián)組成的分散式結(jié)構(gòu)是新能源發(fā)電系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)。小型的分散式發(fā)電系統(tǒng)中包括多種能源的組合供電，如太陽(yáng)能、風(fēng)能，而這些供電設(shè)施只有通過(guò)逆變并聯(lián)的方式才能與微型公共電網(wǎng)連接。

2.2 電力電子技術(shù)的關(guān)鍵部件

電力電子技術(shù)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)有著重要的作用，其中關(guān)鍵部件性能的優(yōu)劣更是影響著整個(gè)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。

（1）并網(wǎng)逆變器。電力電子變化器的作用是連接燃料電池、風(fēng)機(jī)與微網(wǎng)，若是系統(tǒng)中沒(méi)有這一逆變器，那么這三者將無(wú)法連接在一起。根據(jù)實(shí)際情況，系統(tǒng)中的逆變器有時(shí)是單獨(dú)的一個(gè)逆變器，有時(shí)是整流器與逆變器的結(jié)合體。此外，速度快、慣性小是逆變器所具有的優(yōu)點(diǎn)。

（2）靜態(tài)開(kāi)關(guān)。靜態(tài)開(kāi)關(guān)相當(dāng)于一種保護(hù)裝置，當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，它可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并識(shí)別問(wèn)題，主動(dòng)將微網(wǎng)轉(zhuǎn)換成孤島狀態(tài)，以保障系統(tǒng)的安全，并在問(wèn)題得到解決后，重新連接微網(wǎng)與主網(wǎng)，使系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。

（3）電能質(zhì)量控制裝置。任一單元的接入都會(huì)對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，如果對(duì)其控制不當(dāng)，會(huì)給電壓波形、功率因數(shù)、頻率等帶來(lái)不好的影響。如風(fēng)能、太陽(yáng)能等能源的頻繁啟停操作、功率變化，都會(huì)導(dǎo)致該系統(tǒng)中電能質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)。因此，電能質(zhì)量綜合監(jiān)控技術(shù)是保證微網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的一種重要技術(shù)[2]。

2.3 微網(wǎng)技術(shù)

（1）微網(wǎng)的運(yùn)行控制。很多自然資源人類無(wú)法對(duì)其進(jìn)行掌控，如風(fēng)力的大小、方向、出現(xiàn)的時(shí)間等，這使得微網(wǎng)的抗干擾能力很差，也無(wú)法保障其運(yùn)行的安全性。因此，對(duì)系統(tǒng)加強(qiáng)控制是非常重要的。首先要解決的就是協(xié)調(diào)控制問(wèn)題，雖然微網(wǎng)系統(tǒng)中每一個(gè)微電源的屬性、構(gòu)造都不同，但系統(tǒng)的總能量是固定的，所以只有保持微電網(wǎng)運(yùn)行中電壓的穩(wěn)定性，才能將其對(duì)大電網(wǎng)的影響降到最低。同時(shí)，微網(wǎng)在切換并網(wǎng)與獨(dú)立運(yùn)行兩種狀態(tài)時(shí)，也會(huì)給大電網(wǎng)帶來(lái)危害，因此，要對(duì)微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行合理的改進(jìn)，改變控制方法，從而消除其對(duì)大電網(wǎng)的威脅。

（2）微網(wǎng)的故障檢測(cè)與保護(hù)。隨著科技的發(fā)展、進(jìn)步，微網(wǎng)系統(tǒng)中不僅有著單向潮流，還包括雙向潮流，這使得傳統(tǒng)的保護(hù)措施無(wú)法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的維護(hù)，甚至損害到相關(guān)的設(shè)備。因此，需要對(duì)在不同與常規(guī)的保護(hù)模式下運(yùn)行的故障檢測(cè)和維護(hù)控制系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)，使其發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

3 新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要有以下兩方面：一是分散式混合能源系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，這種系統(tǒng)的出現(xiàn)與運(yùn)用是未來(lái)的主流發(fā)展趨勢(shì)，它是由幾種新能源發(fā)電方式共同組成的，可以解決單一能源供電不穩(wěn)定的問(wèn)題，進(jìn)而達(dá)成多種能源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的；二是智能微電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，隨著各種現(xiàn)代技術(shù)的引用，微網(wǎng)的信息化水平與智能化程度都會(huì)得到一定的提高，而智能微電網(wǎng)的發(fā)展，有助于提高電力系統(tǒng)的綜合效益。

4 結(jié)論

雖然我國(guó)在研發(fā)、使用新能源與可再生能源發(fā)電技術(shù)上取得了一定成果，但由于各種相關(guān)因素的影響，都嚴(yán)重阻礙著對(duì)其的進(jìn)一步利用。因此，我國(guó)要加大對(duì)這一技術(shù)的重視與研發(fā)，使得電力事業(yè)不再依賴傳統(tǒng)能源，進(jìn)而促進(jìn)整個(gè)電力領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫佐.新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)[J].池州學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，24（03）：31-35.

[2]李譚龍.新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)[J].通信電源技術(shù)，2016，33（05）：144-145.