淺談新能源電力資源并網(wǎng)技術(shù)及影響

王振豐 姚周鋒 胡嘉麟 林興衢

摘要：隨著新全球能源危機(jī)和環(huán)境問題的不斷加劇，世界各國紛紛將目標(biāo)轉(zhuǎn)向新能源電力的開發(fā)利用上。由于新型可再生能源具有高安全性、低污染性等優(yōu)點(diǎn)受到許多國家的青睞。本文針對新能源并網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行概括。包括對新能源電力的概述，國外在并網(wǎng)技術(shù)上新型的創(chuàng)新，以及微電網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)上要面對的一些問題。當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展，最新前沿的并網(wǎng)逆變器還可能為新能源電力并網(wǎng)提供更加豐富的輔助服務(wù)，目前我們國家在新能源發(fā)電上步伐堅(jiān)穩(wěn)，對面向未來的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重大意義。

關(guān)鍵詞：電力并網(wǎng);新能源;發(fā)展

中圖分類號：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-9129（2019）13-0029-01

Abstract：with the aggravation of new global energy crisis and environmental problems， countries around the world have turned to the development and utilization of new energy power. Because of its advantages of high safety and low pollution， new renewable energy is favored by many countries.

This paper summarizes new energy grid-connected technology. It includes an overview of new energy and power， new innovations in grid-connection technology abroad， and some problems to be faced in grid-connection technology of micro grid. Of course， with the development of technology， the latest cutting-edge grid-connected inverter may also provide more abundant auxiliary services for the grid-connected new energy power. At present， our country's steady pace of new energy power generation is of great significance for the future-oriented sustainable development strategy.

Key words：power grid connection; New energy sources; The development of

1 新能源電力

新能源電力主要指的是依靠常見的太陽能、核能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎统毕芤约捌渌滦涂稍偕那鍧嵞茉磥磉M(jìn)行發(fā)電的新型供電能源。新能源它常常伴隨著兩個明顯的特征，一個是儲量大，對環(huán)境的破壞性和污染性小，另一個是具有循環(huán)利用性和可再生能力。新能源的使用將可以一大部分傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)電上的能源使用，對生態(tài)環(huán)境建設(shè)做出了很大的保護(hù)。因此，他又有個另一個稱號：非常規(guī)能源。

和工業(yè)上傳統(tǒng)的火力發(fā)電比較，我們國家在新能源的資源種類，分布范圍都具有顯著的特性。在西北高原和華北地段，年均日照時間長，因此太陽能光伏發(fā)電在其中作為新能源電力的主力軍。在華南沿海及華東沿海地區(qū)，潮汐能和風(fēng)能發(fā)電是特有的新能源發(fā)電產(chǎn)力。但是目前的新能源發(fā)電在技術(shù)領(lǐng)域和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域上還不夠完善，存在著高成本，少政策，回報慢等不足之處。然而，考慮到未來的發(fā)展，新能源電力需求的緊迫性和必要性是十分重要的，我們需要及時調(diào)整現(xiàn)有的電力結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮自己的獨(dú)特地理優(yōu)勢，不斷改進(jìn)技術(shù)缺陷，以實(shí)現(xiàn)水能，太陽能，風(fēng)能等其他新能源電力的同步發(fā)展。這對我們未來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大的影響。

2 國外電力并網(wǎng)現(xiàn)狀

關(guān)于如何處理以風(fēng)力為代表的新能源發(fā)電的隨機(jī)性，已經(jīng)有大量的研究成果被報道。目前，大多數(shù)研究集中在解決隨機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)度問題。代表性方法包括假設(shè)風(fēng)力服從某一分布的分析方法、使用隨機(jī)模糊變量來描述風(fēng)力的方法、模擬風(fēng)力場景的方法以及穩(wěn)健優(yōu)化方法。這些方法提供了一種處理新能源發(fā)電隨機(jī)性的方法。

西歐的一些國家，他們非常注重風(fēng)力發(fā)電這一塊的發(fā)展，目前這些技術(shù)在全球也是非常領(lǐng)先。根據(jù)世界風(fēng)能協(xié)會的一些數(shù)據(jù)顯示：近年來，歐洲大部分國家以實(shí)現(xiàn)風(fēng)能發(fā)電裝機(jī)容量超過六千萬千瓦。對世界的風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域做出超一半的貢獻(xiàn)。風(fēng)電裝機(jī)容量約占總發(fā)電量的十分之一，占總發(fā)電量的百分之四。連新能源發(fā)電已成為歐盟新裝置的最大動力來源。盡管隨著新能源的發(fā)展，一些歐洲國家已經(jīng)修訂了可再生能源法律，許多國家不再完全實(shí)施風(fēng)力發(fā)電的購買系統(tǒng)，但是歐洲風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展并沒有失去其動力。

美國自推出“新能源計劃”后，已經(jīng)是美國能源政策的第三次轉(zhuǎn)型。提高能源的利用率，逐年減少對進(jìn)口石油燃料的依賴。規(guī)定新能源電力發(fā)電量，提高燃油的經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)，降低碳排放量。他們在自主分析自身的優(yōu)勢后，借助強(qiáng)大的電網(wǎng)規(guī)模來獲得其他發(fā)電資源。以此來消除新能源并網(wǎng)時的不穩(wěn)定性。同時，在并網(wǎng)過程上，不斷研發(fā)新的輔助設(shè)備和電力并網(wǎng)設(shè)備，如電力逆變器和負(fù)荷跟蹤器，來快速響應(yīng)在電網(wǎng)波動時，能產(chǎn)生相應(yīng)的激勵抵消電網(wǎng)波動的問題。

3 微電網(wǎng)電力并網(wǎng)技術(shù)問題

首先，微電網(wǎng)電網(wǎng)電能質(zhì)量。微電網(wǎng)包含大量的電力設(shè)備，并且局部負(fù)載也可能包含大量的非線性不平衡電抗性負(fù)載。這大大降低了微電網(wǎng)的公共耦合點(diǎn)的電能質(zhì)量。另外微電網(wǎng)和配電網(wǎng)和并網(wǎng)逆變器之間的問題：集中型大型風(fēng)能和太陽能發(fā)電站大容量，低數(shù)量，有利于集中統(tǒng)一的通信調(diào)度。分布式能源系統(tǒng)并網(wǎng)具有規(guī)模小，分布散的特點(diǎn)，隨著今后分布式能源數(shù)量的增多、總量增大將會對電網(wǎng)波動造成較大的影響。此外，新能源發(fā)電具有波動性和間歇性特點(diǎn)，不確定性程度高，調(diào)節(jié)難度大。特別在光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電中，并網(wǎng)接入會導(dǎo)致系統(tǒng)潮流變化頻繁，系統(tǒng)的配置保護(hù)和電能電壓的調(diào)整也往往存在大量困難。

確定電網(wǎng)系統(tǒng)是否能夠承受最大發(fā)電和入網(wǎng)功率，是新能源電力發(fā)電在規(guī)劃設(shè)計中特別是在微電網(wǎng)電力并網(wǎng)里非常需要解決的問題。新能源電力并網(wǎng)對微電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性也提出了新的要求。當(dāng)大系統(tǒng)停電時，一些小型的光伏電場也會停止運(yùn)行。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電與大電網(wǎng)的繼電保護(hù)如果配合的不好，會導(dǎo)致電力繼電保護(hù)的誤動作，大大降低配電網(wǎng)的運(yùn)行可靠。

4 微電網(wǎng)的諧波諧振問題。

微電網(wǎng)通常包含多個并網(wǎng)逆變器和大量局部負(fù)載，這使得網(wǎng)絡(luò)阻抗非常復(fù)雜，可能包含各種串并聯(lián)諧波諧振電路。作為一種典型的電力電子器件，并網(wǎng)逆變器中IGBT的切換過程會給微電網(wǎng)帶來豐富的諧波成分。新能源電力電能質(zhì)量問題，尤其是如何抑制并網(wǎng)電流的諧波，一直是逆變器技術(shù)研究的關(guān)鍵問題。隨著投入使用的分布式光伏并網(wǎng)逆變器數(shù)量的增加，多個逆變器的諧波以疊加的方式相互注入。

由于逆變器本身和非線性負(fù)載用戶，配電網(wǎng)中的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流諧波尤為顯著。其中存在多個逆變器與電網(wǎng)之間的并網(wǎng)諧振和放大等風(fēng)險，危及逆變器和最終用戶電氣設(shè)備的安全。國外著名的大型電力逆變器品牌丹佛斯、POWER-ONE等公司通過并聯(lián)幾個大型發(fā)電廠為這個問題提供了解決方案。

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（指導(dǎo)老師：祝月紅 ）