新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究

張婧俁

（國網(wǎng)西安供電公司，陜西 西安 710032）

在新能源的快速發(fā)展時期，我國能源的緊缺與環(huán)境等問題取得了一定的成效。使用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對可再生能源的利用，從而保證電力系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性，并帶來更多的資源，使電網(wǎng)運(yùn)行具有一定的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性。由于新能源的使用，會出現(xiàn)一些不確定性問題，因此，一定要科學(xué)使用現(xiàn)代化技術(shù)，充分了解對電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，保證新能源的發(fā)展能夠?yàn)殡娋W(wǎng)規(guī)劃打下牢固的基礎(chǔ)。

一、新能源發(fā)展中的電網(wǎng)規(guī)劃

在電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展期間，需要一定資源的幫助才可實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定性，可是，當(dāng)前所有國家都處于資源緊缺的狀態(tài)，影響著人們的生產(chǎn)與生活。這時，怎樣解決資源緊缺問題成為全世界所關(guān)注的話題，而我國對此做出了一套比較完善的資源使用體系，針對日常生活中的太陽能與風(fēng)能進(jìn)行了新能源使用，慢慢在電網(wǎng)建設(shè)中進(jìn)行使用。通過使用新能源可以大大地減少資源消耗，在發(fā)電時還能夠減少生態(tài)環(huán)境的污染，而且新能源的不斷運(yùn)用成為電網(wǎng)企業(yè)當(dāng)前發(fā)展比較重要的一項(xiàng)措施。就長久發(fā)展而言，在電網(wǎng)工作中使用新能源，能夠形成新型電網(wǎng)運(yùn)行模式，保證可以提高生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)利益?？墒?，因新能源的使用還處于適應(yīng)階段，在各方面還存在一些不穩(wěn)定性因素，因此，在應(yīng)用新能源時，有關(guān)技術(shù)人員一定先要熟悉電網(wǎng)規(guī)劃，并對設(shè)計思路以科學(xué)合理的方式對其進(jìn)行優(yōu)化，做出能夠達(dá)到電網(wǎng)發(fā)展的新能源電網(wǎng)規(guī)劃方案。

二、新能源發(fā)電對電網(wǎng)的影響

（一）對電能質(zhì)量產(chǎn)生的影響

在電力系統(tǒng)方面，最主要的目的就是為給客戶帶來較高質(zhì)量的電能。電能質(zhì)量涉及到電流質(zhì)量與電壓質(zhì)量等有關(guān)問題。電能質(zhì)量嚴(yán)重影響著電網(wǎng)、發(fā)電以及用電有關(guān)設(shè)備的使用情況、工作效率與使用時間等，有可能還會影響到電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。大量接入各種新能源會嚴(yán)重影響到電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。比如，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所擁有的波動性會導(dǎo)致電網(wǎng)產(chǎn)生畸變率以及電壓波動等一些問題?？稍谥鸩教岣唢L(fēng)力發(fā)電技術(shù)的同時，也就不斷完善與優(yōu)化了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，從而不斷提高了電能質(zhì)量。此外，有效應(yīng)用無功電壓支撐設(shè)備以及電力濾波設(shè)備，能夠有效地處理電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的一些問題，提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量的提升主要在于新能源使用對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量產(chǎn)生的影響實(shí)施定性分析，還要制定與完善電能質(zhì)量的任務(wù)，科學(xué)評價新能源并網(wǎng)的電能質(zhì)量，根據(jù)實(shí)際情況作為依據(jù)做出比較有針對性的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。

（二）對電網(wǎng)功率產(chǎn)生的影響

針對電網(wǎng)運(yùn)行而言，電網(wǎng)功率平衡問題關(guān)系著其是否可以安全有效的運(yùn)行，新能源在使用前，通過調(diào)整發(fā)電機(jī)等元件來達(dá)到電網(wǎng)發(fā)電功率的平衡，在新能源使用以后，由于大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)，造成發(fā)電機(jī)組中出現(xiàn)調(diào)節(jié)功能方面問題，使其功率平衡的調(diào)整變得更為復(fù)雜。例如風(fēng)能發(fā)電，由于風(fēng)能發(fā)電的穩(wěn)定性不足，所以，在發(fā)電時會出現(xiàn)一些波動問題，也就會與電網(wǎng)自身的設(shè)備發(fā)生沖突，特別是夜間，會造成電網(wǎng)電壓比較不穩(wěn)，從而對整個系統(tǒng)的功率平衡問題產(chǎn)生一定的影響。

（三）對電網(wǎng)安全性產(chǎn)生的影響

電網(wǎng)與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)線路連接會出現(xiàn)雙向電流，會影響到電網(wǎng)的安全控制。有風(fēng)時候，電網(wǎng)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組保持連接，如果風(fēng)速一直在變化，頻繁的改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組會破壞接觸器。要是只使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組短時間運(yùn)行，這會讓電網(wǎng)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的連接線出現(xiàn)雙向電路，也就對電網(wǎng)的繼電器有了很大的要求。因異步發(fā)電機(jī)未有獨(dú)立的勵磁設(shè)備，出現(xiàn)短路故障以后，在電路中只能出現(xiàn)非常小的電流。在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的一個難點(diǎn)問題，是出現(xiàn)電路故障后測量出微小電流來判定電路故障發(fā)生的位置，讓保護(hù)設(shè)備能第一時間發(fā)出警報，也就對保護(hù)設(shè)備的靈敏性有了較大的要求。

（四）對電網(wǎng)潮流產(chǎn)生的影響

在電網(wǎng)中大規(guī)模的接入新能源后，因?yàn)樾履茉从兄艽蟮牟▌有耘c隨機(jī)性，因此，會對電網(wǎng)潮流產(chǎn)生影響，將多元化功率加入整個電網(wǎng)潮流，電力系統(tǒng)的有功分布和無功分布規(guī)律也就會非常的不穩(wěn)定，對電網(wǎng)損耗的監(jiān)控會產(chǎn)生一定的影響。同時，由于在電網(wǎng)中接入新能源的方法和規(guī)模不一樣，因此，電網(wǎng)產(chǎn)生的損耗也不一樣，為了降低電網(wǎng)運(yùn)行中電能損耗，當(dāng)前最需要處理的問題是：第一，要構(gòu)建風(fēng)電與光伏發(fā)電電潮流接入概率模型；第二，要分析和計算潮流概率模型的構(gòu)建；第三，要對不同接入時間點(diǎn)、不同接入地點(diǎn)的網(wǎng)損與不同接入容量方面的網(wǎng)損進(jìn)行比較；第四，還需要重點(diǎn)重視概率潮流的安全校核問題。

三、新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

第一，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)方面。風(fēng)力電發(fā)電系在有效應(yīng)用電力電子背靠背變頻技術(shù)后，有效調(diào)節(jié)了發(fā)電功率，從而使電磁轉(zhuǎn)矩控制機(jī)組安全可靠的轉(zhuǎn)動，并合理調(diào)節(jié)了轉(zhuǎn)速。第二，在定槳距異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)的控制方面?？茖W(xué)合理進(jìn)行并網(wǎng)可以高效對并網(wǎng)時產(chǎn)生的沖擊電流展開合理的控制，從而可以有更加科學(xué)有效的風(fēng)力發(fā)電效果。第三，在定槳距異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的具體狀況方面。定槳距異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常使用異步感應(yīng)發(fā)電機(jī)展開有關(guān)發(fā)電工作，此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)勵磁自身則是無功的，則需汲取與吸收外界自然環(huán)境的。此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用軟并網(wǎng)設(shè)備，而且在具體應(yīng)用中還不可以調(diào)節(jié)其內(nèi)在的葉輪節(jié)距角。在應(yīng)用定槳距異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組時，風(fēng)速超過額定風(fēng)速以后要根據(jù)具體情況選擇其他保護(hù)措施，保證新能源發(fā)電的具體情況可以達(dá)到社會發(fā)展所需。第四，在定槳距異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軟并網(wǎng)方面。此發(fā)電機(jī)組軟并網(wǎng)的主要裝置通常使用750kW 異步發(fā)電機(jī)，保證可以達(dá)到35kV。此發(fā)電機(jī)組軟并網(wǎng)可有效控制并網(wǎng)時的沖擊電流，并逐步打開轉(zhuǎn)速一定的雙向晶閘管導(dǎo)通角，軟并網(wǎng)開啟時吸取的有功與無功比較小，根據(jù)有關(guān)研究表明，軟并網(wǎng)開啟時沖擊電流大約為三倍，在一定范圍內(nèi)小于直接并網(wǎng)的沖擊電流，所以有著更好的應(yīng)用性。

（二）太陽能光伏發(fā)電技術(shù)

在我國的發(fā)展中太陽能光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)取得了一定成績，在應(yīng)用過程中也還要一定的技術(shù)幫助，就現(xiàn)階段的技術(shù)而言，在電力系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)通常包含下面三種結(jié)構(gòu)形式：獨(dú)立戶用型、并網(wǎng)和獨(dú)立型。并網(wǎng)型則要很大的場地，對整個太陽能光伏系統(tǒng)也提出了很高的要求，在通過收集電壓電流以滿足供電效果。獨(dú)立型通常用于居民房頂或建筑物樓頂，不僅能夠達(dá)到人們的日常用電量，還能夠產(chǎn)生更多的電力輸送到電網(wǎng)系統(tǒng)。并網(wǎng)和獨(dú)立型相結(jié)合一般是用于控制電壓源頭，以實(shí)現(xiàn)切換效果。在具體應(yīng)用時，太陽能光伏發(fā)電中比較大的一個問題是怎樣保證控制好電能質(zhì)量。目前，我國電網(wǎng)技術(shù)有關(guān)人員采用波頻率的形式，對濾波器設(shè)備進(jìn)行完善與優(yōu)化，并通過分析與評價群控技術(shù)，然后實(shí)現(xiàn)控制電力系統(tǒng)諧波電流參數(shù)的效果。現(xiàn)階段，在應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電時，一定要對安全防護(hù)設(shè)備加強(qiáng)重視，還要有效掌握接入式改變電力系統(tǒng)的方法，以免在此期間因設(shè)備熔斷或斷路器設(shè)備發(fā)生安全故障引起運(yùn)行問題，保證具有安全穩(wěn)定的電力系統(tǒng)。

（三）光伏發(fā)電并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般可以分為帶蓄電池與不帶蓄電池，是指在公共電網(wǎng)中接入將太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器改變?yōu)楹碗娋W(wǎng)要求一致的交流電。兩種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不一樣的地方為帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)有一定的可調(diào)節(jié)性，可是不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)無法進(jìn)行調(diào)節(jié)，帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般會安裝在住宅建筑中，而不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般是安裝在大型系統(tǒng)內(nèi)。在太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電過程中會遇到很多的問題與技術(shù)，其中主要用到的技術(shù)是光伏逆變器防孤島技術(shù)。孤島現(xiàn)象是指當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障停電時，系統(tǒng)不能第一時間檢測電網(wǎng)發(fā)生停電情況還在為電網(wǎng)傳輸電能，在此種情況下，光伏系統(tǒng)將變?yōu)橐粋€相對獨(dú)立的供電系統(tǒng)，也就稱為孤島效應(yīng)。出現(xiàn)孤島效應(yīng)會嚴(yán)重地影響到整個電網(wǎng)與用戶的相關(guān)設(shè)備。一般情況下，要不斷檢測電網(wǎng)的電壓與頻率，從而確定有沒有出現(xiàn)孤島情況，一般檢測方法有電壓諧波與相位跳變檢測等。

（四）大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃

因風(fēng)電與太陽能有著很大的不確定因素，在電力系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，將會使電力系統(tǒng)的波動發(fā)電性能需求有所增加。在電網(wǎng)規(guī)劃時，要避免新能源發(fā)電性能的相關(guān)約束，要控制好對發(fā)電網(wǎng)絡(luò)冗余而成的資源浪費(fèi)情況。在電網(wǎng)規(guī)劃過程中還要分析每一種不穩(wěn)定因素，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行的目的。還要分析新能源應(yīng)用在電網(wǎng)模型的構(gòu)建，掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行與系統(tǒng)網(wǎng)損等有關(guān)信息狀況，其中所要用到的關(guān)鍵技術(shù)一般有新能源接入電網(wǎng)規(guī)劃的模型、多場景分析中的模型、基于目標(biāo)網(wǎng)架方面的動態(tài)優(yōu)化技術(shù)與網(wǎng)損方面的動態(tài)計算技術(shù)等等，也要不斷地進(jìn)行新能源接入電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃。

結(jié)束語

風(fēng)能與太陽能都是新能源的一種，所以新能源的分布比較廣泛。我國也在不斷地發(fā)展新能源發(fā)電技術(shù)，提高能源的安全水平，有利于環(huán)境保護(hù)。就當(dāng)前我國有關(guān)技術(shù)的研究表明，以有了很大的成果，把生產(chǎn)的電力輸送至電力系統(tǒng)?？墒牵陔娋W(wǎng)中大量的新能源接入產(chǎn)生了一些問題需要及時進(jìn)行處理，由于新能源基地通常都是建立在較為偏遠(yuǎn)的區(qū)域，其環(huán)境也是比較差和復(fù)雜的，致使新能源傳輸網(wǎng)絡(luò)也比較差。因此，與其他發(fā)展國家相比我國新能源發(fā)電基地地理環(huán)境條件和其有很大的差距，這時就會因新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展與大量的應(yīng)用為電力系統(tǒng)的預(yù)測、評價以及規(guī)劃帶來很大的不確定因素。所以，對新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析非常重要。