智能電網的清潔能源并網技術分析

張東

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

【關鍵詞】清潔能源；智能電網；并網；控制方法

進入21世紀以來，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、石油等傳統化石能源，消耗化石能源必將產生大量的溫室氣體，進而加劇了氣候變化與環境污染的程度，這無疑會嚴重的阻礙人類社會的發展。研究并應用新型能源已然成為現如今的必要課題。然而，人們不可忽略的是，現階段清潔能源的相關技術并不完善，在電網系統運行的過程中，清潔能源不可避免的受到自身隨意性以及間歇性的影響，從而會導致電壓失衡以及短路等故障發生。由此看來，現階段最需要解決的問題就是應當如何實現智能電網與清潔能源的并網應用，并進一步減少故障的發生。

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，對環境污染較小甚至沒有污染的能源可統稱為清潔能源。舉個例子來說，風能、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，會給環境帶來較大的污染，甚至是有毒物質的能源，例如煤炭、石油等化石燃料。

風能是一種最為常見的清潔的可再生能源，現如今，采取風力發電的方式是十分普遍的，其基本原理就是將風能通過一定的裝置轉化為機械能，再進一步將機械能轉化為電能。風力發電是一種較為安全可靠的發電方式，隨著科學技術的發展與進步，風力發電的成本正逐漸降低。

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

2 智能電網綜述

智能電網技術是近幾年來依靠科技的進步而興起的，它通過高級的傳感裝置，集合各種繁雜的信息技術，創造出電力自動的網絡提供給人民相關的服務。目前，電網的能源由國家管控，是國家的重要能源產業之一，伴隨著人們對電力的不間斷的需求，尤其是有些行業對電力技術的要求相對較高，一方面要求供電可持續性，另一方面還要求電力高效安全性、清潔性等。為了滿足人們對現實生活的需求，國家不僅要投入很多的精力去學習國際上較為先進的超導技術，電力技術等并進行相關研究，才能夠保障智能電網的安全。

3 智能電網的清潔能源并網控制方式

智能電網的清潔能源能夠順利并入智能電網，這樣才可以很好地發揮出清潔能源的作用。一旦實現并網，電網就能保證高效運行。此外，整個智能電網系統也可以根據電源類型進行控制，通過這樣的方式可以保證并人的清潔能源實現自動化的有效管理。

3.1 電力電子技術的控制方法

光伏電池、風機和燃料電池等都要求利用電力電子變頻器進行變換，這樣才可以和智能電網的電網系統連接起來。由于變換器具有響應快速、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系統有比較大的差異。與此同時，逆變器由于需要適用于清潔能源并網，所以除了要求具備普通逆變器的功能以及基本的并聯運行之外，還應該根據清潔能源的相關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負荷功率變化的時候，不同種類的清潔電源間變化功率實現共享，并且在電力單元孤島運行時為智能電網提供頻率支持；有功無功的控制可以通過實際運行的情況來實現清潔電源有功和無功的定向性控制。以智能電網的電力電子技術的控制方法為基礎，卡特里娜提出針對可調度能源的有功無功潮流而設計的控制方法。

3.2 多代理系統的控制方法

不難發現，太陽能和風能其實在時間上，地域上有較強的互補作用，風光互補供電系統已經成為了可再生能源單獨供電系統的重要形式之一。它通過以多代理系統所具備的協調優化技術，實現了風與光混合發電系統的優化控制，確保了發電廠的電壓維持穩定，促使電網可靠平穩地運行。現代智能電網中的多代理系統，現在由數據庫代理、用戶代理、發電單元代理和控制代理四個部分構成。現代智能電網就的這些代理之間就是通過TCP/IP協議達到數據的交換，四個部分在身處的環境中實現互動，同時由控制代理發布主網控制信息到達相應的代理部分。因此，用戶代理一邊傳輸負荷信息和需求指令到發電單元代理；另一邊，發電單元代理又將電能生產信息傳輸到用戶代理。在此過程中，可視化的信息平臺通過收集各代理發送的信息，就可以方便調度員下一步的處理。

3.3 智能電網的虛擬發電廠控制方法

清潔能源、分布式能源有其特點，為了適應這些特性，我們的研究需要結合電網頻率、電壓控制技術、聯絡線潮流、發電預測模型和方法等融為一體的控制技術。因此，解決清潔能源發電接入與控制的有效途徑之一就是虛擬發電廠技術。它將配電網中分散安裝的受控負荷、清潔電源和儲能系統融合成一個獨特的電廠，來參與電網的運行。在這個龐大的虛擬電廠中，每一個構成部分，都和能量管理系統相連接，此時控制中心就可以通過智能電網實現雙向信息傳送，利用增強型短信服務系統進行整體的調度來協調機端潮流、受端負荷和儲能系統的運作，達到降低損耗、降低溫室氣體排放、合理資源利用、控制電網峰值負荷以及提升供電可靠性的目的。此外，由于電廠具有高級監測的功能，測量和計算不同節點動態電壓、故障數據、頻率波動、監測系統的異步運行、同步發電機短時失磁異步運行、低頻振蕩的變化過程。

4 結語

以智能電網技術的清潔能源并網技術為基礎，積極發展我國智能電網，可以幫助解決目前我國能源緊缺的問題，同時改善氣候，緩解部分環境污染的問題等。智能電網技術在世界范圍內，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對智能電網設備制造、檢測以及調試等方面，缺乏統一的標準。因此，智能電網的建設可以說是一項長期浩大的工程。在智能電網的支撐下，清潔能源入網即使會出現明顯的技術難題，但由于清潔能源是解決大氣污染等環境問題的最佳途徑，因此工業和學術領域應該表達出對清潔能源并網技術的足夠重視。

【參考文獻】

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

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

[3]熊肖明.智能電網清潔能源并網技術[J].電源技術應用，2014（3）.

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

[責任編輯：王偉平]