新能源發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)

康樂(lè)

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，人們?cè)谙硎芸萍硷w速發(fā)展帶來(lái)便利的同時(shí)，也要面臨能源被大量消耗帶來(lái)的危機(jī)。因此，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的消耗型能源的新能源技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)，以及并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行已經(jīng)成為近年來(lái)談?wù)摰臒狳c(diǎn)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：新能源并網(wǎng) 發(fā)電系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)

引 言

雖然新能源發(fā)電技術(shù)目前有一定成績(jī)的取得，但是受種種因素的制約，可再生新能源的并網(wǎng)發(fā)電發(fā)展不是特別理想。為了走可持續(xù)發(fā)展的道路，要逐漸減少發(fā)電企業(yè)對(duì)傳統(tǒng)的不可再生化石能源的依賴(lài)，大力發(fā)展可再生新能源的并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)。將新能源研究納入大電網(wǎng)的總體規(guī)劃研究框架中。在堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的高級(jí)配電運(yùn)行框架下，新能源的發(fā)電并網(wǎng)一定能夠快速發(fā)展并發(fā)揮重要作用。

一、新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)簡(jiǎn)介

（一）分布式新能源發(fā)電技術(shù)。分布式新能源發(fā)電技術(shù)主要突出了分布式和新能源兩個(gè)特點(diǎn)，分布式說(shuō)明了發(fā)電規(guī)模較小，并且和電力用戶距離較近，可以單獨(dú)給用戶提供電能；新能源則是指?jìng)鹘y(tǒng)以外的各種環(huán)保、清潔能源，包括剛開(kāi)始推廣或者還未推廣的能源。新能源之所以可以給用戶提供高質(zhì)量電能，主要是發(fā)電技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)的相結(jié)合，二者缺一不可。目前世界上的新能源發(fā)電技術(shù)主要有太陽(yáng)能發(fā)電、潮汐能、波浪能、地?zé)崮埽L(fēng)能等，這些能源共同的優(yōu)點(diǎn)就是可再生，環(huán)保。

（二） 微電網(wǎng)的概念和基本結(jié)構(gòu)。微電網(wǎng)是一種新的供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可分為微電源、負(fù)荷控制裝置和儲(chǔ)能裝置三部分。微電網(wǎng)與其他系統(tǒng)相比，它是一個(gè)更加全面的自治系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自主管理和自主控制。微電網(wǎng)的提出實(shí)際上是為了和傳統(tǒng)電網(wǎng)更好的區(qū)分，微電網(wǎng)是由許多分布的微電源和相關(guān)設(shè)施按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)還可以和配網(wǎng)相連接，但是必須要經(jīng)過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)的連接作用。

二、 新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）新能源發(fā)電技術(shù)主要方式。新能源發(fā)電技術(shù)主要方式是分布式。分布式新能源發(fā)電技術(shù)主要突出了分布式和新能源兩個(gè)特點(diǎn)。首先發(fā)電規(guī)模小，其次和電力用戶距離不遠(yuǎn)，第三可單獨(dú)給電力用戶供電的形式就是分布式。傳統(tǒng)能源以外的各種環(huán)保的、清潔的、可再生的能源都是新能源。新能源主要靠發(fā)電技術(shù)與儲(chǔ)能技術(shù)兩者結(jié)合的方式給電力用戶提供電能。

（二） 新能源發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵部件。新能源發(fā)電系統(tǒng)中含有多個(gè)小型的新能源發(fā)電單元，這些小型的發(fā)電單元中可能包含風(fēng)能發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、潮汐能發(fā)電等多種能源發(fā)電形式。這些供電設(shè)備需經(jīng)過(guò)逆變器，然后以并聯(lián)的方式接入大電網(wǎng)，才能保證主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。新能源發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部位包括：并網(wǎng)逆變器、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、電能質(zhì)量控制裝置。

1. 并網(wǎng)逆變器。光伏電池、風(fēng)機(jī)、燃料電池、儲(chǔ)能元件等都需要通過(guò)電力電子變換器才能與微網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相連接。這些變換器可能既包括整流器也包括逆變器，也可能僅是一個(gè)逆變器。變換器具有響應(yīng)速度快、慣性小、過(guò)流能力弱等特性。同時(shí)，適用于微網(wǎng)中的逆變器除了需要具備常規(guī)逆變器的功能以及能夠并聯(lián)運(yùn)行外，還需要根據(jù)微網(wǎng)系統(tǒng)的特殊需求具備一些控制功能。因此，逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行控制成為微網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)。

2. 靜態(tài)開(kāi)關(guān)。靜態(tài)開(kāi)關(guān)置于連接微網(wǎng)與主網(wǎng)間的公共連接點(diǎn)處。在發(fā)生一些主網(wǎng)故障、電能質(zhì)量等事件時(shí)，靜態(tài)開(kāi)關(guān)應(yīng)該能自動(dòng)地將微網(wǎng)切換到孤島運(yùn)行狀態(tài)；此后，當(dāng)上述事件消失時(shí)，它也應(yīng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)與主網(wǎng)的重新連接。

3.電能質(zhì)量控制裝置。任何DER單元的接入都會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的電能質(zhì)量產(chǎn)生或多或少的影響，如果控制不當(dāng)，它們對(duì)電壓波形、頻率以及功率因數(shù)會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，尤其是太陽(yáng)能、風(fēng)能這些隨機(jī)性的能源，其頻繁的啟停操作、功率輸出的變化，都可能給所接入系統(tǒng)的用戶帶來(lái)電能質(zhì)量問(wèn)題；微網(wǎng)中大量單相分布式電源的存在，也增加了配電系統(tǒng)的三相不平衡水平；而且電子負(fù)載易受暫態(tài)、跌落、諧波、瞬間中斷及其它擾動(dòng)的影響，這些都是需要關(guān)注的方面。總之，微網(wǎng)及含分布電源微網(wǎng)配電系統(tǒng)中存在很多與電能質(zhì)量相關(guān)的獨(dú)特問(wèn)題。電能質(zhì)量綜合監(jiān)控技術(shù)是解決保證微網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。

（三）新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。新能源發(fā)電多以微網(wǎng)形式存在，下面主要分析微網(wǎng)技術(shù)。

1.微網(wǎng)的運(yùn)行。微網(wǎng)的抗擾動(dòng)能力不強(qiáng)，且我們無(wú)法控制自然資源，比如風(fēng)力的大小、出現(xiàn)的時(shí)間、出現(xiàn)的頻率等，這就導(dǎo)致微網(wǎng)的安全性不穩(wěn)，需對(duì)其加強(qiáng)控制。

2. 微網(wǎng)的故障檢測(cè)與保護(hù)。微網(wǎng)系統(tǒng)中不僅存在單向潮流，也會(huì)包括雙向潮流，傳統(tǒng)的保護(hù)措施不再有效，可研發(fā)在不同于常規(guī)模式下運(yùn)行的故障檢測(cè)與保護(hù)控制系統(tǒng)。

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

（一）太陽(yáng)能發(fā)電。太陽(yáng)能發(fā)電的最大優(yōu)勢(shì)就在于方便廉價(jià)，受環(huán)境影響不大，只要有太陽(yáng)的地方就可以，并且可以分散到每家每戶進(jìn)行單獨(dú)供電；當(dāng)大規(guī)模或并網(wǎng)供電時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電既無(wú)污染、也無(wú)噪音，也是很好的發(fā)電選擇。

（二）風(fēng)能發(fā)電。風(fēng)能是可再生清潔能源，無(wú)污染、能量較大、發(fā)展前景良好。風(fēng)能得到了各國(guó)的認(rèn)同與重視。且風(fēng)力發(fā)電在眾多的可再生能源中屬于成本較低的類(lèi)型，即可并網(wǎng)運(yùn)行，也可獨(dú)立運(yùn)行，又能與其他技術(shù)互補(bǔ)組成混合型發(fā)電系統(tǒng)。國(guó)家已成為亞洲風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的助推者之一，總裝機(jī)容量位居世界第八。日后，不論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度都會(huì)大大提升。

（三）海洋能發(fā)電。同常見(jiàn)的水利發(fā)電不同，海洋能發(fā)電的主要場(chǎng)所是在海洋上，并且主要的能量來(lái)源也是海洋，因此，海洋發(fā)電所產(chǎn)生的影響對(duì)人們的生產(chǎn)生活影響不大，且海域資源遼闊，海岸線長(zhǎng)，所以，海洋能發(fā)電也是一種主要發(fā)電形式。

（四）生物質(zhì)能發(fā)電。作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年都會(huì)有大量的農(nóng)副產(chǎn)品遺留，且隨著社會(huì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，所產(chǎn)生的生活垃圾也是日漸增多。這些物質(zhì)都可以作為發(fā)電的生物質(zhì)能資源，既保護(hù)了環(huán)境又可以解決電力需求，因此，未來(lái)生物質(zhì)能資源有較大的發(fā)展空間。

結(jié)束語(yǔ)

總之，在今后的工作中，相關(guān)部門(mén)要不斷加強(qiáng)對(duì)新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的重視，工作人員要加強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，掌握其關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而提高新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，使其更好地促進(jìn)電力企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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