新能源并網發電系統的關鍵技術和發展趨勢探討

(三門峽職業技術學院 河南 三門峽 472000)

在經過第一次和第二次科技改革以后，世界人類的生產技術和科學技術也發生的巨大的變化，科學技術的不斷進步與發展使得人類的生活更加便捷。但同時，人類也在對地球上的不可再生資源進行不斷的消耗，生態環境污染的也越來越嚴重，不可再生資源終有枯竭的時候，所以當前人類面臨嚴重的問題就是如何生存下去。從人類賴以生存的環境和能源這兩個方面來看，必須要找到可再生新能源來取代不可再生能源。國外發達國家加強對新能源和可再生能源的開發與使用，并且逐步取代不可再生能源，成效十分可觀。但是由于我國對新能源的研究與利用起步比較晚，所以還沒有十分成熟的技術，新能源發電技術沒有得到普遍，因此，相關的研究人員要不斷的完善和推廣新能源發電技術。

關于新能源并網發電系統

分布式新能源發電技術分析

分布式發電還可以叫做是分散式發電、分布式功能，基本上就是指在負荷區域布置以新能源為核心的小型飛彈裝置的發電方式。新能源發電技術想要給社會提供較好的供電服務，就必須要和分布式發電技術和儲能技術結合起來[1]。太陽能、風能、海洋能、生物質能以及地熱能是比較常見的幾種新能源和可再生能源，目前我國對這幾種新能源利用的方面主要是太陽光伏發電、風力發電、海洋發電、地熱發電以及生物質能發電。

微網基本概念和基本結構

微電網是一種新型的供電網絡結構，如圖1所示，微網結構可以分成三個部分，微電源、儲能裝置、負荷控制裝置。其別的系統相對比，微電網是一個更加全面的自治系統，可以完成對電網的自主控制和自主管理。微電網的出現更好的與傳統電網進行區分，微電網系統的構成主要是按照拓撲結構然后利用大量分布的微電源和相關設施進行的。微電網系統還可以連接配網，但是前提條件是要通過今天開關的連接作用。

新能源并網發電系統的關鍵技術

隨著化石能源的不斷減少，世界各國都在不斷加大對風能、太陽能、水能等可再生能源的研究力度，同時也攻克了較多的難題，其中，新能源發電系統結構、電力電子技術的關鍵部件以及微網技術是相關研究人員必須要攻克的難題。

新能源發電系統結構

多種能源并聯組成的分布式發電系統結構是當前新能源發電系統采用最多的一種結構。小型分布式的發電系統具有多種能源組成的供電，如太陽能、風能、微型燃氣輪機、儲能系統以及燃料電池等，并且在和微型公共電網相連的時候基本上都要借助逆變電源并聯的方式進行。

電力電子技術的關鍵部件

對可再生能源的開發以及分布式發電的發展的其中一個關鍵技術就是電力電子技術。例如有些關鍵部件如并網逆變器、電能質量控制裝置、靜態開關等，這些部件性能的優良直接影響系統的運行效果。

1并網逆變器

如果在并網逆變器當中沒有電力電子變換器，則完全不能將燃料電池、微網以及風機連接起來，所以在該裝置當中，電力電子技術的作用就是連接。在并網逆變器當中，有時候只是一個逆變器，有時候會是整流器與逆變器的結合體，而對并網逆變器的選擇要根據實際情況來決定。除此之外，逆變器具有較多的優勢，如慣性小、速度快[2]。

2電能質量控制裝置

接入任何DER單元都會對系統的電能質量產生影響，如果得不到有效控制，那么就會對一些方面產生不好的影響，如頻率、電壓波形、功率因數等，特別是風能和太陽能，如果對相關操作、功率輸出的變化不停的啟動和停止，都會給與系統連接的用戶帶來電能質量問題；在微網當中存在大量的單向分布式電源，這樣也是的配電系統當中的三相不平衡水平增加；而且暫態、瞬間中斷、諧波以及跌落等都會影響電子負載，這些方面就可以重點關注一下[3]。總之，在微網、具有分布電源微網配電系統當中有很多的問題都與電能質量有關系。因此，有效解決和保障微網安全運行的一個關鍵技術就是電能質量綜合監控技術。

3靜態開關

靜態開關和保護措施差不多，系統出現故障的時候，如：電能質量達不到系統要求、主網出現故障等，這個時候靜態開關就可以將這個故障識別出來，并且還立刻將轉換微網的運行狀態，成為孤島狀態，防止系統遭到破壞；當故障被解決掉以后，靜態開關就可以自行將主網和微網連接起來，使系統可以正擦運行。

微網技術

1微網的運行控制

微網系統當中沒有較強的干擾動能力，很多資源我們不能有效的掌控，如風力出現的時間、風力的大小等，這樣就使得不能隨時確保微網系統的安全性。因此，一定要加強對微網系統的控制。

在有效控制微網系統的時候，一個控制難題就是協調。在一個微網系統當中會有大量的微電源，這些微電源的構成和屬性全部都不一樣，但是微網系統中總能量是一定的，因此想要使大電網受微電網的影響減弱或者消除，就必須要讓微電網運行中電壓的穩定性得到有效保障，但是目前我國對這類問題的解決還沒有較好的方法，因此相關研究人員要不斷的進行研究。

2微網故障檢測和保護技術

隨著社會經濟的不斷發展，科學技術的不斷進步，目前在微電網系統當中存在兩個潮流，一個是單向潮流，一個是雙向潮流，在對這些潮流進行保護的時候傳統的保護措施有可能已經起不到相應的效果，比如說傳統的繼電保護設備，其有可能在起不到保護作用的情況下還損害設備，因此，在對微網故障檢測和保護技術研發的時候，可以在微網不常規保護模式下進行。

新能源并網發電系統的發展趨勢

由于我國是世界上人口最多的一個國家，所以我國的發電總量也十分的多，在世界上名列前茅，但就算這樣人均的用電量也還是難以令人滿意。我國的人均用電量還可以繼續提升，對新能源并網發電技術要加大研究和發展的力度，從而有效的滿足人們對電量的需求問題，這樣即填補了用電缺口，又可以提高我國的綜合國力。目前全世界共同所面臨的比較嚴重的問題就是環境的污染和不可再生資源的枯竭，所以新能源和可再生能源一定會取代不可再生能源，新能源并網發電技術一定會程輝電力發展的潮流，下面對新能源并網發電技術的發展趨勢進行了分析：

太陽能光伏發電

太陽能光伏發電具有較多的優勢，最顯著的就是方便、廉價、存在面積廣，只要是有太陽的地方就可以對其進行利用，還可以分散到各家各戶采用單獨供電的方式，也可以采用大規模發電方式并網運行。太陽能對環境沒有污染，并且也沒有噪音，是一種十分清潔的能源。

我國大約有百分之七十六國土的光照量十分充足，并且陽光十分充足，全年大約有917-2333kWh/m2的輻射重量，大約有147*108GWh/a，光照資源分布比較均勻，所以說太陽能源的優勢十分得天獨厚，就這些基礎條件可以看出，我國的太陽能光伏發電具有十分廣闊的發展前景。目前，我國使用的最多的能源就是煤炭，對其的消耗量巨大，所以我國不僅面臨著煤炭資源的枯竭，其帶來的環境污染問題也十分的嚴重[4]。所以不管是站在這兩個方面的哪一個方面，我國政府要都加快對新能源或者可再生能源的研究，進而取代不可再生能源。

風能發電

風能也是一種清潔能源，是可再生能源，其具有能量大、無污染等特點，所以具有非常好的發展前景，目前世界各國基本上都在對風能發電進行利用，并且取得了較好的效果，得到了世界各國的重視和認可。在較多的可再生能源當中，風能的成本比較低，可以單獨運行也可以并網運行，還可以與別的技術進行互補，從而組成混合型發電系統。隨著社會經濟和科學技術的不斷發展，風能發電技術越來越完善，越來越成熟，并網型風力發電機單機最大的定額功率已經有5MW，葉輪直徑有126m[5]。

地熱發電

在新能源當中還包括地熱發電，但是由于其容易受到外界環境的影響，導致使用率較小，并且也不適用于大面積供電。但是對于有地熱資源的地區來講，這是很好的事情。該地區經濟和文化會受到地熱資源的影響而得到較大的發展，因此，地熱資源是十分的重要。

海洋發電

海洋發電主要是在海上建立，這樣對人們的日常生活和生產沒有較大的影響，并且我國具有較長的海岸線，具有十分遼闊的海域資源，因此，海洋發電在當前也是一種比較重要的發電形式。

生物質能發電

我國屬于農業大國，每年都會有大量的農副產品被遺留下來，并且隨著社會經濟的發展，人們生活水平的提高，所產生的垃圾也越來越多，這些農副產品和生活垃圾都可以用來發電，這樣不僅給人們提供了電能，又保護了環境，因此，生物質能發電具有十分廣闊的發展空間。

綜上所述，雖然我國當前對新能源發電技術的使用取得了較好的成效，但是由于各方面條件和因素的限制，導致我國的新能源并網發電技術的發展并不是十分的理想。因此，我國要加大對新能源并網發電技術的研究和利用，減少對不可再生能源的使用。從而推動我國的可持續發展。