接入新能源的電網系統發輸變階段的損耗研究

徐江

摘 要：能源是國民經濟發展和人類賴以生存的物質根本，是經濟和社會前進的動力。經濟的高速發展、環境日漸破壞、人們環保意識的提升，要求人們減少對常規能源的消耗，發展清潔性新型能源已成為急需解決的問題。

關鍵詞：新能源；并網損耗；潮流計算

隨著新能源、大規模儲能、信息網絡和智能控制技術的快速發展，世界電網已經進入以智能電網為典型特征的發展階段。在對電力生產、配置、利用方式產生深刻變革的同時，電網企業經營帶來全方位的挑戰，對經營理念、業務模式、管理機制、服務方式等都提出了新的要求。傳統的電網經營模式已經難以適應電網蓬勃發展的新形勢。研究建立適應電網環境的電網企業經營模式，對于電網企業提高發展質量、改進管理方式、提升服務品質具有重要意義。

1 潮流算法簡介

對于電力網絡的潮流分布計算，系統計算工程較小的包括開式網絡的潮流計算和閉式網絡的潮流計算。開式網絡的潮流計算包括首端功率、末端功率、電壓

電流參數的未知量，在電力網絡的實際計算中，又主要分為：已知同一端的電壓和功率；已知不同端的功率和電壓。閉式網絡潮流計算包括兩個，一個是兩端供電網絡，另一個就是環形網絡。需要指出的一點，閉式網絡的功率分布計算，不僅和負荷功率有關，還和電力網絡電氣參數和電源電壓有關，

環形網絡的潮流計算又包括：已知功率分點電壓；已知電源端電壓。隨著經濟和工業的快速發展，電力的需求和消耗急劇增加。復雜電力網絡可以用節點方程式和回路方程式表示出來，通過建立相對應的數學模型，可以更方便的分析電力系統中的物理現象。伴隨著計算機技術的普及和應用，可以將計算機技術應用到復雜電力系統的潮流計算中。

2 逆變器損耗因素分析

1、逆變器工作原理。逆變器其實就是一種電流變換裝置，將直流電轉換成交流電，將不同頻率變換成并網需要的標準頻率。一般有逆變橋、邏輯控制電路、濾波電路等結構組成。一般工作流程是輸入接口→ MOS 管開關→直流變換電路→ LC 震蕩電路→ 負載→反饋電路→ PWM 控制器→電壓輸入回路。逆變器最關鍵的部分是逆變橋。現在電力電子變換器中應用最多的是 DCDC和 DC-AC 的兩種變換。當前應用最普遍的是 H 橋全橋，它帶有兩個橋臂。我們知道，剛開始的直流電轉換成交流電不是標準的正弦波，通過濾波電路將不規則的正弦波過濾掉。所以濾波電路的好壞在于其過濾過程中有沒有使原來的波形失真。所以好的濾波電路對濾波線圈的要求相對較高。

2、逆變器損耗。對逆變器的損耗分析是非常重要的，不僅關系到發電并網的效率，而且對我們選取合適的元器件具有重要的參考價值。并網逆變器的損耗主要是：功率器件的開關損耗；導通損耗；驅動損耗；濾波電路的損耗。影響功率器件的開關損耗的因素主要是開、關狀態轉換時刻的流過的電流大小，還有就是電壓的高低和開、關時刻的頻率大小。開關損耗會隨著管子工作頻率的變化而變化。

3 新能源發電的展望

1、風能和風能發電技術。風是一種因氣體流動而產生的能源，這種能源從目前形勢來看，可以說是取之不盡用之不竭。因為風是一種自然現象，所以風能是一種清潔能源。風能每個地區的分布是不均勻的，風速和風力等級隨著時間變化很大，不同地區的儲量可以說是差別巨大。我國的風能資源儲量非常豐富，對我國的新能源發電利用具有天然的優勢。

2、風能的計算和利用

風能計算由于地表太陽輻射度不同，所以地表溫度不同，風會隨著地表的溫度、平坦度、地表粗糙度的變化而變化。其公式為：P=?A*V3*Cp*D*η，其中P：功率，A：掃風面積，即A=?π*R2（π=3.14159，R為半徑，即風葉長度），V：風速，Cp：一種風能轉化率值，根據貝茲極限，Cp 值最高59%，但目前廠家無法達到這個理論值，根據廠家技術的不同，這個值不同，一般都做到20-30，40 以上的很少，所以這個值也比較重要，D：空氣密度，隨海拔升高而降低，η：系數。

風力發電技術，目前風力發電有兩個行業，一個是大型風電技術。大多應用于歐洲國家，因為他們的風能資源非常豐富，而且他們的風電技術應用也比較成熟，比如丹麥、荷蘭等國家。另一種是中小型風電技術。主要應用于分布式風力發電，目前在我國應用較為廣泛。

3、風光互補發電系統。風能和太陽能互補發電技術，就是兩者不同時間相互補充發電，并將發得的 電存儲在蓄電池或者直接提供給負載。風能或者太陽能獨立發電系統一般流程就是獲得能量→控制器→變流→負載。

4、風光互補發電的合理性。風光互補發電具有其優勢和資源利用的高效化、合理化。從環境角度來看，太陽能和風能是清潔能源，不產生污染。從其運行的穩定性來看，風能和太陽能具有氣候變化的自然互補性，更好的結合季節和晝夜因素，使得發電輸出系統更加穩定。從能源利用效率來看，很明顯能源利用效率大大提高。除此之外，風光互補發電系統可以節省機組和電池容量，具有更強的適應性，性價比高。

5、風光互補發電并網優勢和問題優勢很多，清潔能源、可持續性和可再生性、儲量豐富、沒有污染等。但風光發電互補發電并網系統存在的問題也很明顯。首先，太陽能和風能的能量密度都很低，需要占用很大的土地，甚至設計直徑更大的風輪。再者就是這兩種能源的穩定性都不很好，給能源的利用帶來了一定的困難。除此之外，不可調度的發電系統必須加入儲能環節，蓄電池對土地和水質的污染不容小覷。目前很多的風光互補發電設計案列，大都停留在仿真模擬的環節，與真實多變的自然環境還有相比，還有很多其他的影響因素沒有通過實際生產活動驗證。

目前對太陽能或者風能的獨立利用技術已經得到了較為快速的發展，雖然每年的裝機容量和發電量在逐步增加，但是目前并沒有大規模并網輸送到遠距離外的負載。所以，新能源并網技術勢必會成為研究的熱點，將來肯定會帶動不止一個行業的發展。并網損耗的研究會給新能源發電行業的快速推進商業化做好鋪墊。損耗不可能完全消失，但通過科學手段，可以發現影響損耗的因素，根據發現的問題，有針對性的降低損耗，提高能源的利用效率，減少能源的浪費。

參考文獻

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