風力發電和光伏發電并網問題的探究

孫文平

摘要：當前我國風力發電規模不斷擴大，呈現出行業集中、管理難度高的特點。中國作為能源大國，擁有非常豐富的風能、太陽能等綠色可再生能源，并在各個領域得到廣泛應用，有效推動著中國經濟的發展。電力開發始終是支撐資源輸送的重要基礎，在維護能源安全中所發揮的作用是無可替代的。在這其中，風力發電和光伏發電依賴的都是可再生清潔能源，能夠進一步凸顯出我國電力開發的技術水準，緩解環境開發和經濟建設之間的矛盾。對此，本文闡述風力發電和光伏發電并網中的問題，應對的措施。

關鍵詞：風力發電;光伏發電;發電并網

引言

我國是世界上風電規模最大、發展速度最快的國家。截至2020年底，我國風力發電裝機容量超過2.8億千瓦，占總裝機容量的13%，年發電量4665億千瓦時，占總發電量的5.5%，整體上已成為除火電和水電以外的第三大電源。在2020年9月召開的第七十五屆聯合國大會一般性辯論上，習近平總書記對外承諾我國二氧化碳排放將力爭于2030年前達到峰值，并努力爭取2060年前實現碳中和。為了實現上述目標，以風力發電為代表的清潔能源技術必將在未來迎來更大的發展。與此同時，受資源稟賦限制，我國風電長期采用“大規模集中式開發、高電壓遠距離輸送”的開發模式，超過70%的風電位于“三北”地區，甘肅、新疆、青海、吉林、冀北5省（區）風電穿透率超過100%，風電已超越水電成為國內10余省（區）的第2大電源。在實際工作中發現，新能源發電系統在并網過程中仍然存在諸多問題，這些問題都影響著輸配電網絡的運行穩定性與安全性，阻礙著我國新能源產業的發展，盡快解決風力與光伏發電并網問題，才能讓我國電力行業實現產業結構調整，促進電力行業的進一步發展，同時也能夠獲取更高的生態效益。

1風力發電并網的重要性

傳統發電模式在能量轉變過程中，對環境造成了嚴重的破壞，污染處理成本較高。風力資源為綠色可再生資源，其在轉變電能過程中，不會產生任何污染物質，實現我國經濟綠色可持續發展。現階段，我國風力發電廠規模不斷擴大，風力發電量逐漸增加，滿足人們的用電需求。為了推進風力發電的快速發展，應重視風電并網技術的發展，實現離網型風電形式優勢充分發揮的目的。到2050年非化石能源在能源生產中的比例和電能在能源消費中的比例均會超過50%。電力平衡、新能源消納、煤電定位，是“十四五”能源規劃要解決的三大問題。風電場如何融入到未來電網中的系統科學，是解決新能源發展的關鍵技術問題。

2光伏并網發電系統組成

光伏并網發電系統主要是由繼電保護裝置、光伏列陣、逆變器、儲能裝置以及最大功率點跟蹤裝置等組成的。為了能夠保證電壓和電流處于相同的頻率，在整個光伏系統中最基礎的環節就是光伏列陣，可以利用光伏列陣將太陽能轉化為電能，然后再通過電池單體根據電壓電流的實際需求，將其串并聯安裝在支架上。但是，光伏電池的列陣具備很強烈的非線性特征，主要是由于在電力輸出過程中會受到負載光照以及溫度等多種因素的影響。最大功率點跟蹤裝置能夠保證電池列陣時刻保持最大的輸出功率，確保能夠真正實現光伏能源的高效利用。而儲能裝置主要就是對光伏系統中的電能進行調節和控制，在光照過程中將充足的電能進行儲存，等需要的時候再將儲存的電能釋放出來，可以對供電平衡狀態以及電源的輸出狀態進行有效的調節。光伏發電系統還有一些非常典型的特征，就是受到外界溫度光照等因素的影響，會影響輸出功率，導致發電功率不夠穩定，不具備可控性，整個光伏系統的造價非常高。

3風力發電和光伏發電并網問題

3.1孤島效應

通常意義上所說的孤島效應指的是，盡管電網某個區域中設置了電流通路，但在實際運行的時候，電流卻始終沒有通過的現象。比如，若是維修的腳步落后于電網系統故障蔓延的速度，或者是問題已經積重難返，電力就會由此失壓。另一邊，用戶端對問題的排查也會出現延遲，必不可能與電網系統的故障處理保持同步，這就會讓遠距離的用戶端供電系統與市政電網相隔開來，電網與電網之間也出現了資源傳遞的壁壘——孤島效應，這一現象主要集中在風力發電和光伏發電系統之間。縱觀孤島效應的根源，主要在于風力發電網與光伏發電網的總容量與用戶端范圍不符。從而進一步損壞電力設備的運行，破壞整個系統的穩定性和可靠性。因此，許多供電企業都會針對孤島效應做出一定的預防工作，包括頻率變化裝置檢測、電網頻率移位、流過電阻阻抗、相位跳躍的監督等等。

3.2自然環境的干擾和限制

無論是風力發電還是光伏發電的并網，都會受到周圍環境的限制，而風速、光照這些自然因素，本身就具有很大的隨機性和不可預測性，而大規模風電集中接入形成弱電網場景，大規模風電基地多位于相對偏遠地區，風力資源豐富，但風電基地與主網電氣距離比較遠，缺少傳統電源支撐，短路容量比較小，容易形成弱電網環境，擾動將被弱電網系統放大，由此導致電壓、頻率穩定、振蕩和諧波等問題愈發嚴重，產生的干擾和影響是最為突出的。

3風力發電和光伏發電并網對策

3.1保證新能源發電電網穩定運行的控制技術的應用

針對光伏發電方式的特點，在通過微網將光伏發電系統接入主網時，需要通過一種更加徹底的并網方式來巨讓系統故障的原有特征發生改變，降低并網中的故障隱患。并網后的輸配電網絡整體結構發生改變，當主網電氣設備出現故障后，電氣量、電壓等參數都會發生較復雜的變化，如果仍采用常規的故障檢測方法以及排障措施，就可能導致微網上的光伏發電系統運行受到影響，所以我們要加強對電網保護方式以及相關技術的研究，應用其更加先進的電網保護技術。

3.2增強電能消納水平

現階段，我國并未實現全國電網智能聯網的目標，若是部分地區發電量超高，則會出現窩電現象，影響風力發電并網發展。究其原因，部分地區傳統火力發電的電能能夠滿足該地區人們的用電需求，風力發電廠成為可有可無的基礎設施。風力發電廠若長時間未能得到有效運用，使得風力發電設備閑置，會造成社會資源浪費。為了提高風力發電設備的利用率，降低社會資源浪費率，鼓勵地區建設過程中提升電能利用水平，并依據地區實際情況實現電能價格的調整，確保當地人們能夠充分利用風力發電的電能，減輕傳統火力發電廠的電能輸送，對保護周圍環境有積極影響。

3.3增加分散式風電、光伏項目開發

分散式風電、光伏最重要的特征是規模小、離負荷中心近，可以就地消納，對電網沖擊小，還能因地制宜綜合利用起所有風光資源，為提高新能源并網消納提供新的路徑。

3.4配套建設項目儲能或電網儲能電站

通過新能源項目本身同步建設一定配比的儲能或電網側建設一定數量的儲能電站，提高新能源發電量和電網調峰能力，可解決部分限電和調峰困難。

3.6通過對存量火電靈活性改造，提高火電調峰能力

通過對存量火電靈活性改造釋放火電機組全燃煤調節空間，來提高新能源項目的發電占比，同時又能保障電網的穩定性。

3.7配套建設光熱發電、制氫等項目

大型集中新能源項目可通過配套建設光熱、制氫項目，提高自身調峰和負荷消納能力。

結束語

綜上所述，風力發電和光伏發電并網技術是一種新型的電力生產技術，通過對這一技術的有效應用，可較好地保障中國風力發電和光伏發電并網的電能質量。然而在該技術的具體應用過程中，往往會受到諧波、電壓波和閃變的影響，對此，相關部門必須充分分析和探究該技術，采取有效措施來對這些影響因素引發的問題進行解決，以此來確保風力發電和光伏發電并網的作用得到全面發揮。

參考文獻

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