风力发电和光伏发电并网问题的探究

风力发电和光伏发电并网问题的探究

赵旭东

大唐内蒙古能源开发有限公司集控中心 内蒙古呼和浩特市010050

摘要：随着社会经济水平的发展，各行各业发展迅速，快节奏的发展时代以及越来越快的城市化进程对于风力发电与光伏发电的需求越来越大。光伏发电利用光伏电池将太阳能转化为电能，然后将电能输送到电网中，再经过电网将电能分配到用户。

关键词：风力发电；光伏发电；并网问题

引言

光伏发电接入电网在一定程度上影响着传统配电系统，通过将自动化技术应用其中，注重提高并网光伏发电的稳定性和时效性。节能减排背景下，光伏发电是无碳发电非常关键的一种举措，为了保证并网太阳能光伏发电系统始终处于稳定运行的状态，结合实际情况将自动化技术应用其中，既要突出安全稳定性，也要提高电能利用率，达到创造更多经济效益和环境效益的目的。

1风力与光伏发电并网技术特点

（1）风力发电的特点。目前我国各地区都根据自然气候情况开始了风力资源的开发，并网型风力发电是以大电网作为发电基础的，能够确保资源得到合理利用。风能作为一种清洁型、可再生能源，在开发利用时基本不会对周围环境造成污染和破坏。但是由于风能具有很强的不可控特点，无法人为的进行掌控，而且容易受地区因素影响，部分地区风能开发的相关技术也并不成熟。此外，在发电过程中，也无法提前大规模的储存风力资源。但是，可持续发展是我国各行业的主要方向，应认清当前形势，在风力发电中加大技术、人才以及资金投入。（2）光伏发电特点。光伏发电是指通过光伏电池将太阳能转化为电能，再通过并网装置进行传输，从而为用户提供电力。在光伏发电并网过程中，最关键的是要保证直流电和交流电的稳定。在直流电的控制中，主要使用无差拍控制技术、PQ控制技术及SPWM控制技术。在交流电的控制中，主要使用双PWM调制技术，即同时使用恒频控制和高频PWM控制两种方法。在光伏发电并网过程中，需要将交流电转换为直流电，然后再传输到电网。在这个过程中，直流电和交流电存在相互转化的关系。

2光伏发电并网存在的问题

2.1电压波动大

光伏发电正常运行电压范围。光伏发电具有间歇性，而且光伏发电系统中的储能装置不能实现无功补偿，无法对电力系统的电压进行有效控制，导致电压波动。当光伏发电并网后，电力系统的功率因数会降低，随着负荷的不断增加，功率因数也会相应提高。光伏发电并网对电压产生影响主要是因为电网中存在一些感性负载和容性负载，这两种类型的负载都会使系统无功功率发生变化。在实际应用中，在光伏发电并网后，可以通过增加并联电容器组的容量来减少无功功率变化所带来的影响。

2.2发电设备损耗大

光伏发电所用的设备，一般是逆变器、变压器等设备。这些设备的功率较大，若长时间运行，损耗较大。逆变器的功率损耗、变压器的损耗以及蓄电池的损耗等会导致光伏发电系统无法正常运行，甚至出现设备故障等问题。在光伏发电系统运行时，一定要对发电设备进行维护，减少设备运行过程中出现的故障。

3风力发电和光伏发电并网策略

3.1提升电网运行效率

（1）加强对电力系统电压波动和频率波动问题的监测。电力系统的电压和频率都会受到天气、光照等各种因素的影响，必须加强对这些因素的监测：首先，应该建立并完善电压和频率监测系统，在光伏发电并网的过程中，对这些因素进行全面和实时的监测，并且根据监测数据制定相应的解决措施；其次，应该加强对电压和频率波动的预警工作，在光伏发电并网过程中，电压和频率会受到各种因素的影响，如果发现电压和频率异常变化，要及时进行调整，以保证电力系统各个节点电压和频率的稳定性。（2）加强对电网运行过程中功率供需不平衡问题的研究。在光伏发电并网过程中，功率供需不平衡问题比较突出，如果不能及时解决，会使电力系统处于失衡状态。因此，应建立功率供需平衡系统，以该系统为基础，加强对电网功率供需不平衡问题的研究，并且制定相应的解决措施，（3）加强对光伏发电并网关键技术的研究。在光伏发电并网过程中，受到各种因素的影响，可能会出现一些问题，对此，加强对光伏发电并网关键技术的研究和改进：首先应该根据光伏发电并网技术的研究结果，制定相应的解决措施；其次应该加强对光伏发电并网技术应用环境的改进，使技术能够更好地为电网运行服务。

3.2风电功率预测

风力发电产业当中所应用到的并网技术不仅仅可以做到对实际工作过程中相关风电机组的运行状态和方法进行模拟仿真，还能够有效预测实际工作过程当中风电机组的一些运行功率。这项工作的开展需要借助一些数字模型的辅助功能，通过对实际运行功率的计算和预测能够掌握在风电机组运行过程中风和电的波动规律，从而能够将一些不确定的发电风险和问题进行科学有效地避免，相关的工作人员和技术人员也可以根据这些预测数据信息制定出一些预防措施和意外情况发生时的应急方法，从而能够极大程度地提高整个风力发电产业的安全系数，为风力发电提供一个安全可靠的工作环境。风电消纳的前提就是借助并网技术来开展的风力发电实际功率的预测工作，由此可见，并网技术能够为整个风力发电产业的正常生产工作提供很多方面的安全保障。

3.3加强谐波控制

研究发现，在光伏发电系统中不仅有基波，还有谐波，在控制逆变器输出电流时，要考虑谐波的影响。目前，光伏发电系统的谐波控制主要有直接电流控制、无功功率注入和电流跟踪三种方法。在光伏发电并网时，可以在三相四线制系统中增加无功补偿设备，如电容器。应用电容器能够减少谐波污染，但为此需要接入大量的电容器，会影响电力系统的稳定性和电压调节能力。目前，我国常用的无功补偿装置为静止无功补偿器（STATCOM），其具备较高的功率容量、良好的动态特性、较强的控制能力和可调节性，能够在一定程度上解决谐波污染问题。因此，我国将STATCOM作为光伏发电系统的重要控制装置。

3.4优化电力系统结构

分布式风力发电并网可能导致电力系统稳定性下降。工作人员需要根据风压和风能利用率等数据计算风速、风能密度、功率等参数，构建风电出力模型，从而优化电力系统结构。对分布式风力发电系统与电力系统进行有效连接，可以保证电压符合要求；利用无功补偿设备对系统中的有功功率进行调整，通过并联电容器调节电力系统中的有功功率，可以提高电网的功率因数和稳定性，保证电网中有足够的电容器容量。风力发电机的转速由旋转马达的转速和风轮叶片的切向速度决定。风力发电机具有惯性和阻尼特性，在转动过程中可以降低频率偏差现象发生的可能性，当无功功率变化范围较大且不能及时调整时，会使电网电压波动加大。因此，在分布式风力发电并网时需要通过调节无功功率维持电网电压的稳定，工作人员应该优化传统有功和无功控制方法，并在此基础上增加电压调整环节，优化电力系统结构。

结语

随着全球气候变暖，对新能源的利用也越来越广泛，太阳能作为一种新型清洁能源，因其取之不尽，用之不竭的特点，越来越受到人们的重视。从光伏发电技术的发展情况来看，随着光伏发电技术的不断成熟，光伏发电并网技术也不断成熟。

参考文献

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