光伏发电与风力发电的并网技术分析

光伏发电与风力发电的并网技术分析

邓晓磊

新疆华电苇湖梁新能源有限公司

摘要：光伏发电与风力发电是新能源的重要组成部分，主要是利用太阳能和风能，在光伏组件以及风力电站等设备的作用下完成电能转换。在可持续战略的发展进程中，新能源是研究的主要方向，未来还会继续加大光伏发电与风力发电的成本投资，做好技术上的研发工作。光伏发电与风力发电并网越来越普遍，但是在并网技术的应用过程中存在不同的隐患问题，应该结合并网系统的特点和环境等进行合理的控制。文章通过对光伏发电与风力发电并网技术的关键要点进行阐述，并探讨了加强光伏发电与风力发电并网技术应用的具体措施，以供参考。

关键词：光伏发电；风力发电；并网技术

引言

随着全球对可持续发展的强烈呼声，可再生能源作为减少温室气体排放和降低化石燃料依赖的有效途径，已成为能源战略的核心领域。其中，光伏和风力发电作为两个主要的可再生能源类型，其潜力和应用越来越受到重视。然而，光伏和风力发电系统的广泛推广不仅涉及技术成熟度、经济可行性，还涉及其性能和可靠性。由于这些系统涉及众多复杂的设计、制造、安装和运营环节，标准化因此显得尤为关键。然而，在光伏和风力发电领域，如何具体实施标准化，以及标准化如何与性能和可靠性相互作用，仍然是一个复杂和多层面的问题。不同地区和不同应用场景可能需要不同的标准化策略，而现有的标准可能也存在不足和改进的空间。

1光伏发电并网技术

1.1反孤岛保护技术

孤岛现象指的是当电力系统发生故障或断电时，光伏发电系统仍然继续供电并形成独立的小型电力系统，可能对人身安全和设备造成损害。光伏发电并网反孤岛保护技术主要包括2个方面的内容。（1）光伏发电系统需要具备监测电网状态的能力。通过监测电网的电压、频率等参数，能够及时感知电网是否正常运行，一旦发现电网故障或断电，光伏系统可以采取相应措施停止供电。（2）光伏发电并网反孤岛保护技术还需要采用电力电子装置来实现对电网的主动控制。这些电力电子装置能够监测电网电压和频率等参数，并通过控制光伏发电系统的运行状态，使其与电网保持同步。当电网发生故障或断电时，这些装置能够迅速切断光伏发电系统与电网的连接。

1.2光伏阵列的最大功率跟踪技术

光伏阵列的最大功率跟踪技术可实时调节光伏系统的状态，以获得最大的输出功率。光伏阵列的输出功率会随工作点的变化而变化，这是由于太阳能辐射的变化和光伏电池特性的非线性所导致的。为了克服这个问题，光伏阵列的最大功率跟踪技术通过监测光伏阵列的电压、电流和功率等参数，并采取相应的调节措施，使光伏系统工作在最大功率点上。在光伏阵列的最大功率跟踪技术中，常用的方法包括脉冲宽度调制和最大功率点跟踪算法。脉冲宽度调制技术通过调整光伏阵列的工作周期和占空比来实现最大功率跟踪；最大功率点跟踪算法则采用不同的控制策略，如扰动观测法、增量阻尼法和模糊控制法等，以实现最大功率输出。

1.3可靠性和稳定性增强技术

逆变器是将直流电能从太阳能电池板转换为交流电能，以供电网或建筑内部使用。在可靠性方面，选择高效、稳定的逆变器至关重要。高效逆变器能够最大程度地将太阳能转化为电能，降低能量损失。稳定的逆变器设计可以减少系统的故障率，并确保电能的连续供应。此外，逆变器应具备保护功能，如短路保护和过压保护等，以应对突发事件。光伏组件通常位于建筑物屋顶或露天区域，容易受到雷击的威胁。为了确保系统的稳定性，必须采取合适的防雷技术。这包括安装避雷针、接地系统和过电压保护装置等。这些措施可以将雷电能量分散并排除，以保护光伏组件和整个电气系统免受雷电损害，从而确保系统长期可靠运行。温度对光伏电池组件的性能有重要影响。高温会导致电池组件过热，降低其效率并减少寿命。同时，温度监测系统可以实时监测组件温度，当温度升高，不利于电池组件性能时，可以采取降温措施，保持系统的高效运行。

2风力发电并网技术

2.1风轮控制技术

从新能源发电研究的角度来看，对于风力发电技术的具体运用过程中，风轮控制技术在其中发挥的作用非常大。合理的运用这一技术，可以维持风力发电系统处于稳定运行的状态。在具体运用此项技术的时候，其是以功率信号反馈来对风轮功率信号进行管控，在风轮实际运用的过程中，功率与具体条件的变化需要保持一致性，经过对功率关系的分析，然后绘制最大功率曲线图，在操作的时候，需要将最大功率与风力发电系统实际输出功率进行对比，获取差值。然后对风轮桨的距离进行调整，这样就可以在整体上提升风轮运行功率的水平。但是，此种改造方式需要耗费的成本比较多，特别是风机在正常使用的时候，对于最大功率曲线的获取存在着一定的难度，需要对这一点给予高度的重视。在对风轮控制技术应用的时候，因为管控叶尖速比是比较重要的，这主要因为在风力因素的作用下，风轮之中的叶尖端转动有限速度，也就是叶尖速，叶尖速比就是叶尖速与时间内风速的比值。而对于这一比值的控制上，则需要重视对风机运行系统的改善，才能够获取良好的控制效果。

2.2电子变化器控制技术

从风力发电技术的研究来看，该种技术的应用，最为重要的一个构成部分就是电力电子变换器的控制器。因为在风力发电技术应用的时候，控制器对于技术的应用效果有着重要的影响，且风力发电技术有着应用范围广的优势，需要合理的运用电子变换器控制技术，才能够实现对风能的高效转化，在风能转化成电能之后，也能够以高效传输的方式实现对电能的传输。在实际运用的过程中，通过合理的运用电子变化器控制技术，则可以实现无功功率运行，可以说此种技术的应用使得风力发电更具备可靠性。同时，对于PWM整流器的应用上，可以实现有功功率传输量的最大化处理，特别是对直流环节的优化设置，则可以实现对风电系统的无功功率与有功功率的有效调整，在此基础上，可以达到提升风电系统运行整体效率的水平。

3光伏发电与风力发电的并网技术策略

加强并网过程中的检测工作。对于光伏发电与风力发电来说，它们具有一定的综合性和复杂性，涉及的技术手段有着不同的特点。由于“孤岛效应”等现象可能会对电网的稳定性和安全性产生不利的影响，在这种情况下，有关部门需要加强对设备及各个阶段的检测工作，选择合理的控制方法。工作人员需要及时发现可能出现的“孤岛现象”，通过被动检测、主动检测和开关检测等不同的检测方式，对电压、频率和电压相位等要素进行数据记录和分析，及时处理可能存在的异常现象，并且制订完善的检测计划，对逆变器等设备进行实时监督，确保频率和振动模式的合理性，加强对“孤岛效应”的有效防范。此外，在“孤岛效应”的检测工作中，可以插入阻抗，提高系统安全性，避免对电网造成影响。一旦发生故障问题，需要第一时间进行切断处理，做好信号方面的控制和反馈，保证并网技术的应用符合电网的要求和标准。

结束语

光伏发电与风力发电是可持续理念下的重要内容，与电能利用有着密切的关系，在光伏发电与风力发电并网技术的应用过程中，应该根据电网系统和发电情况进行具体的设计，注意并网技术的难点和优势，考虑并网技术在应用中存在的问题，从而加强对于“孤岛效应”的防范和检测，做好并网设计过程中的优化管理，提升并网工作的整体效益，从不同的角度推动新能源并网的发展。

参考文献

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[2]杨慧.光伏发电与风力发电的并网技术分析[J].数码设计(上),2021(5):127-128.

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