风光储联合发电系统并网控制研究

风光储联合发电系统并网控制研究

李昇

中广核新能源阿拉善有限公司 内蒙古阿拉善盟

摘要：随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，可再生能源的开发和利用成为了全球关注的热点。风光储联合发电系统作为一种新型的可再生能源发电系统，具有很好的发展前景。它通过将风能、太阳能和储能系统进行整合，可以实现高效、稳定的能源供应，同时减少对化石能源的依赖，降低环境污染。然而，风光储联合发电系统在实际运行中存在一些挑战，其中并网控制问题是关键之一。由于风能和太阳能的波动性，联合发电系统的输出功率波动较大，容易对电网造成冲击，影响电网的稳定运行。因此，研究风光储联合发电系统的并网控制技术，对于提高系统的稳定性和可靠性，促进可再生能源的发展具有重要意义。

关键词：风光储；发电系统；并网控制

引言

风光储联合发电系统作为一种集风能、太阳能和储能技术于一体的综合发电方式，具有清洁、可再生、运行灵活等诸多优点，成为当前能源领域研究的热点之一。并网控制是风光储联合发电系统研究的重要方向之一。通过合理的并网控制策略，可以实现对风光储联合发电系统输出功率的预测和平滑控制，减少功率波动对电网的影响。同时，并网控制还可以实现风光储联合发电系统与电网的同步运行，提高电力系统的稳定性和可靠性。因此，研究风光储联合发电系统并网控制策略具有重要的理论意义和实际应用价值。本文旨在深入研究风光储联合发电系统并网控制的关键技术和策略，为风光储联合发电系统的应用和推广提供技术支持。

1、风光储联合发电系统的工作原理

1.1、工作原理

风光储联合发电系统的工作原理是利用风能和光能转化为电能，然后将电能储存起来供后续使用。风力发电机和光伏电池板分别将风能和太阳能转化为直流电，经过逆变器转换为交流电后接入电网。同时，储能单元在电力需求低时储存多余的电能，在电力需求高时释放储存的电能，以平抑电力系统的波动。此外，风光储联合发电系统还配备了智能控制系统，通过对风能、太阳能和储能单元进行实时监测和调度，实现整个系统的优化运行。智能控制系统可以根据天气条件、电力需求和储能状态等因素，自动调整各单元的运行状态，确保电力系统的稳定和安全。

2、风光储联合发电系统并网控制策略

风光储联合发电系统是由光伏发电、风力发电和储能系统共同组成的，因此，其并网控制策略也需要针对这三种发电方式进行分别设计。下面分别介绍光伏发电并网控制、风力发电并网控制和储能系统并网控制。

2.1、光伏发电并网控制

光伏发电并网控制主要包括最大功率点跟踪（MPPT）控制、电压电流控制和有功无功控制。MPPT控制是为了使光伏板在最大功率点附近运行，从而提高发电效率。电压电流控制是为了保证光伏发电系统在并网时的电压和电流满足电网的要求。有功无功控制是为了使光伏发电系统在并网时能够提供适量的无功功率，以支持电网的稳定运行。

2.2、风力发电并网控制

风力发电并网控制主要包括风速控制、功率控制和频率控制。风速控制是为了保证风力发电机在安全的运行范围内运行。功率控制是为了使风力发电机在并网时能够提供稳定的有功功率。频率控制是为了保证并网后的电力系统频率稳定，防止频率崩溃。

2.3、储能系统并网控制

储能系统并网控制主要包括充放电控制、功率控制和电压控制。充放电控制是为了保证储能系统在安全的充放电范围内运行，防止过充和过放。功率控制是为了使储能系统在并网时能够提供稳定的有功功率。电压控制是为了保证储能系统在并网时的电压满足电网的要求。

3、风光储联合发电系统并网控制关键技术研究

3.1、系统建模与仿真

在风光储联合发电系统的研究中，系统建模与仿真是一个重要的环节。通过对系统进行建模和仿真，可以对系统的运行特性进行深入分析，为并网控制提供理论依据和技术支持。首先，风光储联合发电系统的建模需要考虑风光两种能源的随机性和波动性。风光能源的输出功率受到天气条件的影响，具有很强的不确定性。因此，在建模过程中，需要将风光能源的输出功率视为随机变量，通过概率分布模型来描述其不确定性。同时，还需要考虑储能系统的运行状态，包括电池的充放电状态、剩余容量等。其次，系统仿真需要考虑各种运行模式下的系统性能。风光储联合发电系统可以分为风光互补模式、风光储互补模式和储能单独供电模式等多种运行模式。在仿真过程中，需要根据不同的运行模式，模拟系统的输入输出特性，分析各种模式下的系统性能。通过系统建模与仿真，可以对风光储联合发电系统的运行特性进行深入分析，为并网控制策略的研究提供理论依据和技术支持。

3.2、并网稳定性分析

并网稳定性是风光储联合发电系统研究的关键问题之一。风光储联合发电系统与电网的并网运行，需要保证系统的稳定性和可靠性，防止因系统并网运行引起的电压、频率波动等现象。首先，风光储联合发电系统的并网稳定性受到风光能源波动性的影响。风光能源的输出功率波动会导致系统输出功率的波动，进而影响系统的并网稳定性。因此，需要对风光能源的波动性进行预测和分析，为并网控制提供依据。其次，储能系统的运行状态对系统的并网稳定性也有重要影响。储能系统可以对风光能源的输出功率进行调节和平滑，提高系统的并网稳定性。但是，储能系统的运行状态也会受到充放电次数、剩余容量等因素的影响，需要对储能系统的运行状态进行监测和控制。此外，还需要对并网运行中的电压、频率等参数进行监测和控制，保证系统的稳定性和可靠性。

3.3、优化控制策略研究

优化控制策略是风光储联合发电系统研究的重要内容之一。通过优化控制策略，可以提高系统的运行效率和并网稳定性，实现风光储联合发电系统的最佳运行状态。首先，需要研究风光储联合发电系统的运行特性，分析各种运行模式下的系统性能。通过对系统性能的分析，可以确定优化控制的目标和约束条件。其次，需要研究适用于风光储联合发电系统的优化控制策略。优化控制策略需要考虑系统的运行模式、储能系统的运行状态、风光能源的波动性等多种因素。通过优化控制策略，可以实现风光储联合发电系统的最佳运行状态，提高系统的运行效率和并网稳定性。此外，还需要研究风光储联合发电系统的故障处理策略。故障处理策略需要考虑系统的运行模式、故障类型和故障程度等多种因素，通过故障处理策略，可以实现系统的快速恢复和正常运行。

3.4、系统保护与故障处理

系统保护与故障处理是风光储联合发电系统研究中不可忽视的部分。系统保护与故障处理的目的是保证系统运行的安全可靠，防止故障扩大，降低故障对系统的影响。首先，风光储联合发电系统的保护措施主要包括过流保护、过压保护、欠压保护等。这些保护措施可以有效防止系统运行中出现的异常情况，保证系统运行的安全可靠。其次，故障处理主要包括故障检测、故障诊断、故障隔离和故障恢复等环节。故障检测需要对系统的运行状态进行实时监测，发现异常情况及时报警。故障诊断需要对故障原因进行分析，确定故障类型和故障程度。故障隔离需要将故障部分与正常部分隔离，防止故障扩大。故障恢复需要采取相应的措施，实现系统的快速恢复和正常运行。通过系统保护与故障处理的研究，可以提高风光储联合发电系统的安全性和可靠性，降低故障对系统的影响。

结束语

总而言之，风光储联合发电系统并网控制研究是清洁能源发电领域的重要课题。随着可再生能源利用技术的不断发展，风光储联合发电系统将在未来能源结构中占据重要地位。然而，面对日益复杂的电网环境和不断变化的能源需求，风光储联合发电系统的并网控制技术仍需进一步优化和完善。未来研究可进一步关注系统的智能化、自适应性和经济性，探索更加高效、可靠的并网控制方法，为构建清洁、低碳、安全的能源体系贡献力量。

参考文献：

[1]赵一尧,帕孜来·马合木提,郭志远,等.小型风光储联合发电系统的设计[J].太阳能,2024,(02):96-102.

[2]解佗,孙丹阳,张刚,等.计及风光不确定性的风-光-光热联合发电系统中光热电站储热容量优化配置[J].智慧电力,2024,52(02):32-39.

[3]徐敏,李万伟,张中丹,等.风光储联合发电系统并网优化研究[J].电气时代,2023,(11):46-50.

[4]刘振国.基于风光联合发电系统的储能容量优化配置方法分析[J].集成电路应用,2023,40(04):230-231.