（国网天津市电力公司 300171）
摘要：在我国，无论是人们的正常生活还是社会经济建设都离不开稳定高质量的电能供应，出于环保和成本等方面的考虑，新能源发电技术代替传统发电技术势在必行，我国电力系统结构在不久的将来必定会发生调整。但是因为我国在新能源发电方面起步较晚，各项技术并不是很成熟，目前的新能源发电技术还不能大规模的应用，所以新能源发电技术的完善与推广还需要研究人员继续努力。本文就新能源并网发电系统的关键技术进行了研究，并对其发展趋势进行了讨论。
关键词：新能源；并网发电系统；关键技术；发展
1新能源发电系统
将新能源发电技术应用于发电系统中，不仅能够有效提高电力系统供电可靠性，保障电力正常供应，而且环保性能比较好，能够有效减少碳化物排放量。但是，我国新能源发电技术发展缓慢，在新能源并网发电方面，还有很多不足，因此，还需要对新能源技术进行深入研究分析。新能源发电系统的结构形式为分布式结构，其在实际应用过程中，能够灵活组合多种能源，包括风能、太阳能、燃气轮机等等。
2新能源并网发电系统简介
2.1分布式新能源发电技术
分布式发电也称分散式发电或分布式供能，一般指以新能源和可再生能源为主的小型的发电装置就近布置在负荷附近的发电方式。新能源想要向电力用户提供优质的供电服务，主要依靠分布式发电技术和储能技术相结合。新能源和可再生能源包括水能、风能、太阳能、生物质能、地热能和海洋能等，国内外在新能源利用和开发方面，将风力发电、太阳能光伏发电和燃料电池技术作为当前电气工程重要的研究领域和发展方向。
（1）风力发电技术
风力发电技术顾名思义是利用风能进行发电，风能是一种清洁能源，在风力发电技术的实际应用过程中，必须确保风力发电机与电网频率相同，这样才能够将风能转换为电能。在风力发电技术的实际应用过程中，恒速恒频发电形式以及变速恒频发电形式较为常见。其中，前者指的是对风力发电机进行失速调节，同时，在恒速阶段，还需要有效利用异步感应发电机。另外，后者，即变速恒频发电形式指的是通过应用电力电子变频器，将发电机的输出频率转换成恒定电能。
（2）太阳能光伏发电技术
太阳能光伏发电技术，即光电转换。太阳能光伏发电技术是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转换为电能。光伏发电系统可分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。在实际系统中，太阳能发电系统一般采用2级电力变换器实现，其主要由光伏电池阵列、DC/DC变换器、DC/AC光伏并网逆变器、储能系统、控制器、并网/独立切换开关等部分组成。第1级为直流/直流（DC/DC）变换器，采用Boost升压电路，用于实现太阳能输出电压的变换和对光伏电池阵列的最大功率跟踪（MPPT）控制；第2级采用电压源型逆变器，将直流电变为交流电送入电网，逆变器控制其直流侧电压恒定，并控制输入电网的无功功率。整个发电系统主要涉及的技术主要有：太阳能电池材料技术、最大功率跟踪技术（MPPT）、并网逆变器控制技术、孤岛检测技术及能量管理与监控技术。
2.2微电网的概念和基本结构
微电网是一种新的供电网络结构，该系统的结构可分为微电源、负荷控制装置和储能装置三部分。微电网与其他系统相比，它是一个更加全面的自治系统，可以实现自主管理和自主控制。微电网的提出实际上是为了和传统电网更好的区分，微电网是由许多分布的微电源和相关设施按照一定的拓扑结构构成的系统。该系统还可以和配网相连接，但是必须要经过静态开关的连接作用。
3新能源并网发电系统的关键技术
3.1新能源发电系统结构
新能源发电系统结构采用多种能源并联组成的分布式发电系统。小型分布式发电系统中，存在着风能、太阳能、燃料电池、微型燃气轮机和储能系统多种能源的组合供电，其大部分都需要通过逆变电源并联的形式接入微型公共电网。
3.2电力电子技术
（1）并网逆变器
在新能源并网发电过程中，为了实现光伏电池、风机等部件与微网之间的连接，必须使用电力电子变换器。通常情况下，逆变器较为常见，其应用优势在于速度较快、惯性较小，而且过流能力比较弱。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由此可见，逆变器在新能源并网中发挥着十分重要的作用，必须对其拓扑结果以及运行控制方式进行深入研究。
（2）静态开关
静态开关类似于一种保护措施，当系统出现一些意外情况时，如：主网发生故障，电能质量不能达到系统要求时，静态开关都可以识别出来并将微网转换到孤岛运行状态，以防系统被破坏；如果故障消除，静态开关可以自动完成微网和主网的连接，使系统能够正常工作。
（3）电能质量控制装置
在电能质量控制方面，一旦出现故障问题，就会对电压波形、频率以及功率造成不良影响，从而导致电力用户电能质量降低。在微网中，单相电源的数量比较多，因此，配电系统的不平衡性也比较高，电子负荷很容易受到干扰。为了有效避免这些问题，必须采用电能质量监控设备，确保微网运行可靠性。
3.3微网技术
（1）微网的运行控制
微网系统抗扰动能力很弱，并且很多自然资源我们都不能控制，比如说风力的大小，出现的时间，导致微网系统的安全性有时得不到保证。因此加强对系统的控制是不容忽视的。要对微网进行有效的控制，第一个难题就是协调控制问题。在每一个微网系统中，可能包含很多微电源，每个微电源的属性、构成都各不相同，但是系统的总能量是一定的，所以要想降低或者消除微电网对大电网的影响，就必须要保持微电网在运行过程中电压的稳定性，但是目前还没有较好的解决这类问题，所以还需要研究人员的进一步探讨。微网从并网状态切换到独立运行状态时或者从独立运行状态切换到并网状态时，都会对大电网造成一定的影响，对大电网的稳定造成威胁，所以我们就要合理改进微电网的结构和配置参数，改善控制策略，降低或者消除微电网对大电网的影响。
（2）微网故障检测与保护技术
DER单元的引入使得微网系统的保护控制与常规电力系统中的保护控制在故障检测方法和保护原理上有很大不同，如除了过压及欠压保护外，针对分布式电源还包括反孤岛和低频保护的特殊保护功能。另外，常规的保护控制策略是针对单向潮流系统的保护，而在微网系统中潮流可能双向流通，且随着系统结构和所连接的DG单元数量的不同，故障电流级别将有很大不同，传统的继电保护设备可能不再起到应有的保护作用，甚至可能导致这些保护设备损坏，因而需要研发能够在完全不同于常规保护模式下运行的故障检测与保护控制系统。
4发展趋势
虽然我国年发电总量是名列世界前茅，但是因为我国人口众多，平分到每一个人的身上的电量就十分少，所以我国人均用电量的增长是不可避免的，这也是我国对电力需求不断增加的一个重要因素。从环保和可持续发展来看，传统的发电方式迟早会被淘汰，寻求可再生资源和清洁资源是我国电力事业必须面临的难题，所以，二十一世纪新能源发电技术将成为电力发展的主流方向。以下是几种新能源发电技术的发展趋势：
（1）太阳能发电
太阳能的最大优势在于方便廉价，存在面积广，只要有太阳的地方都可以利用，还可以分散到各家各户采用单独供电的方式。也可采用大规模发电方式并网运行。太阳能无污染无噪音，是一种重要的清洁能源。我国76%的国土光照充沛，全年辐射重量约917-2333kWh/m2，理论总储量约为147*108GWh/a，且光照资源分布较为均匀，可以说是资源优势得天独厚，就基础条件来讲，我国的太阳能发电前景是非常广阔的。
（2）地热发电
地热发电易受环境影响，使用对象很狭隘，不适合大面积供电，但是对于有些地热资源好的地方来说，这无疑是一种福音，地热发电的开发有利于推动部分地区的经济文化发展，也是二十一世纪不可忽略的新能源发电方式之一。
（3）海洋能发电
利用海洋能发电主要是在海上，对人们的生产生活影响不大，且我国海域资源辽阔，海岸线长，所以，海洋能发电也是一种主要发电形式。
（4）生物质能发电
由于我国是农业大国，每年都会有大量的农副产品遗留，且随着社会的发展，人民生活水平的提高，所产生的生活垃圾也是日渐增多。这些东西都可以作为发电的生物质能资源，既保护了环境又可以解决电力需求，所以，生物质能资源也有较大的发展空间。
5结束语
综上所述，随着社会经济迅速的发展，能源需求量不断增加，电网负荷越来越大，电力系统结构也正在不断老化。新时期，能源问题和环保问题逐渐受到人们的广泛关注，同时，人们对于电能质量的要求也在逐渐提高，在这种背景下，合理开发和利用可再生能源，积极构建可持续能源系统迫在眉睫。现如今，新能源并网发电系统发展迅速，为了促进新能源并网发电系统的推广和应用，必须加强对于新能源开发和关键技术的研究。
参考文献：
[1]光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望[J].罗杰.低碳世界.2016（27）
[2]新能源并网的关键技术研究[D].李兴鹏.浙江大学2013
[3]光伏发电并网关键技术及对策探究[J].辛乳江，魏勇.工业技术创新.2017（01）
论文作者:赵士朗,卢向东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
标签：新能源论文; 系统论文; 电网论文; 技术论文; 并网发电论文; 电能论文; 光伏论文; 《电力设备》2017年第32期论文;