贺嘉伟
（鲁能新能源（集团）有限公司内蒙古分公司 内蒙古呼和浩特 010020）
摘要：能源是人类生存和社会发展的物质保障，近年来，随着科学技术水平的不断提升，新能源的开发和利用如雨后春笋般层出不穷，充分彰显了国民经济发展的实力和科技的支撑力。对电力系统来说，许多新能源的出现，为电力系统的发展添上了浓墨重彩的一笔。本文通过对新能源并网发电系统的关键技术及发展趋势进行了分析。
关键词：新能源；并网发电系统；关键技术；发展趋势
以新能源和可再生能源为代表的微能源发电技术、分布式发电技术和储能技术，新能源并网发电的快速发展正成为一个研究热点。从能源使用的国际发展趋势，新能源和可再生能源将最终取代能源的作用，进入电力市场，电网将是唯一的方式，必须通过新的和可再生能源在电力市场。
1新能源并网发电技术解析
1.1散布式新能源发电技术
散布式新能源发电技术主要突出了散布式和新能源两个特点，散布式说明了发电规模较小，并且和电力用户距离不远，可以单独给用户提供电能；新能源则是指传统以外的各种环保、清洁能源，包括刚开始推广或者还未推广的能源。新能源之所以可以给用户提供高质量电能，主要和发电技术和储能技术的相结合，二者缺一不可。目前世界上的新能源发电技术主要有太阳能发电、潮汐能、波浪能、地热能，风能地热能等，这些能源共同的优点就是可再生，环保，廉价。
1.2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（图1），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。
2新能源并网发电系统的关键技术
随着地球化石能源的枯竭，各国研究人员都加大了对太阳能、风能、水能等清洁可再生能源的研究力度，也突破了许多难题，其中电源系统结构、关键部位和微网技术都是研究人员必须去克服的技术难题。
2.1新能源发电系统结构
前文已提到，新能源发电系统是由多个小型的新能源发电系统所构成的，这些小型分布式发电系统中可能包含风能发电、太阳能发电等多种能源的组合供电，这些供电设施都必须经过逆变器并且以并联的方式才能安全的接入微型公共电网。
2.2电力电子技术的关键部件
电力电子技术对于分布式发电具有重要作用，比如说并网逆变器、静态开关和电能质量控制装置等作为关键部位，其性能的好坏都会对系统的运行产生不可估计的影响。（1）并网逆变器：如果该系统缺少了电力电子变换器，那么燃料电池、风机和微网将无法完成连接，所以电力电子变化器就是起到了连接的作用，其中这些变换器有时只是个逆变器，有时会是逆变器和整流器的结合体，这都要根据实际需求来确定。另外变换器具有速度快，惯性小的特点。（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：任何单元的接入都可能降低系统中的电能质量，一旦控制不当，它们就会对电压波形、频率以及功率因数产生负面影响。因此，电能质量综合监控技术是保障微网安全可靠运行的关键技术之一。
2.3微网技术
2.3.1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。
2.3.2微网故障检测与保护技术
随着科技技术的进步，现在的微网系统中不仅存在单向潮流，也会包含双向潮流，传统的保护措施可能已经不能有效的进行保护，比如说传统的继电保护设备可能不仅起不到保护作用，甚至会对设备造成损害，因此，研发可以在不同于常规保护模式下运行的故障检测与保护控制系统状态下进行。
3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，21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：太阳能发电的最大优势就在于方便廉价，受环境影响不大，只要有太阳的地方就可以，并且可以分散到每家每户进行单独供电；当大规模或并网供电时，太阳能发电既无污染、也无噪音，也是很好的发电选择。（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21世纪不可忽略的新能源发电方式之一。（3）海洋能发电：海洋能发电大多建立在海上，对人们生活影响较小，并且我国海岸线辽阔，所以海洋能发电将是21世纪主要的发电形式之一。（4）生物质能发电：我国是农业大国，每年会遗留大量的农副产品，况且随着人们生活质量的提高，人们所产生的生活垃圾也是日益增多，这些都可以用作发电的生物质能源，既保护了环境，又给人们提供电能，所以21世纪将会大力开发生物质能源。（5）风能发电：风能是一种可再生清洁能源，无污染、能量较大、发展前景良好。风能得到了各国的认同与重视。且风力发电在众多的可再生能源中属于成本较低的类型，即可并网运行，也可独立运行，又能与其他技术互补组成混合型发电系统。近年来，风力发电技术日趋完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经达到5MW，叶轮直径已达到126m。截止到2005年，全球装机容量为58982MW，其中风力发电量占总数的1%。中国已成为亚洲风电产业发展的助推者之一，总装机容量位居世界第八。日后，不论国内还是国外，风力发电技术与产业发展速度都会大大提升。
结语
总而言之，尽管新能源和可再生能源发电技术已取得一定成绩，但是由于各种因素的限制，都极大妨碍了可再生能源的并网利用和进一步发展。今后，应该将新能源和可再生能源发电作为一种重要的分布式电源，以减少发电业对不可再生能源的依赖，从而达到可持续发展这一道路。
参考文献：
[1]李兴鹏.新能源并网的关键技术研究[D].浙江大学，2013.
[2]张露.基于输出功率变化的风光储发电系统能量分配策略的研究[D].华北电力大学（北京）华北电力大学，2013.
作者简介：
贺嘉伟（1985.9）内蒙古呼和浩特人，陕西科技大学电气工程及其自动化学士，助理工程师，鲁能新能源（集团）有限公司内蒙古分公司。
论文作者:贺嘉伟
论文发表刊物:《河南电力》2018年6期
论文发表时间:2018/9/11
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