新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势论文_王玉梅

新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势论文_王玉梅

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院 山西太原 030000)

摘要:在近些年的发展中,经济社会也有了一定的进步,对于电力需求也在慢慢提升,同时以化石能源作为主要的发电企业也提出了较大的环境监管需求,所以要求做好清洁、绿色能源等的大开发和应用。在目前阶段太阳能发电技术也逐渐成熟,所以,要求不断深入研究新能源并网发展技术有着十分重要的意义。

关键词:新能源;并网发电;技术;趋势

一、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。

1.1新能源发电系统结构

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。

1.2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。

1.3微网技术

1.3.1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。

1.3.2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。

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二、新能源并网发电系统的发展趋势

我国的发电总量在世界上是名列前茅的,但因为我国人口众多,基数过大,人均电量就难以到达令人满意的水平。从另一方面来说,我国的人均用电量还有很大的上升空间,大力发展新能源并网发电技术,解决人民群众生产生活用电需求,既可填补用电缺口,又有利于综合国力的提升。目前环保问题已是全球性问题,能源问题亦然。传统的化石能源必然会被可再生新能源替代。所以说,新能源发电技术必将成电力发展的主流方向,以下就是几种新能源发电技术的发展趋势分析:

2.1太阳能光伏发电

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,我国的太阳能光伏发电前景是非常广阔的。目前,我国能源供应中所占比例最大的就是煤炭,占主导地位,其消耗量巨大,所带来的环境问题更是日益严峻。所以,不管是从环境角度,还是从能源角度,我国政府都在着手计划并已经初步采取措施来研制以可再生新能源来逐渐替代传统能源的技术。从市场需求角度看,我国很多边远地区仍处于缺电甚至无电状态,电力缺口很大,加之我国经济发展迅速,可以预见,并网型太阳能光伏电站不日将进入市场,且发展潜力巨大。

2.2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。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。

2.3地热发电

地热发电也是新能源的一种,但其易受环境影响,利用方面小,对于大面积供电并不适合,但对于有地热资源的地方来讲,这又是一种福音。地热发电的开发和利用有利于拥有该资源的地区的经济文化发展,所以,地热资源也是一种不可忽略的新能源。

2.4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。

2.5生物质能发电

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。

三、结语

综上所述,有关部门必须全面提高对新能源并网发电系统的重视和关注,从新能源并网发电系统基本内涵、关键技术入手,推动新能源并网发电系统的进一步现代化发展,从而推动我国电力事业的进一步发展。

参考文献

[1]李洁.光伏并网逆变器控制策略及最大功率点跟踪技术研究[D].邯郸:河北工程大学,2015.

[2]付文英.单相光伏并网发电系统关键技术的研究[D].沈阳:东北大学,2013.

[3]孙博.基于改进型准Z源的光伏并网发电系统关键技术研究[D].南京:东南大学,2015.

论文作者:王玉梅

论文发表刊物:《电力设备》2019年第14期

论文发表时间:2019/11/7

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