摘要：了解风力发电和光伏发电并网过程中所存在的问题，探析风力发电和光伏发电并网问题的解决措施，以促进我国风力发电和光伏发电的发展就有着重要的意义。
关键词：风力发电；光伏发电；并网
引言
风力发电是利用自然界的风力转变成电能的一种发电方式，而光伏发电是指直接利用太阳能转化为电能的一种发电方式，这两种新型能源具有清洁无污染、可再生的特性，对于改善我国能源结构，减少对石油煤炭等传统能源的依赖性，节约能源和环境保护都有着重要的意义。
一、风力发电和光伏发电并网主要问题
1、对电能质量的影响
国内外对于风力发电和光伏发电等分布式电源并网对电能质量的影响方面较多。国际电工委员会为研究风力发电并网对电网电能质量的影响，成立了与之相关的工作组，并发表了一系列的报告和标准。其中，IEC1000-3-7评估了风力发电对电网电能质量的影响。IEC64100-21给出了并网风力发电机组电能质量测量和评估的标准[1]，为风力发电电能质量的测量和评估提供了一个统一的方法，其内容包括：风力发电并网机组电能质量特征参数的定义和说明，电能质量参数的测量过程，这些参数是否能满足电网要求的评估方法。研究风力发电并网电能质量问题的文献还有很多，但电能质量问题不是限制风力发电接入电力系统的全局性关键问题，而且随着电力电子技术的发展该问题已经逐步得到较好解决。
2、孤岛效应
电力企业出于维修或者出现故障时导致电力出现中断，但是用户端的发电系统又无法及时的对这种停电行为进行检测，导致自身切离市电网络，进而引起周围的风力及光伏发电网络脱离电力企业形成一个孤岛，称之为孤岛效应[2]。这种效应会随着电力发电量的增大而增大，当出现这种孤岛效应时，会给电力企业的线路维修和及其工作人员造成很大的威胁，影响配电系统中的保护开关动作程度，损害系统设备。
3、准入功率的计算问题
确定一个给定电网最大能够承受的风力发电和光伏发电注入功率成为风力发电场和光伏发电系统规划设计阶段迫切需要解决的问题。国内外的学者和工程技术人员通常采用风力发电穿透功率极限或风力发电场短路容量比来表征电力系统中风力发电规模的大小，以此作为计算分析和进行评价的依据。风力发电穿透功率极限是指在满足一定技术指标的前提下接入系统的最大风力发电场装机容量与系统最大负荷的百分比。风力发电场短路容量比则定义为风力发电场额定容量与其电力系统连接点的短路容量之比。风力发电和光伏发电的最大接入容量的确定受到诸多因素的制约，要确定风力发电和光伏发电的合理的建设规模和最大容量，应该采用系统的、结合具体系统实际的计算分析方法，其数值的大小不仅取决于风力发电和光伏发电的运行特性和系统中其它发电设备的调节能力，还与风力发电和光伏发电接入的系统的网络结构等诸多因素密切相关。
4、电网效益问题
风力发电和光伏发电的接入可能使配网的某些设备闲置或成为备用。如：当风力发电和光伏发电运行时，与配电系统相连的配电变压器和电缆线路常常因负荷小而轻载，导致配电系统部分设备成为相应的风力发电和光伏发电的备用设备，从而使配电网的成本增加，供电局的效益下降。另外还可能使配电系统负荷预测更加困难。
风力发电和光伏发电影响系统的潮流分布，因为电网的损耗主要取决于系统的潮流，因此风力发电和光伏发电的接入必然影响电网的损耗[3]。风力发电和光伏发电可能增大也可能减小系统网损，取决于风力发电和光伏发电的位置、容量与负荷量的相对大小以及网络的拓扑结构等因素。
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二、应对风力发电和光伏发电并网问题的具体解决措施
1、防“孤岛效应”
在并网发电中的孤岛效应是指当电网因故障事故或停电维修而不能给周围负载供电，但是此时并网发电系统没有检测出这种状态而继续并网发电，这样并网发电系统就成为了周围负载和局部电网的电源，如此形成了一个自给自足的孤岛。孤岛效应对整个供电系统和用户设备都会产生危害，还可能对人员安全的带来严重隐患。
当检测到孤岛效应就要发生的时候就停止并网发电系统的工作，简单来说可以停止逆变器的工作，这样发电系统就不能继续对电网供电了，孤岛效应也就不会发生了。孤岛效应的检测方法一般有三种：被动检测方法、主动两种检测方法和开关状态检测方法。其中，被动检测方法是指被动等待电网电压的幅值、频率和相位产生跳变，以此判断电网已经失电，按照检测对象的不同，被动检测方法又可分为电压和频率检测法、谐波检测法、电压相位突变检测法等。被动检测方法具有一定的局限性，当并网发电系统与电网中的局部负载功率平衡时，即使电网失电也不会产生电压、频率和相位的跳变信号，此时被动检测方法不能判断出电网失电，会错误的认为电网仍然处在供电状态而使并网发电系统处于孤岛状态。主动检测方法是指主动控制逆变器对电网的频率或相位等参数发出小的干扰信号，电网正常工作时这些信号基本没有影响，但是一旦电网失电这些扰动信号则会十分明显，则样我们就可判断出电网所处状态，从而防止孤岛效应的发生。
2、锁相环技术
锁相技术与广泛应用在个电力电子设备中，而且锁相环技术的发展也非常迅速，在并网发电系统中的锁相环可以看做是一个信号发生器，它的主要作用是产生一个与电网电压同频同相的正弦波。现在锁相环技术已经是硬件设备与软件程序配合使用，共同实现锁相功能，甚至已经有了全部都由软件程序完成的软件锁相环技术。传统硬件锁相环是由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成的一个传递相位的反馈系统。随着现代计算机技术的发展，已经出现了完全由可靠性高、易兼容、实现方便、成本较低的软件实现的锁相环技术，但是软件锁相环技术的基本结构是不变的，软件锁相环技术只是使用软件程序实现了原来需要硬件电路实现的功能。我们把软件锁相环程序与硬件锁相环电路对应部分分别称为：鉴相程序（简称PD）、环路滤波程序（简称LPF）、软件数控振荡程序（简称VCO）他们依次完成相位比较、滤除鉴相环节中输出量的高频分量、输出数字控制信号，驱动外围电路完成相位与频率的追踪的任务。
3、谐波抑制
为了消除谐波，目前更多的是使用可进行实时谐波补偿的有源滤波器。有源电力滤波器是一种可动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，因而受到广泛的重视。目前使用的有源电力滤波装置主要为电压并联型。
结语
目前，我国光伏并网电站安装总容量己达到数千兆瓦。并网发电是新能源取代传统能源的必经之路。风光发电能否成功实现并网并且稳定可靠高效的运行，关键在于数据的准确采集与并网逆变器的控制。数据采集与逆变器控制将直接影响并网电流与市电电压能否达到同幅、同频、同相的并网要求，关系着整个并网系统的运行，是并网的核心部分。
参考文献
[1]马胜红.实施风力发电、生物质直燃发电、光伏发电溢出成本全网分摊的可行性分析[J].中国能源，2014（10）.
[2]李久广，刘士荣，宁康红，周啸波，邹罗建.储能系统对并网型风光分布式发电系统输出的影响分析[J].宁波大学学报（理工版），2013（03）.
[3]陈赟，严正.可再生能源并网发电的可靠性分析和节能分析[J].水电能源科学，2012（10）.
论文作者:永珍
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/9
标签：风力发电论文; 电网论文; 光伏论文; 系统论文; 并网发电论文; 孤岛论文; 电能论文; 《电力设备》2017年第1期论文;