新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势论文_马刚,吕福云,巩燕燕,吕清洁

新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势论文_马刚,吕福云,巩燕燕,吕清洁

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摘要:随着以新能源及可再生能源为代表的微型能源发电技术、分布式发电技术以及储能技术的飞速发展,新能源并网发电正逐渐成为研究的热点。从能源利用的国际发展趋势来看.新能源及可再生能源最终将以替代能源的角色进入电力市场,而并网发电将是新能源及可再生能源进入电力市场的必由之路。

关键词:新能源;并网;关键技术;发展趋势

引言

新能源并网发电系统,通过可靠的技术,融入到现代电网中,同时预防电网对新能源并网发电系统的影响。新能源并网发电系统对应用技术的要求比较高,考虑到电网的未来发展,应该注重并网发电系统的安全建设,深化各项技术的应用,调整新能源并网发电系统在电网中的结构,保障新能源发电的稳定性,体现技术应用的实践价值。

1 新能源并网发电系统的关键技术

近几年来。国内外对于光伏、风力和燃料电池分布式发电系统的研究不断深入,许多技术问题得以提出并探讨。其中的关键技术问题包括(但不限于)电源系统结构、关键部件和微网技术中的运行控制、能量管理与故障检测与保护技术等。

1.1 新能源发电技术主要方式

新能源发电技术主要方式是分布式。分布式新能源发电技术主要突出了分布式和新能源两个特点。首先发电规模小,其次和电力用户距离不远,第三可单独给电力用户供电的形式就是分布式。传统能源以外的各种环保的、清洁的、可再生的能源都是新能源。新能源主要靠发电技术与储能技术两者结合的方式给电力用户提供电能。

1.2 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。

1.3 电力电子技术的关键研究

1)并网逆变器

光伏电池、风机、燃料电池、储能元件等都需要通过电力电子变换器才能与微网系统网络相连接。这些变换器可能既包括整流器也包括逆变器,也可能仅是一个逆变器。变换器具有响应速度快、惯性小、过流能力弱等特性。同时,适用于微网中的逆变器除了需要具备常规逆变器的功能以及能够并联运行外,还需要根据微网系统的特殊需求具备一些控制功能.如有功一频率下垂控制功能和电压一无功下垂控制功能。因此逆变器的拓扑结构和运行控制成为微网中的关键技术。

2)静态开关

静态开关置于连接微网与主网间的公共连接点处。在发生一些主网故障、电能质量等事件时。静态开关应该能自动地将微网切换到孤岛运行状态;此后,当上述事件消失时,它也应自动实现微网与主网的重新连接。

3)电能质量控制装置

如果控制方面出现问题会对电压波形、频率和功率产生消极的影响。太阳能、风能等如果经常出现操作的突然停止,会对功率的输出变化产生影响,这样就会给用户的电能质量带来问题。微网中存在很多单相的电源,这就增加了配电系统的不平衡性,电子负荷容易受到干扰的影响,这些问题的消除就要靠电能质量的监控装置。电能质量综合监控技术是保证微网安全性和可靠性的关键技术。

1.4 微网技术

微网系统能够解决扰动能力减弱的问题,在自主运行的模式下,因为风能和太阳能等具有随机性,电能系统的安全性和可靠性就会受到影响,面临着风险,因此对电能系统进行控制是维护新能源使用的一项关键技术。在微网系统中,有多个微电源的存在,这些电源的外特性不同,但是电力系统的能力平衡需要保持稳定大电网的可靠性,减小微电网对大电网的冲击。

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1.5 并网逆变器控制技术

新能源并网发电系统中的并网逆变器控制技术,采用的是 PID 控制器,通过控制输出的电流,确保新能源并网发电系统与电网保持同频的电流。PID 在新能源并网发电系统中,采用直接+间接控制的方式,直接控制辅助于间接控制,弥补间接控制的缺陷。PID 控制技术,有利于提高新能源并网发电系统的动态性,其可按照并网电流的指令,控制运行电流的传输,同时保持新能源并网内的电压稳定,促使新能源并网发电系统迅速达到最佳功率的状态。并网逆变器控制技术在 PID 的作用下,分为电流内环和电压环设计,目的是提升新能源并网发电系统的运行效率。

2 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/m 2,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。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。

结语

虽然我国的新能源发电技术已经有了一些进步,但是不能停止研发的脚步,我国的能源使用还处于比较缺乏的阶段,大部分的可再生能源发电装置还存在不可预测性的问题,在发电的过程中对电网的稳定性和可靠性还需要进一步的完善。在今后的发展过程中,新能源发电应该纳入智能发电、配电的研究过程中,实现国网安徽省电力有限公司阜阳供电公司 电网的高效能、高环保、高安全性。

参考文献:

[1]梁永全.分布式光储一体并网发电系统的设计与研究[J].通讯世界.2018(05)

[2]李舟.新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势[J].科技视界.2017(02)

[3]周晨,徐华电,刘欢,李春来.分布式并网发电系统孤岛检测方法研究[J].电源学报.2017(01)

论文作者:马刚,吕福云,巩燕燕,吕清洁

论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期

论文发表时间:2018/12/18

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