談風(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電并網(wǎng)問題

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摘要：風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電都是利用可再生清潔能源進(jìn)行發(fā)電的方式，對(duì)于緩解我國環(huán)境和資源問題具有十分重要的作用。但是，這兩種新能源發(fā)電方式在實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)以后，實(shí)際運(yùn)行和調(diào)度過程中難免會(huì)存在一些問題?；诖?，需要認(rèn)真研究風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)的特點(diǎn)與現(xiàn)狀，聯(lián)系實(shí)際分析并網(wǎng)運(yùn)行中存在的問題，運(yùn)用新知識(shí)、技術(shù)解決，確保風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電技術(shù)能為電力事業(yè)整體發(fā)展提供可靠保障。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；光伏發(fā)電；并網(wǎng)

風(fēng)力發(fā)電是利用自然界風(fēng)力將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電形式，光伏發(fā)電則是直接將太陽能資源轉(zhuǎn)化為電能。這兩種供電方式清潔無污染，在保護(hù)自然環(huán)境和節(jié)約資源方面起著十分積極的作用。但在和電網(wǎng)并網(wǎng)以后實(shí)際運(yùn)行調(diào)試中還是會(huì)出現(xiàn)一些問題，這些問題的存在會(huì)影響整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)的研究，強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新，制定針對(duì)性的解決方案才能確保供電的安全。

1風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電并網(wǎng)的特點(diǎn)和現(xiàn)狀

1.1并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電特點(diǎn)和現(xiàn)狀

并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電指的是將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和市政電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)以后，在市政電網(wǎng)發(fā)電的基礎(chǔ)上利用風(fēng)能這種可再生清潔能源作為電力系統(tǒng)供電的一種補(bǔ)充。利用風(fēng)能這種清潔能源，可降低對(duì)周圍環(huán)境的污染。風(fēng)能可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，提高了資源的利用率，降低對(duì)不可再生能源的消耗。但是，該發(fā)電形式在實(shí)現(xiàn)和市政電網(wǎng)并網(wǎng)以后，受風(fēng)力資源自身特點(diǎn)的限制，比如，風(fēng)速的不穩(wěn)定使得監(jiān)管部門無法及時(shí)獲取風(fēng)力資源變化信息，加上技術(shù)不夠成熟不能提前儲(chǔ)存大量風(fēng)力資源，就會(huì)在需要用電時(shí)影響風(fēng)力發(fā)電的效果和電網(wǎng)的正常運(yùn)行。未來對(duì)于并網(wǎng)型的風(fēng)力發(fā)電有很好的前景，需進(jìn)一步加大對(duì)風(fēng)力發(fā)電及其并網(wǎng)的投入和研究。

1.2并網(wǎng)光伏發(fā)電特點(diǎn)和現(xiàn)狀

并網(wǎng)型光伏發(fā)電指的是將太陽能光伏發(fā)電與電力系統(tǒng)連接起來組成并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)，可以為電力系統(tǒng)提供無功和有功功率，實(shí)現(xiàn)光熱資源向電能資源的轉(zhuǎn)換，并利用變壓器將變成和電網(wǎng)相一致的電壓，使得電能在電網(wǎng)中正常傳送。光伏發(fā)電不需要蓄電池，就減少了資源的消耗和對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)，可實(shí)時(shí)供電，運(yùn)行也更加安全和環(huán)保，且操作起來簡便，具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但光伏發(fā)電同樣會(huì)受到環(huán)境和技術(shù)因素的影響，在未來還需加大資金方面的投入，加大技術(shù)研究。

2風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)中存在的問題

2.1并網(wǎng)過程中容易出現(xiàn)孤島效應(yīng)

并網(wǎng)過程中的孤島效應(yīng)指的是電網(wǎng)中某個(gè)區(qū)域中設(shè)置有電流通路，但是實(shí)際運(yùn)行時(shí)沒有電流通過，比如，電網(wǎng)系統(tǒng)維修不當(dāng)或故障一直沒有解決而導(dǎo)致電力失壓，用戶端不能及時(shí)該故障導(dǎo)致用戶端的供電系統(tǒng)切出市政電網(wǎng)，使得風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)形成了一個(gè)供電孤島。孤島效應(yīng)發(fā)生的主要原因和風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的總?cè)萘刻蠖绊懥擞脩舳说墓╇娰|(zhì)量，孤島區(qū)域會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電壓和額沖擊電流，在電壓和電流的作用下會(huì)損壞電力設(shè)備，還會(huì)影響配電系統(tǒng)的整體運(yùn)行。所以，一般會(huì)設(shè)置預(yù)防孤島效應(yīng)的設(shè)施措施，包括對(duì)電網(wǎng)的電壓、頻率變化裝置進(jìn)行檢測、加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)頻率移位、流過電流的阻抗、相位跳躍、相位諧波和不穩(wěn)定電流等的監(jiān)控等。風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的增多會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)孤島效應(yīng)產(chǎn)生越來越多危害，只有研究從根本上可以解決孤島效應(yīng)的技術(shù)措施，才能確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2自然環(huán)境影響并網(wǎng)的可靠性

影響風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)可靠性的因素有很多，其中，風(fēng)速、光照等自然因素因?yàn)槠浔旧砭途哂泻艽蟮牟淮_定性、隨機(jī)性，所以對(duì)于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的影響更大。比如，風(fēng)速的不可控導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電的頻率波動(dòng)變大，在實(shí)現(xiàn)和電網(wǎng)并網(wǎng)后會(huì)影響整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)電壓、頻率的穩(wěn)定。在并網(wǎng)初期易產(chǎn)生電壓諧波，當(dāng)風(fēng)速變化太快時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電場及其臨近電網(wǎng)電壓出現(xiàn)閃變現(xiàn)象，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全可靠。在光伏發(fā)電方面，光伏發(fā)電的效果受到日照時(shí)間、強(qiáng)度、溫度和季節(jié)、濕度等因素的影響，使得光伏發(fā)電機(jī)組發(fā)電功率波動(dòng)性較大，很難在并網(wǎng)后和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)配合，最終影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠。

2.3發(fā)電機(jī)組制作技術(shù)影響并網(wǎng)可靠性

風(fēng)力和光伏發(fā)電技術(shù)都是從國外引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)，但是，在利用這些技術(shù)和自發(fā)研究方面還不夠成熟。關(guān)于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組運(yùn)行不管在理論上還是在實(shí)際設(shè)計(jì)制造方面，存在不科學(xué)不合理的地方，在利用這些新技術(shù)時(shí)，也存在一定的盲目性和不確定性，從而影響了風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的可靠，在實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)以后，導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行也受到影響，隨著發(fā)電容量的增加而降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，在有關(guān)并網(wǎng)運(yùn)行方面出臺(tái)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但是，和發(fā)電機(jī)組運(yùn)行可靠性評(píng)估有關(guān)的措施并沒有得到有效落實(shí)，實(shí)施的規(guī)范中未包括發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠性的測試，這和風(fēng)電機(jī)組和光電機(jī)組制造企業(yè)重視經(jīng)濟(jì)利益而忽視產(chǎn)后運(yùn)行問題有關(guān)，所以，對(duì)機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性研究被淡化，以至于影響風(fēng)電機(jī)組和光電機(jī)組運(yùn)行的安全可靠，使并網(wǎng)后電力系統(tǒng)運(yùn)行安全問題更加突出。要加大對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組的技術(shù)研究，盡量開發(fā)出適合我國國情的可以有效提高風(fēng)電機(jī)組和光電機(jī)組運(yùn)行可靠性的制造技術(shù)，并全面掌握新技術(shù)，才能降低風(fēng)電和光電并網(wǎng)后對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的影響。另外，還要不斷完善和系統(tǒng)運(yùn)行可靠性檢測相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)力并網(wǎng)和光電并網(wǎng)后運(yùn)行可靠性的監(jiān)管。

2.4增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，影響效益

風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的可靠性較差，但是，這兩種發(fā)電方式和綠色環(huán)保的理念相符合，所以是未來全世界范圍內(nèi)重點(diǎn)發(fā)展的供電形式。為了充分發(fā)揮這兩種發(fā)電方式的優(yōu)勢，使其在實(shí)現(xiàn)和電網(wǎng)并網(wǎng)以后能安全穩(wěn)定地運(yùn)行，要對(duì)其中的一些問題進(jìn)行分析和解決。從經(jīng)濟(jì)角度來看，這兩種新能源的應(yīng)用與發(fā)展會(huì)影響傳統(tǒng)發(fā)電形式，導(dǎo)致不少火力發(fā)電廠及其設(shè)備被閑置造成了不少的經(jīng)濟(jì)損失。此外，由于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)以后也容易出現(xiàn)故障，后期對(duì)設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)需要投入不少人力物力，使得電力企業(yè)的成本增加，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電并網(wǎng)解決措施

3.1探究有效的新型配電系統(tǒng)

從配電系統(tǒng)發(fā)展完善方面來看，應(yīng)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)后的運(yùn)行特點(diǎn)探究更加有效的新型配電系統(tǒng)，加強(qiáng)理論研究的同時(shí)，還要實(shí)地考察風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電電源位置和方向，研究兩者的容量、并網(wǎng)方式是否科學(xué)合理，或減少因?yàn)槿萘窟^大或并網(wǎng)連接不合理而引起的電壓諧波和電壓波動(dòng)問題。在未來，應(yīng)合理規(guī)劃并網(wǎng)電力系統(tǒng)，以確保風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠。

3.2完善光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

在光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并入到市政電網(wǎng)以后，由于改變了原有電力系統(tǒng)運(yùn)行特征，所以在實(shí)際運(yùn)行中容易出現(xiàn)故障問題，且這些故障大部分是電氣量方面的故障，是因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)電容量過大引起的。但因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電本身具有較強(qiáng)的不確定性和不可控性，導(dǎo)致這些故障也變得更加復(fù)雜好多變，給電網(wǎng)運(yùn)行檢測工作帶來很大的困難，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。這時(shí)，就需要電力企業(yè)結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際情況加強(qiáng)對(duì)相應(yīng)并網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)方式的研究，并采用新的科學(xué)技術(shù)使光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)得到完善。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)而言，應(yīng)該集中化投產(chǎn)，將風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)置在風(fēng)力資源豐富的區(qū)域，但是，離電負(fù)荷中心距離較遠(yuǎn)，輸電線路建設(shè)較長，且受到通道斷面的限制。需要重新科學(xué)合理地規(guī)劃與設(shè)計(jì)整個(gè)電力系統(tǒng)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)中減少次同步振蕩的問題，可以有效避免對(duì)風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的損壞，避免對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

3.3加大對(duì)并網(wǎng)孤島效應(yīng)的檢測力度

在并網(wǎng)逆變器負(fù)載影響下，并網(wǎng)時(shí)可能出現(xiàn)斷電發(fā)生的反向輸出電壓頻率，這時(shí)，逆變器輸出頻率出現(xiàn)較大誤差，長此以往就會(huì)出現(xiàn)孤島效應(yīng)。為此，應(yīng)以逆變器輸出頻率為基礎(chǔ)，利用檢測設(shè)備檢測頻率偏移情況并將檢測的結(jié)果及時(shí)發(fā)送到值班人員以便及時(shí)處理。在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)發(fā)揮并網(wǎng)中逆變器的作用，使公共電網(wǎng)輸出電流頻率和并網(wǎng)系統(tǒng)保持一致，但剛出現(xiàn)較大相位差時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)兩者的差距進(jìn)行檢測，掌握電壓電流的變化情況，分析并網(wǎng)系統(tǒng)中是否存在孤島效應(yīng)。該檢測方式操作簡便且能直觀了解問題所在，應(yīng)用度更高。

4結(jié)語

本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電并網(wǎng)的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了簡單介紹，指出這兩種新能源發(fā)電方式在實(shí)際運(yùn)行調(diào)試中容易出現(xiàn)孤島效應(yīng)、可靠性和經(jīng)濟(jì)效益方面的問題。所以，要認(rèn)真研究和全面掌握風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電在并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)中存在的問題及其原因，探析解決風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)問題的措施，并不斷加強(qiáng)對(duì)并網(wǎng)孤島效應(yīng)的檢測、探究新型的有效配電系統(tǒng)、完善光伏和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，促使我國電力事業(yè)健康穩(wěn)定地發(fā)展。

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作者：張小雷 單位：中廣核新能源投資（深圳）有限公司安徽分公司