贾伟杰
中国大唐集团新能源股份有限公司辽宁分公司 辽宁朝阳 122000
摘要：目前，新能源技术已经在电力行业中广泛应用，包括风力发电、光伏发电等。但特殊能源的使用与常规能源的使用在实际运行和调试过程中也存在着一定的困难，进而影响并网环节。本文以新能源发电技术为研究背景，分析风力发电和光伏发电并网问题，以期改进我国发电技术与能源结构。
关键词：风力发电；光伏发电并网；问题研究
一、风力发电与光伏发电并网的运行特征和现状
并网型风力发电运行过程中对规模要求较高，一般需要上百台发电机器共同运行，且需要对风力资源进行充分开发和利用。而风力资源本身存在可再生资源，且污染性较低。但并网型风力发电也存在一定的局限性，这是由于风力资源存在不可控性，自然风存储难度较大，可能会出现供应不足的问题。目前，风力发电技术在不断推广和应用的同时，其成本也在不断降低，·有效提升了电力企业的经营效益。
并网型光伏发电系统与电力系统共同连接，才能组成光伏发电系统，该发电系统能够提供有功电能和无功电能，并通过电流源方式将电能传输到电力系统；同时，变换器可以发挥传送功能，利用电网传送所需电能形式，这在一定程度上也能够避免使用蓄电池，进而降低运行成本。从使用优势方面来说，光伏发电不仅在安全系数上有所保证，且没有污染和噪音危害，安装和维护过程也比较简便[1]。从目前情况来看，国家支持光伏等新能源的发展与应用，光伏发电主要应用于日光资源比较充沛的西部地区及沙漠地带，可以预见，并网型光伏发电将会成为发电行业未来先驱。
二、风力发电和光伏发电并网运行过程中存在的问题
（一）系统运行孤岛问题
并网发电过程中存在的孤岛效应，实际上就是电力企业在电力系统运行过程中，因系统维护出现故障，使得电力供应出现中断问题，用户端的发电系统无法及时对断电原因进行监测，造成用户脱离市电网络，周围的风力和光伏形成独立于电力系统以外的“孤岛”。孤岛效应的出现会对电路维修工作造成影响，甚至会造成工作人员施工安全隐患；同时，较大的冲击电流会影响电力系统设备运行，孤岛区域也会因电压波动和电力频率变化而给设备系统带来危害。
（二）系统运行风险问题
电力企业利用风力或光伏等新能源进行发电的过程中，也存在着一定的不可靠性。首先，由于风力发电与光伏发电本身存在不确定性，一旦电力系统出现暂时断电等问题，那么光伏发电以及风力发电也会受到影响，无法持续供电。其次，如果继电保护环节存在失误，相应的保护措施配备不齐，也会对供电可靠性产生影响。最后，在设备系统安装环节，如果没有合理设计安装地点和连接方式，进而会对整个系统带来运行风险。总的来说，风力发电受天气影响，光伏发电受光照和季节影响，而客观环境因素无法准确预测，因而，使用风力发电或光伏发电都会存在不可靠性，供电系统的电压变化率也会随之增长。
（三）系统运行效益问题
无论是光伏还是风力发电，新能源的应用会淘汰原本的部分设备，这一部分设备将转化为备用或闲置状态。例如：这两种发电方式在实际运行过程中，原始配电系统相连接的电缆线路及配电变压器可能会因电压变化而无法承载电力负荷，出现轻载现象，这也使得配电设备变成新型能源发电方式的备用设备[2]。当配电网运行成本增加时，电力企业的经济效益必然会降低。
三、优化风力发电与光伏发电并网问题的策略研究
（一）选择更有效的新型配电系统
电力企业在配电系统选择方面，既要考虑到系统的安全性，还要兼顾企业经济效益。
因此，电力企业要了解风力发电系统与光伏发电系统运行的特征及差异性，确定不同发电技术下网络配备、设备选址、电源容量、电源优化位置等内容，尤其要注意风力发电网络和光伏发电网络的接入位置及并网方式，并提前预测电网给电压谐波或电压波动带来的影响。同时，电力企业在配电系统规划过程中，还要充分考虑不同方式发电过程中实际电网运行的适配性，并定期评估系统的运行情况，确保配电系统安全运行，也避免企业耗费较高的运行成本。
（二）构建发电系统的研究验证环境
一方面，从验证环境建模层面来说，需要电力企业对发电系统的特征进行研究，并针对这两种发电系统建立动态模型和静态模型；同时，在用一控制器下，设置一套完善的风力发电和光伏发电控制模型，企业可以直接在电力控制软件上对不同发电系统的供电能力进行测算，为风力发电与光伏发电的验证及测试奠定基础。另一方面，从实验环境仿真层面来说，计算机建模研究可以以风力发电和光伏发电典型案例为基础，研究发电系统的运行方式、故障节点以及控制措施等，通过信息采集对案例进行仿真计算，并以设置专业数据库的方式构建仿真实验环境，为系统顺畅运行提供保障。
（三）加强发电技术可靠性分析
由于风力测算与光照测算受外部环境影响较大，为了提升风力发电与光伏发电的并网技术，除了设施研究验证环境以外，电力企业还可以基于这两种发电系统建立发电分析基本模型，利用数学建模的方式来测算电压。例如：并网型风力发电受风速影响较大，因此，数学建模以风速测算为重点内容。但由于我国地理位置影响，在一年当中风速大多处于平缓状态，飓风天气出现概率较小，因此，风速计算可以采用为威布尔分布函数，利用平均风速、尺度系数等变量因素反映该地区的平均风速，而形状系数则反映风速分布特征。同时，建立在同一区域的同一风力发电场，其风向和风速基本一致，因此，电力企业也可以围绕风力发电场，通过分析发电场的输出功率来设置风速测算模型，即风机功率之和乘以尾流效应系数，就能够得出风力发电场的实际输出功率[3]。此外，依据基本原理和系统构成，可以分析出并网型光伏发电系统的测算方式，在考虑到一定时间内环境温度变化效率、光照总面积、温度系数、输出功率等动因，可以测算出光伏发电的输出功率。通过风力测算与光照测算，可以了解系统承载电压需求，避免电力系统出现运行风险。
（四）做好孤岛效应检测工作
电力企业在电网系统运行过程中需要若干个系统共同作用，当部分系统或环节出现差异化故障时，则并网分布式电源会自动切断与主网的联系，确保独立运行和电力持续输出，以此来满足超过实际负荷的供电需求。长期以来，电力企业运用这种供电模式都忽略了用电质量和用电安全，甚至会给居民日常生活及工作带来影响。在企业不断更新电力模式的过程中，电网运行安全检测环节极为重要。通过实时监测可以及时捕捉系统运行故障问题，并在“孤岛效应”发生以后，对独立运行的部分进行调节控制，确保电网安全运行。此外，电力企业还需要重视对孤岛现象的研究，确保系统监控功能在孤岛检测方面能够更加及时准确，即使是在电网运行出现故障的紧急情况下，也能够准确划分孤岛运行部分的系统，确保供电正常。总的来说，电力企业加大对电网运行的检测，不仅能够提升电力系统运行效率和运行质量，也能够避免系统故障对供电工作带来的影响，保证市场用电的安全性和高质量。
四、结语
综上所述，在新能源不断开发与发展的背景下，电能供应已经将风力发电与光伏发电引入发电技术应用环节当中，且对不同发电网络并网进行了有效处理，收获了一定的应用成效。但设备与技术的缺失仍旧是电力企业发电网络建构过程中的有待解决问题，这就需要电力企业在设备完善和技术更新等方面投入更多的资金支持，不断推进模式升级与技术创新，以此来提升发电产业的社会效益与经济效益。
参考文献：
[1]薛国胜. 风力发电和光伏发电并网问题研究[J]. 百科论坛电子杂志, 2018, (006):5+7.
[2]郭志成. 风力发电和光伏发电并网问题的探究[J]. 电力系统装备, 2018, (008):69-70.
[3]李波, 覃惠玲, 吴玥,等. 风光互补发电并网系统优化设计研究[J]. 电子设计工程, 2019, (024):70-74.