分析新能源并网发电系统及其相关技术

发表时间:2021/7/19   来源:《中国电业》2021年3月9期   作者:覃翊程
[导读] 能源发电并网会影响电网电能质量,可能影响电网的正常运行。
        覃翊程
        江门市大光明电力设计有限公司  广东省江门市  529100
        摘要:能源发电并网会影响电网电能质量,可能影响电网的正常运行。要想实现新能源发电并网,推动电力系统的可持续发展,电力企业需要不断努力,积极优化电力系统,升级电力技术标准,为大众提供安全和稳定的电力资源。基于此,本文主要分析了新能源并网发电系统及其相关技术。
        关键词:新能源并网;发电系统;技术
        中图分类号:X799文献标志码:A
        引言
        新能源不仅是以风能、太阳能等为代表的传统可再生能源,还有新型能源或资源,比如页岩气、小堆核电等。新能源发电技术应用阶段牵扯到各种发电、运行调控及能量转型等过程。在该技术方面,应积极研发规模化光伏及太阳能集热发电技术,循序渐进实现恒频风力发电系统的商业化研发,设计生产具备动力和能源转换功能的装置等。
1新能源的种类和特点
        1.1太阳能
        太阳能通常指的是太阳的热辐射能,太阳能的利用形式有两种,即光热转化和光电转换。作为一种新能源,太阳能基本没有污染清洁环保,同时不会枯竭。当前,人们要大力开发太阳能,积极发展光伏发电产业,深入开发太阳能资源。
        1.2海洋能
        海洋能指的是依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能等形式存在于海洋中。海洋能是一种新能源,不仅可以再生,还不会污染环境。因此,海洋能属于清洁能源。
        1.3风能
        风能是指空气流动所产生的动能,它是太阳能的一种转化形式。风能属于可再生的清洁能源,储量大、分布广,但它的能量密度低且不稳定。在一定的技术条件下,风能可作为一种重要的能源加以开发利用。风力发电是一门综合性的工程技术,通过风力发电机将风的动能转化成电能。风能十分丰富,近乎无尽,分布广泛,其开发利用可以有效缓解温室效应[1]。
2新能源发展概况
        面对气候变化、环境风险挑战、能源资源约束等日益严峻的全球问题,习近平总书记于2014年提出了“四个革命、一个合作”能源安全新战略,指明了中国特色能源发展新道路。“十三五”期间,我国新能源发展取得了显著成就,截至2020年底,国家电网公司经营区域风电和太阳能发电装机4.5亿千瓦,占比26%,比2015年提高14个百分点;21个省区新能源成为第一、第二大电源;风电和光伏发电量5872亿千瓦时,减少电煤消耗2.5亿吨、减排二氧化碳4.5亿吨。2020年12月,习近平总书记在联合国气候雄心峰会上宣布,到2030年,中国非化石能源消费比重将提高至25%左右。2021年3月,习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上指出,构建以新能源为主体的新型电力系统,是实现碳达峰、碳中和最主要的举措之一。未来我国光伏、风电等新能源将持续快速发展[2]。
3新能源并网发电技术
        3.1光伏并网发电技术
        (1)光伏并网发电系统的工作原理分析
        光伏并网发电系统的构成,主要有太阳能电池组件、并网逆变器等。此外,在一些系统中,会设置采集数据系统、汇流箱、数据交换系统等。该项发电的形式,会将太阳能中的电池阵列产生的直流电,借助逆变器进行转化,使其成为交流电能,进而在电网中输送。
        (2)太阳能电池的工作原理
        太阳能电池的使用原理为,借助光电效应或者通过光化效应,将光能直接转化,使其成为需要应用的电能装置。其工作过程的实现,要基于半导体PN结的光生伏特效应。在物体有阳光照射之后,内部会改变原有的电荷分布状态,进而出现电动势效应以及电流效应。对于半导体的PN结,在有阳光以及其他光照射之后,PN结的两边便会有电压出现,被称之为光生电压。

光能转换成电能的方式便是,产生电子空穴对,以这样的形式完成转换。
        (3)逆变器工作原理
        逆变器属于一种电力调整装置,构成为半导体器件,最大作用的便是将直接电进行转换,使其成为需要应用的交流电。逆变器内部包括晶体管元件等,利用元件有规则地重复开关,将原本的直流输入成为交流输出。通常,还要对高频正弦脉宽调制进行应用,以至于接近正弦波两侧的电压宽度有所改变,更加狭窄。正弦波的正中心,会增宽电压宽度,并在半周期内,一直坚持开关元件依照既定的频率,向一个方向产生动作,最后产生脉冲波,利用滤波器对脉冲波简单过滤,便可产生正弦波[3]。
        3.2用电力电子技术
        第一,大型发电机的静止励磁控制,励磁系统是发电机组的主要设备之一,能够对励磁进行合理化的调节,对电力系统来讲,主要对晶闸管进行应用,该晶闸管利用整流自并励的方式来对静止励磁进行控制。另外,电力电子技术能够对励磁机的中间惯性环节进行省略,这样不仅能够增快调节速度,还能够增强控制的效果;第二,水力、风力发电机的变速恒频励磁,对水头压力和流量来讲,能够直接影响水利发电的有效功率,随着水头幅度的改变,机组转速也会出现相应的改变。从风力发电角度来说,风速能够对有效功率产生直接的影响,当输出频率恒定的时候,就能够对最大有效功率进行获得;第三,太阳能发电,又称为光伏发电,输出的电力以直流电为主,但是电压相对较低,需要对电力电子中的BOOST电力进行应用,起到一定的升压效果,之后,对逆变电路进行有效因公,可以转化成交流电。
        3.3微网并网
        由于电力电子技术的迅猛发展,使得微网应运而生。从相关规定中可知,国网需要对微网输送的电力进行接收,并进行一定的经济补偿。随着微网的出现,逆变器的研究也随之不断加深,在未来微网能够对配电网的组织形式进行改变。微网并网逆变器完成分布式电源并网工作时,具有重要的地位和作用,能够使分布式电源并网实现的可能性大幅度增加。因此,对逆变器技术也提出更高的要求。从未来的角度来对微网并网逆变技术发展情境进行分析,能够对控制方法进行有效整合,多算法符合控制得以实现,并且,将能量输送到公共电网的时候,电网无功补偿和谐波的有效清除等工作得以完成[4]。
4综合能源未来发展方向
        4.1能源互联网
        随着科技的逐步发展,综合能源最终会向着能源互联网方向发展,在能源生产、传输、消费或储存中应用互联网技术———软服务、虚拟化、数字连接,提升软服务水平,融合大数据、人工智能等支撑技术研发平台,进一步提高能源的利益效率,同时与大型能源网络配合,共同发展。
        4.2电网故障自愈
        人们生活水平越来越高,对供电可靠性的要求也越来越高,因此保障电网供电稳定性和安全性十分重要,因此要逐步提高故障处理速度,在区域电网局部故障时协调优化电网运行方式,在短时间内自动实现故障诊断及处理,自动恢复转供电,降低系统调控压力,快速恢复供电。
        4.3超级储能
        现阶段的技术只能保证电能存储一定的容量及时限,又因发电与用电的不平衡,存在大量的弃风、弃水、弃光,而用电高峰期电能又不够用的矛盾关系。随着研究的深入,会研究出超级存储电能的技术,利用新能源发电、储能的协调控制,储能装置与能量转换装置的集成设计等,实现用电低谷期将大量电能存储起来、用电高峰期释放电能缓解用电压力[5]。
结束语
        随着天然气、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,能源问题日益成为制约社会经济发展的瓶颈,越来越多的国家开始开发新资源,寻求经济发展的新动力。新能源并网发电是绿色能源可以减少环境污染,实现社会经济的发展同时有效的保护了自然环境。并网发电技术的发展和提高,将进一步促进新能源产业的发展。
参考文献
[1]谷欣龙.光伏发电与并网技术分析[J].科技资讯,2019,17(24):31+33.
[2]彭健.太阳能光伏发电并网技术应用分析[J].科技经济导刊,2019,27(28):84+138.
[3]林世健.关于光伏并网发电系统的关键技术分析[J].科技与企业,2015(16):188
[4]宋平凡,佟胜伟,段森园.新能源发电并网对电网电能质量的影响分析[J].通信电源技术,2019(12):139-140.
[5]张超.新能源发电并网对电网电能质量的分析研究[J].中国设备工程,2019(19):230-231
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