新能源并网发电系统的技术和发展趋势

焦东霄　李蕊　李杰

摘 要：随着传统能源的枯竭，人们越来越重视新能源的使用。我国电力行业要想在当今时代占有一席之地，就必须重视新能源并网发电系统。本文将介绍一些新能源并网发电系统中的技术，并对其未来的发展趋势进行预测。

关键词：新能源；并网；核心技术；发展趋势

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.074

0 前言

对新能源的开发、利用使得新能源并网发电技术成为现如今关注的重点，我国要想继续保持高速、健康的发展，就必须加大对新能源发电技术的研究与应用，下面将对其进行详细介绍。

1 新能源并网发电系统

1.1 分散式新能源发电技术

分散式发电指的是以新能源与可再生能源为主的小型发电装置安放在负荷附近的一种发电方式。同时，新能源主要是运用将分布式发电技术与储能技术结合在一起的方式，来达到为用户提供优质供电服务的目的。

水能、风能、太阳能、地热能、生物质能、海洋能等都属于新能源和可再生能源，参照国内外对新能源开发、利用的成果，可以发现现今电气工程的研究领域与发展方向主要是风力发电、太阳能光伏发电、燃料电池三种。

（1）风力发电。风力发电技术就是将风能转化为电能的一种技术。风力发电机组在并网运行过程中，需要对电网频率与发电机输出频率进行严格控制，使两种频率相一致，由此来保证并网安全、可靠的运行。风力发电有恒速恒频风力发电和变速恒频风力发电两种技术，恒速恒频技术选择的是可以失速调节或者主动进行失速调节的风力发电设备，而变速恒频技术通过电子变频器将发电机发出的频率变化的电能转换成频率恒定的电能。由于其具有可以在最大程度上捕捉风能，转速运行的范围较宽松，灵活调整系统功率，采取先进的PWM控制等优点，变速恒频技术已经成为现今风力发电最主要的技术。

（2）太阳能光伏发电。太阳能光伏发电技术是通过对半导体材料的光电效应的利用将太阳能直接转化为电能。光伏发电系统可以是独立的，也可以是并网的。在实际运用时，太阳能发电系统通常是采用2级电力变换器来工作，第1级起到的作用是变换太阳能输出的电压与控制对光伏电池阵列最大功率的跟踪；第2级是使用逆变器来保持直流侧电压的恒定，并对输入电网的无功功率进行控制。

（3）燃料电池。燃料电池是将储存在氧化剂与燃料中的化学能直接转化为电能的一种发电装置。燃料多样、噪音小、排气干净、可靠性高、环境污染小等是其所具有的优点，也因此被公认为是21世纪一种节能、高效、环保的发电方式[1]。

1.2 微电网的概念与基本结构

微电网是关于供电网络的一种新的结构，是由微电源、负荷控制装置、储能装置三部分构成。微电网与传统电网的区别在于，其是由很多分布的微电源与相关设备根据一定的结构构成的，可以自主进行管理与控制，还可以通过静态开关连接配网。

2 新能源并网发电系统的核心技术

2.1 新能源发电系统结构

多种能源并联组成的分散式结构是新能源发电系统的主要结构。小型的分散式发电系统中包括多种能源的組合供电，如太阳能、风能，而这些供电设施只有通过逆变并联的方式才能与微型公共电网连接。

2.2 电力电子技术的关键部件

电力电子技术对发电系统有着重要的作用，其中关键部件性能的优劣更是影响着整个系统能否正常运行。

（1）并网逆变器。电力电子变化器的作用是连接燃料电池、风机与微网，若是系统中没有这一逆变器，那么这三者将无法连接在一起。根据实际情况，系统中的逆变器有时是单独的一个逆变器，有时是整流器与逆变器的结合体。此外，速度快、惯性小是逆变器所具有的优点。

（2）静态开关。静态开关相当于一种保护装置，当系统在运行过程中出现问题时，它可以及时发现并识别问题，主动将微网转换成孤岛状态，以保障系统的安全，并在问题得到解决后，重新连接微网与主网，使系统可以正常运行。

（3）电能质量控制装置。任一单元的接入都会对电能质量产生影响，如果对其控制不当，会给电压波形、功率因数、频率等带来不好的影响。如风能、太阳能等能源的频繁启停操作、功率变化，都会导致该系统中电能质量问题的出现。因此，电能质量综合监控技术是保证微网安全平稳运行的一种重要技术[2]。

2.3 微网技术

（1）微网的运行控制。很多自然资源人类无法对其进行掌控，如风力的大小、方向、出现的时间等，这使得微网的抗干扰能力很差，也无法保障其运行的安全性。因此，对系统加强控制是非常重要的。首先要解决的就是协调控制问题，虽然微网系统中每一个微电源的属性、构造都不同，但系统的总能量是固定的，所以只有保持微电网运行中电压的稳定性，才能将其对大电网的影响降到最低。同时，微网在切换并网与独立运行两种状态时，也会给大电网带来危害，因此，要对微电网的结构和参数进行合理的改进，改变控制方法，从而消除其对大电网的威胁。

（2）微网的故障检测与保护。随着科技的发展、进步，微网系统中不仅有着单向潮流，还包括双向潮流，这使得传统的保护措施无法对系统进行有效的维护，甚至损害到相关的设备。因此，需要对在不同与常规的保护模式下运行的故障检测和维护控制系统进行研发，使其发挥出应有的作用。

3 新能源并网发电系统的发展趋势

新能源并网发电系统的未来发展趋势主要有以下两方面：一是分散式混合能源系统发展趋势，这种系统的出现与运用是未来的主流发展趋势，它是由几种新能源发电方式共同组成的，可以解决单一能源供电不稳定的问题，进而达成多种能源的优势互补的目的；二是智能微电网发展趋势，随着各种现代技术的引用，微网的信息化水平与智能化程度都会得到一定的提高，而智能微电网的发展，有助于提高电力系统的综合效益。

4 结论

虽然我国在研发、使用新能源与可再生能源发电技术上取得了一定成果，但由于各种相关因素的影响，都严重阻碍着对其的进一步利用。因此，我国要加大对这一技术的重视与研发，使得电力事业不再依赖传统能源，进而促进整个电力领域的可持续发展。

参考文献：

[1]孙佐.新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势[J].池州学院学报，2012，24（03）：31-35.

[2]李谭龙.新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势[J].通信电源技术，2016，33（05）：144-145.