新能源分布式发电及其优化控制技术

朱林

摘要：相较于其他能源，新能源的主要优势是不会污染环境、分布广，特别是近几年来被大力推广的太阳能和风能等，目前已成为专家学者们的研究热点。但这两种能源在发展期间，会受环境因素影响，加之无法保持稳定输出功率，导致其无法满足供电需求，甚至会让电网无法维持安全运行。往后可依据这两种能源的互补特性为其配置容量适当的储能装置，构建起分布式的发电系统，进而平滑输出功率，使供电质量得到一定程度的优化。

關键词：风力发电;新能源技术;分布式电源

1.引言

在我国经济发展速度持续加快的当下，国民对于能源的需求量也不断提高，而传统的石油及煤炭等皆为不可再生能源，会随着使用量的提高持续消耗至尽。另外，燃烧化学能源的过程中，会给环境造成极大污染，从而造成各种环境问题。比如近年来越来越严重的雾霾现象，就与之存在一定关系，而这些都会威胁到国民的身体健康。对此，政府相关部门极为关注，并为了维护环境提出各种治理方案，大力推行低碳发展绿色发展的环保理念。总之，开发新能源已成为全球战略方向并被广泛实施。而在最近几年间，国内的电力行业规模持续扩张，产业结构持续优化。但因国情所致，东西部无法维持均衡发展，电能供需也严重失衡;加之我国的地理环境比较特殊，西北部分有着大量的煤炭资源，西南地区蕴含丰富的水电能源。而高原地区则盛产清洁能源。但这些地方的经济发展速度都很慢，没有良好的电能消纳能力。相比之下，东部沿海地区虽然经济发展迅速，需要大量电能，但电能生产力却不如上述地区。由此看来，充分发挥新能源的作用，为本地提供充足电能，已成为电网未来的发展趋势。

2.分布式电源时空禀赋特性分析

2.1风力发电时空禀赋特性分析

通过对分布式电源以及风力发电的时空禀赋特征展开分析后发现，在风力发电期间会因相关发电设备的利用率以及风能资源的分布状况而影响最终的输出效率。比如白天如果无法保证充足风源风电场，就无法提高输出能源，而晚上由于风源充足，其输出功率也会提高。在不同气候、季节的差别也很多。还会由于风能资源的分布而影响到具体的输出功率，以下为具体的分布情况。

2.2光伏发电时空禀赋特性分析

光伏发电输出功率受到光照强度和光伏电池板光能利用效率的双重制约。我国太阳能资源分布图如图 2所示。

2.3分布式电源互补性分析

就当前的情况看，分布式发电系统中使用频率最高的有太阳能发电以及风力发电系统，这两种系统的优点是相对较完善，在天气晴朗的白天，太阳能较丰富，风能比较稀缺，可选择太阳能发电。晚上或天气阴冷潮湿时，有着大量风能，而太阳能比较稀缺，则可优先考虑风能发电。除此以外，在天气炎热的夏季，也同样可优先考虑太阳能，而天气好冷，但风能比较丰富时，则可把风能发电放于首位。通过发挥这两种再生能源的优势，采取取长补短的方式，即可构建出分布式发电系统，令新能源的利用率大大提高，还能维持稳定供电。由于这两种能源本身就具有空间互补特征，给风能和光能的联合发电提供了自然机会。

众所周知，这两种能源都会在环境的影响下发生变化。为了保证理想的供电质量及能源利用率需要为其配置容量适当的蓄能装置，铅酸蓄电池价格合理，又具有一定的蓄能容量，必然会成为优先考虑的储能设备。但如果对蓄电池进行频繁的充放电，会导致其使用寿命大大缩短。而超级电容器具有较快的充放电速度，使用寿命也很长，可将这二者有机结合，使彼此的长处发挥出来，让充放供电率得以提高，又能保证较长的使用寿命。在风光互补发电系统发出过多能源时，就可以将其储存于储能系统中，若系统无法发出足够能源或产生负荷用电需求，就有储能系统释放出多余电能，此时便可利用该系统达到平滑输出功率波动的作用。

与当地的新能源发电系统相比，分布式发电即可维持稳定的输出功率，又能提高供电质量。还具有相对备用容量低的特征，只要适当地优化系统，调整算法就能维持稳定的运行性能，并获得理想的经济效益。

3.分布式发电并网控制技术

而在控制逆变器时，需要基于控制目的以及逆变器与系统中的实际作用，选择适当地控制方法，目前比较常用的方法有双环控制与多环控制。但如果是在实现功能或拓扑结构时，后者会被列入前者的范畴之内。而前者的逆变器当中。控制外环的主要目的是为了明确控制目标，同时向内环传输某些参考信号。正常情况下，外环的响应速度不如内环快，内环主要是针对系统展开细节调整，可令逆变器保持相较理想的输出精度。如果控制方法相较简单，可以只选择外环控制。而在分布式发电系统当中，普遍使用的是电压型的逆变器，观察下图可知三相逆变器的控制结构图。

图中，u IABC 为逆变器输出电压，u SABC 和 i SABC 分别为并网点电压和电流，u SABC 和 i SABC 经过派克变换后得到 u Sdq 和 i Sdq，pout 和 qout 为逆变器输出功率。

4.总结

我国在最近几年来的新能源发电技术方面取得了长足的进步，而这一切都得益于新能源技术的优点，首先来说，新能源技术存在利用上的便利性以及能源分布的广泛性使得这两种能源的利用变成了一件较为容易的事情，而这也促进了很多偏远地区用电方面的难题，这也进一步让电网稳定性以及相关容量获得了一定程度的提升。本文以分布式发电系统为基础，研究了分布式发电系统优化控制技术，为其技术的发展提供参考和借鉴。

参考文献

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