可再生能源发电并网相关问题探析

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1、可再生能源发电并网相关问题探析　　摘要：可再生能源发电是来电力市场的重要组成部分，而风能和光伏等新能源发电存在不稳定、可调度性低、接入电网技术性能差和对电网谐波管理的影响等一系列问题，文章针对我国可再生能源发电及并网的特点，结合未来智能电网发展方向，阐述了可再生能源发电并网所存在的问题和改进方向，探讨我国可再生能源发电并网方向和问题解决措施，为我国可再生能源发电并网发展提供参考。关键词：可再生能源；发电并网；间歇性；智能电网中图分类号：U665文献标识码：A文章编号：0引言8可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，具有取之不尽，用之不竭的特点，主要包括太阳能、风能、水能、生物质能

2、、地热能和海洋能等。面对日益严峻的环境和能源问题，可再生能源发电及其并网运行技术是电力市场发展方向。随着可再生能源发电激励政策研究及实行的不断深入、可再生能源发电技术的快速发展，以风力和光伏发电为代表的新的发电及其并网方式不断涌现。小型可再生能源发电接入电网面临着电网局部电压波动和谐波污染等电能质量问题，而大容量的可再生能源发电场，带来更为复杂的电网动态稳定、调频调压及经济调度等问题。1可再生能源发电并网方式1.1光伏发电的接入和并网方式光伏发电系统主要由核心部件，包括光伏阵列、逆变器和系统控制器传感器，以及滤波器、储能型蓄电池和充放电控制器、DC/DC升压电路等组成。并网方式可以将光伏阵列组

3、件输出与逆变器连接，直接或者经隔离变压器接入电网，亦或采用经高频逆变、变压器隔离、再经变频器方式与电网相连。设有隔离变压器时，直流分量不会流入接入电网，谐波含量低；无隔离变压器并网方式是则会向电网注入一定的谐波含量。光伏发电系统中的储能型蓄电池可起功率和能量调节的作用。1.2风力发电的接入和并网方式目前，已有各种类型的风力发电机结构、发电方式和并网控制方式。如风力发电机有异步发电机、同步发电机和双馈式感应发电机三类，驱动方式有齿轮箱驱动和直驱式两类，运行方式有定转速和变转速两种，变转速风力发电机组的部分或全部容量采用变频器并网运行。并网方式可以将变频器输出经隔离变压器接入电网，或者将变频器输出

4、直接与电网连接。特点与光伏发电系统基本相同。2可再生能源并网技术问题8可再生能源发电具有间歇性、随机性、可调度性差的特点。目前，我国电网结构相对薄弱、电网接纳能力不足，大规模可再生能源发电并网会给电力系统带来一些不利影响，电网必须控制接入容量在可控范围内，以最大限度地减小不利影响，存在的主要问题如下：2.1间歇性和波动性发电特点及电网调峰能力不足以风力和光伏发电为代表的可再生能源发电，受天气等因素影响均具有间歇性和波动性特点，以至于其发电并网电量随机波动较大、可调节性差，并网运行时会易产生较大的冲击电流，从而会引起电网频率偏差、电压波动与闪变，引起馈线潮流变化，进而影响整个电网稳态电压分布和无

5、功特性，使电网的不可控性和调峰容量余度增大，严重影响电力系统的安全稳定性。我国风电发展较为集中的“三北”地区电源结构都是以火电为主，调节能力不强。“三北”火电占比在80%以上，且供热机组较多，西北地区水电较多，但主要集中在没有风电的青海，且受防凌、防汛等多种因素的限制，调节能力不强。我国快速调节电源只占17%。在风电场不能参与电压控制的情况下，同时显著增加了电网电压控制的难度。　　表1“三北”地区火、水、风电比重8因此，电网应具备足够的调峰容量和接纳能力，同时要求并网发电系统配置有功功率调整和动态无功功率调整控制功能，还需要配置一定的无功补偿装置。2.2谐波危害由于并网风力发电和光伏发电系统等

6、均配有电力电子装置，会产生一定的谐波及直流分量。谐波电流注入电力系统后，会引起电网电压畸变，影响电能质量，还会造成电力系统继电保护、自动装置误动作，影响电力系统安全运行。所以，需配置滤波装置、静止或动态无功补偿装置等，以抑制注入电网的谐波含量。2.3调频问题可再生能源发电并网后具有以下特点：常规电源发电功率可调，原动机功率可控；可再生能源发电功率变化大，控制困难且预测精度低；用户侧用电负荷随机变化，负荷预测精度较高。可再生能源发电以风电为例，风电机组输出的有功功率主要随风能变化而调整。由于风电机组不能有效参与电网频率调整，电网频率调整必须由传统电厂分担。随着风电装机容量在电网中比重增加，参与电

7、网调频电源容量的比例显著下降，需同步配套相应容量的调频电源。与此同时，其他类型的可再生能源发电并网运行也存在频率调整问题。2.4孤岛现象8孤岛现象是当电网失压时，并网风力发电和光伏发电系统仍保持对失压电网中的某一部分供电的状态，并与本地负载连接形成独立运行状态。这时，孤岛中的电压和频率不受电网控制，如果电压和频率超出允许的范围，可能会对用户设备造成损坏；如果负载容量大于孤岛中逆变器容量，会使逆变器