分析新能源并网发电系统及其相关技术

分析新能源并网发电系统及其相关技术

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