风光互补对电力系统的影响

风光互补对电力系统的影响

王慧芳

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原030001）

摘要：本文首先介绍了当前风电互补系统的发展趋势，然后介绍了相应的系统的原理和对系统产生重大影响的最大功率跟踪和同步控制的实现原理，最后从三个方面分别介绍了风电互补对电力系统产生的影响，特别是产生的不利影响，为后期制定相关的解决对策和措施创造了良好的条件。

关键词：电力；风光互补；影响；系统

作为新时期的清洁能源，风力、光伏发电不需要消耗煤炭等矿产资源，不对外界产生污染物和温室气体，但是由于风能和太阳能具有间歇性，接入电网的电力系统会产生一定的安全稳定影响，因此，需要积极研究风光互补系统对电力系统的影响，积极采取有效措施杜绝和防止对电网输电安全产生不利影响。

1风光互补发电系统原理简介。

风光互补发电系统主要是运用风力发电机组、蓄电池、控制器、整流器、功率变换器、光伏电池阵列和负载等，风能发电模块是将风能转化成机械动能，将机械能驱动异步发电机实现交流电的输出，然后利用整流器将交流电转变成直流电，在通过功率转换器形成最大功率的跟踪，光能模块转化则是利用光伏发电模块内的光伏阵列将太阳能转换成直流电，然后通过功率变换器完成最大功率的跟踪。两种发电模块均可以通过控制器进行控制，并将两者直接连接到母线上，实现对蓄电池的空闲时间的供电，与此同时，由于蓄电池是直接连接到直流母线上，当光能模块和风能模块所输出的电能在供给超出负载时，会产生多余的电能，蓄电池会将这部分电能进行储存，而当风能发电模块和光能发电模块所输出的电能无法满足负载所需的电能时，蓄电池会将储存的电能释放出来供给外部使用。

2风光互补发电最大功率的跟踪控制与同步控制。

1.最大功率的跟踪控制。

由于风能和太阳能属于不持久的能源，一般在不同的地点和时间的强度不同，而风机和太阳能的发电效率和存量不高，因此，为确保将电能的效率最大化，需要采用最大功率跟踪系统，一般而言，导纳微增法是实现跟踪控制的最有效的方法，它能将太阳能电池的阵列瞬时电导与电导变化量完成最大功率点的跟踪，由于光伏阵列的功率曲线是单峰，因此在最大功率点处的电压导数为零，可以使系统在环境变化情况下有较好的跟踪。

2.同步控制。

光伏电网的并网控制过程中，为确保电网电压和逆变电流的同频同相，需采用锁相环技术对逆变电流进行同步控制。一般而言，锁相环技术主要包括硬件和软件两部分，输入信号是电网电压经过变压器解压后，通过过零比较产生的同步的方波信号，而将该方波信号传至EPA（单片机时间处理阵列）的单元，利用捕获过程和设定捕获中断的时间，这样在两次记录的时间段内会产生寄存器记录的时间差，而这也是电网电压的周期值，利用周期值计算出的相位可以实现对逆变电流和电网的协调统一。

3.风光互补系统对电力系统的影响。

1.风电接入对电网电压的影响研究。

由于当前的风电机组公共连接于风电场，在安装完成后，风电的接入会对电力系统的无功率平衡和电压的水平高低产生重大影响，总而言之，由于使用风力资源的电力系统一般处于远离电网负荷中心的区域，因此大规模的风电会使得电网的稳定性受到一定的影响，若不能在电力系统中进行消纳，只可能通过相应的输电线路进行长距离的运输，从而将风能转化成电能并运送到电力负荷的中心区域，从而保证发电的正常运行，加之，当风电场的出力占比较高时，风电能源的长距离输送会影响整个输电的电压线路，若不能及时消纳该影响，会造成风电场所的电网线路增加和无功需求，并最终给电网的功率和长期稳定运行造成不可挽回的损失。最后，若增加风电容量，会给电力系统的运行提供长期的无用功，电网的电压会显著降低，为确保电网的正常接受风电资源，这时只能对电网进行合理规划，以解决电网稳定性不能满足风电场所要求的装机容量增加的现状，对于装机容量，可以考虑采用无功率的手段积极解决电网运行中的受限问题，确保满足风电场的容量和保持电网的稳定。

2.光伏发电对电力系统的影响探讨。

光伏发电给电力系统带来的影响主要是，当夜间光伏出力为零时，或者当持续的阴雨天气发生时，电力系统的稳定性和电力负荷的常规数量要求不能得到满足，这时就需要依靠其他的常规电力资源，当光伏发电并网时，产生的大规模的富余电量主要是发挥替代作用，但对电力系统的平衡则会产生影响，所带来的好处是对常规电力资源的依赖会大大降低，使得电力需求的灵活性得到一定程度的提升。由于光伏发电主要依靠气候和气象条件的影响较大，这就大大制约了光伏的发电量，若实现电网接入会大大影响整个电网系统的电能质量，还会从安全性方面造成不必要的影响，为应对这一情况，电网的接入需要配备与光伏装机容量匹配的旋转电机发电机组，并时刻处于旋转备用状态，避免浪费旋转能量和引发不必要的经济损失。

3.风光互补系统对峰谷差的影响。

风电场对电网的峰谷差的影响跟之前介绍的负荷变化趋势与风电场的变化相同，不具备较强的规律特征，在一半的情况下增大峰谷差可以增大系统的调峰压力，另一半的情况则是降低了系统的调峰压力，而大部分时间的光伏电站对减小系统峰谷差具有一定的作用，因此风光互补可以有效减小风电的反调峰概率，在相同的调峰容量环境下，减小由于负荷高峰一般出现在白天的正调峰阶段，风光互补的合理利用可以减小对风电的调峰容量需求，为系统接纳更多的风电资源提供良好的外部条件。与此同时，风电互补的系统可以大幅度降低系统调峰的压力，加之新能源的随机不可控，从概率学上分析在短时间内存在提高系统调峰压力的可能，因此，通过合理配置风光互补的系统装机容量，可以增加对系统的调峰的积极作用，加之配置一定比例的储能设备，为增加发电的可控性提供便利，实现主动控制风电和光电的特性调节，避免给系统造成不必要的压力，完成增加电网的新能源消纳的目的。

结语

综上所述，只有积极将把风电互补对电力系统的影响加以全面展示，特别是将产生的不利影响呈现出来，才能积极制定出合理的对策，解决风电互补系统对电力电网的长期不利影响，实现国家电网的安全稳定可靠运行。

参考文献

[1]郭学英，赵继超，风光互补对江苏电网调峰德影响。电工电气，2016（2）：26-28

[2]阚红军，章伟，荆博，风光互补对电网输电服务价格的影响。能源研究与信息，2016（3）：138-142.

[3]乔琳楠，风光互补发电系统研究。中国高新技术企业，2016（21）：86-86.

[4]王培林，风电接入对电力系统的影响。工程技术：全文版，2016（12）：157-157.

[5]徐桢，光伏并网发电对电网系统负面影响。中国科技信息，2014（23）：47-48.