风力发电和光伏发电并网问题探究

风力发电和光伏发电并网问题探究

相磊

深圳能源集团股份有限公司新疆分公司  新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：伴随着当下电力技术的发展和新能源发电技术的进步，当下的国内电力系统中风力和光伏发电的技术应用愈发广泛，这两项新能源发电技术的应用，在为城市电网供给所需电力资源的同时，也促进了能源结构的优化以及电力生产环保性的提升，但是基于多因素影响，风力发电和光伏发电的并网应用依然存在诸多问题，影响着电力供应的质量。基于此本文就针对风力发电和光伏发电并网问题进行分析，希望对实际的风力发电和光伏发电并网产生较好影响。

关键词：风力发电；光伏发电；并网

在新能源领域中风力和光伏发电是两项清洁环保的发电模式，前者依靠风能发电后者依靠太阳能供应电能，新能源在当下的应用有助于能源结构调整，同时有利于减低传统电力生产模式的依赖性。但是在现实工作中，新能源发电系统在并网过程依然存在诸多问题，这些并网问题都是既影响了运行稳定和安全性，阻碍我国新能源产业的发展，因此尽快解决风力与光伏发电并网问题，才能让我国电力行业实现产业结构调整，促进电力行业的进一步发展，同时也能够获取更高的生态效益。

1.风力发电和光伏发电并网概述

1.1风力发电并网

风电接入网络的实质是基于城域网的电能，将风电与城域网有机地结合起来，以风电为城域网提供电能。风电并网的应用能够降低环境污染，促进新能源的开发，节省传统能源，提高资源利用效率，缓解非再生能源消费压力。风电接入电网具有显著的优越性，但也会受到风电资源的制约，在没有事先做出相应反应的情况下，会给家庭和公司的生产和生活带来很大的影响。而风电接入电网的技术还不够成熟，没有做好风电的储能工作，将会对风电的效益造成更大的影响[1]。

1.2光伏发电并网

光伏并网的目的在于向电力系统输送无功和有功功率，通过将太阳能能源转换为电能，实现光伏资源的转换和高效利用。通过采用变频器的方式，将太阳能电池板与电力网连接在一起，保证了电压的稳定运行。光伏发电并网的优点既有节能的优点，也有不需要蓄电池的优点，既可以降低对环境的负担，又可以稳定电压，保证了整个电网的运行环境的安全稳定。同时，由于太阳能电池的运行方式比较简便，各种运作过程也比较容易，而且利润也比较丰厚。然而，太阳能光伏发电也有其不足之处，目前，国内的太阳能光伏发电并网技术尚不成熟，某些技术的转换和升级已经刻不容缓，并且还需要对其进行巨大的研发成本。

2.风力发电和光伏发电并网问题

2.1现孤岛效应问题

两种发电模式在并网的时候，因为在电网进行检修或发生故障的时候，很可能会产生“孤岛”现象，这就造成了风电和光伏发电系统从整体的电网中分离出来，从而产生了一个自给供电的“孤岛”现象。在主电网与部分电网脱离后，会造成孤岛部分的电力全部依靠风力发电或光伏发电系统来供应，在其系统内会出现某些区域有电流流动而现实中没有电流的现象。这种现象的发生，是因为在发电的时候，总容量过大，会对人民的生活造成很大的影响，也会对用户用电产生不稳定的影响。要解决这一问题，就需要人工操作或借助机械实现孤岛的自动关闭，从而实现对孤岛区域的重新电力供应。在这样的情况下，很可能会产生一些负面影响，比如孤岛线路的突然连通，这条线路上的电压就会迅速上升，在这一情况下会对设备造成很大的影响，甚至会对设备造成破坏，从而影响到电源地安全运行。所以一般会采取电网频率电压检测、相位谐波监控等方式，实现电网中孤岛效应的预防控制。而基于孤岛效应的危害性大特点，以及光伏与风力并网增多下孤岛效应发生概率越来越多的现实情况影响，只有从根本上落实孤岛效应解决技术，才可以保障电力系统的运行稳定[2]。

2.2缺乏稳定性

风力发电、光伏发电并网可靠性稳定性的影响因素是多样的，其中自然因素包括风速的变化和光照条件的影响尤为突出且不确定性强，因此其影响也想多更大。例如，风力发电基于风力驱动实现能源供应，因此风力发电中的风速变化将影响风力发电的频率波动，并对整个供电系统的电力电压频率的稳定性带来极大影响，并容易在并网初期产生电压谐波，过快的风速情况下也更容易发生闪变现象。而光伏发电方面，基于光照的强度、时间以及所处季节和所处位置的温度、湿度等因素都会影响光伏发电的稳定性，容易导致电力系统运行的稳定性和安全性。

3.风力发电和光伏发电并网措施

3.1加大并网孤岛效应检测力度

若未排除并网逆变系统负荷的影响，则其在并网过程中还会产生与其相对应的电压频率相对应的故障，从而使其产生较大的频率偏差，长期下去，将导致“孤岛”现象逐渐蔓延。面对这种情况，相关企业应该把注意力集中在逆变器的输出频率上，选用高精度的仪器设备来检查频率偏差的问题，并将测试结果及时地发布出来，以便值班人员可以参考，并做出有针对性的应对措施。在电网正常运转时，也要适时地采用逆变器，以确定公网的输出与并网的情况，了解其是否一致。当发生了很大的相位差时，就应该对二者的差异进行探测，对电压电流的变化规律及状态进行分析，探索孤岛效应的产生，从而更清楚地反映出电网的运行状态。

3.2推动系统的延伸和完善

当太阳能和风电接入到城市网后，由于其本身的供电方式也随之进行了相应的调整，其特性将会截然不同，因此，在实际运行中出现故障的概率将会大大提高，而这种故障主要是由于太阳能和风电的供电电容过大造成的。但是，风电和光伏能在某种程度上是不受控制的，使得风电、光伏等电力设备的失效形式更为复杂，使得其在电力系统中的实时监测难度大大增加。因此，在电网运行中，需要对电网中的各种继电保护模式进行进一步的研究，引入新的科技。以风电为例，相关企业必须将自己的核心资本和精力，尽量向资源富饶的区域进行投资。同时，也要根据风电与电负载中心的距离，进行更多的优化，以提升电网的稳定性和通畅性，降低风电机组并网时出现的同步振荡这一问题，从而达到延长电能设备的使用寿命和周期，突破通道截面这一局限[3]。

3.3构建风力发电和光伏发电系统的研究验证环境

1）建模研究与验证环境。对于风电和光伏发电系统来说，需要在发电系统研究和特性了解的基础上，结合两种发电系统构建动态静态模型，对光伏发电同控制器的各项特性进行对比，并在此基础上，构筑发电系统控制系统模型，做到基于数据计算和模型构建基础上的风力和光伏发电验证以及测试基础稳固；2）仿真实验环境。在对风力机光伏发电系统进行建模研究后，也需要基于现实典型案例进行对照分析，通过典型案例对系统运行、故障情况以及控制措施进行模拟仿真计算，从而积累并网和运行管理经验，并基于专业数据库的构建对这部分成功的参数以及做法进行记录，为后续工作的开展作出保障。

结语

风力发电和光伏发电的发电并网容易发生稳定性问题和孤岛效应问题，面对上述问题本文建议相关单位需要通过加大并网孤岛效应检测力度、推动系统的延伸和完善、构建风力发电和光伏发电系统的研究验证环境在内的措施进行控制优化，以提升风电和光伏发电并网运行的效果，控制相关问题的发生。

参考文献

[1]司惠中,侍相照.光伏发电与风力发电的并网技术分析[J].中国设备工程,2023,No.517(03):224-226.

[2]李春奇.风力与光伏发电的并网技术分析[J].集成电路应用,2022,39(10):174-175.

[3]朱建康.风力发电和光伏发电并网的问题和对策[J].光源与照明,2022,No.169(07):201-203.