新能源发电系统控制技术研究

新能源发电系统控制技术研究

陈鹏

新疆中泰特种电力设备有限公司   新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市   830000

摘要：电力系统的用电负荷状况正处于不断变化中，需要运用独立的电力系统保障电能的供需平衡，确保工作系统的频率维持在正常范围之内，提高系统内部用电质量，确保电力系统的功率达到实时平衡，确保发电机组的出力状况随着时间变化而变化，提高系统运行的安全稳定性。电力机制需要确保能量的供需平衡，运用有效的方式存储电能，制定好中长期的电量负荷规划目标，短期负荷的优化调度策略，提高自动发电控制机制的工作效率，实现对电源侧的控制，确保系统运行时电网的稳定性，采取去除负荷的方式维持电网运行的稳定性。新能源并网容量不断增加，不确定因素不断增加，电力系统面临的挑战日益增加，需要加大控制策略，提高自动发电系统的控制效率。

关键词：新能源发电技术；电力系统；有效策略

引言：伴随着我国经济的飞速发展，对各类能源的需求愈来愈大，能源利用效率较低、能源供求不足等问题也越发突出。如何协调好经济发展与能源供给、生态环境保护之间的矛盾，成了当今社会的一个热点和难点问题。化石能源的不可再生性，以及对环境的污染，使得太阳能、水能、风能等新能源逐渐成为替代性的能源，更加受到人们的关注。新能源具有储量大、污染小、可再生性等特征，是一种借助新技术开发的非常规能源。我国的风力资源丰富，排名位居世界前列，10m高度层的风能资源总储量为32.26亿千瓦，其中实际可开发利用的风能资源储量为2.53亿千瓦。在这样的背景下，合力、有效地开发风能，探讨新能源风力发电技术具有重要意义。

1新能源发电技术概述

在当前阶段，我国正处于科技进步与能源转型的交汇点，众多创新的新能源技术在电力行业蓬勃发展。地方各级政府正努力将这些先进技术应用于区域电力生产领域。在发电效率和系统稳定性方面，新能源技术相比传统燃煤发电具有较大优势，因此电力行业的发电模式正在逐步向新能源转型。然而，我国电力产业的主导形势仍然是燃煤发电，且尚未在大规模层面上融合新能源技术，造成能源效率低下和城市绿色建设进展缓慢。为解决这一问题，燃煤发电站需要积极采用新能源技术，以支持政府在能源节约和减少环境污染方面的目标。尽管初期需要一定的资金投入，但这是确保行业长期稳定发展的必要步骤。在实施新能源技术之初，业内专家需对其属性及应用价值进行深入探究，据此引导技术的研发和实际操作，以确保电力供应的稳定性与安全性。新能源技术的核心特征涵盖：（1）运用可持续、环境低影响的能源资源进行电力生产；（2）在生产过程中不产生有害排放，对生态环境的影响微乎其微。伴随我国电力产业的不断发展，多种新能源技术应运而生。为发挥新能源技术的最大效用，全国范围内政府机构正积极促进相关基础设施建设，推广新能源技术的广泛应用。在电力行业实际情况中，水电和风电成为主流新能源选项，同时太阳能的应用也日渐普及，并展现出良好的效果。在具体执行阶段，地方政府和传统火电站需根据各自地理特点进行全面考量和选择，确保电力供应的持续稳定与安全。

2 新能源风力发电的相关技术及应用

电网是阻碍我国新能源风电发展的重要因素，一些地区风能资源丰富但消纳能力小，例如西北、东北等地区，而一些地区风能资源贫乏却用电负荷较大，例如东部经济发达地区。新能源发电风力发电涉及多方面的技术内容，主要体现在：

2.1 电子变换器控制技术

电子变换器的特征之一是使用光，可电子变换器以促进整体风力发电系统，其尤其适合大型的风力发电系统。应用电子变化器控制技术，可以保证风能转换的效率，提高风能转换后的传输效率；同时，该技术安全可靠，能有效改善无功功率因素。PWM 整流器运用下，电子变化器控制技术能对有功功率传输量最大化产生积极效果，能控制系统最大功率，有效解除有功功率以及无功功率障碍，实现风力发电系统运行效率的提升。此外，电子变化器控制技术应用中，使用永磁发电机能够保障风力发电系统的稳定运行，提升整体发电效率。

2.2 现代控制技术

变结构控制技术、鲁棒控制技术、专家系统、人工神经网络等是现代控制技术的代表类型，现代控制技术对于新能源风力发电来说也非常重要，通过现代控制技术的应用可以较好地保障风力发电技术质量水平。变结构控制技术，通过系统内部的反馈控制器发生的不连续非线性切变，依系统反馈结构切变逻辑的差异，变结构系统呈现出不同的形式和特征。鲁棒控制技术，通过坐标变换法和机理分析法建立三相并网逆变器的dq坐标系下的数学模型，以及功率外环与电流内环的双闭环控制模型，设置出自适应约束优化求解器的参数值。专家系统是一种智能推理程序，主要根据现有条件模拟人类对各种现象的推理和分析。专家系统主要应用于风电机组的故障诊断，结合模糊控制，建立风电机组机舱故障诊断专家系统模型，诊断并找出故障及其原因。人工神经网络具有高度的适应性和自组织性，对不确定性系统具有很强的适应性，通过人工神经网络，可以预测风速周期、风速序列变化和风力发电功率，可以减少功率的波动。

2.3 无功补偿和谐波消除技术

无功功率补偿技术，其应用主要是感性元件影响下发电系统当中无功功率呈现消耗的状态，电压在通过感性元件过程中，高压高的时候通过感性元件电流会对元件造成破坏，所以要通过无功功率补偿技术应用抑制谐波。风机发电过程中，存在的谐波会造成电能质量低的问题，所以这就需要注重对谐波进行消除，使用变流感器和电力设备，把相位和谐波抵消掉；或者是通过调整电容器组，改变无功功率，这样就能减少谐波的影响，或者是通过三角形连接方式，减少谐波进入量。新能源发电风力发电技术的实际运用过程中，将无功补偿以及谐波消除技术加以科学化运用，有助于提升风力发电技术的应用质量，是保障风力发电系统稳健运行的关键技术内容。

2.4核能发电技术

核能清洁发电及其利用技术和主要功能特点。核电主要是指利用化石能源和核反应堆燃料释放核能转化的剩余物质的一种热能循环发电形式，是利用逆向可再生能源进行清洁发电的另一种绿色新能源模式。在实施这种新的核能发电模式的过程中，需要和消耗的各种热能原料资源也较少。在负责全球清洁能源系统的循环经济发电系统过程中，核燃料产生的实际发电资源总成本相对较低，能量转换率较高。而在国外，大型民用核反应堆项目建设前考虑的安全环保条件一般都比较严峻、复杂、苛刻。目前发电和使用的原料仍主要是放射性铀渣等其他天然有害放射性物质。裂变反应和过程会产生大量天然有害的放射性高能射线，对我们和人类环境产生巨大的潜在影响。如何安全处理核反应堆废料，自然是一个复杂棘手的问题。从目前世界各国的经济发展和技术状况总体分析，核能发电等先进技术的应用和推广，特别是在沿海地区已经比较迅速和普遍，可以在短时间内产生一些较大的、可观的综合经济效益。

结语

针对储量十分丰富的风能、太阳能、地热能，不断优化其控制方法，利用多种控制方法，能够有效解决新能源电力系统并网难题，优化资源分配，实现电网高峰和低峰阶段的自由切换。同时，通过先进的信息科技技术，对新能源电力系统运行予以优化，能够将新能源电力系统的优势发挥到极致，从而更好地实现新能源发电目标。

[1]刘中建，周明，李昭辉，等.高比例新能源电力系统的惯量控制技术与惯量需求评估综述[J].电力自动化设备，2021，41（12）：1-11，53.

[2]丛晶，宋坤，鲁海威，等.新能源电力系统中的储能技术研究综述[J].电工电能新技术，2014，33（3）：53-59.