风力发电和光伏发电并网问题的探究

孙文平

摘要：当前我国风力发电规模不断扩大，呈现出行业集中、管理难度高的特点。中国作为能源大国，拥有非常丰富的风能、太阳能等绿色可再生能源，并在各个领域得到广泛应用，有效推动着中国经济的发展。电力开发始终是支撑资源输送的重要基础，在维护能源安全中所发挥的作用是无可替代的。在这其中，风力发电和光伏发电依赖的都是可再生清洁能源，能够进一步凸显出我国电力开发的技术水准，缓解环境开发和经济建设之间的矛盾。对此，本文阐述风力发电和光伏发电并网中的问题，应对的措施。

关键词：风力发电;光伏发电;发电并网

引言

我国是世界上风电规模最大、发展速度最快的国家。截至2020年底，我国风力发电装机容量超过2.8亿千瓦，占总装机容量的13%，年发电量4665亿千瓦时，占总发电量的5.5%，整体上已成为除火电和水电以外的第三大电源。在2020年9月召开的第七十五届联合国大会一般性辩论上，***总书记对外承诺我国二氧化碳排放将力争于2030年前达到峰值，并努力争取2060年前实现碳中和。为了实现上述目标，以风力发电为代表的清洁能源技术必将在未来迎来更大的发展。与此同时，受资源禀赋限制，我国风电长期采用“大规模集中式开发、高电压远距离输送”的开发模式，超过70%的风电位于“三北”地区，甘肃、新疆、青海、吉林、冀北5省（区）风电穿透率超过100%，风电已超越水电成为国内10余省（区）的第2大电源。在实际工作中发现，新能源发电系统在并网过程中仍然存在诸多问题，这些问题都影响着输配电网络的运行稳定性与安全性，阻碍着我国新能源产业的发展，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態效益。

1风力发电并网的重要性

传统发电模式在能量转变过程中，对环境造成了严重的破坏，污染处理成本较高。风力资源为绿色可再生资源，其在转变电能过程中，不会产生任何污染物质，实现我国经济绿色可持续发展。现阶段，我国风力发电厂规模不断扩大，风力发电量逐渐增加，满足人们的用电需求。为了推进风力发电的快速发展，应重视风电并网技术的发展，实现离网型风电形式优势充分发挥的目的。到2050年非化石能源在能源生产中的比例和电能在能源消费中的比例均会超过50%。电力平衡、新能源消纳、煤电定位，是“十四五”能源规划要解决的三大问题。风电场如何融入到未来电网中的系统科学，是解决新能源发展的关键技术问题。

2光伏并网发电系统组成

光伏并网发电系统主要是由继电保护装置、光伏列阵、逆变器、储能装置以及最大功率点跟踪装置等组成的。为了能够保证电压和电流处于相同的频率，在整个光伏系统中最基础的环节就是光伏列阵，可以利用光伏列阵将太阳能转化为电能，然后再通过电池单体根据电压电流的实际需求，将其串并联安装在支架上。但是，光伏电池的列阵具备很强烈的非线性特征，主要是由于在电力输出过程中会受到负载光照以及温度等多种因素的影响。最大功率点跟踪装置能够保证电池列阵时刻保持最大的输出功率，确保能够真正实现光伏能源的高效利用。而储能装置主要就是对光伏系统中的电能进行调节和控制，在光照过程中将充足的电能进行储存，等需要的时候再将储存的电能释放出来，可以对供电平衡状态以及电源的输出状态进行有效的调节。光伏发电系统还有一些非常典型的特征，就是受到外界温度光照等因素的影响，会影响输出功率，导致发电功率不够稳定，不具备可控性，整个光伏系统的造价非常高。

3风力发电和光伏发电并网问题

3.1孤岛效应

通常意义上所说的孤岛效应指的是，尽管电网某个区域中设置了电流通路，但在实际运行的时候，电流却始终没有通过的现象。比如，若是维修的脚步落后于电网系统故障蔓延的速度，或者是问题已经积重难返，电力就会由此失压。另一边，用户端对问题的排查也会出现延迟，必不可能与电网系统的故障处理保持同步，这就会让远距离的用户端供电系统与市政电网相隔开来，电网与电网之间也出现了资源传递的壁垒——孤岛效应，这一现象主要集中在风力发电和光伏发电系统之间。纵观孤岛效应的根源，主要在于风力发电网与光伏发电网的总容量与用户端范围不符。从而进一步损坏电力设备的运行，破坏整个系统的稳定性和可靠性。因此，许多供电企业都会针对孤岛效应做出一定的预防工作，包括频率变化装置检测、电网频率移位、流过电阻阻抗、相位跳跃的监督等等。

3.2自然环境的干扰和限制

无论是风力发电还是光伏发电的并网，都会受到周围环境的限制，而风速、光照这些自然因素，本身就具有很大的随机性和不可预测性，而大规模风电集中接入形成弱电网场景，大规模风电基地多位于相对偏远地区，风力资源丰富，但风电基地与主网电气距离比较远，缺少传统电源支撑，短路容量比较小，容易形成弱电网环境，扰动将被弱电网系统放大，由此导致电压、频率稳定、振荡和谐波等问题愈发严重，产生的干扰和影响是最为突出的。

3风力发电和光伏发电并网对策

3.1保证新能源发电电网稳定运行的控制技术的应用

针对光伏发电方式的特点，在通过微网将光伏发电系统接入主网时，需要通过一种更加彻底的并网方式来巨让系统故障的原有特征发生改变，降低并网中的故障隐患。并网后的输配电网络整体结构发生改变，当主网电气设备出现故障后，电气量、电压等参数都会发生较复杂的变化，如果仍采用常规的故障检测方法以及排障措施，就可能导致微网上的光伏发电系统运行受到影响，所以我们要加强对电网保护方式以及相关技术的研究，应用其更加先进的电网保护技术。

3.2增强电能消纳水平

现阶段，我国并未实现全国电网智能联网的目标，若是部分地区发电量超高，则会出现窝电现象，影响风力发电并网发展。究其原因，部分地区传统火力发电的电能能够满足该地区人们的用电需求，风力发电厂成为可有可无的基础设施。风力发电厂若长时间未能得到有效运用，使得风力发电设备闲置，会造成社会资源浪费。为了提高风力发电设备的利用率，降低社会资源浪费率，鼓励地区建设过程中提升电能利用水平，并依据地区实际情况实现电能价格的调整，确保当地人们能够充分利用风力发电的电能，减轻传统火力发电厂的电能输送，对保护周围环境有积极影响。

3.3增加分散式风电、光伏项目开发

分散式风电、光伏最重要的特征是规模小、离负荷中心近，可以就地消纳，对电网冲击小，还能因地制宜综合利用起所有风光资源，为提高新能源并网消纳提供新的路径。

3.4配套建设项目储能或电网储能电站

通过新能源项目本身同步建设一定配比的储能或电网侧建设一定数量的储能电站，提高新能源发电量和电网调峰能力，可解决部分限电和调峰困难。

3.6通过对存量火电灵活性改造，提高火电调峰能力

通过对存量火电灵活性改造释放火电机组全燃煤调节空间，来提高新能源项目的发电占比，同时又能保障电网的稳定性。

3.7配套建设光热发电、制氢等项目

大型集中新能源项目可通过配套建设光热、制氢项目，提高自身调峰和负荷消纳能力。

结束语

综上所述，风力发电和光伏发电并网技术是一种新型的电力生产技术，通过对这一技术的有效应用，可较好地保障中国风力发电和光伏发电并网的电能质量。然而在该技术的具体应用过程中，往往会受到谐波、电压波和闪变的影响，对此，相关部门必须充分分析和探究该技术，采取有效措施来对这些影响因素引发的问题进行解决，以此来确保风力发电和光伏发电并网的作用得到全面发挥。

参考文献

[1]林勇.风力发电并网技术及电能质量控制对策探析[J].装备维修技术，2020（2）：182-183.

[2]石烺峰.风力发电和光伏发电并网问题研究[J].价值工程，2015（03）：36-37.

[3]王可舜.关于风力发电与光伏发电并网问题的探讨[J].自动化应用，2016（05）：75-76.