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新能源光伏发电并网问题研究

2021.01.25点击:

【摘要】全球任何一个国家的经济发展都离不开能源供给,都 需要依托现有能源资源开展各项经济活动,然而随着经济的高速 发展,对能源的需求量不断攀升,能源储备不足问题日益凸显, 目前大部分国家都处于能源衰竭之中,新能源开采刻不容缓,光 伏发电作为一种全新的可开发能源逐渐受到青睐,本文就新能源 光伏发电并网问题展开了重点讨论。 【关键词】新能源;光伏发电并网;研究 doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.35.3905

电能是社会发展、居民生活不可或缺的能源,电力的来源随 着科技的进步也由原来的石油发电相继过渡到风力发电、潮汐发 电以及太阳能发电,而随着科学技术的又一次飞跃,新型发电方 法光伏发电应运而生,光伏发电技术不仅具有巨大的发展潜 力,发展趋势也十分稳定,如果能将光伏发电技术大范围普及, 会对我国社会经济的发展具有重要意义。 一、什么是光伏发电并网 “光伏发电并网”对大多数人来说还是一个非常陌生的词汇, 想更好的了解光伏发电并网,我们首先要了解光伏发电,光伏发 电具体来说就是将各类能源储存充裕,通过技术手段将其转变为 人类所需的电能,简单来说就是将光能转变为电能的一种发电技 术,其产生的原理是“光生伏特效应”[1],其具体实现过程大致 就是将太阳能电池板进行排列组合,当这些太阳能板受到阳光照 射后电压就会不断升高,电压达到一定数值之后就可以转化为直 流电,再通过逆变器转变为交流电,进而直接实现为电网供电。 那什么是光伏发电并网呢?光伏发电并网有两种方式,一种 是分布式,其中最常见的例子就是与我们生活息息相关的太阳能 发电,这种发电并网方式的特点就是电量小,涉及范围广;而另 一种方式就是集中式发电并网,即在某个特定地点集中建立大型 光伏发电基地,其产生的电量是相当巨大的,可以直接供给多个 电网。 二、新能源光伏发电并网与配电网的紧密联系 光伏发电并网很大程度上会影响配电网的保护装置,当配电 网出现故障时,如果电流大小存在过大差别,就会给配电网带来 负面影响,光伏电源容量与配电网容量差别越大,带来的负面影 响就越明显,此外光伏发电并网对电路的自动重合闸也会产生影 响,而自动重合闸对保障电路的稳定运行具有重要作用,当电路 发生故障时自动重合闸会及时对断开的电路进行修复,确保其继 续工作,而断路器断路时会产生电弧,重合闸过快的反应会导致 电弧重新燃起,从而产生反作用 [2],不仅没有使连接动作失败, 还破坏了更多电线,因此需要光伏发电并网与自动重合闸在合闸 时间上做到协调一致。此外光伏发电系统保护与配电网保护之间 也要做到协调配合,如果配电网出现大频率的故障,对光伏发电 系统会造成严重损害,使其使用寿命大幅缩短,从而大大增加投 入成本。 三、太阳能光伏发电并网技术及其应用 利用传统能源发电不仅资源有限,也很容易产生污问题, 所以国家一种倡导新能源发电理念,而太阳能作为一种清洁能源 不仅具有可再生、产量高的巨大优势,同时也利于生态环境保护, 太阳能光伏发电不会产生废弃物而造成环境污。然而太阳能发 电还存在一些问题,不能直接取代传统电网技术,因此就需要通 过并网技术建立太阳能与配电网的连接,实现直流电向交流电的 转换。太阳能光伏发电并网技术的研究对推动我国新能源电力行 业发展具有里程碑式的意义。 太阳能光伏发电并网系统还存在的问题: 由于并网系统技术还不够完善,在太阳能光伏发电并网系统 技术应用过程中,就会对传统供电系统电网造成不良影响,比如 谐波污、电压波动、无功平衡等。 1. 关于谐波污:在太阳能光伏发电系统中,逆变器是产生 谐波的根本原因。上文有提到,太阳能电池板经过排列组合吸收 太阳能后产生的是直流电,不能直接接入电网,需要通过逆变器 转化为正弦波交流电,而在电流转换的过程中就会产生大量的谐波,当谐波积攒到一定程度就会发生谐波污 [3],需要及时采取 相关手段消除谐波,避免其对电磁产生干扰以及造成大量电能损 耗,在实现并网之后,应加装谐波污监控系统对谐波进行监测, 然后根据我国电网谐波电压规范进行判断,是否有出现谐波污 现象,如果出现了要立即解决。 2. 关于电压波动:在太阳能光伏发电系统中,太阳光的强弱 会对发电电压造成直接影响,太阳光越强电压输出的功率就越高, 太阳光越弱电压输出的功率就越小 [4]。所以在太阳光强弱变化下, 势必会导致太阳能光伏发电过程中出现电压波动。电压波动频率 越大越代表太阳能光伏发电状态不稳定,如果此时接入配电网势 必会对配电网产生损害,所以在太阳能光伏发电并网过程中,要 及时做好电压补偿工作,确保光伏发电电压始终保持稳定状态, 满足并网需求。 3. 关于无功平衡:无功功率平衡是指在太阳能光伏发电并网 系统中供电系统的无功电源所发出的无功功率与系统中的无功损 耗以及无功负荷相平衡。在光伏并网发电系统中无功平衡功率因 数一般在 0.98 以上 ( 表示有功输出 )[5],与配电网需求存在差异, 功率因数相应下调,从而导致无功平衡问题的产生,需要采取相 关措施来实现无功平衡,无功功率补偿技术由此产生,无功功率 补偿技术通过对光伏发电并网系统的功率因数进行控制,确保其 功率因数始终稳定在合理范围内,从而有效实现无功平衡。 四、新能源光伏发电并网系统技术发展展望与策略 (一)注重新能源光伏并网技术人才培养 技术人才是推动新能源光伏发电并网系统不断取得突破的关 键,随着时代发展的进步,对新能源光伏发电并网技术人才需求 越来越强烈,新能源光伏并网技术正处于不断完善的过程中,涉 及的知识面越来越广泛,急需高素质技术人才为技术发展助力, 所以相关部门应加强对光伏发电并网技术人才的培养力度,提高 从业人员门槛,组织对技术人员进行培训,提升其专业技能。 (二)加强新能源光伏并网技术科研力度 新能源光伏发电并网技术作为一种高新技术产业,对相关技 术要求自然是非常高的,然而就我国目前技术水平现状来看,还 有很大的提升空间,需要相关部门加强科研力度,一方面可以借 鉴国际先进技术和经验,加强国际交流合作,与国际接轨;另一 方面在科研实践工作中不断总经验教训,合我国实际情况, 提升技术创新能力。 (三)国家加大扶持力度,给予政策优惠 新能源光伏发电并网技术的研发需要大量的资金投入,给技 术投资方带来很大压力,这时就需要国家加大扶持力度,给予一 定的政策优惠。国家应立足于新能源光伏发电并网技术的发展需 求,对相关产业给予适当的政策扶持,为新能源光伏发电并网技 术的研发提供强有力的保障,为相关产业发展营造良好的氛围。 束语: 综上,新能源光伏发电并网技术的出现是科技领域的巨大进 步,也是能源开发领域的重大突破,新能源光伏发电并网技术的 出现有效的解决了世界能源短缺问题以及传统能源带来的环境污 问题,新能源光伏发电并网技术的发展还面临很多问题,相关 行业还要加强科研力度,培养相关技术人才,为新能源光伏并网 技术的快速发展提供强大后盾。

参考文献:

[1]任晓宜.太阳能光伏发电并网技术的应用分析[J].建筑工 程技术与设计 ,2020,(22):3479.

[2] 陈艳丽 , 金玉东 . 新能源光伏发电并网问题研究 [J]. 建筑工 程技术与设计 ,2018,(18):4460.

[3]姜文杰.新能源光伏发电并网问题研究[J].中国战略新兴 产业 ,2018,(30):5.

[4] 沈月 . 新能源太阳能光伏发电并网及其相关技术发展 现状与展望 [J]. 中国战略新兴产业 ,2018,(48):24.

[5] 赵俊林 , 秦虹 , 申雨慧 . 太阳能光伏发电并网技术及其应用 [J]. 大众标准化 ,2019,(17):47-48.http://www.jzgcjsysjzz.com


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