基于混合储能的并网光伏电站有功分级控制策略

基于混合储能的并网光伏电站有功分级控制策略

唐云

国家电投集团贵州金元 威宁能源股份有限公司 贵州省毕节市 551700

摘要： 风力发电依赖于自然风资源。同样，光伏发电也依赖太阳能。这两种发电方式是新能源发展的产物，具有十分明显的环保优势和经济价值，且都可以维护自然界的生态平衡，节约能源的消耗。但不可否认的是，这两者电网的并网本身也存在一定的困难，在调试的时候也会遇到一定的风险，进而影响整个电力系统的可靠性，所以在新时期，也应当针对并网系统展开更为深入的研究。

关键词： 混合储能；并网光伏电站；有功分级；控制策略

引言

在新能源领域，风力发电和光伏发电是更清洁、更环保的发电方式。前者利用自然风力将其转化为电能，后者将太阳能转化为电能，增加风力与光伏发电的装机容量有助于获得更多电能，新能源技术的应用能够对我国能源结构做出调整，同时降低电力系统对传统电力生产方式的依赖性，这也能够更好地实现国家的可持续发展。而在实际工作中发现，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态效益。

1并网光伏发电概述

并网光伏发电强调太阳能光伏发电与电网系统的连接，目的是为电力系统提供无功和有功功率，推动光热资源向着电能资源的顺利转化，在变压器的引导下，将电能资源转化为与电网相一致的电压，保证后期在系统中的正常传送。值得注意的是，光伏发电并不需要使用蓄电池，这就减轻了环境的负担，而且也大大降低了资源的消耗，保证供电的稳定性和可靠性，让电网的运行环境变得更加安全。与此同时，光伏发电的运作体系并不十分复杂，反而是在一定程度上省略了许多繁琐的操作流程，可以获得大于投资的收益。然而，由于新能源的开发必然意味着技术的转型和升级，而国内的开发手段并未完全成熟，依旧存在较大的进步空间，所以在未来也有一些瓶颈亟待突破^[1]。

2光伏发电并网中存在的主要问题

2.1孤岛效应的产生

电力企业运行过程中，有时需要对电气设备进行维修和保养。当发电系统出现故障时，也可能导致部分地区供电中断，而当用户端发电系统并不具备这种断电行为的自检功能后，就可能让其从整个城市输配电网络中脱离出来，进而导致周边风力与光伏发电网络脱离主输配电网络成为孤岛。孤岛效应的出现会随着风力、光伏发电装机容量的增大而增大，这都不利于整个配电系统的安全运行，同时也会给电力检修人员的生命安全带来威胁，并且也可能导致配电系统发生损坏。

2.2自然环境的干扰和限制

无论是风力发电还是光伏发电接入电网，都会受到周围环境、风速、光照等自然因素的限制，本身就具有很大的随机性和不可预测性，所以产生的干扰和影响是最为突出的。例如，风速的不可调控特征就会导致风力发电的频率波动变大，影响电网并行时的电压和频率的稳定。而且，在并网初期，电压谐波本身就很容易产生，如果风速变化过快，风电场和临近电场的电压也会出现闪变的现象。就光伏发电来讲，由于其自身以太阳能为核心依靠，所以也十分依赖太阳的环境，例如日照的强度和时间等等，很难在并入电网之后，与风力发电系统实现天衣无缝的配合，这也会给电力系统的运行带来更多的挑战和风险^[2]。

3 并网光伏电站有功分级控制策略

3.1太阳能电池

太阳能电池是这种新型光伏发电的运行核心。随着我国科技的发展，光伏电池不断优化和完善。最初的光伏电池是以硅为原料完成工作的，这种材料经济成本较高，运转期间出现的电能损耗较高。二代光伏电池技术和原材料得以优化，使用的范围变大，内部原料使用非硅成分，这种改良非常成功，可以在降低经济成本的前提下，减少运行期间电力的损耗。当前拥有最新技术的光伏发电内部构成为薄膜电池和晶体硅等，这种设计方式可以大幅度提升光伏发电期间光电的转换效率。

3.2太阳聚光光伏

太阳能聚光光伏技术可以在一定程度上减少地面太阳光的消耗，增加太阳能的转换概率。这项技术的本质是使用特定的技术方式，将太阳光线能量汇集到聚光电池，进而强化阳光的照射强度。这项新型技术的使用，可以加快电力系统运转速度，大幅度降低生产期间花费的经济投入成本。其中，聚光器是这项新型技术的重要装置，多数时候运转的功能是加热光能。在聚光器热量达到一定数值时，系统将完成光热能转变。在此基础上，电力系统会通过对应的装置将光热能输送至电池，可以实现光电的高效转换，发挥光伏发电的作用。

3.3检测并网孤岛效应

如果不消除并网逆变器负载的影响，并网逆变器在接入时也可能出现电源故障的反向输出电压频率，此时，逆变器输出的频率误差会大大增加，长此以往，孤岛效应就会逐步扩散。对此，企业要关注逆变器输出频率，选择高精度的仪器设备检验频率偏移的问题，并及时公布检测结果，让值班人员进行阅览，做出针对性的处理。在电网正常运行的时候，也要及时使用逆变器，判断公共电网输出和并网系统相一致。如果出现了较大的相位差，就应当对两者的差进行检测，分析电压电流的变化规律和情况，探究孤岛效应是否存在，更加清晰的展示出电网运行的状况

^[3]。

3.4构建风力发电与光伏发电系统的验证环境

为了获得更好的风力发电和光伏发电并网效果，保证整个输配电网的运行稳定，首先要做的就是加强新能源发电方式特性的研究，结合新能源发电方式的特性为其建立两种发电系统的动态与静态模型，进而加强对两种发电系统的优化改进。通过对风力发电与光伏发电系统的模型分析，为其设计出更加完善的控制系统，在设计中要利用电力软件对两种发电方式供电能力进行准确计算，这样才能为后续风力与光伏发电系统的测试与验证打下良好基础，提供更加详尽的数据资料。为了降低环境因素对风力与光伏发电系统造成的影响，还应该在发电系统的建模研究中加仿真实验，在设计中要结合以往风力与光伏发电系统的典型案例并对所设计的发电系统进行运行方式、故障场景的模拟，进而分析系统设计方案中存在的漏洞，针对相关风险因素制定更加完善的解决措施，提高发电系统的控制能力。在仿真实验中，要对新能源发电系统的运行进行仿真计算，为了更好地积累新能源发电的并网经验，我们要建立专门的数据库，将研究设计中的成功参数与有效控制措施记录备案，这样有利于为后续工作提供参考依据。风力与光伏发电系统的设计要注重加强其与电网共同作用的研究，当风力发电与光伏发电网络与输配电网路进行连接后，三者之间的作用情况较为复杂，如果不能准确掌握新能源发电系统的作用情况以及电网运行特性，就会影响整个电网的运行稳定性。因此，在风力与光伏发电的并网设计中要通过全新的方式对两种发电方式影响情况加以分析，在通过对设计方案的调整、改进来提升配电系统的稳定性，降低主网与微网之间的相互影响。设计人员必须找到主网与微网之间存在的本质区别，才能找到更适合的并网方式，让并网设计水平得到提升。

结束语

综上所述，持续推进风力发电和光伏发电一体化是合理的，也是必要的，这是我国调整资源开发模式的应有之策，也是提高电力输送质量和效益的有效措施。本文通过孤岛效应、自然环境的干扰和限制这几个角度，论述了并网光伏电站有功分级控制策略，能够作为从业人员的参考依据。在未来，企业也应当走自主科研和创新的道路，突破技术上的瓶颈。

参考文献：

[1]李艳红,王涛.风电光伏项目法律风险管控初探[J].中国律师,2021(11):83-85.

[2]姜洁.太阳能光伏并网发电施工技术探讨[J].农村电气化,2021(11):74-75.DOI:10.13882/j.cnki.ncdqh.2021.11.024.

[3]唐兰兰. 光伏并网发电对电网的影响研究[C]//中国电力企业管理创新实践（2020年）.,2021:764-766.DOI:10.26914/c.cnkihy.2021.035472.