基于清洁能源的发电技术研究

基于清洁能源的发电技术研究

郭涛,王家伟,张志豪,师启鑫,邸瑞升

中北大学朔州校区 山西 朔州 036000

摘要：电力是人类进步的主要基础能源物质，现代人类生活已经依赖于电力，现代电气设备以及各类电器都需要以电力作为动力来源。而我国除了一些特殊环境优势较大的区域建立的风力、水力发电厂外，大多数区域仍旧使用火力发电作为电力生产的主要方式。但是火力发电的污染性较高，为了在实际的电力生产中，减少石化能源的耗费以及电力生产的可持续性，新型清洁能源的开发成为了目前火力发电技术研发的重点内容。风力发电和光伏发电都是利用可再生清洁能源进行发电的方式，对于缓解我国环境和资源问题具有十分重要的作用。但是，这两种新能源发电方式在实现并网以后，实际运行和调度过程中难免会存在一些问题。基于此，需要认真研究风力发电和光伏发电并网的特点与现状，联系实际分析并网运行中存在的问题，运用新知识、技术解决，确保风力发电和光伏发电技术能为电力事业整体发展提供可靠保障。

关键词：风力发电；光伏发电；并网

现阶段的新能源发电起步相对较晚，随着新能源利用率的提高，新能源发电已成为社会发展的必然趋势。 我们必须对此给予足够的重视。 积极借鉴西方先进国家的实践经验，风能和太阳能的相关生产受到自然条件的极大影响，因此，当风能和太阳能资源丰富时，发电量可以满足用户和消费者的需求，但是随着自然条件的变化，风能资源的消失和太阳能资源将导致间歇性发电不符合标准，无法满足用户持续大量用电的特点。这对电力系统中的发电平衡提出了更高的要求。但是，由于目前我国客观技术条件的局限性，不能满足电力系统各方面的需求，也不能完全实现电力能源协调的目标。同时，由于风力发电厂和太阳能发电厂往往建在经济发展相对落后的地区，基础设施建设相对薄弱，电力需求相对较低，电力消费能力相对较弱，这是不利于新能源发电厂的发展。更进一步，甚至是无法维持操作并且停止发电的情况。

1风力发电与光伏发电并网的特点和现状

随着经济时代的不断发展，火力发电能源也从传统的单一能源向着多元化能源方向发展。这也是为了适应当前矿物能源资源危机，在火力发电中不断引入新的清洁能源。在实际的应用中，全国各地都建立起独立的发电能源模式，并且受到电力建设排放标准、经济社会发展性能等因素的影响，火力发电厂中一次能源比重逐渐降低。不但我国受到能源短缺威胁，世界各地都在施行新的技术从而应对能源短缺严重的问题。而能源多样化是最有效的应对方式，虽然很多国家开始使用天然气作为火力发电能源，但是一些天然气供应不稳定的国家仍旧以煤炭为主。并网型风力发电指的是将风力发电系统和市政电网实现并网以后，在市政电网发电的基础上利用风能这种可再生清洁能源作为电力系统供电的一种补充。利用风能这种清洁能源，可降低对周围环境的污染。风能可实现循环利用，提高了资源的利用率，降低对不可再生能源的消耗。但是，该发电形式在实现和市政电网并网以后，受风力资源自身特点的限制，比如，风速的不稳定使得监管部门无法及时获取风力资源变化信息，加上技术不够成熟不能提前储存大量风力资源，就会在需要用电时影响风力发电的效果和电网的正常运行。未来对于并网型的风力发电有很好的前景，需进一步加大对风力发电及其并网的投入和研究。

并网型光伏发电指的是将太阳能光伏发电与电力系统连接起来组成并网型发电系统，可以为电力系统提供无功和有功功率，实现光热资源向电能资源的转换，并利用变压器将变成和电网相一致的电压，使得电能在电网中正常传送。光伏发电不需要蓄电池，就减少了资源的消耗和对环境的污染，同时，可实时供电，运行也更加安全和环保，且操作起来简便，具有很高的经济和社会效益。但光伏发电同样会受到环境和技术因素的影响，在未来还需加大资金方面的投入，加大技术研究。

2风力发电和光伏发电并网中存在的问题

随着清洁能源开发利用工作的不断深入，我国电网中清洁能源装机容量比例越来越高，对电网造成的影响也日趋明显。加强清洁能源开发利用与运营管理，妥善解决清洁能源开发利用和并网过程中存在的问题，是我国能源事业顺畅发展的重要前提保障。并网过程中的孤岛效应指的是电网中某个区域中设置有电流通路，但是实际运行时没有电流通过，比如，电网系统维修不当或故障一直没有解决而导致电力失压，用户端不能及时该故障导致用户端的供电系统切出市政电网，使得风力发电和光伏发电系统与电网形成了一个供电孤岛。孤岛效应发生的主要原因和风力发电与光伏发电的总容量太大而影响了用户端的供电质量，孤岛区域会产生较强的电压和额冲击电流，在电压和电流的作用下会损坏电力设备，还会影响配电系统的整体运行。所以，一般会设置预防孤岛效应的设施措施，包括对电网的电压、频率变化装置进行检测、加强对电网频率移位、流过电流的阻抗、相位跳跃、相位谐波和不稳定电流等的监控等。风力发电与光伏发电的增多会对电力系统孤岛效应产生越来越多危害，只有研究从根本上可以解决孤岛效应的技术措施，才能确保电力系统的稳定运行。

3风力发电与光伏发电并网解决措施

从配电系统发展完善方面来看，应根据风力发电和光伏发电并网后的运行特点探究更加有效的新型配电系统，加强理论研究的同时，还要实地考察风力发电与光伏发电电源位置和方向，研究两者的容量、并网方式是否科学合理，或减少因为容量过大或并网连接不合理而引起的电压谐波和电压波动问题。在未来，应合理规划并网电力系统，以确保风力发电与光伏发电并网后电力系统运行的安全可靠。在光伏发电系统和风力发电系统并入到市政电网以后，由于改变了原有电力系统运行特征，所以在实际运行中容易出现故障问题，且这些故障大部分是电气量方面的故障，是因为风力发电系统和光伏发电系统电容量过大引起的。但因为风力发电和光伏发电本身具有较强的不确定性和不可控性，导致这些故障也变得更加复杂好多变，给电网运行检测工作带来很大的困难，影响电力系统的稳定运行。

结语

本文对风力发电与光伏发电并网的特点和发展现状进行了简单介绍，指出这两种新能源发电方式在实际运行调试中容易出现孤岛效应、可靠性和经济效益方面的问题。所以，要认真研究和全面掌握风力发电与光伏发电在并网实现中存在的问题及其原因，探析解决风力发电和光伏发电并网问题的措施，并不断加强对并网孤岛效应的检测、探究新型的有效配电系统、完善光伏和风力发电系统，促使我国电力事业健康稳定地发展。

参考文献：

[1]杨卫东，薛峰，徐泰山等.光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求分析[J].2016（15）：36.

[2]苗蒙.风力发电和光伏发电并网问题的探究[J].东北电力技术，2016（3）：45-47.

[3]王喜龙.浅议风力发电和光伏发电并网问题[J].建筑工程技术与设计，2017（7）：1633.