风力发电和光伏发电并网问题的分析与研究

风力发电和光伏发电并网问题的分析与研究

赵建华

华设设计集团股份有限公司

摘要：风能和太阳能是更加环保的电力来源，在新能源领域具有重要地位。风能利用自然的风力转化为电能，太阳能则将太阳能量转化为电能。增加风电和太阳能发电装机容量，可以为我们提供更多电力。应用新能源技术有助于调整我国能源结构，减少对传统电力生产模式的依赖，推动国民经济的可持续发展。然而在实践中，新能源发电系统仍存在许多问题，这不仅会对电网的稳定与安全造成影响，也将成为制约新能源行业发展的一大障碍。为了真正实现我国工业结构的转型，必须尽早解决风能和光伏并网方面的问题，从而使得电力工业得到更大程度的发展，进而实现更高的生态效益。

关键词：风力发电；光伏发电；并网

引言

越来越多的国家选择应用可再生能源来解决能源危机和环境污染的难题。然而，与其他发电方式相比，风力发电和太阳能发电的可变性较高，可能对电网稳定性造成影响。因此，需要进行研究和探讨，以解决或改善风力发电和太阳能发电并网问题，其重要性不言而喻。

1风力发电与太阳能发电并网的现况和概况

我国对新能源产业的重视逐渐增加，导致风电和光伏发电规模不断扩大。随着应用的普及化，两种新能源技术将逐渐积累并不断完善。当地风电并网装机容量增加了526万千瓦，其中东北三省占比46%，南部和中东部省份合计占比54%。数据显示，我国在风力发电计划的布局较为合理。截至2020年底，光伏发电新增装机容量同比增长了60%。

1.1 并网风力发电

风电并网主要是指市政电网与风电生产系统的有效结合。它基本上以市政电网发电为基础，借助风能是补充能源的新方式。借助风能发电不仅能够减少环境污染，而且能够回收风能，提高资源利用率。但如果鉴于风电的局限性，供电部门无法获得风电变化的准确信息，风电所形成的电力就无法得到有效利用，则风力发电技术需要改进。

1.2 并网光伏发电

并网光伏发电主要是指将电网系统与太阳能光伏发电系统高效连接，借助太阳能发电予以供电系统所需的无功和有功能源。如果变压器使用正确，将太阳能形成的电能电压转换为与电网电压相对应的电压，这样以后的能量传输就不会出现错误。而且，借助光伏发电不涉及蓄电池的使用，既保证了电网的稳定运行，又减少了环境污染。光伏发电的工作结构比较简单，简化了许多复杂的工作流程，降低了发电成本。

2风力发电及并网光伏发电的特点

风力并网系统的特点及发展趋势。目前，我们国家各地已开始结合当地自然气候条件发展风力发电，并网风力发电依托大电网，保证资源的高效利用。风能是一种清洁的可再生能源，在开发过程中基本不形成污染和环境破坏。但风力发电具备不可控、易受地区因素制约的特点，部分地区风力发电技术趋于完善。此外，在发电的同时，还能够保证风能资源的大规模储存。当前，我国各行业的可持续发展仍然是一个重要的发展方向，一定要认清现状，加大技术、人才、资金的投入。

并网光伏系统的特点及发展趋势。并网光伏发电系统的最大优点是能够向电网予以稳定的电力，其工作原理是：借助太阳能光伏板和转换器将太阳能转换成电能，然后由变压器将光伏电能升压到与公共电网电压一致，然后输送给有需要的用电企业。鉴于传统储能蓄电池中含有许多对环境有害的物质，因此没有必要选用传统蓄电池。目前，普遍选用太阳能电池板，不仅可以节约能源，而且安全可靠，不需要太多技术，能够普遍作用。

3风力发电、光伏发电并网问题

3.1 电网并网后的经济效益

风电、光伏、输配电网等发电系统并网后，原有的一些用电设备将闲置，从而改变电网的整体布局，造成资源浪费。当两种不同发电模式同时工作时，鉴于负载较小，配电变压器出现轻微负载问题，此时配电装置将被认为是新发电模式的备用装置，提升了发电系统输电线路的运行成本，降低了电网的经济效益。

3.2 电网孤岛现象

当这两种发电方式并入电网时，会因电网维护而形成孤岛现象，从而将风电和光伏发电系统与电网分离，形成自供电孤岛效应。如果主电网和电网相互间的一些联系被切断，整个岛屿将完全由风能和太阳能供电，造成一些地方有电流但实际上不存在电流的现象。这是由于能源发电系统的总容量非常大，造成人类生活和电能消耗的不稳定。要解决此问题，一定要手动关闭或选用设备让系统再次供电，这是一种很容易引起副作用的情况。导线突然接通电流，会造成该区域的电压在短时间内迅速升高。双重效应会给设备带来很大的冲击，造成设备的严重损坏，给供配电系统的安全运行带来负面影响。因此，必须避免这样的背景前提，一定要在系统内部安装防孤岛保护设备。目前，在市场上开发的逆变器能够有效避免孤岛现象，结合需要分为有源和无源两种类型。在无源状态下，系统实时监测电网电压和频率的变化。在活动状态下，系统更加完整，能够实时监测频率变化、相位跳变和市电电流不稳定情况。目前，全国风电、光伏发电数量较多，但其造成的孤岛效应日益严重，相关部门一定要结合实际情况采取相应的技术防范措施。

3.3 发电系统运行可靠性

风能和太阳能发电系统仍存在重大不确定性。它们都受到气候和环境的影响。风能和太阳能的发电量都会发生很大的变化，但如果连续阴雨天气或者冬季阳光强度不足，日照时间变短，太阳能发电的发电量和电压都会发生很大的变化。此外，其他发电系统也会对风能和太阳能发电系统产生影响。电网被切断后，风能和光伏发电设备将停止工作，这将对电网的稳定性形成不利影响。现有两种发电方式均需增强继电保护。不进行继电保护，会造成电气运行时继电器误动作，从而致使电气设备故障。

4解决风力发电、光伏发电并网问题的措施

4.1 加大对岛屿效应的监测

如果各电网链路出现不同程度的故障，分布式电源将与其主电网分离，保证其独立运行，从而保证自身安全，促进达成稳定供电要求，这种供电方式会削弱电能质量，降低用电安全，对人民生命财产安全造成极大危害。因此，必须保证用户用电安全和质量，电力公司需要增强对电网运行情况的监控，如果电网出现这样的情况，能够立即发现并采取相应措施，有效监管。确保电网安全、平稳运行。此外，能源企业应继续增强电网防孤岛研究，着力研发高精度、及时的孤岛监测新方法，确保在电网发生紧急故障时，得以对这些孤岛进行隔离和合理优化，有效切断电网，确保电网安全。因此，有必要增强对电力系统运行的监控，加强防孤岛保护，提升其运行的有效性、连续性和安全性，保证电力的使用和安全。

4.2 研究新的、更高效的配电系统

更好发挥能源市场作用，需要全方位了解和掌握风电、光伏发电并网后的实际运行特点。其次，根据上述分析，电力公司应明确风电、光伏发电的选址、容量和最佳位置，对风电、光伏发电的接入位置、并网方式、控制方式等进行深入探讨。光伏能源发电网络。综合分析电力系统引起的电压谐波和电压波动。在实际规划中，一定要充分考虑和客观评估风能、太阳能的合理性，确保其在实际运行中的安全、经济和环保。

4.3 完善光伏、风能发电系统

鉴于采取使用微电网，光伏发电网络充分渗透整个电网，彻底改变了原有的故障特征，使得电网在实际运行中出现一连串故障，其中大部分故障是电气故障。变化程度和复杂性非常高，不仅对测试方法提出了很大的挑战，而且对保护模式也形成了一定的效果，在原有的基础上提高了工作量和维护难度。这时，电力公司应结合电网的实际运行情况，对各种保护方法和技术进行深入探讨。

4.4 安装驱动

用于生产风电的风能是可再生的绿色资源。因此，随着我国不断秉持可持续发展理念，我国风能生产已成为国家最重要的扶持项目之一，风电建设规模较大。随着时间的推移风能生产规模的扩大，能源工业也以风电场的建设开辟了新的发展模式，风电生产的质量控制一定要结合特点进行。风能的利用，从各个实际角度实施有效的质量保证措施，不仅保证了风能生产的可持续性，而且不断提高了风能生产的效率。在控制风力发电质量时，主要应采取使用合适的电压调节器对电能质量进行监测和控制。同时，一定要进行适当的电压补偿和电流整形，并结合当前情况制定补偿方案。不仅仅包含这些要求外，建设风电场还应当需要设计完善的补偿机制和复杂的施工管理设备。在工业上，最常见的补偿装置是保证电能质量的均匀性。该类型装置能够串联或并联组合配置各种效果，达到良好的补偿效果，满足用户不同的功率需求。另一方面，具备统一功率功能的控制器大多数情况技术更加先进，能力更加突出，因此能够在借助过程中采取使用谐波补偿方法，提高风力发电的质量。

4.5 加大新能源分配系统研究投入

在熟悉了光伏发电、风力发电的并网特点后，有必要对并网方法和理论进行一些研究。首先，需要规划风电、光伏发电的最佳位置和最优功率，在这样的背景前提下，需要科学合理地研究和选择控制并网的方式以及风电、光伏发电的位置。其次，光伏发电，综合考虑各种因素对的效果。为避免对电网运行造成影响，采取多种方式保证并网工作的正确进行。

4.6 风力发电并网互联线路继电保护定值在线修正方法

4.6.1 配置风电并网线路运行模式

借助定义风力发电并网线路的运行模式，选择不同条件下的电网实时状态，保证修正计算中得到的电量更加合理。将接触网接入网络的运行方式分解为三种组合。在风能收集装置中，主站在某一时刻的运行方式仅由上层线路供电。借助指定上层线路供电选择，定义下层线路范围操作的供电方式。

4.6.2 构建根据固定风速的坡度修正模型

风力发电机需要提高机电装置来保障整条线路的稳定运行，在借助风力发电的过程中，借助倾斜角度来控制叶片的旋转，从而形成气动特性，因此风力涡轮机的能量输出受到控制。因此，必须解决不同线路风力发电机组输出功率的运行问题，采取使用定风速法构建修正模型，借助风力发电机装置上的定值控制倾斜角度，促进达成继电保护。

结语

综上所述，持续推进风电、光伏发电并网是合理且必要的。这是调整我国资源开发模式的必要战略，也是提升电力输送质量和效率的有效举措。本文从发电系统发展、系统完善、孤岛效应综合检测等角度探讨了风力发电和光伏发电的并网方法。完全符合我国新国家的现状。能源开发具备理论意义、合理性和实践可行性，可供专业人士参考。未来企业还一定要走自主科研创新之路，攻克技术瓶颈，对我国社会经济发展具备基础性作用。因此，风能、太阳能是我国能源工业和环境发展的重要因素，是能源保护和安全的重要手段。目前，风能、太阳能并网还存在很多问题。在这一现有的基础上，要加大研发投入，借助新技术、新知识推动风能、太阳能等在碳中和领域的持续发展。

参考文献：

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