智能電網(wǎng)清潔能源并網(wǎng)技術

智能電網(wǎng)清潔能源并網(wǎng)技術建設堅強智能電網(wǎng)是適應國家新能源戰(zhàn)略發(fā)展的必然選擇，隨著全球變暖和環(huán)境問題的加劇，清潔能源的利用已經(jīng)成為國際化發(fā)展趨勢。本文基于對清潔能源和我國智能電網(wǎng)的論述，具體分析了風力發(fā)電技術和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術，并總結(jié)了智能電網(wǎng)中清潔能源發(fā)揮的支撐作用。標簽：智能電網(wǎng)；清潔能源；低碳；并網(wǎng)；0引言能源緊缺、氣候變化和環(huán)境污染問題是21世紀人類所面臨的重大課題。能源是人類社會生存和發(fā)展的動力源泉。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人類生活水平的提高，世界范圍內(nèi)對能源的需求日益增長，目前世界能源的利用仍以煤炭、石油、天然氣和水與核能等一次能源為主，然而這化石燃料在地球上的貯存量卻越來越少。并且這些傳統(tǒng)的火電需要的化石燃料，在燃燒時將排出二氧化碳和硫的氧化物，因此會導致溫室效應和酸雨，污染地球環(huán)境。對清潔能源并網(wǎng)技術的開發(fā)是當今時代的發(fā)展主題，清潔能源所帶來的低碳經(jīng)濟具有低能耗和高效能的特征，能夠減少溫室氣體排放。然而，大力發(fā)展清潔能源勢必給當前電網(wǎng)的發(fā)展帶來巨大的挑戰(zhàn)，我國能源結(jié)構調(diào)整角度看，光伏發(fā)電產(chǎn)能的不斷發(fā)展提升，隨著光伏發(fā)電成本的降低、化石能源發(fā)電成本的提高以及礦物能源的減少，光伏發(fā)電商業(yè)化成為必然趨勢，智能電網(wǎng)在促進低碳發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。如何在保證經(jīng)濟發(fā)展前提下，兼顧社會轉(zhuǎn)型，發(fā)展低碳經(jīng)濟，成為我國必須解決的重大課題。隨著可再生能源在中國能源結(jié)構中所占比重的不斷提高，新能源并網(wǎng)逐漸成為熱點話題，堅強可靠的智能電網(wǎng)將承載中國能源的未來。1清潔能源概述所謂清潔能源是措在使用的過程中不會出現(xiàn)有毒物質(zhì)排放的能源，清潔能源是指對環(huán)境沒有污染或污染較小的能源，有時也叫綠色能源。如太陽能，風能，海洋能；垃圾發(fā)電、沼氣等。非清潔能源是指可能對環(huán)境造成較大污染的能源，例如煤炭等化石燃料。清潔與非清潔能源的劃分也是相對的。風能是一種清潔的可再生能源，風力發(fā)電的基本原理是把風的動能轉(zhuǎn)變成機械動能，再把機械能轉(zhuǎn)化為電力動能。它是一種安全可靠的發(fā)電方式，隨著大型機組的技術成熟和產(chǎn)品商品化的進程，風力發(fā)電成本降低。太陽能是最為典型的清潔能源，從能源的角度看，太陽能必將實現(xiàn)其從補充能源向替代能源的角色過渡，光伏發(fā)電具有以下優(yōu)點：資源可再生、環(huán)保清潔、資源分布廣泛、建造靈活方便、可共地域發(fā)電供電、光伏建筑集成化程度高。而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢，必將得到快速的發(fā)展。太陽能發(fā)電將逐漸從無電地區(qū)向有電地區(qū)發(fā)展。中國2009年能源戰(zhàn)略顯示，預計2020年實現(xiàn)光伏發(fā)電裝機容量20吉瓦的目標。核能也是一種清潔性非常高的能源，這種能源的優(yōu)點是以最小的消耗實現(xiàn)能源利用的最大化，并且成本較低。除此之外，還有海洋能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、地熱發(fā)電等清潔能源發(fā)電技術。2智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，它是以集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡為基礎，智能電網(wǎng)從廣義上來說涉及到很多方面、多個系統(tǒng)的數(shù)字化、自動化以及信息化；狹義而言，主要是其核心部分電網(wǎng)的智能化建設。引入了新的智能產(chǎn)品和服務。在電力系統(tǒng)的電力輸送過程中，智能電網(wǎng)具有強大的電力輸送功能，并且還能有效保證其安全與穩(wěn)定。智能電網(wǎng)是保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟和優(yōu)質(zhì)運行的重要手段，是經(jīng)濟和技術發(fā)展的必然結(jié)果。智能電網(wǎng)的清潔能源并網(wǎng)技術就是整合利用各種資源的風能新能源聯(lián)合并網(wǎng)。3風能發(fā)電技術按照不同的需要，風能可以被轉(zhuǎn)化成其他不同形式的能量，如機械能、電能、熱能等，風力發(fā)電系統(tǒng)是風能和電能進行轉(zhuǎn)化的機械以及電氣及共控制設備的組合。風力發(fā)電機組由風力機和發(fā)電機組成，風力機的作用是把風能轉(zhuǎn)換為機械能；發(fā)電機的作用是將機械能轉(zhuǎn)換為電能。而風力發(fā)電機組系統(tǒng)通常包括風輪、發(fā)電機、變速器及有關控制器和儲能裝置。風力發(fā)電的并網(wǎng)運行方式有恒速桓頻何變速恒頻兩種，受風能不可控性的影響，利用變速恒頻發(fā)電機組對風機進行功率調(diào)節(jié)已成為風力發(fā)電技術的主流趨勢。變速恒頻方式是指風力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速隨風速的波動作變速運行，但仍輸出恒定頻率的交流電。這種方式可提高風能的利用率，但將導致必須增加實現(xiàn)恒頻輸出的電力電子設備，同時還應解決由于變速運行而在風力發(fā)電機組文撐結(jié)構上出現(xiàn)共振現(xiàn)象等問題。風力發(fā)電具有很多優(yōu)勢，比如不消耗資源、不污染環(huán)境；建設周期短，裝機規(guī)模靈活；運行簡單，可完全做到無人值守；實際占地少，機組與監(jiān)控、變電等建筑僅占風電場約1%的土地，其余場地仍可供農(nóng)、牧、漁使用；對土地要求低，在山丘、海邊、河堤、荒漠等地形條件下均可建設；并且在發(fā)電方式上還有多樣化的特點。4太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)4.1太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)組成及工作原理太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽電池的光生伏打效應，實現(xiàn)太陽光輻射能與電能之間的直接轉(zhuǎn)換。一般光伏發(fā)電系統(tǒng)由以下幾個部分構成：太陽電池組件、充放電控制器、逆變器以及蓄電池。而光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要有以下幾個部分組成：光伏組件（太陽能電池陣列）、并網(wǎng)逆變器、數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置及配電系統(tǒng)。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的工作原理就是要把太陽能電池組件發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，并并入市電電網(wǎng)，可供正常的交流用電電器使用。4.2太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分類太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過太陽電池陣列產(chǎn)生直流電，并將其饋送給交流電網(wǎng)，這兩者之的能量的傳遞與變換有多種方式。按照功能和性能要求的不同，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)也有不同的分類方式。目前常用的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)按照系統(tǒng)功能可以為兩類；一種是不可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。不含蓄電池環(huán)節(jié)，另一種為可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，含有蓄電池組。不可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，太陽能電池板產(chǎn)生的直流電可以通過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)化為交流電能，并且與電網(wǎng)電壓具有相同的頻率和相位，如果主電網(wǎng)斷電，系統(tǒng)就不再向電網(wǎng)供電，白天，光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的交流電能相對于本地負載所需有超出時，多出的部分會送往電網(wǎng)；晚上，光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的交流電能相對于本地負載所需不足時，電網(wǎng)自動向負載提供補充電能?？烧{(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是指帶有蓄電池儲能環(huán)節(jié)的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，和不可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)相比，主要不同之處是系統(tǒng)中配有儲能環(huán)節(jié)，此系統(tǒng)中，逆變器配有主開關和重要負載開關，使得系統(tǒng)具有不間斷電源的作用。和不可調(diào)度式系統(tǒng)相比，可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在功能和性能方面都有很大的擴展和提高。此外，該系統(tǒng)還可以充當功率調(diào)節(jié)器的作用，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、抵消有害的高次諧波分量從而提高電能質(zhì)量。4.3太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關鍵技術并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實現(xiàn)依靠很多關鍵的核心技術，首先是MPPT技術，當前最大的實施難點在于動態(tài)追蹤太陽最大輻射能量。一般有四種方法：在線擾動法、微分法、下山法和模糊規(guī)則法來進行動態(tài)追蹤太陽輻射能量。其次是質(zhì)量控制（諧波源）的難點在于抑制注入電網(wǎng)的諧波電流在最低水平，主要方法有：提高載波頻率、合理整定參數(shù)、濾波器設計、群控技術。最后是控制與保護的難點在于速度要求、與電網(wǎng)配合，保護措施主要：抗孤島保護可整定短路、過欠壓/頻保護以及通訊接口對接。5智能電網(wǎng)中清潔能源發(fā)揮的支撐作用為了實現(xiàn)節(jié)能減排和可再生能源綜合利用的目標，電網(wǎng)承擔著提升、擴展和優(yōu)化中國電力結(jié)構的任務。智能電網(wǎng)技術的應用將最大限度降低電力消耗，進而營造更加具有競爭力的市場環(huán)境。更新更強的智能電網(wǎng)是中國實現(xiàn)可再生能源合理利用、快速建立清潔能源經(jīng)濟體系的關鍵環(huán)節(jié)。堅強智能電網(wǎng)建設為電能的清潔生產(chǎn)奠定了基礎。促進能源替代推動能源結(jié)構低碳化，為清潔能源的規(guī)?；_發(fā)和利用提供物質(zhì)基礎，這將極大地促進我國能源結(jié)構優(yōu)化，促進低碳發(fā)展。提高能源利用和輸送效率，促進能源輸送環(huán)節(jié)的低碳化。與此同時，智能調(diào)度系統(tǒng)和靈活輸電技術的推廣能夠減少輸配環(huán)節(jié)損耗，提高能源的輸送和利用效率，并且通過通過智能交互終端，實現(xiàn)終端節(jié)電控制，促進能源消費環(huán)節(jié)的低碳化。推動智能用電。能夠支撐低碳電力系統(tǒng)發(fā)展與完善。6結(jié)束語隨著全球變暖和環(huán)境問題的加劇，清潔能源的利用已經(jīng)成為國際化發(fā)展趨勢。我國的地域遼闊，擁有很多豐富的清潔能源，積極穩(wěn)妥的推進智能電網(wǎng)下清潔能源的并網(wǎng)技術研究，對于解決我國乃至世界范圍內(nèi)能源緊缺、生態(tài)失衡等環(huán)境問題都具有非常深遠的意義智能電網(wǎng)是在保證國家能源安全和應對氣候變化情況下提出的，隨著時代的發(fā)展，智能變電站建設的不斷深化，智能電網(wǎng)在電力系統(tǒng)傳輸中具備強大的電力輸送功能，并且可以大力促進低碳電力可持續(xù)發(fā)展