智能電網清潔能源并網技術

智能電網清潔能源并網技術建設堅強智能電網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，并總結了智能電網中清潔能源發(fā)揮的支撐作用。標簽：智能電網；清潔能源；低碳；并網；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。隨著社會經濟的發(fā)展和人類生活水平的提高，世界范圍內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的發(fā)展帶來巨大的挑戰(zhàn)，我國能源結構調整角度看，光伏發(fā)電產能的不斷發(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，智能電網在促進低碳發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。如何在保證經濟發(fā)展前提下，兼顧社會轉型，發(fā)展低碳經濟，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構中所占比重的不斷提高，新能源并網逐漸成為熱點話題，堅強可靠的智能電網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有毒物質排放的能源，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變成機械動能，再把機械能轉化為電力動能。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、生物質發(fā)電、地熱發(fā)電等清潔能源發(fā)電技術。2智能電網智能電網就是電網的智能化，它是以集成的、高速雙向通信網絡為基礎，智能電網從廣義上來說涉及到很多方面、多個系統(tǒng)的數字化、自動化以及信息化；狹義而言，主要是其核心部分電網的智能化建設。引入了新的智能產品和服務。在電力系統(tǒng)的電力輸送過程中，智能電網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。智能電網是保證電網安全、經濟和優(yōu)質運行的重要手段，是經濟和技術發(fā)展的必然結果。智能電網的清潔能源并網技術就是整合利用各種資源的風能新能源聯(lián)合并網。3風能發(fā)電技術按照不同的需要，風能可以被轉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換為機械能；發(fā)電機的作用是將機械能轉換為電能。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)電機組文撐結構上出現共振現象等問題。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、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太陽能光伏并網發(fā)電系統(tǒng)4.1太陽能光伏并網發(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，實現太陽光輻射能與電能之間的直接轉換。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）、并網逆變器、數據監(jiān)測裝置及配電系統(tǒng)。光伏并網系統(tǒng)的工作原理就是要把太陽能電池組件發(fā)出的直流電轉換成交流電，并并入市電電網，可供正常的交流用電電器使用。4.2太陽能光伏并網發(fā)電系統(tǒng)分類太陽能光伏并網發(fā)電系統(tǒng)通過太陽電池陣列產生直流電，并將其饋送給交流電網，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，光伏并網發(fā)電系統(tǒng)也有不同的分類方式。目前常用的光伏并網發(fā)電系統(tǒng)按照系統(tǒng)功能可以為兩類；一種是不可調度式光伏并網發(fā)電系統(tǒng)。不含蓄電池環(huán)節(jié)，另一種為可調度式光伏并網發(fā)電系統(tǒng)，含有蓄電池組。不可調度式光伏并網發(fā)電系統(tǒng)，太陽能電池板產生的直流電可以通過并網逆變器轉化為交流電能，并且與電網電壓具有相同的頻率和相位，如果主電網斷電，系統(tǒng)就不再向電網供電，白天，光伏系統(tǒng)產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；晚上，光伏系統(tǒng)產生的交流電能相對于本地負載所需不足時，電網自動向負載提供補充電能。可調度式光伏并網發(fā)電系統(tǒng)是指帶有蓄電池儲能環(huán)節(jié)的并網光伏發(fā)電系統(tǒng)，和不可調度式光伏并網發(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。和不可調度式系統(tǒng)相比，可調度式光伏并網發(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)還可以充當功率調節(jié)器的作用，穩(wěn)定電網電壓、抵消有害的高次諧波分量從而提高電能質量。4.3太陽能光伏并網發(fā)電系統(tǒng)關鍵技術并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的實現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。其次是質量控制（諧波源）的難點在于抑制注入電網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、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智能電網中清潔能源發(fā)揮的支撐作用為了實現節(jié)能減排和可再生能源綜合利用的目標，電網承擔著提升、擴展和優(yōu)化中國電力結構的任務。智能電網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是中國實現可再生能源合理利用、快速建立清潔能源經濟體系的關鍵環(huán)節(jié)。堅強智能電網建設為電能的清潔生產奠定了基礎。促進能源替代推動能源結構低碳化，為清潔能源的規(guī)?；_發(fā)和利用提供物質基礎，這將極大地促進我國能源結構優(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)妥的推進智能電網下清潔能源的并網技術研究，對于解決我國乃至世界范圍內能源緊缺、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