风力发电和光伏发电并网问题的探究

苗 蒙

（大唐赤峰新能源有限公司，内蒙古 赤峰 024000）

风力发电和光伏发电并网问题的探究

苗 蒙

（大唐赤峰新能源有限公司，内蒙古 赤峰 024000）

对风力发电和光伏发电并网发展的特点和现状进行分析，指出风力发电和光伏发电并网存在的问题，并提出解决途径，为风力发电和光伏发电并网的实际操作提供参考，促进电力资源的可持续发展。

风力发电；光伏发电；并网技术；电力系统

1 风力发电和光伏发电并网的特点和现状

1.1 并网型风力发电的特点和现状

并网型的风力发电规模普遍较大，由上百台风力发电机共同组合而成，其容量非常大，因而得到了大电网的有效支持，能够对风力资源进行充分利用和开发。风力资源属于可再生资源，且清洁无污染，并网型风力发电的最大优点在于对风力资源的有效利用［1］。但同时也有一定的局限性，风力资源具有不可控性，现有的存储技术难以存储大量的自然风。并网型风力发电在我国有广阔的发展前景。目前，我国的风力发电成本在不断降低，发展速度也在不断加快。我国并网型风力发电的发展规划如表1所示。

1.2 并网型光伏发电的特点和现状

并网型光伏发电系统是与电力系统连接在一起组成的光伏发电系统。并网型光伏发电系统可提供有功电能和无功电能，通过电流源方式将电能送入电力系统中。变换器能够将所需的电能形式通过电网进行传送，因此并网型光伏发电的过程并不需要蓄电池，这大大降低了运行成本。光伏发电不仅安全可靠，且无噪音和其他危害，安装和维护过程也比较简单，兼容性也非常好。目前，并网型光伏发电的发展速度异常迅猛，已经占据了光伏市场发展的一大半，国家也在不断扶持光伏市场，加大对城市和沙漠并网型光伏发电站的研发和投资。在我国西部和沙漠地带，日光资源非常丰富，我国日光能源地区分布如表2所示。

2 风力发电和光伏发电并网存在的问题

2.1 孤岛效应问题

孤岛效应是指电力企业在实际供电过程中出现的由于电力维修和故障而导致电力中断的现象，将周围的风力发电系统和光伏发电系统脱离电力网络掌控形成一个自给供电的孤岛［2］。之所以会出现这种情况，大多是由风力发电和光伏发电总容量较大导致的。孤岛效应的出现，会导致整个配电设备和用户端设备出现问题，电力公司的输电线路维修人员在对设备进行维修的过程中极有可能危及生命；配电系统上的开关保护程序也会因此而受到影响，产生强大的电压和激烈的冲击电流，导致设备的保护程序紊乱。

表1 我国并网型风力发电的发展规划MW

表2 我国日光能源地区分布表

2.2 可靠性问题

由于风速的不可控性和随机性引起风力发电频率变化过快，而光照强度受季节、天气和日照温度等自然因素的变化，引起光伏发电功率不稳定，从而导致风力发电和光伏发电并网的电压和电力不稳定，进而会导致风力发电系统和光伏发电系统难以相互配合，造成继电保护误动作，大系统停电时风力发电和光伏发电也会同时停电。受低压路线不对称分布的影响，风力发电和光伏发电并网的配电系统在这种不平衡的状态下，运行容易导致三相电压和三相电流的角度差值达不到标准值。

2.3 电网效益问题

当风力发电和光伏发电进行并网发电后，会导致配网中原有的一些设备成为闲置设备或备用设备。如当风力发电和光伏发电进行并网发电时，原有设备的配电系统因为所连接的变压器和电缆线路负荷小，而成为风力发电和光伏发电的备用设备。电网的消耗主要来源于系统潮流的分布，而风力发电和光伏发电的并网必然会影响电网系统的潮流分布和电力消耗。

3 解决风力发电和光伏发电并网问题的途径

3.1 加强基本模型和可靠性的分析

要有效提高风力发电和光伏发电的并网技术，应对这2种发电系统进行电力分析建立起基本模型。并网型风力发电由风速决定，因此，在建立基本模型时，可以将风速作为研究的重点。大量数据显示，在我国1年中的风速大都比较平缓，发生特大飓风的可能性很小，因此在对多地年平均风速进行计算时可采用威布尔分布函数：

式中：v为平均风速；c为尺度系数，是该地区平均风速大小的反映；k为形状系数，能够将风速的分布特点准确反映出来［3］。

往往同一个风力发电场的风速和风向基本都是相同的，因此也可以通过研究风力发电场的输出功率来建立风速模型。风力发电场的输出功率是所有风机功率之和乘以尾流效应系数。依据并网型光伏发电的原理和组成结构，可以通过建立数学模型推出光伏发电的输出功率为

式中：P为输出功率；ηmod为在该小时环境温度下的模块效率，A为光照的总面积；β为因为效率而产生的温度系数；Itilt为倾斜面的光照强度［4］。

3.2 加强对新型配电系统方式的研发

对风力发电和光伏发电的特点有了一个准确把握后，就要对配电系统进行规划并开展配电理论的研究。首先，需要对风力发电和光伏发电的的选址进行考量，不断地优化电源的位置和容量；其次，应更好地对风力发电和光伏发电的控制方式和并网方式的接入位置进行具体的把握和探究。

3.3 加强对电网运行控制技术的研发

当风力发电和光伏发电并网，通过微网接入到系统后，会改变系统故障的原有特征，这也对电网的安全运行提出技术上的挑战，原有的故障检测方法和安全保护技术已经不适用。因此，需要技术人员通过结合并网过程中出现的实际情况，进行科学有效的电网运行控制，使电源及时与主网断开，以独立运行的方式继续供电。

4 结束语

本文阐述风力发电和光伏发电的并网特点，为有效解决我国电力发展的孤岛效应问题、可靠性问题和电网效益问题提供了途径。这些问题导致了电力终端现象及电压和电力不稳定以及使配网中原有的一些设备成为闲置设备或备用设备，因此要不断加强对风力发电和光伏发电并网基本模型可靠性的分析，加强对新型配电系统方式的研发和对电网运行控制技术的研发，以促进我国电力事业更好地发展。

［1］石烺峰.风力发电和光伏发电并网问题研究［J］.价值工程，2015，18（8）：36－37.

［2］吴传玺.配电网开闭所选线方式［J］.东北电力技术，2011，32（2）：33－36.

［3］王 超，徐建源，李家珏，等.计及多频率调节因素的孤岛频率协调方法研究［J］.东北电力技术，2013，34（2）：1－4.

［4］田景辅，于 游，田鹏飞，等.辽宁电网输电线路故障点定位方法分析［J］.东北电力技术，2015，36（1）：56－58.

Research on Grid－connection of Wind Power Generation and Photovoltaic Power Generation

MIAO Meng
（Datang Chifeng Renewable Power Co.，Ltd.，Chifeng，Inner Mongolia 024000，China）

This paper analyzes the characteristics and current situation of wind power and photovoltaic power generation，and points out the existing problems of wind power and photovoltaic power generation.A way to solve the problem of grid connected wind power genera⁃tion and photovoltaic power generation is proposed.This paper offer a reference for the practical operation of wind power and photovolta⁃ic power generation and promote the sustainable development of power resources.

Wind power generation；Photovoltaic power generation；Grid－connection technology；Power system

TM614；TM615

A

1004－7913（2016）03－0045－03

苗 蒙（1987—），男，学士，调度员，主要从事风力发电工作。

2015－11－30）