风电及光伏并网问题的现状研究

尚磊 胡振威

摘 要：新能源发电是我国众多发电方式的重要组成部分之一，其中以风电和光伏为代表的新能源并网发电技术最为成熟。东南沿海及西北地区蕴含了丰富的风能和太阳能资源，是发展风电和光伏事业的首选之地。但是风电和光伏系统在并网发电后，由于控制策略和方法的不同，实际运行和调度过程中难免会存在一些问题。基于此，需要认真研究风电和光伏并网的特点与现状，结合实际分析并网过程中的一些問题。

关键词：风力发电;光伏发电;并网问题

1风电和光伏并网过程中的问题

1.1并网过程中出现孤岛效应

孤岛效应是指主电网因故障或者其他原因停电而未被检测出来导致微网系统仍然与负载连接，形成一个微网系统独立供电的网络。孤岛效应对设备和人身存在重大的安全隐患，主要体现在两个方面：一方面由于孤岛范围内的负载有独立电源供电，当主电网恢复供电时，主电网与逆变器输出电压就会存在一定的相位差，并网瞬间会产生较大冲击电流，从而损坏设备;另一方面，在孤岛供电的网络中，若检修人员无法及时对线路和设备状态做出正确判断，有可能造成检修人员的伤亡事故。除此之外，孤岛供电时电网电压、频率的不稳定以及谐波含量较大的特点还会影响配电系统的整体安全运行。通常解决孤岛效应的手段是人为干预或利用设备程序自动关合，使主电网恢复向孤岛区域供电。然而，孤岛区域突然与主电网并网会导致区域电压短时间内快速升高，对设备有很大的冲击，甚至会严重损坏电气设备，进而影响配电系统的保护装置正常作用。基于此，一般需要在系统内部采用特定的程序算法来避免孤岛效应的出现。

1.2自然因素影响并网可靠性

风速、光照、温度等自然因素因为其本身就具有很大的不确定性、随机性，所以对于风力发电和光伏发电的影响更大。比如，风能资源的不可控性导致风力发电机组输送到电网的瞬时功率波动变化大，严重时甚至脱网，这些问题都会对电力系统的稳定性产生不良影响。光伏发电是利用太阳能电池板直接将光能转变化电能，由于光照强度受天气等自然因素影响较大，因此产生的发电功率波动也较大，影响继电保护装置动作的灵敏性，威胁主电网总体运行的可靠性和安全性。

1.3发电机组制作技术因素影响并网可靠性

关于风力发电和光伏发电机组运行不管在理论上还是在实际设计制造方面，均存在不科学的地方，在利用这些新技术时，也存在一定的盲目性和不确定性，从而影响了风电系统和光伏发电系统的可靠，在并网以后，导致整个电力系统的运行随着装机容量的增加而稳定性降低。此外，在现有技术标准的情况下并不能完全有效的约束发电机组制造厂商。多数在实践中现行的技术规范标准更多的是关于发电机组及系统无故障运行测试后得到的结果，但是很少涉及新能源发电系统运行后的一些安全性问题。除此之外，以经济利益为主导的部分厂商在发电机组制作工艺上较为粗糙，同时对机组制造投产后售后问题响应也不及时，综合各种因素来看，在一定程度上降低了风电系统和光伏发电系统并网运行后的可靠性和安全性。

2解决措施

2.1探究更有效的新型配电系统

传统配电系统不能较好的兼容新的风电系统和光伏系统，因此结合两种系统运行时的特点需要研发设计更加有效的新型配电系统，同时还需要因地制宜考虑设备运行区域的自然气候、最优容量配置、最佳算法设计、并网接入方式等等，如此，可以尽量降低风电系统和光伏系统并网后所带来的谐波干扰和功率波动等问题。在未来发展规划中，要以环境友好型和资源节约型为基础，兼顾风电系统和光伏系统自身和电网安全可靠运行，实现经济效益与环保理念的相互统一。

2.2加大并网“孤岛效应”检测力度

2.2.1被动相位偏移检测法

被动相位偏移检测法通过检测并网逆变器输出有功功率与主电网有功功率是否平衡为基础，由于输出有功功率变化会导致相位发生偏移，当并网逆变器输出的电流相位与主电网出现较大的相位差时，逆变器内部软件算法会及时对并网逆变器输出的电流与主电网电流的相位进行比较，由设定好的自动化程序直接来判断是否存在孤岛效应。该检测方算法实现简单，由于不需要添加扰动量，因此检测速度快，输出电能质量高，对电能质量基本没有影响，并且较为广泛应用。

2.2.2主动频率偏移检测法

主动频率偏移法是以并网逆变器的输出频率为基础，一般通过向并网电流中注入扰动分量，这样就打破了孤岛效应发生时并网逆变器与负载之间平衡状况，致使频率出现越界现象。正常工作时，由于主电网容量大，无法检测出施加的扰动分量，一旦主电网跳闸断电，该扰动信号就会被检测出来，触发反孤岛效应保护设置。此时，通过通信技术将检测到的结果发送到总控室，告知运行值班人员进一步处理。

3结语

电力能源的安全、可靠和稳定运行关乎社会的各个方面，而我国丰富的风能和太阳能资源为风电和光伏的发展提供了有力的保障，也是我国实现绿色发展理念的最有效方式之一，需要我们努力和监督。同时，要时刻保持对风电和光伏产业清醒而理智的头脑，不断研发创新技术和工艺来提升风电和光伏的发电效率及性能，以更加有益环境和人类发展的方式来引领整个行业。

参考文献：

[1]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.

[2]王英法.试析风力发电和光伏发电并网问题[J].环球市场，2016，（14）：138.

[3]薛国胜.风力发电和光伏发电并网问题研究[J].百科论坛电子杂志，2018（6）：567.

（安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001）