风力发电和光伏发电并网问题的探究

滕正福

（重庆水利电力职业技术学院，重庆 402160）

风力发电依靠的是自然界的风资源，同理，光伏发电依靠的是太阳能，这两种发电模式都是跟随新能源开发应运而生的产物，具有十分明显的环保优势和经济价值，且都可以维护自然界的生态平衡，节约能源的消耗。但不可否认的是，这两者电网的并网本身也存在一定的困难，在调试的时候也会遇到一定的风险，进而影响整个电力系统的可靠性，所以在新时期，也应当针对并网系统展开更为深入的研究。

1 分析风力发电与光伏发电并网的特点和现状

1.1 并网风力发电

并网风力发电强调的是风力发电系统和市政电网的充分结合，本质上是以市政电网发电为基础，以风能这种可再生清洁能源作为辅助的新型供电形式，风能的利用可以降低环境的污染，实现循环往复的开发，提高了资源的利用效率，可再生能源的消耗负担也就此被减轻。但不可否认的是，这种发电模式会受到风力资源本身的限制，如果风速不够稳定，那么监管部门也无法敏锐的捕捉到资源变化的信息和动态。若是利用和开发的技术不够成熟，不能针对风力资源做出提前的储存，就必然会影响风力发电的效果。

1.2 并网光伏发电

并网光伏发电强调的是把太阳能光伏发电和电网系统连接到一起，目的是给电力系统提供无功和有功功率，推动光热资源向着电能资源的顺利转化，在变压器的引导下，将电能资源转化为与电网相一致的电压，保证后期在系统中的正常传送。值得注意的是，光伏发电并不需要使用蓄电池，这就减轻了环境的负担，而且也大大降低了资源的消耗，保证供电的稳定性和可靠性，让电网的运行环境变得更加安全。与此同时，光伏发电的运作体系并不十分复杂，反而是在一定程度上省略了许多繁琐的操作流程，可以获得大于投资的收益。然而，由于新能源的开发必然意味着技术的转型和升级，而国内的开发手段并未完全成熟，依旧存在较大的进步空间，所以在未来也有一些瓶颈亟待突破。

2 分析风力发电和光伏发电并网中存在的主要问题

2.1 孤岛效应

通常意义上所说的孤岛效应指的是，尽管电网某个区域中设置了电流通路，但在实际运行的时候，电流却始终没有通过的现象。比如，若是维修的脚步落后于电网系统故障蔓延的速度，或者是问题已经积重难返，电力就会由此失压。另一边，用户端对问题的排查也会出现延迟，必不可能与电网系统的故障处理保持同步，这就会让远距离的用户端供电系统与市政电网相隔开来，电网与电网之间也出现了资源传递的壁垒——孤岛效应，这一现象主要集中在风力发电和光伏发电系统之间。纵观孤岛效应的根源，主要在于风力发电网与光伏发电网的总容量与用户端范围不符。从而进一步损坏电力设备的运行，破坏整个系统的稳定性和可靠性。因此，许多供电企业都会针对孤岛效应做出一定的预防工作，包括频率变化装置检测、电网频率移位、流过电阻阻抗、相位跳跃的监督等等。同时值得注意的是，随着风力发电与光伏发电的增多，电力系统的孤岛效应也会慢慢增强，危害是显而易见的，所以必须要加强技术的研究。

2.2 自然环境的干扰和限制

笔者在上文中已经强调过，无论是风力发电还是光伏发电的并网，都会受到周围环境的限制，而风速、光照这些自然因素，本身就具有很大的随机性和不可预测性，所以产生的干扰和影响是最为突出的。例如，风速的不可调控特征就会导致风力发电的频率波动变大，影响电网并行时的电压和频率的稳定。而且，在并网初期，电压谐波本身就很容易产生，如果风速变化过快，风电场和临近电场的电压也会出现闪变的现象。就光伏发电来讲，由于其自身以太阳能为核心依靠，所以也十分依赖太阳的环境，例如日照的强度和时间等等，很难在并入电网之后，与风力发电系统实现天衣无缝的配合，这也会给电力系统的运行带来更多的挑战和风险。

2.3 发电机组制作技术的限制

当下，我国使用的风力和光伏发电技术大多都是从国外引进的，但在利用的时候却并没有积累充足的经验和教训，而我国的自发研究成果也不够成熟。无论是理论研究还是方案规划、技术的选择与工艺组合都存在一定的盲从性，未来的开发并不一定就是一帆风顺、毫无损失的，很有可能会限制了风能和太阳能本身的开发价值。而且，在真正实现并网之后，电力系统的压力也必然会随之增大，发电容量的拓展在一定程度上也削弱了系统的稳定性。再加上，尽管国家已经针对并网运行出台了相应的标准，但却并没有针对发电机组运行可靠性的评估做相应的论述，这就导致企业在测试发电系统安全性的时候缺乏必要的参考和依托。还有相当一部分企业过于强调自身的经济效益，并没有认真分析产后运行的问题，这就让机组运行的安全可靠性研究变得没有说服力和权威性，导致后续的安全隐患更加突出。

2.4 经济负担的加重

尽管目前，风力发电与光伏发电的可靠性依旧有待提升，但这两种发电方式切合我国的环保理念，与我国绿色产业的发展存在异曲同工之妙，所以也会在未来获得更加广阔的市场。要想真正凸显出这两种形式的优势，就必须要确保问题的妥善解决。从经济发展的角度来看，新能源的应用必然会给传统的发电形式带来一定的冲击，火力发电厂的设备有可能被就此闲置，企业本身也会承担一定的经济损失。再加上，无论是风力发电还是光伏发电，新发电模式的结合都必然会在后期运行的时候带来挑战和风险，所以设备的维修和保养也同样是一道难题，企业需要投入大量的人力和物力，这就大大增加了建设的成本，既影响了企业的经济效益。也正是在各种条件的限制下，很多企业出于效率的考量，也不愿意大幅度的对风力发电和光伏发电进行投资，缺乏足够的耐心和热情。

3 分析风力发电与光伏发电并网的解决措施

3.1 打造全新的配电系统

在未来，风力和太阳能的开发必然会成为资源建设的重中之重，从配电系统完善的角度来看，也必须要根据风力发电和光伏发电在并网运行后展现出来的特点，做出进一步的探究和分析，除了要夯实理论基础之外，还要展开一系列的实地考察，探究风力发电和光伏发电的电源位置以及建设方向，针对两者的容量、并网方式做出探究，并给出科学合理的客观评价，这样也可以帮助解决电压波动问题。同时，也要针对并网电力系统作出合理的规划和设计，让风力发电和光伏发电能够有效结合到一起。

3.2 推动系统的延伸和完善

从上文的叙述中可以看出，光伏发电系统和风力发电系统在并入到市政电网之后，原有的电力系统运行也会就此被调整，展现出来的特征会大不相同，所以，实际运行产生故障的可能性被大大提升，而这些故障大多都是电气量方面的问题，归根于风力发电系统和光伏发电系统过大的电容量。然而，由于风力发电和光伏发电本身就具有一定的不可控性，所以故障的产生也变得更加复杂，给电网运行检测带来了极大的困难和挑战。在这种情况下，电力企业就应当针对并网系统保护方式，做出更加深入的研究，引进新的科学技术。就风力发电系统来讲，要尽可能集中核心资金与力量，让产业投资能够贴近资源丰富地带。并且，还要考虑到风力发电与电负荷中心之间的距离，针对电力系统做出进一步的优化设计，提高输电线路的稳定性和通畅性，减少风力发电机组并网中的同步振荡这一问题，延长电气设备的使用寿命和周期，打破通道断面这一限制。

3.3 检测并网孤岛效应

如果并网逆变器负载的影响并没有消除，那么并网时也可能出现断电发生的反向输出电压频率，此时，逆变器输出的频率误差会大大增加，长此以往，孤岛效应就会逐步扩散。对此，企业要关注逆变器输出频率，选择高精度的仪器设备检验频率偏移的问题，并及时公布检测结果，让值班人员进行阅览，做出针对性的处理。在电网正常运行的时候，也要及时使用逆变器，判断公共电网输出和并网系统相一致。如果出现了较大的相位差，就应当对两者的差进行检测，分析电压电流的变化规律和情况，探究孤岛效应是否存在，更加清晰的展示出电网运行的状况。

4 结语

综上所述，持续性推动风力发电和光伏发电的并网是合理且必要的举动，这是调节我国资源开发模式的应有之策，也是提高电力输送质量和效益的有效措施。本文通过配电系统的开发、系统的进一步完善、孤岛效应的全方位检测这几个角度，论述了风力发电和光伏发电并网的方法，充分结合了我国新能源开发的现状，具有理论上的合理性与实践上的可行性，能够作为从业人员的参考依据。在未来，企业也应当走自主科研和创新的道路，突破技术上的瓶颈。