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新能源电站并网接入技术研究与应用

刘希九

玉溪矿业有限公司

摘要: 新能源电站的建设和并网接入成为一项重要的任务。本文旨在综述新能源电站并网接入技术的研究进展和应用案例,并分析其对电网稳定性的影响。首先,将讨论新能源电站对电网稳定性的影响以及评估方法和改善技术。然后,将介绍并网接入技术的各种方面,包括变流器技术、电能质量控制技术、电网保护技术、储能技术和智能电网技术。最后,将具体讨论风力发电、太阳能发电和生物质能发电等不同类型的新能源电站的并网接入技术研究进展和应用案例。通过本文的阐述,读者将能够全面了解新能源电站并网接入技术的现状和未来发展趋势。
关键词: 新能源电站;并网接入技术;电网稳定性;变流器技术
DOI:10.12721/ccn.2023.157004
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新能源电站作为未来能源发展的重要组成部分,其建设与并网接入技术的研究对于推动可持续能源发展、减少传统能源消耗、保护环境具有重要意义。然而,由于新能源电站的不稳定性和电网稳定性之间的相互影响,以及并网接入技术的复杂性,新能源电站的并网接入仍然面临着许多挑战。因此,针对这些挑战,需要深入研究新能源电站的并网接入技术,以实现可靠、高效地将新能源电站并入电网。

一、新能源电站并网接入技术研究

新能源电站的并网接入技术研究在解决电网稳定性问题,提高电能质量,保障电网安全运行,下文将从电网稳定性和并网接入技术两个方面展开讨论。

(一)电网稳定性研究

(1)新能源电站对电网稳定性的影响

新能源电站的并网接入会对电网稳定性产生影响。首先,新能源电站的不确定性特征给电网带来了挑战。由于可再生能源的天气和气候的影响,新能源电站的发电量会有较大的波动,这会对电网的电压、频率等参数产生影响。其次,新能源电站的电力注入方式与传统火电厂有所不同,可能会引起电网的谐波和电压波动。同时,由于新能源电站的规模较小,其运行特点与传统火电厂也存在差异,这也会对电网的稳定性产生一定的影响[1]。

(2)电网稳定性评估方法

为了评估电网的稳定性,需要建立相应的评估方法。常用的电网稳定性评估方法包括潮流计算、暂态稳定分析和动态稳定分析。潮流计算用来分析电网的电压、功率等参数,判断电网是否存在潮流拥堵等问题。暂态稳定分析用来评估电网在大幅度扰动下的稳定性,如故障切除、大负荷接入等情况。动态稳定分析则用来评估电网在小幅度扰动下的稳定性,如短路故障、电网频率变化等情况。

(3)电网稳定性改善技术

为了提高电网的稳定性,采取一系列的措施。首先,通过合理规划和布置新能源电站,减少其对电网的不确定性影响。例如,选择建设多个分布式新能源电站,使其相互补充,降低波动性。其次,采用电力电子技术,通过控制电网的电压和频率等参数,提高电网的稳定性。此外,利用储能技术,将多余地电能储存起来,以便在电网需求高峰时释放,提高电网的稳定性。智能电网技术也应用于电网稳定性改善中,通过实时监测和调度,优化电网运行,提高稳定性[2]。

(二)并网接入技术研究

(1)变流器技术

变流器是新能源电站并网接入的核心技术之一,变流器将新能源电站产生的直流电转换为交流电,并与电网进行连接。在并网接入过程中,变流器需要具备高效率、高可靠性和低谐波等特点,还需要具备电压和频率的调节能力,以适应电网的变化。目前,常用的变流器技术包括PWM变流器和多电平变流器等。

(2)电能质量控制技术

电能质量是指电能的稳定性和纯净度,新能源电站并网接入时,会对电能质量产生一定的影响。为了保证电网的电能质量,需要采取相应的控制技术。例如,可以通过采用滤波器等装置,减少电网中的谐波和电压波动。同时,采用电压调节器、频率调节器等设备,控制电网的电压、频率参数,提高电能质量。

(3)电网保护技术

保护是电网安全运行的重要环节,在新能源电站并网接入时,需要采取相应的保护技术,保护电网和电站设备的安全。常用的电网保护技术包括过电流保护、过电压保护和短路保护等,通过合理设置保护装置和保护策略,可以及时切除故障,保护电网和电站设备的安全[3]。

(4)储能技术

储能技术是解决新能源电站波动性的重要手段,通过储能技术,将多余的电能储存起来,以便在电网需求高峰时释放。常用的储能技术包括电池储能、超级电容器储能和储氢技术等,储能技术提高电网的稳定性,减少新能源电站对电网的影响。

(5)智能电网技术

智能电网技术是实现新能源电站并网接入的重要手段,智能电网技术通过实时监测和调度,优化电网运行,提高稳定性。例如,可以通过智能感知和控制技术,实现对电网参数的精确监测和调节,同时通过智能调度和优化算法,实现对新能源电站的合理调度和运行。

二、新能源电站并网接入技术的研究进展与应用案例

(一)风力发电并网接入技术研究进展及案例分析

德国北海风力发电电站是德国风力发电并网接入的典型代表,该电站位于北海的风力资源丰富地区。该电站采用了先进的风力发电机组控制技术和运行管理技术,实现了风力发电系统的高效运行和稳定接入电网。通过对风力机组的控制和运行管理,德国北海风力发电电站能够根据风速和风向的变化,实现风力发电机组的最佳运行状态,提高发电效率和稳定性。同时,该电站还采用了先进的电网接入技术,确保风力发电系统能够与传统电网稳定的连接,实现电力的有效输送和利用[4]。

(二)太阳能发电并网接入技术研究进展及案例分析

美国加州是美国太阳能发电并网接入的典型案例之一。加州地理位置靠近太平洋,太阳能资源丰富,具备良好的发展条件。加州政府积极推动太阳能发电产业的发展,并制定了一系列支持政策和规范,鼓励企业和个人投资太阳能发电项目。在加州,有许多规模不同的太阳能发电电站已经建设并投入运行。

其中,最具代表性的是著名的伊万帕电站(Ivanpah Solar Power Facility)。伊万帕电站位于加州内华达山脉沙漠中,是世界上最大的太阳能热发电电站之一。该电站采用了先进的太阳能发电系统建模和仿真技术,实现了太阳能发电系统的高效运行和稳定接入电网。伊万帕电站的建设和运行,为美国太阳能发电并网接入技术的发展提供了宝贵经验和示范。

(三)生物质能发电并网接入技术研究进展及案例分析

瑞典的生物质能发电电站在并网接入方面也有丰富的经验和技术。并网接入是将电站产生的电能输送到电网上供人们使用的过程。瑞典的电站通过合理地规划和设计,确保电站的发电能力与电网的需求相匹配。此外,电站还采用了先进的电力传输和控制技术,以确保电能的安全和稳定输送[5]。

瑞典的生物质能发电电站的成功经验对其他国家和地区的生物质能发电发展具有借鉴意义。首先,其他国家可以借鉴瑞典的生物质资源开发和管理经验,合理利用本国的生物质资源,推动生物质能发电的发展。其次,其他国家可以学习瑞典的生物质能发电技术和系统,提高发电效率和减少环境影响。最后,其他国家可以借鉴瑞典的并网接入经验,确保生物质能发电的可靠性和稳定性。

结语:新能源电站并网接入技术是实现可持续能源发展的关键。通过研究电网稳定性、变流器技术、电能质量控制技术、电网保护技术、储能技术和智能电网技术等方面的问题,可以提高新能源电站的并网接入效率和可靠性,确保电网的稳定运行和新能源电站的有效利用。通过实际案例的分析,可以了解新能源电站并网接入技术的研究进展与应用。希望本文对新能源电站并网接入技术的研究和应用有所帮助。

参考文献:

[1]张哲闻. 新能源并网对电力系统电能质量的影响[J]. 通信电源技术,2019,36(12):211-212.

[2]齐爱国. 适应分布式新能源并网的变电站备自投及保护方式改进[J]. 通信世界,2018,(10):215-216.

[3]赵炜. 新能源并网对电网的影响及对策[J]. 河北电力技术,2018,37(05):25-27.

[4]刘英军,郝木凯,高栋,罗魁. 新能源并网标准体系发展分析及思考[J]. 中国标准化,2017,(15):44-48.

[5]刘鹏. 新能源并网通信综合解决方案研究[J]. 企业技术开发,2015,34(05):75-77.