淺談對新能源并網(wǎng)技術(shù)破解

概況：近年來，我國以風(fēng)能、太陽能發(fā)電為代表的新能源發(fā)展突飛猛進(jìn)，人們寄望于它能改變我國失衡的電源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)節(jié)能減排。然而，一次次風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故讓人們陷入了沉思，如果不能解決新能源友好上網(wǎng)問題，新能源健康發(fā)展將受到制約。風(fēng)光儲輸示范工程一期工程的竣工投產(chǎn)，有效解決了新能源大規(guī)模并網(wǎng)的世界性技術(shù)難題，點(diǎn)亮了新能源未來發(fā)展之路。

從間歇波動到平穩(wěn)輸出：光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護(hù)簡便。
　　在風(fēng)光儲輸示范工程智能控制中心的大廳里，大大的屏幕上顯示了當(dāng)時的發(fā)電情況：風(fēng)電2.52萬千瓦、光伏發(fā)電5210千瓦、儲能1490千瓦。冀北電力有限公司風(fēng)光儲輸示范電站有限公司副總經(jīng)理王銀明解釋說，當(dāng)風(fēng)力較大或陽光較強(qiáng)時，儲能裝置可以把多余的能量儲存起來，儲能顯示的就是負(fù)數(shù);反之，儲能裝置顯示的是正數(shù)，就需要釋放能量，這么做有助于整體電能輸出更加平穩(wěn)。
　　“更加平穩(wěn)”??這個看似簡單的目標(biāo)，卻是新能源發(fā)電一直以來難以達(dá)到的要求。
　　我國是風(fēng)電大國，新增風(fēng)電裝機(jī)容量和累計(jì)裝機(jī)容量均居全球第一位，光伏發(fā)電也呈迅猛發(fā)展態(tài)勢。但是，并網(wǎng)和消納問題卻是制約二者持續(xù)健康發(fā)展的重要因素。
　　風(fēng)電和光伏發(fā)電都具有間歇性、隨機(jī)性和波動性的特點(diǎn)，且風(fēng)能、太陽能資源富集地區(qū)與主要負(fù)荷中心呈逆向分布，決定了我國風(fēng)電開發(fā)只能以大規(guī)模集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離高壓輸送為主，光伏發(fā)電接入電網(wǎng)呈現(xiàn)出大規(guī)模集中接入與分布式接入并舉的特點(diǎn)。
　　這要求我國新能源大規(guī)模發(fā)展必須突破三個技術(shù)問題：其一，電力系統(tǒng)調(diào)峰問題，風(fēng)電和光伏發(fā)電作為單一的發(fā)電系統(tǒng)提供電能輸出時，需要建設(shè)大量的備用容量和調(diào)峰電源，以防其不出力時隨時備用;其二，電力系統(tǒng)安全問題，風(fēng)電、光伏發(fā)電具有出力多變和瞬間沖擊的特點(diǎn)，對電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性造成影響;其三，電能質(zhì)量問題，風(fēng)電、光伏發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)引起電壓水平降低，風(fēng)機(jī)中的電子設(shè)備帶來諧波污染，影響電能質(zhì)量。
　　由國家電網(wǎng)公司自主研發(fā)、設(shè)計(jì)和建設(shè)的國家風(fēng)光儲輸示范工程，一舉攻克了這些技術(shù)難題。
“電力系統(tǒng)是一個發(fā)、輸、變、配、用瞬間完成的系統(tǒng)，新能源如果不能滿足安全、穩(wěn)定、可靠的要求，那么，無論風(fēng)電還是光伏發(fā)電，對于電網(wǎng)而言都不是優(yōu)質(zhì)電能。”冀北電力有限公司風(fēng)光儲輸示范電站有限公司總經(jīng)理閆忠平表示，國家風(fēng)光儲輸示范工程最重要的使命就是通過風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電，消除新能源隨機(jī)性、波動性和間歇性對電網(wǎng)的沖擊，從而將風(fēng)電、光伏發(fā)電變?yōu)閮?yōu)質(zhì)電能。
MY-F500A風(fēng)光互補(bǔ)并網(wǎng)發(fā)電與機(jī)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：
風(fēng)光互補(bǔ)并網(wǎng)發(fā)電與機(jī)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)概述：
該系統(tǒng)由太陽能光伏電板、雙軸跟蹤控制模塊、蓄電池模塊、太陽能控制器模塊、太陽能逆變器模塊、模擬風(fēng)洞發(fā)電模塊、開關(guān)控制模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊、上位機(jī)監(jiān)控模塊，儀表顯示部分,（各功能轉(zhuǎn)換接口模塊）等組成；各控制系統(tǒng)集成于風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電為一體的教學(xué)實(shí)訓(xùn)臺；各系統(tǒng)通過連接電纜進(jìn)行連接，形成一套可完成風(fēng)力及光伏發(fā)電、同步并網(wǎng)、離網(wǎng)電源的實(shí)驗(yàn)及教學(xué)演示。幫助學(xué)生理解太陽能并網(wǎng)、離網(wǎng)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理，從而起到學(xué)習(xí)工程實(shí)際應(yīng)用技能的作用。
各部件接口采用安全插口式設(shè)計(jì)，各模塊通過實(shí)驗(yàn)線纜連接，實(shí)驗(yàn)方便、操作靈活。
應(yīng)用范圍：主要面向職高、大學(xué)、研究生、企業(yè)技工以風(fēng)力發(fā)電和太陽能離網(wǎng)、并網(wǎng)發(fā)電為主課題的研究和培訓(xùn)。
一、風(fēng)光互補(bǔ)并網(wǎng)發(fā)電與機(jī)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)：
1、系統(tǒng)規(guī)格
◆ 系統(tǒng)最大電壓：DC12V，AC220V
◆ 系統(tǒng)最大電流：10A
◆ 系統(tǒng)最大功率：300W
2、太陽光電實(shí)習(xí)教學(xué)模塊
太陽能電池規(guī)格：單晶硅太陽能電池
◆ 元件尺寸(L*W*H)：630*530*25mm*4
◆ 最佳功率：160W
◆ 最佳工作電壓：17.05±0.5V
◆ 最佳工作電流：10.20±0.10A，
◆ 短路電流：10.34±0.10A，
◆ 開路電壓：21.0±0.5V
◆ 模擬光源模塊：1000W
3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)習(xí)教學(xué)模塊
◆ 風(fēng)洞調(diào)速范圍：0～13 m/s，功率5.0KW
◆ 風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定輸出電壓：12VDC，功率：400W
◆ 風(fēng)機(jī)類型；永磁同步發(fā)電機(jī)，上風(fēng)式
◆ 啟動風(fēng)速；2.5m/s
◆ 風(fēng)葉材質(zhì)：碳光纖化合物
4、風(fēng)光互補(bǔ)控制器：
◆ 充電方式：PWM脈寬調(diào)制
◆ 充電最大電流 35A
◆ 過放保護(hù)電壓 10.6V ±0.5
◆ 過放恢復(fù)電壓 12.6V ±0.5
◆ 輸出保護(hù)電壓 16V ±0.5
◆ 卸載開始電壓（出廠值）15.5V ±0.5
◆ 卸載開始電流（出廠值） 15A
◆ 保護(hù)功能：蓄電池過充電、蓄電池過放電、蓄電反接、負(fù)載過載、防雷、風(fēng)機(jī)限流、風(fēng)機(jī)自動剎車和手動剎車。
◆ 使用32們高速單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能控制，自動識別12/24V系統(tǒng)。 采用串聯(lián)式PWM充電控制方式，使充電回路的電壓損失較原二極管充電方式降低一半，充電效率較非PWM高3－6%;過放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式有利于提高蓄電池壽命。
◆ 多種保護(hù)功能，包括蓄電池反接、蓄電池過、欠壓保護(hù)、太陽能電池組件短路保護(hù)，具有自動恢的輸出過流保護(hù)功能，輸出短路保護(hù)功能。
◆ 具有豐富的工作模式，如光控，光控＋延時，通用控制等模式。
◆ 具有直流輸出或1Hz頻閃輸出2種輸出選擇，頻閃輸出特別適用于LED交通警示燈等。在頻閃輸出模式，負(fù)載可以使用感性負(fù)載。浮充電溫度補(bǔ)償功能。使用數(shù)字LED顯示及設(shè)置，采用一鍵式操作完成所有設(shè)置。
◆ 新能源設(shè)備中大屏幕LCD顯示，太陽能電池、蓄電池、負(fù)載電流、電壓等電參數(shù)。

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