新能源发电装备并网技术及稳定性研究

前言：“穷则变，变则通，通则久”，随着传统能源面临枯竭与环境压力增大，新能源发电作为可持续发展的重要力量，备受关注。新能源发电设备推广技术的不完善和稳定性问题，制约了其大规模应用。考虑到新能源发电具有间歇性、波动性的特点，电网接入和稳定运行的挑战不容小觑。研究者将研发协同多能互补机制，可优化能源结构提升并网综合效能，实现经济与环境协调发展。

一、攻坚核心并网技术，突破装备接入瓶颈

新能源发电装置和传统电网不同，导致连接难度主要有适应电压、频率同相和功率等。针对这主要的并网问题，研究者要面对怎样更好使之和电网适应的问题，研发高兼容性的交换电机构和智能调制机构等装置与技术。依靠先进的电力电子技术，使其确保新能源发电装置的平稳输送，智能调控调节功率，使其满足电网并网要求，减少并网损耗，增加新能源发电装置的并网能力和质量，为大容量并网基础支持技术研发奠定基础。

在百万千瓦级风电项目中，为解决风机并网时电压波动大、频率不稳定的问题，项目团队研发并应用了新一代全功率变流器。这一变流器系统采用模块化多电平托普结构，利用快速电压调节能力，仅使用 0.1 秒就能输出电压，并使得电压稳定控制在电网要求范围内。在实际运行中，该技术使风机并网成功率提升到 98% ，运用自适应控制算法，动态调整有功与无功的功率输出，减少因电压频率异常所导致的脱网事故。

二、强化系统稳定调控，筑牢电力运行根基

新能源发电的间歇性和波动性会对电网稳定性产生冲击，强化系统稳定调控需构建广域监测、精准分析、快速响应的调控体系。研究者将采用智能传感器和通信网络，结合大数据分析系统，实时监测电网的运行状态。通过捕捉电压波动、频率偏移、功率振荡等异常信号，先进的算法与自动化控制装置能实现对电网进行综合调节的功能。如通过自动电压控制（AVC）系统调整无功功率，利用储能装置平抑功率波动，确保电网频率稳定在 ±0.2Hz 范围内，保障电力系统安全、可靠运行[1]。

省级电网在接纳大规模光伏接入时，面临夏季午间光伏出力高峰导致的电压越限问题。为解决这一难题，电网公司构建了“监测－分析－控制”一体化稳定调控系统。工作人员在电网的关键节点，部署高密度的电压监测传感器，这种传感器的作用在于：实时采集电压数据，上传到调控中心，并能利用人工智能算法，对海量数据进行分析和筛选，既然能预测下一步的电压变化。例如，系统自动释放调控策略，使用远程控制装置，调整光伏电站，采用无功功率输出的方式，降低网电电压。而调度储能电站则释放电能，平衡光伏出力波动后，即使在极端的光照条件下，系统也能将并网点电压稳定在 1.05 倍左右，避免电压崩塌风险。

三、协同多能互补机制，优化能源并网效能

单一新能源发电受自然条件制约明显，协同多能互补机制通过整合风电、光伏、水电、火电、储能等多种能源，发挥不同能源的特性优势。根据不同能源供应和电力需求情况，设计出动态调整的控制操作计划，实现能量之间的互补。比如，利用水电的可调节和调峰性能，用以抑制风能和光伏电源的随机波动，利用储电装置吸收多余电量，并且在需要较多电能时将其释放掉，改善能源调度方式，提高新能源供电稳定性与可控性，进一步提高系统运行效率，促进能源组合优化[2]。

在新能源综合示范区，构建了风光水火储多能互补系统。考虑到该区域拥有丰富的风能和太阳能资源，但是日间光伏与夜间光伏可能会出现处理不均衡的情况，因此，项目团队采用多功能互补的方式，利用智能平台进行调度，进而建立能源出力预测模型。在这一模型的辅助下，结合气象数据、历史运行数据等，可提前预测风电光伏发电量。能源调度则以光伏为优先，将剩余电力储存到储能电站后，于夜间光伏出力下降时，采用火电机组补充电力，合理调节水电机组的发电及功能保障，这种多能互补的系统使新能源利用率提升到88% ，显著优化能源并网效能。

结论：综上所述，新能源发电装备并网技术及稳定性研究是一个持续探索的过程。通过攻坚核心并网技术，为新能源发电装备打开接入电网的大门；强化系统稳定调控，为电力稳定运行保驾护航；协同多能互补机制，优化能源并网的整体效能。在未来，研究者将持续加大研发投入，深入研究并网技术的创新发展。进一步优化多能互补机制，让新能源为人类社会的可持续发展提供动力。

参考文献：

[1] 果岩 . 新能源发电设备组助力“碳达峰·碳中和”途径和实施措施主要观点和意见举措 [J]. 电器工业 ，2021，（12）：69-72.

[2] 谢志为 ， 陈燕东 ， 伍文华 ， 等 . 双模式扰动下新能源发电装备的宽频带序阻抗在线精确测量方法 [J]. 中国电机工程学报 ，2020，40（09）：2903-2914.