光伏发电与风力发电的并网技术

一、风力发电和光伏发电并网的特点及现状

1.1 并网型风力发电的特点及现状

目前，我国正在大规模地开发风能资源。并网型风电依赖于大型电网进行发电，以实现资源的最大化利用。风能是一种可再生的能源形式，在实际应用中需要运用专门的技术手段以实现其循环再利用。作为一种当代的环保能源，风力发电在使用过程中对附近的环境造成的污染是非常轻微的。尽管并网型风力发电具有明显的优点，但其在风力资源应用方面还存在一定的不足。风能资源因其独有的特性，使得相关的管理机构难以对其实施严格的监控和管理。现阶段，与并网式风能发电相关的技术还没有完全达到成熟状态，依然处于不断成长和发展的过程中。

1.2 并网型光伏发电的特点及现状

并网型光伏发电系统与电力系统相连接，共同组成了光伏发电系统。光伏发电系统的核心职责是为整个电力系统提供有功和无功功率。这个过程涉及将光热源转化为电能，然后通过变压器将生成的电能转换为与电网相同级别的电压，再传输到电网进行传输。因此，这种并网式的光伏发电系统不需要使用电池。电池的使用不仅导致了大量的资金消耗，还增加了电池本身的污染风险。与传统的火力发电方式相比，光伏发电为整个电力系统提供了实时的电力，这种方式更为安全、稳定、没有噪音并且利于环保。

二、光伏发电并网技术

2.1 光伏并网逆变技术

为了实现光伏发电系统与电力系统之间的有效连接，并确保电力能源的高效供应，关键在于光伏发电系统必须遵循电力系统的相关操作规范、原则和标准。只有当两者的电流频率和相位完全匹配时，电力能源的供应才能保持稳定。光伏并网逆变技术的核心思想是利用逆变器将直流电转化为交流电。这种技术能够将光伏发电系统中的电能转化为满足电力系统需求的电流、电压、相位、频率和其他相关参数，从而降低交流电的电压谐波并增强输出交流电的稳定性。从结构上看，光伏并网逆变器是由直流输入端、逆变器单元、控制电路和交流输出端组成的。当光伏发电输出直流电通过直流输入端输出，并经过直交转换和滤波降噪处理后，滤波电容器、滤波变压器等关键设备部件会从交流输出端输出达到电网标准的交流电。光伏并网逆变器作为逆变技术的关键部件，在电力系统断电的情况下可以启动自动保护机制，实现并网与离网之间的动态切换，从而确保电力供应的稳定性。在采用光伏发电并网逆变技术的过程中，应全面考虑到并网的需求以及各种逆变器的类型和特性，进行科学的选型，以确保追踪电压、额定输出功率以及其他相关逆变器运行参数都符合并网技术的标准要求。

2.2 光伏并网监控技术

由于气候因素的作用，光伏发电系统中的太阳辐射时长和光照强度表现出显著的波动和不确定性，这进一步对光伏发电系统的电力输出稳定性造成了影响。光伏并网监控技术是一种先进的动态监测和控制方法，主要应用于太阳的辐射状况以及光伏发电系统中的电池组件、逆变器和电力设备等关键设备。该技术利用气象仪和辐照仪进行全天候和全天时的天气、太阳辐射量和光照度监测，并将这些数据整合后传送至中央服务器进行解析。这一实用新型能够辅助判断光伏发电系统的运行状态和电能输出情况，通过各种传感器和软件系统对光伏发电系统内部各设备的运行参数进行全天候的监控和数据采集。该技术能够及时识别光伏发电系统的异常运行情况，防止与电网频率、相位和电压不一致的交流电进入电力系统，从而避免对电力系统的输配电稳定性产生不良影响。

2.3 最大功率点跟踪技术

受到气候状况和太阳辐射等多种因素的影响，光伏发电的输入输出功率表现出一定的波动性，这对光伏发电系统的并网运行稳定性和安全性构成了不利因素。在光伏发电系统中，太阳能电池的功率传输效率与太阳能板接收到的太阳辐射量以及负载电子的特性是密切相关的。随着太阳的辐射量发生变化，光伏发电系统所能达到的最大功率传输效率的负载曲线也会随之改变。最大功率点追踪技术是一种通过收集和计算电压、电流等相关数据，然后分析特性曲线的逻辑关系，从而确定转换器在电池组件中可以提取的最大功率值的方法。为了优化光伏发电并网的工作流程，需要调整负载与功率传输效率最匹配的负载曲线，从而有效地解决光伏发电系统输入输出功率变化引发的各种问题。

三、风力发电的并网技术

3.1 异步机组并网技术

风力发电系统在不同地区的异步并网和同步并网技术主要取决于发电机组的工作原理，而发电厂可以根据经济效益的需求来选择这些技术。异步发电机在风能发电站中扮演着至关重要的角色，它是交流发电机组中的一种，其实际运行依赖于定子、转子等主要部件之间产生的感应电流。异步发电机组采用的并网发电方法，在经济上具有明显的优越性，这主要体现在其安装和维护的费用上。选择异步风力发电机组的并网技术措施主要包括直接并网、降压并网技术和晶闸管软并网技术。当风能发电系统与电网在相位、频率、时序以及其他相关因素上基本匹配时，可以考虑将直接并网技术交给空气开关设备进行自动控制，但这可能会因局部电流的冲击导致电压不稳定。降压并网技术依赖于电抗器和电阻等组件，降低并网连接在运行过程中产生的电气参数幅度会明显减少设备的功率消耗。3.2 同步机组并网技术

相较于异步风力发电机组的并网技术，同步机组的并网技术更倾向于采用三相连接方法，以满足空载和负载运行的实际需求。在风力发电过程中，能量转换的标准相当严格，我们必须确保接入电网的系统在固定的速度、频率和频率条件下，其承载的状态都能满足技术规范。当与同步发电机组进行并网连接时，大多数情况下都倾向于选择变频设备与发电机的并联方案，并将频率控制过程中收集到的电气参数作为安全监控的主要焦点。在同步风力发电机组的操作中，其运行模式是直流和交流循环的转换，因此需要对风轮的速度进行动态调整，并对发电的频率与电网的频率进行对比研究。同步风力发电机组的工作频率与电网的频率是相互独立的，这样可以有效地防止出现失步的情况。然而，在并网连接的过程中，必须深入考虑电力设备的实际负荷和电压电流特性，优先对逆变器和其他控制设备进行监测，以避免对发电机散热条件产生不良影响。

结束语

光伏发电和风力发电占据了至关重要的位置，它们主要依赖太阳能和风能，并在光伏组件、风力电站以及其他相关设备的协同作用下实现电能的转化。在可持续发展战略的演进过程中，新能源逐渐成为研究的核心焦点，并计划在未来进一步提高光伏发电和风力发电的成本支出，同时也将专注于相关技术的研发。光伏发电和风力发电的并网操作越来越普遍，但在并网技术的应用过程中，也出现了各种程度的隐患和问题，因此需要根据并网系统的特性和环境因素进行合理的调整和管理。

参考文献

[1] 李春奇. 风力与光伏发电的并网技术分析[J]. 集成电路应用,2022,39(10):174-175.