光伏发电与风力发电的并网技术分析

前言

风能与太阳能均属于清洁、无污染的可再生能源，利用光伏发电技术与风力发电技术将太阳能与风能转化为电能，可以切实提高电能生产的环保性与经济性。光伏发电与风力发电并网技术是将风能、太阳能发电系统与电力系统有机关联，有效供应与补给以火力发电为主的电能供应模式，提高电能供应链的多元化与多样性。光伏发电与风力发电的并网技术涉及逆变技术、监控技术、机组并网技术等，在实际应用时易出现调峰调频、孤岛效应等问题，有必要对并网技术的基本原理、投运存在问题以及优化措施加以研究，进一步提高光伏发电与风力发电并网技术的可行性与实用性。

1 光伏发电并网技术

1.1 光伏并网逆变技术

光伏发电系统与电力系统有机连接，电力能源有效补给的重要前提是光伏发电系统与电力系统的相关运行规范、原则、标准一致，如二者具有相同的电流频率与相位，确保电力能源供应稳定。光伏并网逆变技术是一种利用逆变器将直流电转换为交流电的技术，其可将光伏发电系统输出的电能转化为符合电力系统规定的电流、电压、相位、频率等参数的交流电，减小电压谐波、提高输出交流电的稳定性。从结构构成看，光伏并网逆变器包括直流输入端、逆变器单元、控制电路以及交流输出端，光伏发电产生的直流电经直流输入端、滤波电容器、滤波变压器等设备构件进行直交转换、滤波降噪等处理后，自交流输出端输出符合电网标准的交流电。光伏并网逆变器作为逆变技术的核心装置，可在电力系统断电状态下启动自动保护机制，动态切换并网与离网状态，有效维持电力能源供应的稳定性。在应用光伏发电并网逆变技术时，应结合并网需要以及不同逆变器的类型与特点科学选择，确保追踪电压、额定输出功率等逆变器工作参数符合并网技术标准要求。

1.2 光伏并网监控技术

在气候条件影响下，光伏发电系统的太阳辐射时长、光照强度等存在较大波动性与不确定性，影响光伏发电系统输出电力能源的稳定性。光伏并网监控技术是对太阳辐射情况以及光伏发电系统的设备装置如电池组件、逆变器、电力设备等进行动态监测与控制的技术，其利用气象仪、辐照仪，全天候、全天时监测天气状况与太阳辐射量、光照度等参数，通过将上述数据集成传输至中央服务器中进行分析，可辅助研判光伏发电系统的工作状态与电能输出情况；利用各类传感器以及软件系统全天候监测并采集光伏发电系统内各装置设备的工作参数，可及时发现光伏发电系统的工作异常，以免不符合电网频率、相位、电压的交流电输送至电力系统中，影响电力系统输配电的稳定性。

1.3 最大功率点跟踪技术

受气候条件与太阳辐射影响，光伏发电的输入与输出功率存在一定的波动性，不利于光伏发电系统并网工作的稳定性与安全性。光伏发电系统的太阳能电池功率传输效率与太阳能板上接收的太阳辐射量有关，与负载的电子特性有关。当太阳辐射量变化时，光伏发电系统可提供的最大功率传输效率的负载曲线也随之变化。最大功率点跟踪技术通过对电压、电流等数据的采集与计算，分析特性曲线的逻辑关系，确定转换器在电池组件中可抽取的最大功率值，以便调整负载配合功率传输效率最高的负载曲线，进一步优化光伏发电并网工作，有效解决光伏发电系统输入输出功率改变而产生的各类问题。

2 风力发电并网技术

2.1 异步发电机组并网技术

异步发电机组是一种交流发电机组，其通过定子、转子等构件形成感应电流，有效克服输电线路增长、线路传输功率降低、电站工频过电压等问题，提高电力系统的稳定性。异步发电机组并网技术根据工作原理不同分为直接并网技术、降压并网技术、晶闸管软并网技术等，其中，直接并网技术是在风力发电系统的异步发电机组输出电流、相位、频率等符合电力系统标准参数时，直接将输出电力能源输送至电力系统中，并利用空气开关等装置对并网状态加以控制，直接并网技术下异步发电机组产生的局部电流会冲击电力系统，影响电力系统输配电的稳定性；降压并网技术是在电力系统与异步发电机组中间增加电抗、电阻等装置，合理调控异步发电机组的输出电压，有效控制风力发电系统与电力系统并网瞬间的异常高压等参数幅值，提高并网的流畅性与稳定性；晶闸管软并网技术是在电力系统与异步发电机组中间增加晶闸管与并网自动开关，自动调节并网时的电流值等电力参数幅值，提高并网过程的流畅度。

2.2 同步发电机组并网技术

与异步发电机组不同，同步发电机组的转子带有磁极，可以有效节省励磁电能，提高发电机组工作效率。将同步发电机组并网技术应用到风力发电系统中，其定子与转子结构采用三相连接方式有效关联，可以保证风力发电的空载与负载运行。此外，同步发电机组通过变桨系统、变流系统、测风系统等将风能转化为电能，并采用交流直流循环转换的作业模式，实现风力发电系统工作频率与电力系统工作频率的相互独立，有效规避风力发电并网时出现的失步等问题。

结束语

光伏发电与风力发电是清洁能源在电力领域的深度应用，并网技术是新能源发电系统与电力系统有机连接、有效补给的关键技术。在光伏发电与风力发电并网设计时，应根据电力系统与新能源发电状况合理布设传感装置，动态采集工作参数，优化设计新型配电体系，有效规避孤岛效应，提升光伏发电与风力发电的整体经济效益。

参考文献：

[1] 马建雄. 光伏发电与风力发电的并网技术分析[J]. 光源与照明,2023(9):141-143.

[2] 施勇. 光伏发电与风力发电的并网技术分析[J]. 科技经济市场,2023(9):34-36.