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風電光伏等新能源可以直接并入電網(wǎng)么?有哪些技術(shù)問題需要解決?

2015-03-31 來源:知乎每日精選 瀏覽數(shù):936

  1、首先我們將風電、光伏歸入分布式發(fā)電,簡單理解就是分散。那么為什么要推廣分布式發(fā)電:大規(guī)模互聯(lián)電網(wǎng)弊端凸顯,成本高,運行難度大,難以適應(yīng)用戶更高層次的安全性和可靠性要求(出現(xiàn)過大規(guī)模停電事故),供電方式多樣化也受到限制;能源危機爆發(fā)及環(huán)保意識的增強;科研、企業(yè)人員要生存(逃)等。
  2、推廣分布式發(fā)電有何優(yōu)點那:分布式發(fā)電可以簡單根據(jù)負荷現(xiàn)場布置,使得其布局靈活,電力資源有效分配;在一定程度上延緩了輸、配電網(wǎng)升級換代所需的巨額投資;與傳統(tǒng)大電網(wǎng)互為備用,提供供電可靠性;新電改推出,說不定還能賺點錢,體驗老板的感覺;推動供電方競價機制的建立。
  3、但是搞了這么多年分布式發(fā)電,似乎更多是口號和利益的分割,而細心觀察自然會發(fā)現(xiàn)分布式發(fā)電都是直接接入電網(wǎng)的,其中涉及到分布式發(fā)電電源到電網(wǎng)之間的連接點——電力電子變流器轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),以及相關(guān)控制、保護等環(huán)節(jié),這估計也算是技術(shù)的難點,也是企業(yè)差異的體現(xiàn)。
  4、那么分布式發(fā)電到底存在哪些技術(shù)問題:(1)設(shè)計規(guī)劃問題:分布式發(fā)電逐步滲透電網(wǎng),自身隨機性強,需要考慮可靠性問題;分布式發(fā)電種類多樣、規(guī)模多樣,運行方式多變,如何安裝、安裝在哪里、何種運行方式,帶來的總體評價性能是不一樣的;當前及未來電網(wǎng)的承載能力及“三公”分配問題,在一定程度上影響了分布式發(fā)電的并網(wǎng)情況,如西北地區(qū)悠閑轉(zhuǎn)動的風機。(2)電能質(zhì)量問題:就目前看,少量的分布式發(fā)電裝置對電網(wǎng)來說基本上忽略的,但是逐步放開后,新能源比重增加,會對電力系統(tǒng)的電壓形態(tài)、短路電流、電壓閃邊、諧波、直流注入、網(wǎng)損、潮流、繼電保護等帶來一系列影響。因為分布式發(fā)電許多采用電力電子裝置接入電網(wǎng),變流器(逆變器)的控制策略對電網(wǎng)不平衡電壓會有影響。||許多分布式發(fā)電并網(wǎng)采用防逆流裝置,正常運行時不會向電網(wǎng)注入功率,但當配電系統(tǒng)發(fā)生故障時,短路瞬間會有分布式電源的電流注入電網(wǎng),增加了配電網(wǎng)開關(guān)的短路電流水平,可能使配電網(wǎng)的開關(guān)短路電流超標。因此, 大功率分布式電源接入電網(wǎng)時,必須事先進行電網(wǎng)分析和計算,以確定分布式電源對配電網(wǎng)短路電流水平的影響程度。||并網(wǎng)時一般不會發(fā)生閃變,孤島運行時如儲能元件能量太小,易發(fā)生電壓閃變||因為電力電子裝置自身易產(chǎn)生諧波,主動和被動諧波治理也得以被推動發(fā)展。||因為變流器并網(wǎng)過程存在有無(高頻)隔離變壓器之分,而無變壓器情況下系統(tǒng)整體效率得以提升,使得其存在一定市場份額,當無隔離(高頻)變壓器時,那么存在分布式電源側(cè)直流和電網(wǎng)交流側(cè)的互相交互作用(可以直觀想象一下太陽能發(fā)電),當電網(wǎng)存在直流注入時,將直接造成系統(tǒng)電磁元件(如變壓器)的磁飽和現(xiàn)象,同時產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動。||分布式電源的接入改變了配電網(wǎng)中各支路的潮流流動情況,使得系統(tǒng)網(wǎng)損發(fā)生變化,其受到負載、連接的分布式電源的位置和容量大小等影響。||分布式電源的接入,使得系統(tǒng)潮流不再單向流動,難以預(yù)測,極大影響電壓調(diào)整。||因為傳統(tǒng)大電網(wǎng)的繼電保護裝置已經(jīng)成形,短時內(nèi)不會重新改造,一方面分布電源的接入要考慮與之配合問題,不合理(就算有時合理)的控制策略和配置方式,會造成重合閘失敗、繼電保護裝置的保護區(qū)縮小、潮流改變使得繼電保護誤動作。||另外注意孤島問題。(3)儲能配置、功率預(yù)測及平滑等問題,目前估計很多都不愿意這么搞的。(4)管理、監(jiān)控、維護問題。(5)效益權(quán)利紛爭問題(這真的也算個技術(shù)活)。
  5、以上只是具有代表性的一部分問題,針對這些問題,當前更多采用建模、預(yù)測等手段初步驗算。不過應(yīng)用與現(xiàn)場還是困難重重,既然如此難以搞定,電網(wǎng)就對這樣一種不可控電源進行了限制、隔離的處理方式,一方面要求電源端設(shè)備的性能指標,另一方面一旦電網(wǎng)故障,要求分布式電源必須馬上退出運行(IEEE1547)。
  6、為了更好協(xié)調(diào)分布式發(fā)電和電網(wǎng)之間關(guān)系,微電網(wǎng)的概念得以推出。微網(wǎng)的定義尚未統(tǒng)一,這里給出一種:微網(wǎng)是指由微電源(分布式電源)、儲能裝置、負荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng),是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、管理和保護的自治系統(tǒng)。微電網(wǎng)對外可以看做一個單一的可控單元,通過公共耦合點的靜態(tài)開關(guān)接入電網(wǎng),實際操作時微網(wǎng)的入網(wǎng)標準只針對微網(wǎng)和電網(wǎng)的公共連接點,而不考慮微網(wǎng)內(nèi)各個(分布式)電源,從而實現(xiàn)分布式發(fā)電和電網(wǎng)更和諧的相處。目前,微網(wǎng)從整體控制策略上主要有主從控制、對等控制、基于多代理的分層控制等,而內(nèi)部微電源的控制主要有恒功率控制(P/Q)、恒壓恒頻控制(V/F)和下垂控制(DROOP)等。

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