智能电网清洁能源并网技术

智能电网清洁能源并网技术建设坚强智能电网是适应国家新能源战略发展的必然选择，随着全球变暖和环境问题的加剧，清洁能源的利用已经成为国际化发展趋势。本文基于对清洁能源和我国智能电网的论述，具体分析了风力发电技术和太阳能光伏发电系统技术，并总结了智能电网中清洁能源发挥的支撑作用。标签：智能电网；清洁能源；低碳；并网；0引言能源紧缺、气候变化和环境污染问题是21世纪人类所面临的重大课题。能源是人类社会生存和发展的动力源泉。随着社会经济的发展和人类生活水平的提高，世界范围内对能源的需求日益增长，目前世界能源的利用仍以煤炭、石油、天然气和水与核能等一次能源为主，然而这化石燃料在地球上的贮存量却越来越少。并且这些传统的火电需要的化石燃料，在燃烧时将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，污染地球环境。对清洁能源并网技术的开发是当今时代的发展主题，清洁能源所带来的低碳经济具有低能耗和高效能的特征，能够减少温室气体排放。然而，大力发展清洁能源势必给当前电网的发展带来巨大的挑战，我国能源结构调整角度看，光伏发电产能的不断发展提升，随着光伏发电成本的降低、化石能源发电成本的提高以及矿物能源的减少，光伏发电商业化成为必然趋势，智能电网在促进低碳发展中发挥着重要作用。如何在保证经济发展前提下，兼顾社会转型，发展低碳经济，成为我国必须解决的重大课题。随着可再生能源在中国能源结构中所占比重的不断提高，新能源并网逐渐成为热点话题，坚强可靠的智能电网将承载中国能源的未来。1清洁能源概述所谓清洁能源是措在使用的过程中不会出现有毒物质排放的能源，清洁能源是指对环境没有污染或污染较小的能源，有时也叫绿色能源。如太阳能，风能，海洋能；垃圾发电、沼气等。非清洁能源是指可能对环境造成较大污染的能源，例如煤炭等化石燃料。清洁与非清洁能源的划分也是相对的。风能是一种清洁的可再生能源，风力发电的基本原理是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。它是一种安全可靠的发电方式，随着大型机组的技术成熟和产品商品化的进程，风力发电成本降低。太阳能是最为典型的清洁能源，从能源的角度看，太阳能必将实现其从补充能源向替代能源的角色过渡，光伏发电具有以下优点：资源可再生、环保清洁、资源分布广泛、建造灵活方便、可共地域发电供电、光伏建筑集成化程度高。而太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势，必将得到快速的发展。太阳能发电将逐渐从无电地区向有电地区发展。中国2009年能源战略显示，预计2020年实现光伏发电装机容量20吉瓦的目标。核能也是一种清洁性非常高的能源，这种能源的优点是以最小的消耗实现能源利用的最大化，并且成本较低。除此之外，还有海洋能发电、生物质发电、地热发电等清洁能源发电技术。2智能电网智能电网就是电网的智能化，它是以集成的、高速双向通信网络为基础，智能电网从广义上来说涉及到很多方面、多个系统的数字化、自动化以及信息化；狭义而言，主要是其核心部分电网的智能化建设。引入了新的智能产品和服务。在电力系统的电力输送过程中，智能电网具有强大的电力输送功能，并且还能有效保证其安全与稳定。智能电网是保证电网安全、经济和优质运行的重要手段，是经济和技术发展的必然结果。智能电网的清洁能源并网技术就是整合利用各种资源的风能新能源联合并网。3风能发电技术按照不同的需要，风能可以被转化成其他不同形式的能量，如机械能、电能、热能等，风力发电系统是风能和电能进行转化的机械以及电气及共控制设备的组合。风力发电机组由风力机和发电机组成，风力机的作用是把风能转换为机械能；发电机的作用是将机械能转换为电能。而风力发电机组系统通常包括风轮、发电机、变速器及有关控制器和储能装置。风力发电的并网运行方式有恒速桓频何变速恒频两种，受风能不可控性的影响，利用变速恒频发电机组对风机进行功率调节已成为风力发电技术的主流趋势。变速恒频方式是指风力发电机组的转速随风速的波动作变速运行，但仍输出恒定频率的交流电。这种方式可提高风能的利用率，但将导致必须增加实现恒频输出的电力电子设备，同时还应解决由于变速运行而在风力发电机组文撑结构上出现共振现象等问题。风力发电具有很多优势，比如不消耗资源、不污染环境；建设周期短，装机规模灵活；运行简单，可完全做到无人值守；实际占地少，机组与监控、变电等建筑仅占风电场约1%的土地，其余场地仍可供农、牧、渔使用；对土地要求低，在山丘、海边、河堤、荒漠等地形条件下均可建设；并且在发电方式上还有多样化的特点。4太阳能光伏并网发电系统4.1太阳能光伏并网发电系统组成及工作原理太阳能光伏发电系统是利用太阳电池的光生伏打效应，实现太阳光辐射能与电能之间的直接转换。一般光伏发电系统由以下几个部分构成：太阳电池组件、充放电控制器、逆变器以及蓄电池。而光伏并网发电系统主要有以下几个部分组成：光伏组件（太阳能电池阵列）、并网逆变器、数据监测装置及配电系统。光伏并网系统的工作原理就是要把太阳能电池组件发出的直流电转换成交流电，并并入市电电网，可供正常的交流用电电器使用。4.2太阳能光伏并网发电系统分类太阳能光伏并网发电系统通过太阳电池阵列产生直流电，并将其馈送给交流电网，这两者之的能量的传递与变换有多种方式。按照功能和性能要求的不同，光伏并网发电系统也有不同的分类方式。目前常用的光伏并网发电系统按照系统功能可以为两类；一种是不可调度式光伏并网发电系统。不含蓄电池环节，另一种为可调度式光伏并网发电系统，含有蓄电池组。不可调度式光伏并网发电系统，太阳能电池板产生的直流电可以通过并网逆变器转化为交流电能，并且与电网电压具有相同的频率和相位，如果主电网断电，系统就不再向电网供电，白天，光伏系统产生的交流电能相对于本地负载所需有超出时，多出的部分会送往电网；晚上，光伏系统产生的交流电能相对于本地负载所需不足时，电网自动向负载提供补充电能。可调度式光伏并网发电系统是指带有蓄电池储能环节的并网光伏发电系统，和不可调度式光伏并网发电系统相比，主要不同之处是系统中配有储能环节，此系统中，逆变器配有主开关和重要负载开关，使得系统具有不间断电源的作用。和不可调度式系统相比，可调度式光伏并网发电系统在功能和性能方面都有很大的扩展和提高。此外，该系统还可以充当功率调节器的作用，稳定电网电压、抵消有害的高次谐波分量从而提高电能质量。4.3太阳能光伏并网发电系统关键技术并网光伏发电系统的实现依靠很多关键的核心技术，首先是MPPT技术，当前最大的实施难点在于动态追踪太阳最大辐射能量。一般有四种方法：在线扰动法、微分法、下山法和模糊规则法来进行动态追踪太阳辐射能量。其次是质量控制（谐波源）的难点在于抑制注入电网的谐波电流在最低水平，主要方法有：提高载波频率、合理整定参数、滤波器设计、群控技术。最后是控制与保护的难点在于速度要求、与电网配合，保护措施主要：抗孤岛保护可整定短路、过欠压/频保护以及通讯接口对接。5智能电网中清洁能源发挥的支撑作用为了实现节能减排和可再生能源综合利用的目标，电网承担着提升、扩展和优化中国电力结构的任务。智能电网技术的应用将最大限度降低电力消耗，进而营造更加具有竞争力的市场环境。更新更强的智能电网是中国实现可再生能源合理利用、快速建立清洁能源经济体系的关键环节。坚强智能电网建设为电能的清洁生产奠定了基础。促进能源替代推动能源结构低碳化，为清洁能源的规模化开发和利用提供物质基础，这将极大地促进我国能源结构优化，促进低碳发展。提高能源利用和输送效率，促进能源输送环节的低碳化。与此同时，智能调度系统和灵活输电技术的推广能够减少输配环节损耗，提高能源的输送和利用效率，并且通过通过智能交互终端，实现终端节电控制，促进能源消费环节的低碳化。推动智能用电。能够支撑低碳电力系统发展与完善。6结束语随着全球变暖和环境问题的加剧，清洁能源的利用已经成为国际化发展趋势。我国的地域辽阔，拥有很多丰富的清洁能源，积极稳妥的推进智能电网下清洁能源的并网技术研究，对于解决我国乃至世界范围内能源紧缺、生态失衡等环境问题都具有非常深远的意义智能电网是在保证国家能源安全和应对气候变化情况下提出的，随着时代的发展，智能变电站建设的不断深化，智能电网在电力系统传输中具备强大的电力输送功能，并且可以大力促进低碳电力可持续发展