新能源電力系統(tǒng)控制技術的優(yōu)化策略

新能源電力系統(tǒng)控制技術的優(yōu)化策略

Summary：近年來，隨著國家總體科技水平的提升，新能源電力系統(tǒng)逐漸成為電力行業(yè)市場上的主力軍，可再生能源代替了煤炭等一次能源作為原料，現(xiàn)已被廣泛運用于社會生產生活當中。與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，新能源系統(tǒng)最大優(yōu)勢在于加快能量的轉換，提高能量利用率，但其穩(wěn)定性和不確定性卻遠遠低于前者，這是新能源系統(tǒng)在發(fā)展中急需打破的困境。Keys：新能源；電力系統(tǒng)；優(yōu)化策略引言當前，社會能源資源長期處于緊缺態(tài)勢，再疊加環(huán)境污染問題，新能源的開發(fā)利用迫在眉睫?！疤歼_峰·碳中和”戰(zhàn)略的提出，為清潔新型能源發(fā)展指明道路，在以電為中心的現(xiàn)代能源體系中，將有愈來愈多的新能源接入其中，但要解決風光發(fā)電等技術弊端，推動可再生資源高效開發(fā)，還需依靠政策與市場驅動，持續(xù)加大新能源發(fā)電技術研發(fā)力度，促進新能源發(fā)電效益不斷提升，進而建立更加穩(wěn)定、更加智能并以新能源為主的新型電力系統(tǒng)。下面將對新能源發(fā)電技術具體應用、技術難點以及發(fā)展建議加以詳述。1新能源電力系統(tǒng)的特征和優(yōu)勢新能源電力系統(tǒng)能夠有效解決當前社會電力資源短缺問題，并且在當今生態(tài)環(huán)保理念下，借助新能源電力系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境更加科學高效的管理維護，比如可減少工業(yè)發(fā)電，以此來實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境更加科學高效的保護。新能源電力系統(tǒng)具備能源可再生的功能屬性，在該環(huán)節(jié)可以借助風能、水能及太陽能，利用自然資源，將其轉變?yōu)殡娔?，為人們的生活工作提供相應的便捷。開發(fā)可再生資源的意義在于持續(xù)有效地保護生態(tài)環(huán)境，同時結合新能源電力技術也能夠在電網不完善的區(qū)域提供更加完整高效的供電服務。新能源互補形式相對較多，新能源電力的類型也相對較為豐富完善，可解決火力發(fā)電及水力發(fā)電所潛在的電荒問題?？傮w來說，新能源電力系統(tǒng)可以對更加科學高效地使用自然資源，結合此類綠色資源，在提高發(fā)電水平、創(chuàng)造社會效益的過程中也能夠更加科學有效地保護生態(tài)環(huán)境。2新能源電力系統(tǒng)的技術2.1風力發(fā)電技術作為資源儲量最高的新能源之一，風力一直都是重點發(fā)展領域，其儲量超出水資源10倍之多，而且獲取難度也小。風力發(fā)電技術原理簡單，借助風機中的機械裝置，將風能轉化為機械能，再經由發(fā)電機最終轉換為電能。（1）風力發(fā)電機類型。風機在結構體型上，通常會隨其裝機容量增大，而有更大的體型的風機設備、更大長度的風機槳葉，按其容量從小到大有：小型、中型、大型、特大型等4類風機。根據(jù)其軸向不同，又有水平軸、垂直軸風機之分。根據(jù)其功率調節(jié)方式的不同，又有定槳、變槳以及失速型等多種風機類型。根據(jù)風機所處陸海環(huán)境差異，有陸上風電、海上風電兩類。以風機發(fā)電機設計轉速區(qū)分，又包含有變速、恒速、多態(tài)定速等不同類型。（2）設備組成和功能。通過對風機結構進行拆解，具體涉及基礎、塔筒、機艙、風輪等幾大構造。風輪是風能獲取裝置，包含有輪轂、葉片、變槳系統(tǒng)等，其中關系風能吸收能力的關鍵在于風機葉片。若風機實際風速超出限值，則需要借助葉尖所產生的制動效應，對其轉速加以控制。但也因葉片裸露在環(huán)境中，風機葉片會受腐蝕、覆冰等影響，其自身也可能產生裂紋，嚴重威脅風機運行安全，為此葉片的防護很是關鍵。（3）風機控制技術。通常來講，并入電網的風機主要存在3種發(fā)電機：變速、雙饋、雙速異步等。為精準控制風機轉速及輸出功率，需采取相應控制技術，一般會采取最大功率追蹤策略，可有效達成風電功率的輸出控制。伴隨新的風機控制技術改進，衍生出多種更高效的并網技術，較為典型的如模糊控制技術，也就是借助智能算法，對葉片槳距進行高精準控制，并且還能用于風輪氣動性能預估，對于提升風機性能很有幫助。（4）無功電壓控制技術。要想維持風機正常運行，在風機控制同時，需重點關注電壓穩(wěn)定及無功補償。一般來講，在電力系統(tǒng)中，風機運行會吸收無功，為確保電網穩(wěn)定，維持正常電壓水平及輸出功率穩(wěn)定，應當采取科學的SVG補償策略，在風電場運行中進行動態(tài)補償。2.2光伏發(fā)電技術在地球上，太陽輻射產生能量巨大，如何合理開發(fā)太陽能，對于調整能源結構、提升經濟環(huán)境效益作用顯著。而受制于光電轉化率、光電成本及補貼政策等影響，光伏發(fā)電面臨不少挑戰(zhàn)。為更好地理解光伏發(fā)電技術，現(xiàn)對其原理構造加以分析。（1）光電效應。對于部分特殊的物質，當有特定電磁波照射時，其內分子會激發(fā)游離電子，然后朝特定方向移動便產生電流。通常產生光電效應的半導體內部存在PN結，分別對應空穴及不穩(wěn)定電子，在光照條件下，P、N兩側將產生電勢，進而驅動電子不斷朝著新產生的空穴移動，這也是光伏發(fā)電基本原理。一般而言，光伏發(fā)電系統(tǒng)具體包含有光伏板陣列、太陽能電池、逆變器、控制器等。（2）電池組。作為光伏發(fā)電重要組成，太陽能電池也有多種類別：晶硅電池，在實際應用中有多晶與單晶兩類；化合物薄膜電池，其缺點在于有毒、污染性大；硅基薄膜電池，主要面臨著光電轉化效率低問題；有機半導體光膜電池，該類電池仍在進行技術開發(fā)，仍未實用化；聚光光伏電池，其在光伏發(fā)電中的優(yōu)勢在高效，但也面臨成本高問題，聚光系統(tǒng)、散熱器等需要額外配置，會帶來更長的成本回收周期，聚光電池商用還需較長時間。3新能源電力系統(tǒng)的控制和優(yōu)化3.1穩(wěn)定性控制新能源電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)存在較大的差異，具體來說，新能源電力系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的有效保護，但是新能源電力系統(tǒng)在運行過程中也存在較大的電力波動，比如當外部自然環(huán)境發(fā)生變化時會出現(xiàn)發(fā)電量的變化，從而產生相應的諧波，影響電網系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性。在此過程中，工程技術人員需要在發(fā)電過程中對主配電系統(tǒng)實施有效的管理控制，比如將新能源電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)火電系統(tǒng)進行有效結合，構建起一個完整的增減發(fā)電系統(tǒng)。在自然資源如太陽能、風能不足的情況下，可借助傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)來彌補電能損失，而在新能源電力系統(tǒng)發(fā)電的高峰期，可適當降低傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量，以此來更加科學高效地控制整個體系。在此過程中，工程技術人員需要對兩者的平衡狀態(tài)進行有效管控，實施穩(wěn)定性控制，有效管理傳統(tǒng)火力發(fā)電、水力發(fā)電及新能源發(fā)電之間所存在的平衡問題，盡可能減少在發(fā)電過程中由于發(fā)電量的改變產生的諧波給電網系統(tǒng)造成的沖擊影響。3.2分布式能源的微電網控制分布式能源微電網控制技術結合小型配件系統(tǒng)實現(xiàn)對整個體系更加科學有效的管控，具體來說，該項技術會使用較多的分布式電源，此類電源形狀豐富多樣，但由于傳統(tǒng)電源無法實現(xiàn)快速高效并網，利用微電源可以有效地解決電源并網的難題。在實際應用過程中，微電網分布式電源的整體規(guī)模相對龐大，同時不同類型的分布式電源也具備較大的差別，且具備電壓等級差，因此對相關電源的控制也存在較大的難度，在對微電網實施整體管控管理的過程中，工程人員需要對相關裝置負載、電源進行科學高效的控制，保證整個系統(tǒng)能夠有效運行，分布式能源的微電網控制如圖1所示。結束語總體來說，在當今新能源電力系統(tǒng)控制活動中，企業(yè)應當完成技術革新、技術優(yōu)化，明確當前相關系統(tǒng)的控制管理需求、管理措施，優(yōu)化系統(tǒng)控制流程，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)結構更加科學高效的管控，提高整個電力系統(tǒng)的綜合運行水平，使系統(tǒng)運作更加具備安全性、完整性。Reference[1]譚振龍，張伶俐，陳希，等．遠海大容量機組海上風電集電系統(tǒng)技術經濟研究[J]．電氣應用，2021，40(6)：64-71．[2]趙奇，田江，呂洋，等．考慮風電相關性的改進優(yōu)化場景法