浅谈对新能源并网技术破解

概况：近年来，我国以风能、太阳能发电为代表的新能源发展突飞猛进，人们寄望于它能改变我国失衡的电源结构，促进节能减排。然而，一次次风机脱网事故让人们陷入了沉思，如果不能解决新能源友好上网问题，新能源健康发展将受到制约。2011年12月25日，国家风光储输示范工程一期工程的竣工投产，有效解决了新能源大规模并网的世界性技术难题，点亮了新能源未来发展之路。
从间歇波动到平稳输出：光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。
　　8月7日15时，在国家风光储输示范工程智能控制中心的大厅里，大大的屏幕上显示了当时的发电情况：风电2.52万千瓦、光伏发电5210千瓦、储能1490千瓦。冀北电力有限公司风光储输示范电站有限公司副总经理王银明解释说，当风力较大或阳光较强时，储能装置可以把多余的能量储存起来，储能显示的就是负数;反之，储能装置显示的是正数，就需要释放能量，这么做有助于整体电能输出更加平稳。
　　“更加平稳”??这个看似简单的目标，却是新能源发电一直以来难以达到的要求。
　　我国是风电大国，新增风电装机容量和累计装机容量均居全球第一位，光伏发电也呈迅猛发展态势。但是，并网和消纳问题却是制约二者持续健康发展的重要因素。
　　风电和光伏发电都具有间歇性、随机性和波动性的特点，且风能、太阳能资源富集地区与主要负荷中心呈逆向分布，决定了我国风电开发只能以大规模集中开发、远距离高压输送为主，光伏发电接入电网呈现出大规模集中接入与分布式接入并举的特点。
　　这要求我国新能源大规模发展必须突破三个技术问题：其一，电力系统调峰问题，风电和光伏发电作为单一的发电系统提供电能输出时，需要建设大量的备用容量和调峰电源，以防其不出力时随时备用;其二，电力系统安全问题，风电、光伏发电具有出力多变和瞬间冲击的特点，对电网的暂态稳定性和频率稳定性造成影响;其三，电能质量问题，风电、光伏发电大规模并网引起电压水平降低，风机中的电子设备带来谐波污染，影响电能质量。
　　由国家电网公司自主研发、设计和建设的国家风光储输示范工程，一举攻克了这些技术难题。
“电力系统是一个发、输、变、配、用瞬间完成的系统，新能源如果不能满足安全、稳定、可靠的要求，那么，无论风电还是光伏发电，对于电网而言都不是优质电能。”冀北电力有限公司风光储输示范电站有限公司总经理闫忠平表示，国家风光储输示范工程最重要的使命就是通过风光储联合发电，消除新能源随机性、波动性和间歇性对电网的冲击，从而将风电、光伏发电变为优质电能。
MY-F500A风光互补并网发电与机电实训系统技术参数：
风光互补并网发电与机电实训系统概述：
该系统由太阳能光伏电板、双轴跟踪控制模块、蓄电池模块、太阳能控制器模块、太阳能逆变器模块、模拟风洞发电模块、开关控制模块、环境监测模块、上位机监控模块，仪表显示部分,（各功能转换接口模块）等组成；各控制系统集成于风能发电、光伏发电为一体的教学实训台；各系统通过连接电缆进行连接，形成一套可完成风力及光伏发电、同步并网、离网电源的实验及教学演示。帮助学生理解太阳能并网、离网及风力发电系统的原理，从而起到学习工程实际应用技能的作用。
各部件接口采用安全插口式设计，各模块通过实验线缆连接，实验方便、操作灵活。
应用范围：主要面向职高、大学、研究生、企业技工以风力发电和太阳能离网、并网发电为主课题的研究和培训。
一、风光互补并网发电与机电实训系统主要技术规格参数：
1、系统规格
◆ 系统最大电压：DC12V，AC220V
◆ 系统最大电流：10A
◆ 系统最大功率：300W
2、太阳光电实习教学模块
太阳能电池规格：单晶硅太阳能电池
◆ 元件尺寸(L*W*H)：630*530*25mm*4
◆ 最佳功率：160W
◆ 最佳工作电压：17.05±0.5V
◆ 最佳工作电流：10.20±0.10A，
◆ 短路电流：10.34±0.10A，
◆ 开路电压：21.0±0.5V
◆ 模拟光源模块：1000W
3、风力发电机实习教学模块
◆ 风洞调速范围：0～13 m/s，功率5.0KW
◆ 风力发电机额定输出电压：12VDC，功率：400W
◆ 风机类型；永磁同步发电机，上风式
◆ 启动风速；2.5m/s
◆ 风叶材质：碳光纤化合物
4、风光互补控制器：
◆ 充电方式：PWM脉宽调制
◆ 充电最大电流 35A
◆ 过放保护电压 10.6V ±0.5
◆ 过放恢复电压 12.6V ±0.5
◆ 输出保护电压 16V ±0.5
◆ 卸载开始电压（出厂值）15.5V ±0.5
◆ 卸载开始电流（出厂值） 15A
◆ 保护功能：蓄电池过充电、蓄电池过放电、蓄电反接、负载过载、防雷、风机限流、风机自动刹车和手动刹车。
◆ 使用32们高速单片机，实现智能控制，自动识别12/24V系统。 采用串联式PWM充电控制方式，使充电回路的电压损失较原二极管充电方式降低一半，充电效率较非PWM高3－6%;过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式有利于提高蓄电池寿命。
◆ 多种保护功能，包括蓄电池反接、蓄电池过、欠压保护、太阳能电池组件短路保护，具有自动恢的输出过流保护功能，输出短路保护功能。
◆ 具有丰富的工作模式，如光控，光控＋延时，通用控制等模式。
◆ 具有直流输出或1Hz频闪输出2种输出选择，频闪输出特别适用于LED交通警示灯等。在频闪输出模式，负载可以使用感性负载。浮充电温度补偿功能。使用数字LED显示及设置，采用一键式操作完成所有设置。
◆ 新能源设备中大屏幕LCD显示，太阳能电池、蓄电池、负载电流、电压等电参数。