浅谈光伏发电与风力发电并网技术标准
浅谈光伏发电与风力发电并网技术标准
发表时间：2017-12-31T10:36:31.883Z 来源：《电力设备》2017年第24期作者：周详周笈轩傅强[导读] 摘要：本文以光伏发电和风力发电并网技术标准的探讨为出发点，首先进行了光伏发电与风力发电并网技术标准简述，然后分别介绍了光伏发电并网技术标准和风力发电并网技术标准，供读者参考。
（国电南瑞科技股份有限公司 211100）
摘要：本文以光伏发电和风力发电并网技术标准的探讨为出发点，首先进行了光伏发电与风力发电并网技术标准简述，然后分别介绍了光伏发电并网技术标准和风力发电并网技术标准，供读者参考。
关键词：光伏发电；风力发电；并网技术标准
二十一世纪以来，能源短缺问题日益严重，能源问题是影响国家发展的一项关键因素。因此，许多国家的替代能源研发工作正如火如荼的进行着。我国的光伏发电和风力发电技术水平己经取得了长足的进步，甚至在一些领域处于国际领先地位。光伏发电和风力发电的投入使用极大的缓解了我国工业用电以及居民用电的压力，有效保障了国家经济的稳定发展和国民生活的正常。光伏发电和风力发电的电力来源分别是太阳能和风能，太阳能和风能都属于清洁能源，具有环保、绿色、可持续的特点。因此，光伏发电和风力发电的使用也在一定程度上保护了我们赖以生存的生态环境。但是，光伏发电和风力发电不同于传统的发电技术，这两种发电方式在并网方面存在着许多急需解决的问题。基于这种背景，本文以下内容将展开关于光伏发电与风力发电并网技术标准的探讨。
一、光伏发电与风力发电并网技术标准简述
随着光伏发电和风力发电技术的发展，世界上很多国家都根据自身特点制订了光伏发电的并网技术标准，我们国家也有自己的光伏发电并网技术标准。现在世界上广为使用的关于光伏发电的并网技术的标准是国际电委会制定的，为光伏发电技术的推广和发展做出了不可磨灭的贡献。国际电委会在一九九四年也编定了关于风力发电并网技术的标准，也是国际上接受度最高的关于风力发电并网技术的标准。我们国家的风力发电并网技术标准就是在参考了国际电委会制定的标准和其他西方国家的风力发电并网技术标准之后编定的。
二、光伏发电并网技术标准探讨
2.1 并网方式
国家电网把接入电压为零点四千伏的电站称作小型电站，把接入电压在10千伏到35千伏之间的电站称作中型电站，把接入电压在66千伏左右的电站称作大型电站。电气和电子工程师协会把容量小于10千瓦的发电系统称为小型发电系统，把容量在10千瓦到500千瓦之间的发电系统称为中型发电系统，把容量在500千瓦以上的发电系统称为大型发电系统。日本有关光伏发电的并网技术标准规定，容量小于50千瓦的系统可以和600伏以下的电线进行并网，容量在2000千瓦以下的系统可以和600伏与7000伏之间的电线进行并网。国家电网、电气和电子工程师协会以及日本对光伏发电并网技术标准的制定虽然各有优缺点，但是仍具有重要的参考价值。所以，我国的光伏发电并网技术标准可以在参考以上三者标准的基础之上，根据我国实际情况进行光伏发电并网技术标准的制定。
2.2 电能质量
在电压偏差控制方面，我国相关标准均提出要将并网处的电压偏差控制在一定的范围之内。电压偏差的控制范围也要根据使用需求进行针对性的制定，控制范围过小会影响光伏发电的利用效率，控制范围过于宽广则会降低光伏发电的的平稳性。在电压波动和闪变方面，在一般情况下，光伏发电系统在并网过程当中对电压波动和闪变产生的影响极小，这个影响不足以使电压波动和闪变超出标准规定范围。在发电系统运行频率方面，我国相关标准规定频率偏差不得超过正负五赫兹，当发电站容量小于三千兆瓦时，可以把频率偏差极限值进行适当调整。
2.3 保护与控制
对异常电压方面的处理，我国相关标准规定，光伏发电系统应该能够在出现异常电压之后的规定时间内停止并网连接，从而保证光伏发电的安全性。对低电压穿越方面的处理，我国相关规定要求，当并网点的电压小于标准电压的20%的时候，发电系统需要能够持续并网工作1秒以上，如果并网点的电压能够在3秒之内恢复到标准电压的90%以上，发电系统需要能够保证并网工作3秒以上。对异常频率方面的处理，我国相关标准规定，光伏发电系统需要具有一定的频率抗干扰能力，比如在系统频率出现异常之后的很短时间内频率能够恢复正常的情况之下，发电系统可以不必停止并网，这样有利于提高发电系统并网工作的稳定性。
三、风力发电并网技术标准探讨
3.1 并网方式
由于我国生产力水平的限制，我国关于风力发电并网技术标准的制定具有很大的局限性，风力发电的设备以及系统经过了多年的发展已经取得了巨大进步，原有的风力发电并网技术标准已经不再适用当今风力发电的市场环境。风力发电并网的方式根据电机发电形式的不同也呈现出多样性的特点，而且各种并网方式都存在一定的优缺点。因此，我国在进行新的风力发电并网技术标准制定时，应该根据具体的设备情况和工作要求选择最适合的风力发电并网方式。
3.2 电能质量
在电压偏差控制方面，同光伏发电相同，我国相关规定要求并网处的电压偏差需要严格控制在一定的范围之内。在电压波动和闪变控制方面，我国相关标准只对二百二十伏电压以下的闪变进行了相关规定，而对于220伏以上的闪变没有进行准确的限定，笔者建议对220伏以上的闪变值进行限定。在系统频率控制方面，根据国家相关规定要求，当工作频率与规定频率偏差较小时，风力发电系统应该允许并网工作，从而保证供电稳定性，但是当工作频率和规定频率相差较大时，风力发电系统应该切断并网工作，从而保证供电安全。我国在风力发电低电压穿越方面的相关规定与光伏发电相似，只是在具体的极限电压和工作时间方面的要求有所不同，低电压穿越已经成为影响风力发电经济效益和发电稳定性的重要因素，所以笔者认为很有必要加强关于低电压穿越能力的探讨。
四、结语
光伏发电和风力发电关系到国计民生，光伏发电和风力发电的并网技术标准便成了新能源应用的重点。本文所述内容对我们国家的光伏发电和风力发电并网技术标准制定具有重要的参考价值，供读者参考学习。
参考文献
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CGCGF001：2009 400V以下低压并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法
CGC 北京鉴衡认证中心认证技术规范 CGC/GF001：2009 （CNCA/CTS 0004-2009） 400V以下低压并网光伏发电专用逆变器 技术要求和试验方法 Technical Specification and Test Method of Grid-connected PV inverter below 400V 2009-8-3发布 2009-8-3实施 北京鉴衡认证中心发布
目 次 目 次..............................................................................I 前 言............................................................................III 并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法. (1) 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (2) 4 产品分类 (3) 4.1 产品型式 (3) 4.2 输出功率型谱 (3) 5 技术要求 (4) 5.1 使用条件 (4) 5.2 机体和结构质量 (4) 5.3 性能指标 (4) 5.4 电磁兼容性 (6) 5.5 保护功能 (6) 5.6 通讯 (7) 5.7 自动开/关机 (7) 5.8 软启动 (7) 5.9 绝缘耐压性 (7) 5.10 外壳防护等级 (8) 6 试验方法 (8) 6.1 试验环境条件 (8) 6.2 机体和结构质量检查 (8) 6.3 性能指标试验 (8) 6.4 电磁兼容试验 (9) 6.5 保护功能试验 (9) 6.6 通讯接口试验 (12) 6.7 自动开/关机试验 (12) 6.8 软启动试验 (12) 6.9 绝缘耐压试验 (12) 6.10 环境试验 (12) 7 检验规则 (12) 7.1 检验分类 (12) 7.2 出厂检验 (13) 7.3 型式检验 (13) 8 标志、包装、运输、贮存 (14) 8.1 标志 (14) 8.2 包装 (14) 8.3 运输 (14)
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风力发电系统设计
课程设计 设计题目：小型风力发电系统设计 姓名郭国亮 院系食品工程学院 专业热能与动力工程 年级热能本1202 学号20122916100 指导教师刘启一 2015年12 月13 日
第一章：风力发电系统设计的概况 1.1设计的目及意义： 1）了解风力发电系统的原理和运行流程。 2）设计小型的风力系统满足地方需要。 3）为了解决能源危机和环境保护、气候变暖等各方面的问题，大力推广可再生能源发展的必要性。 1.2设计原则： 1）可再生，且清洁无污染。 2）风速随时变化，风电机组承受着十分恶劣的交变载荷。 3）风电的不稳定性会给电网或负载带来一定的冲击影响。风力发电的运行方式主要有两种：一类是独立运行的供电系统，即在电网未通达的地区，用小型发电机组为蓄电池充电，再通过逆变器转换为交流电向终端电器供电；另一类是作为常规电网的电源，与电网并联运行。 1.3设计条件： 设计一个10 KW并网的风力发电系统和控制系统。 1.4发电系统设计方案： 1）恒速恒频发电系统。 2）变速恒频发电系统。 1.5烟台当地风资源概要： 1）烟台地理位置： 烟台市位于胶东半岛北缘，中心地理位置约为：北纬37.8，东经121.23，受季风环流的控制和其他天气形势的影响，该地区的风力资源十分丰富。 如表：2014 ~ 2003年烟台市，全市平均气温 2003年12.5 ℃2009年13.0 ℃ 2004年12.7 ℃2010年12.2 ℃ 2005年12.5 ℃2011年12.1 ℃ 2006年13.1 ℃2012年12.2 ℃ 2007年13.4 ℃2013年12.6 ℃ 2008年12.7 ℃2014年13.4 ℃ 由此可得，历年平均气温为7. 12℃ 烟台历年平均风速： 年份风速（m/s) 年份风速（m/s) 年份风速（m/s) 1988 4.1 1994 3.4 2000 3.2 1989 3.7 1995 3.4 2001 3.3
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风力发电的并网技术标准分析 摘要：主要比较了国内外常用风力发电的并网技术标准，分别从并网方式，电 能质量的电压偏差、频率、谐波等指标，保护与控制以及风电场低电压穿越等方 面进行了详细的分析。指出了国内现有标准存在的不足，在并网技术标准的制定 过程中，应综合考虑并网容量以及接入电网的电压等级等因素。 关键词：智能电网；风电；并网技术；标准 1、前言 风力发电、光伏以及燃料电池发电等分布式可再生能源由于其本身的不稳定性，给传统配电网的电压、电能质量、继电保护等方面带来了诸多不利影响。新 能源发电并网标准是推进新能源与智能电网发展的技术基础和先决条件。本文对 现有风力发电并网技术标准分别进行了比较，指出了风力发电并网标准中应该重 点考虑的问题。 2、风力发电概述 风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电能，这就是风力发电。风力 发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过发电机将旋转的动能，来促 使发电机发电。依据目前的风电技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需 要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。 3、风力发电并网技术标准探析 许多国家和地区都针对自己的实际情况制定了风力发电系统并网技术标准， 如美国的IEEE，NEC，UL标准等，我国风力标准委员会及国家电网公司也制定了 风力发电系统并网标准。国际电工委员会在1994年率先制定了风力发电机系统IEC61400系列标准，并被日本和欧洲众多国家和地区接纳和采用，该系列标准主 要涉及风轮发电机系统的设计、安装、系统安全保护、动力性能试验以及电能质 量测试评定等方面的内容。此外，IEEE也提出了一些风能转换系统与公用电网互 联规范。中国国家标准是参考IEC61400系列标准和德国、丹麦等国家的风力发电并网标准而制定的。 4风力发电并网方式 目前，国内外的风力发电大多是以风电场形式大规模集中接入电网。考虑到 不同的风力发电机组工作原理不同，因此其并网方式也有区别。国内风电场常用 机型主要包括异步风力发电机、双馈异步风力发电机、直驱式交流永磁同步发电机、高压同步发电机等。同步风力发电机的主要并网方式是准同步和自同步并网；异步风力发电机组的并网方式则主要有直接并网、降压并网、准同期并网和晶闸 管软并网等。各种并网方式都有其自身的优缺点，根据实际所采用的风电机组类 型和具体并网要求选择最恰当的并网方式，可以减小风电机组并网时对电网的冲击，保证电网的安全稳定运行。 我国在制定风力发电并网国家标准GB/Z19963-2005时，只考虑到当时的风电规模和机组的制造水平，是一个很低的标准。近年来风电事业发展迅速，整体呈 现大规模、远距离、高电压、集中接入的特点，对电网的渗透率越来越高，为使 风电成为一种能预测、能控制、抗干扰的电网友好型优质电源，有必要对原有标 准进行升级完善。 5风力发电电能质量 大部分国家和地区的风力发电并网标准均要求风电场正常运行时满足本国家
光伏电站并网验收标准
光伏电站并网验收标准 编制： 审核： 批准： ****有限公司 ****年3月
目录 第一章总则 (3) 第二章编制依据 (4) 第三章资料验收大纲 (5) 一、一次设备试验报告 (5) 二、全站二次设备试验报告................................................................. 错误！未定义书签。 三、商业运行前试验报告..................................................................... 错误！未定义书签。 四、投运后受业主委托需具备试验报告............................................. 错误！未定义书签。第三章土建验收大纲. (7) 一、土建工程 (7) 1、设备基础： (7) 2、建筑物： (7) 第四章设备验收规范 (8) 一、一次设备验收规范 (8) 1、逆变器前端设备部分 (8) 2、变电部分 (9) 二、二次备验收大纲 (16) 1、基本要求 (16) 2、重点检查项目........................................................................... 错误！未定义书签。
第一章总则 根据国家及电力行业等相关国家及电力行业标准化规范文件，结合已并网投运光伏电站并网验收过程中出现的问题，经过深入的总结经验，吸取以往电站并网验收中出现的问题及教训。特制订此光伏电站并网验收、移交大纲，后续待并网光伏电站并网验收前深入开展“大检查、大排除、大化解”的自检自查活动。为确保待并网验收电站有序、快速、安全的并网验收及并网投运后电站的零缺陷移交提供基础保障工作。
文献综述：风电并网存在问题分析
风电并网的不利影响及分析 一、风电并网的不利影响案例分析 1、加拿大阿尔塔特电力系统 截至2008 年，加拿大的阿尔伯塔电力系统（AIES）共有装机约280 台，总容量12 368 MW。其中，煤电5 893 MW，燃气发电4 895 MW（热电联产约3 000MW），水电869 MW，风电523 MW，生物质等其他可再生能源214 MW。阿尔伯塔的风电开发意向已达到11 000 MW，几乎与目前系统的装机容量相当，这在给AIES 带来巨大机遇的同时也带来了挑战。因为，大规模的风电接入会增加系统发电出力的不稳定性，降低系统维持供需平衡的能力。AIES 的装机以火电为主，且调节能力有限，系统备用容量也有限，电力市场的可调发电出力的灵活性不高，对外联络线的潮流交换能力相对有限。因此，系统需要增强调节及平衡能力和事故响应能力，否则难以应对风电出力变化给系统带来的巨大压力。 电力生产和使用必须同时完成的特点决定了系统运行必须维持每时每刻的供需平衡。供需失衡会引起发输电设备跳闸、负荷跳闸甚至系统崩溃等事故。因此，维持系统的实时平衡是一个非常艰巨的任务，而大规模的风电并网，会从以下4 个方面影响系统供需平衡：（1）能否准确预测供需走势。预测是实施供需平衡调节的基础。供需差可能来源于负荷、潮流交换、间歇性电源等的变化。供需走势的预测对于系统运行至关重要。预测越准确，相关的运行决策越准确，运行人员越容易维持系统稳定。而目前的风电预测，远不能达到系统运行对预测精度的要求，给大规模风电并网的系统运行带来很大隐患。 （2）需要足够的系统调节平衡资源来提升系统应对风电出力变化和不确定的能力。系统调节平衡资源是指能被随时调度的、能维持系统平衡的调节备用容量、负荷跟踪服务等运行备用。由于风电出力变化和不确定，导致系统必须维持很高的系统调节资源以作备用，降低了系统资源的利用率。否则，系统将无法应对风电出力变化和不确定性，影响系统的安全可靠运行。 （3）亟须建立相关的系统运行操作规程。为了保持系统的有效运行，必须提前研究并制定相关的系统运行操作规程，并纳入已有的运行规程以指导调度人员。由于人们对风电出力变化和不确定的了解还处于起步阶段，所以相关的运行规程还属空白。 （4）调度人员要学习并掌握应对风电出力变化和不确定影响的能力。拥有充足的系统调节平衡资源、建立相关的规程、具有可操作性的预测结果，加上操作人员多年的经验积累，在对系统特性有足够了解的基础上，才能准确地判断并作出正确决策，实现系统操作安全、可靠、及时。面对大规模的风电并网给系统运行带来的巨大挑战，调度人员需要学习如何应对风电出力变化和不确定给系统运行带来的复杂局势。 对于一个独立系统，供需不平衡可能导致系统出现频率偏差的情况，对于一个互联系统，供需不平衡可能导致系统从主网解列。特别是，阿尔伯塔系统的风电开发意向已远远大于其承受范围，所以面临的问题更加严峻。 胡明：阿尔伯塔风电并网对系统运行的影响和对策；电力技术经济；2009[4] 2、辽宁电网 预计在2010年底,辽宁电网的风电装机容量达到340万kW, 2015年风电装机容量达到787万kW。风电的大规模集中并网将给辽宁电网的调峰调频、联络线控制、系统暂态稳定、无功调压及电能质量等诸多方面带来直接影响,给电力系统的安全稳定运行带来新的挑战。 （1）导致系统调峰难度增加
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一 , 一 般原则 这两项标准适用于接入380V 及以上电压等级的并网型光伏发电站,不适用于离网型光伏发电站. 我国太阳能资源分布和电能消 费的格局决定了在中国进行光伏发电时应采用集中开发,高压输送和分布接入,就地消纳两种形式. 这两种形式的光伏电站并网特性不同,其并网要求也有区别.标 准中按不同的接入电压等级对光伏发电站进行了分类:通过380V 电压等级接入电网的光伏电站为小型光伏发电站,通过10kV～35kV 电压等级接入电网的光伏电站为中型光伏发电站,通过66kV及以上电压等级接入电网的光伏电站为大型光伏发电站.按不同的并网连接方式,又将光伏发电站区分为: 专线接入公用电网,T接于公用电网以及通过用户内部电网接入公用电网.为避免小型光伏发电站在用电低谷时向公用电网倒送电,小型光伏发电站总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%,这样还能允许小型光伏
基于风力发电的分布式电源并网开关设计
基于风力发电的分布式电源并网开关设计 发表时间：2019-03-12T14:39:45.650Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：张涛[导读] 摘要：随着我国节能减排政策的推进，采用节能型的新兴材料代替高耗能的传统材料已成为未来电气设备设计制造的发展趋势。（中国华电集团有限公司甘肃公司甘肃省兰州市 730000）摘要：随着我国节能减排政策的推进，采用节能型的新兴材料代替高耗能的传统材料已成为未来电气设备设计制造的发展趋势。为了准确获得新型并网开关在分合闸过程中各个参量的变化规律，应用有限元仿真软件，建立开关机构的三维实体模型，并进行了动静态特性的计算与分析，得出了并网开关工作特性与截面宽度、铁芯高度等结构参数之间的关系，以及开关分合闸过程中触头运动速度、线圈电 流、电磁吸力等参数的变化曲线。仿真结果表明，新型并网开关能够在无励磁电流的情况下保持吸合状态，较传统电磁式并网开关具有更好的节能效果。在理论设计与仿真分析的基础上，制作了新型并网开关样机。关键词：风力发电；分布式；电源并网开关；设计 1研究背景、目的及意义近年来，国民经济与科学技术进入飞速发展阶段，大型互联式电网的规模在不断地扩大。但单一形式供电系统的不足之出也逐渐显现，例如经济成本较高、环境污染较重、运行难度较大、易发生大面积停电事故、无法保证系统运行可靠性和安全性等一系列弊端不容忽视。为了弥补大规模集中发输电的不足，构建新型能源体系，分布式发电装置发展十分迅猛，且越来越受到各国学者的重视。分布式发电系统补充了大型电网的电力供应，并基于风能和太阳能等清洁可再生能源独立输出所需电能。该发电系统以模块化，分散化的方式布置在用户附近，发电能力为数千瓦至数十兆瓦。其优点是能有效避免上述弊端，维持重要用户在意外情况或电网解列等极端情况下的连续供电。分布式电源的常见类型包括风能发电，光伏发电和燃料电池发电，其中风力发电是最大规模的开发和商业化。根据现有的风机技术，只要风速达到 3m/s，即微风的程度，就可以发出电能。正因如此，分布式风力发电的发展速度位于各类分布式电源之首。由于风能存在较强的随机性，分布式风电系统发出的电能存在明显的间歇性，具有波动范围较大、无规律等特点。且风力发电系统常分布于我国西部和北部的高温、高寒、高海拔等偏远地区，用于该系统的并网开关常需承受较为恶劣的工作环境，因此在开关结构设计、安装方法等方面均与传统开关存在较大的差异。因此针对风电系统的特殊性，设计一种新型并网开关，对风电系统的发展具有十分重要的意义。 2并网开关的工作原理及结构设计 2.1设计思想 2.1.1 风电系统对并网开关低电压穿越的要求风力发电系统中常存在电压波动，当风电系统的电压降低至（）e0.9~0.85 U 时，由于风电系统中的异步电机或永磁式发电机自身不具有良好励磁调节能力，大系统会因电压的降低启动低电压保护程序，使得风电机组发生跳闸。同时，风电机组的大量跳闸会降低线路充电功率，这样的后果是使电压又开始不断升高，应用于分布式风电系统的并网开关要求其具有低电压穿越功能。当风力发电系统出现波动或不正常运行时，会引起风力发电机并网点的电压降低的现象。此时，若风力发电机组能够保持良好连接状态不断开，或者还能够向风力发电系统额外提供一些无功功率，使得系统并网点的电压穿越过这一电压跌落时间，最终使系统电压恢复至正常状态，则称该风电机组具有低电压穿越功能。 2.1.2工作原理采用基于纳米两相磁性材料的并网开关，在电压跌落时依靠纳米两相磁性的剩磁维持吸合状态，能够有效避免传统电磁式并网开关低电压不穿越的问题，在控制方面也更为简单。其主要工作过程如下：（1）在未通电阶段，纳米磁性材料对外显示软磁特性，不会吸合动铁芯，开关依靠弹簧反力维持分闸状态。（2）在闭合过程中，线圈通电后产生磁场，对基于纳米两相磁性材料的静铁芯进行充磁，充磁后产生的电磁吸力将并网开关的动铁芯向下吸引，当动静铁芯之间的电吸引力大于开关的弹簧反力时，并网开关的动铁芯带动动触头一起向下动作。运动至极限位置时，动静触头发生接触并合为一体，从而完成吸合动作。（3）在可靠吸合后，线圈断电，此时线圈不再作为磁场激励源，仅依靠纳米两相磁性材料的剩磁所产生的吸力维持并网开关的闭合状态。（4）在分断过程中，根据磁畴无序化的原理，对并网开关通入强度逐渐减弱的交流电进行去磁。动铁芯与静铁芯之间的电磁吸力随着磁通量的降低不断减小，动铁芯开始带着动触头向上运动，当动触头和动铁芯均处于打开状态，表明分断过程结束。 2.2动静铁芯尺寸及线圈相关参数的设计为保证并网开关在吸合完成后能够依靠纳米两相复合磁性材料的剩磁可靠保持，应合理选取纳米两相复合磁性材料填充尺寸，并保证剩磁保持力必须大于反力系统的最大反力。若材料尺寸选取偏小，可能会发生开关吸合不牢靠，触头震动等情况，影响并网开关工作的可靠性。若选取偏大，可能会导致吸合过程动铁芯对电磁系统的冲击过大，造成触头磨损，进而影响并网开关的电寿命。因此，选取1.5倍的安全系数，计算得出由纳米两相磁性材料产生的电磁保持力为 211.41N。在这一前提下，设计时应尽量减小两相复合磁性材料的尺寸，以达到开关结构小型化，降低制造成本的目的。 3 并网开关电磁机构的动静态仿真分析及参数调节为了快速求解原有微分方程的解，有限元法采用的研究过程是将待求解单一复杂的数学模型以多个数量有限的小单元的形式分别进行求解，这些小单元间既相互关联，又存在一定的独立性。计算时选择小单元适合的位置进行待求解函数的插值，完成之后将得到的各插值函数组成一个新的线性代数方程组，进而可以求得原问题的解。其分析流程可总结为如下几个步骤：（1）积分方程建立：以变分原理及权函数的正交化原理为基础，得出待求解数学模型的积分表达形式，原有微分方程的初边值问题可以用此积分方程近似替代；（2）区域单元剖分：按实际的情况来确定所要求解的物理特性及形状尺寸，并将所需要求解的域划分成形状相近大小相似、不重叠的单元；（3）单元基函数确定：小单元的基函数可以通过一定的插值条件来确定，在确定时应保证近似求解度和节点数量均符合计算要求；（4）单元有限元方程建立：小单元有限元方程主要是通过各个小单元求解函数的近似等效来确定的。具体过程是联立各个小单元的基函数并进行线性化处理，将处理后的线性表达式带入最开始得到积分方程中去，进行区域求解，从而得到待求解问题相应的有限元方程；（5）总装求解：对划分全部小单元的有限元方程组进行求解，求解方式可以一种也可以选择多种共同求解。求解得到的结果为近似结果，该值无限接近真实值。 结束语
风力发电中的电能质量问题分析 朱国朋
风力发电中的电能质量问题分析朱国朋 发表时间：2019-07-24T13:45:59.330Z 来源：《电力设备》2019年第5期作者：朱国朋肖毅雄程胜利 [导读] 摘要：风能是一种清洁的、有可靠成本效益的发电资源,具有很高的环境效益和社会效益。 （深圳智润新能源电力勘测设计院有限公司广东深圳 518000） 摘要：风能是一种清洁的、有可靠成本效益的发电资源,具有很高的环境效益和社会效益。全球市场对于风力发电这样的具有很高环保效益和社会效益的技术有着巨大且持续增长的需求。随着风电技术发展,我国风电装机容量不断上升,风力发电将逐步成为电力系统重要的电力来源。但受自然、技术等因素影响,风力发电引起的电压波动、闪变和谐波等电能质量问题阻碍了其发展。因此,如何控制好风力发电中的电能质量就显得十分重要。 关键词：风力发电；电能质量；问题；措施 风力发电规模迅速扩大, 风电场并网是电力系统发展趋势。但风力发电过程中产生的电力谐波、电压波动及闪变等问题, 严重影响着风力发电的效率。只有这些问题得到有效解决, 才能发挥风力发电效能, 使整个发电系统稳定运行。 1风力发电并网技术 企业要开展风力发电，必须选择适合企业相关情况的风力发电技术，这直接影响到企业后的电能质量。合适的电网技术系统会影响风力发电机组的发电相位、发电机的电压频率和发电机输出峰值等相关数据。发电机组容量的提高对风力发电技术的最直接影响是并网过程中产生的冲击。并网过程中产生的冲击会降低发电机组的峰值发电量，损坏发电机组的物理部件，会对发电机的电机造成摩擦损坏，容易损坏支撑塔。由于发电机组的发电系统与各发电机组的电网相连，并网的影响也会影响同一电网下的相关机组，破坏系统的稳定性，使发电机分离。因此，适合企业的并网技术对企业有着重要的影响。 同步风力机具有效率高、体积小、结构紧凑、成本低、可靠性高、维护量小等特点。同步发电机的无功功率和有功功率同时输出。发电机转速稳定，负荷特性强，周期波稳定，发电机电能质量高。同步风力发电机广泛应用于风力发电，几乎所有的企业。均采用同步风电机组并网技术。但同步风力发电机组并不是所有的优点。在实际发电过程中，同步风力机对风力的控制较弱，不能形成稳定的电机运行。转子转矩的波动不能控制在一定的参数范围内。当每个发电机连接到电网时，发电机需要。发电机的频率应与系统频率和发电机出口功率相同。电压与系统电压相同，最大误差应小于5%，发电机相序与系统相序相同，但同步发电机往往达不到上述精度标准，会出现一些系统误差。并网时，要求运行人员调整发电机组，实现控制发电机组与系统的连接。然而，如果在这个过程中出现错误，由于负载突然变化时转子的惯性，旋转角度不能立即稳定在新的值上，并且在新的稳定值周围有几个摆动。这是同步风力发电机组容易出现的问题，但这些问题可以通过技术来解决。 与同步风机相比，与同步风机具有相同标准的异步风机在风机调速精度要求上明显优于同步风机，在发电机运行时，设备运行不同步或不连续。关于设备和速度要求。异步风力机控制力小，运行不复杂。由异步风力机组成的风力机只需调整一个重要参数即可实现发电控制。经简单控制，异步风力发电机组并网后运行平稳，无失步和振荡现象。异步风机的优点是运行稳定，稳定性好，几乎没有问题。然而，异步风力发电机组仍有不足之处。当工作人员进行机组并网运行时，如果操作不当，会对电网产生较大的电流冲击，降低电网电压，降低系统运行的不平衡度，降低稳定性。与可以产生无功功率的同步风力机不同，异步风力机需要手动补偿。当系统频率增大到峰值时，机组的同步速度也会加快。电动机旋转状态的变化将影响电能的产生，系统频率的降低和电网负荷的增加将影响电网的运行。因此，在异步风力发电机组运行过程中，工作人员应随时了解运行情况。 2风力发电对电网电能质量的影响 2.1电压波动和闪变 电压波动指电压方均根值一系列相对快速变动或连续改变的现象。电压波动大小可由相对电压变动特性d来描述: CP(λ,β)———风能利用系数,是叶尖速比λ和桨距角β的函数。 由式(3)可知,风电机组的输出功率与风速、空气密度有关,其值随风况在零功率和额定功率之间不断波动,其中风速影响更大。由于风电场风速的随机性大,风机功率频繁变化会引起电压频繁波动和闪变。此外,受塔影效应、偏航误差等因素影响,风机叶轮的转矩波动会造成风
光伏发电技术习题及答案期末考试
第一章光伏发电系统习题 一、填空题 1. 太阳能利用的基本方式可以分为、、、。 2. 光伏并网发电主要用于和。 3. 光伏与建筑相结合光伏发电系统主要分为、。 4. 住宅用离网光伏发电系统主要用太阳能作为供电能量。白天太阳能离网发电系统对蓄电池进行；晚间，太阳能离网发电系统对蓄电池所存储的电能进行。 5. 独立光伏发电系统按照供电类型可分为、和，其主要区别是系统中是否有。 6. 太阳能户用电源系统一般由太阳能电池板、和构成。 7. 为能向AC220V的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用。 8.太阳能光伏电站按照运行方式可分为和。未与公共电网相联接独立供电的太阳能光伏电站称为。 二、选择题 1．与常规发电技术相比，光伏发电系统有很多优点。下面那一项不是光伏发电系统的优点( )。 A. 清洁环保，不产生公害 B. 取之不尽、用之不竭 C. 不存在机械磨损、无噪声 D. 维护成本高、管理繁琐 2．与并网光伏发电系统相比（）是独立光伏发电系统不可缺少的一部分。 A. 太阳能电池板 B.控制器 C. 蓄电池组 D.逆变器
3. 关于光伏建筑一体化的应用叙述不对的是（）。 A. 造价低、成本小、稳定性好 B.采用并网光伏系统，不需要配备蓄电池 C.绿色能源，不会污染环境。 D.起到建筑节能作用 4．（）是整个独立光伏发电系统的核心部件。 A、充放电控制器 B、蓄电池组 C、太阳能电池方阵 D、储能元件 5．独立光伏发电系统较并网光伏发电系统建设成本、维护成本（）A、无法预算B、偏低C、一致D、偏高 6．目前国外普遍采用的并网光伏发电系统是（） A、有逆流型并网系统 B、无逆流型并网系统 C、切换型并网系统 D、直、交流型并网系统 三、简答题 1.简述太阳能发电原理。 2.什么是光伏效应？ 3.简述光伏系统的组成。 4. BAPV和BIPV有什么区别？ 5．目前光伏发电产品主要用于哪些方面。 6．简述太阳能光伏发电系统的种类。 7．简述光伏发电与其他常规发电相比具有的主要特点。 8．根据自己的理解来简述太阳能光伏发电技术在生活中的应用。
(完整版)光伏发电站设计规范GB50797-2012
光伏发电站设计规范（GB 50797-2012）1总则 1.0.1为了进一步贯彻落实国家有关法律、法规和政策，充分利用太阳能资源，优化国家能源结构，建立安全的能源供应体系，推广光伏发电技术的应用，规范光伏发电站设计行为，促进光伏发电站建设健康、有序发展，制定本规范。 1.0.2本规范适用于新建、扩建或改建的并网光伏发电站和l00kWp及以上的独立光伏发电站。 1.0.3并网光伏发电站建设应进行接入电网技术方案的可行性研究。 1.0.4光伏发电站设计除符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2术语和符号 2.1术语 2.1.1光伏组件 PV module 具有封装及内部联结的、能单独提供直流电输出的、最小不可分割的太阳电池组合装置。又称太阳电池组件（solar cell module） 2.1.2光伏组件串 photovoltaic modules string 在光伏发电系统中，将若干个光伏组件串联后，形成具有一定直流电输出的电路单元。 2.1.3光伏发电单元 photovoltaic（PV）power unit 光伏发电站中，以一定数量的光伏组件串，通过直流汇流箱汇集，经逆变器逆变与隔离升压变压器升压成符合电网频率和电压要求的电源。又称单元发电模块。 2.1.4光伏方阵 PV array
将若干个光伏组件在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。又称光伏阵列。 2.1.5 光伏发电系统 photovoltaic（PV）power generation system 利用太阳电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。 2.1.6 光伏发电站 photovoltaic（PV）power station 以光伏发电系统为主，包含各类建（构）筑物及检修、维护、生活等辅助设施在内的发电站。 2.1.7辐射式连接 radial connection 各个光伏发电单元分别用断路器与发电站母线连接。 2.1.8 “T”接式连接 tapped connection 若干个光伏发电单元并联后通过一台断路器与光伏发电站母线连接。 2.1.9跟踪系统 tracking system 通过支架系统的旋转对太阳入射方向进行实时跟踪，从而使光伏方阵受光面接收尽量多的太阳辐照量，以增加发电量的系统。 2.1.10单轴跟踪系统 single-axis tracking system 绕一维轴旋转，使得光伏组件受光面在一维方向尽可能垂直于太阳光的入射角的跟踪系统。 2.1.11双轴跟踪系统 double-axis tracking system 绕二维轴旋转，使得光伏组件受光面始终垂直于太阳光的入射角的跟踪系统。 2.1.12集电线路 collector line 在分散逆变、集中并网的光伏发电系统中，将各个光伏组件串输出的电能，经汇流箱汇流至逆变器，并通过逆变器输出端汇集到发电母线的直流和交
风力发电及风电并网技术现状与展望
风力发电及风电并网技术现状与展望 发表时间：2017-11-24T11:26:50.037Z 来源：《防护工程》2017年第17期作者：刘文华[导读] 如二滩送出安全稳定控制、华中—西北直流背靠背联网安全稳定控制、三峡发输电系统安全稳定控制。 陕西黄河能源有限责任公司陕西 710061 摘要：近年来,越来越多的风电场开始接入更高电压等级电网。风电的大规模接入对电网的运行带来诸多方面的影响,如电网安全稳定、风电送出、调频调峰、电能质量、备用安排、运行单位众多协调困难等问题,不仅影响到电网的安全运行,也影响到电网接纳风电的能力。通过对风电进行有效的控制,可以在现有的网架结构、电源结构、负荷特性、风电预测水平、风机制造技术水平等条件下,提高电网接纳风电的 能力,保证电网的安全稳定运行。 关键词：风电并网；控制技术；现状 1电网风电控制现状 1.1电网安全稳定控制现状安全稳定控制是提高电网输送能力,保证电网安全稳定运行的重要手段,目前在电网中已有大量的应用。如二滩送出安全稳定控制、华中—西北直流背靠背联网安全稳定控制、三峡发输电系统安全稳定控制、江苏苏北安全稳定控制等。但国内电网用于提高风电送出能力的电网安全稳定控制系统还处于探索阶段,如甘肃嘉酒电网区域稳定控制系统、承德地区风电电网安全稳定控制系统等。其实现方法都是在电网故障情况下,通过采取紧急控制措施来提高正常情况下的风电送出能力。风电场往往远离负荷中心,而这些地区的网架结构一般比较薄弱,电网送出能力有限。如甘肃酒泉千万千瓦级风电基地目前已实现风电并网5600MW左右,到2015年风电装机容量将大于12000MW,但刚投产的750kV送出通道,以及原有的330kV送出通道,由于电网安全稳定问题,送出能力不能满足需求。因此,考虑风电特性的电网安全稳定控制系统还有待进一步研究和探索。 1.2风电有功控制现状 风电发展初期,从电网角度,一般将其作为负的负荷考虑,通过采取一些手段,提高电网接纳风电能力,不考虑控制风电。随着风电的快速发展,通过其他手段,如改善负荷特性、优化开机方式、部署安全稳定控制提高风电送出能力等,提高电网接纳能力已经不能满足风电全部并网的需求,需要控制风电。 电网公司在控制风电有功时,初期采取调度员人工控制的模式,经过一段时间的运行,发现人工控制存在如下问题:a)若调度端调节不及时,将威胁电网安全。b)场站端调节速率慢,电网需要留较大的裕度保证安全。c)在电网最大允许及风电出力一定的情况下,由于风电出力的随机性、间歇性,人工控制难以根据各风电场来风情况实时优化控制,易造成分配不公,且难以保证风电出力的最大化。d)风电运行单位众多,调度员压力较大。e)各风电场看不到其他风电场的计划及出力,不利于网源和谐。因此,风电有功控制需考虑电网的约束条件,实时计算电网最大可接纳风电能力,根据接纳能力的变化以及各风电场当前出力和风电场提出的加出力申请、风电功率预测,利用各风电场风资源的时空差异优化计算各风电场的计划,并下发至各风电场,各风电场有功功率控制装置根据该计划值进行控制。 1.3风电无功控制现状 目前国内实际投产应用的无功电压控制技术和装置,主要是通过对常规电厂、变电站的调节来实现无功电压控制的,并未将风电场纳入进来进行调节控制。风电的随机性和间歇性易造成电网电压波动大,无功补偿设备投切频繁,传统电压调节控制方式已不再适用。目前国内电网对风电场接入的技术管理规范均是针对单个风电场并网点的技术指标进行考核的。一般要求首先充分利用风电机组的无功容量及其调节能力,仅靠风电机组的无功容量不能满足系统电压调节需要的,需在风电场集中加装无功补偿装置。实际运行的风电场都是根据自身并网点的考核指标进行无功电压控制来满足电网要求2风电场的控制现状 2.1风电场有功功率控制 由于风机协议的开放性差,目前风电场的有功功率控制功能模块一般部署在风机厂商提供的风电场集控系统上,对于由多种类型风机组成的风电场,其集控系统一般有多个。由于风电场的集控系统厂商众多,技术水平不一,而且风电场集控主站与风机自身的控制单元经常会出现通信异常,另外风电场的集控系统与常规电厂不同,其可靠性一般较低。即使在集控系统出现问题时,风电机组依然能够并网发电,因此单独依靠集控系统来调节风电场的有功功率,其可靠性不高,手段单一,难以满足电网控制需求。特别是紧急控制情况下,需要引入后备控制措施,所以风电场的有功控制一般采取如图1所示的模式。 图1 2.2风电场的无功电压控制 目前,风电场主要由双馈和直驱风电机组组成。从机组能力来看,双馈和直驱风电机组本身具备一定连续可调的无功功率范围。但由于国内风电机组一般采用恒功率因数控制模式,不具备机端电压调节功能,并且机组功率因数只能在停机状态下进行设定,不可在线调节,这对于保持系统的电压稳定性是非常不利的。