新能源并网发电系统的并网导则
第2章 新能源并网发电系统的并网导则
传统的交流电力系统中，发电子系统一般采用三相交流同步发电机，其输电和配电子系统中各个元件及整个电力系统经济稳定的运行手段都基于同步发电系统而设计［1］。新能源发电系统，尤其是基于电力电子设备的发电系统，其静态和动态特性均与传统同步发电系统相差较大，对传统电力系统的运行方式产生了一定的冲击。由于涉及经济安全、生产和日常生活，电力系统的安全和稳定运行事关重大，为减小甚至消除大规模新能源发电系统并网对传统电力系统所带来的冲击，各国的电网运营商不约而同地对新能源发电系统的输出特性制定了相关约束，即“并网导则（Grid Code）”。其目的是希望在对现有电网构架不作大规模改动的前提下，通过规范新型并网发电系统的输出特性来保证电力系统运行的稳定性和经济性。
本章以风电和光伏发电系统为例，首先介绍新能源并网发电系统的输出特性，并讨论此特性对传统电力系统运行的影响，指出电网运营商规定新能源并网发电系统的并网标准（并网导则）的必要性；其次，在上述基础上，介绍新能源发电并网导则的发展历程、主要内容及发展趋势。
2.1 新能源并网发电系统的特点
从一次能源的特点来看，新能源可分为持续性能源和时变性能源。生物质能、地热能等持续存在的能源为持续性能源；而具有不确定特性的风能和太阳能，都属于时变性能源。从发电系统的结构特点来看，新能源并网发电系统包括直接并网型（直接耦合型）发电系统和间接并网型（包括半耦合型和非耦合型）发电系统，其结构分别如图2?1a和b所示。直接并网型发电系统中，一次能源经动能转换系统带动发电机旋转，发电机与电网直接相连；间接并网型发电系统中，一次能源经电能转换系统转换为电能后，经变流系统与电网间接相连，根据电能转换系统与电网的连接关系，间接并网型发电系统进一步可分为半耦合型和非耦合型发电系统，非耦合型发电系统的电能转换装置与电网之间由变流系统完全隔离，而半耦合型发电系统的电能转换装置与电网之间除了变流系统外还有直接连接（见图2?1b），因而该系统存在两条功率交换通道，变流系统只实现部分的功率交换。一次能源特点和发电系统结构都将影响新能源并网发电系统静态和动态的电气外特性，使之呈现与传统发电系统不同的并网特性。
图2?1 新能源并网发电系统的基本结构
2.1.1 静态特性
对于风能和太阳能等时变性能源构成的发电系统，由于一次能源具有不确定性，其输出有功功率波动较大，且变化规律难以准确预测；与常规发电系统相比，其调度和出力计划分配都较困难。为最大限度地利用新能源，以提高电厂效益和减少二氧化碳排放，此类系统一般工作在最大功率点跟踪一（Maximum Power Point Tracking ，MPPT ）方式。由于一次能源的不确定性和无法储备性，在电力系统丢失
出力等需要增加有功功率输出的情况下，新能源并网发电系统并不能为向电网输送更大的有功功率，以平衡负载的需求。
新能源并网发电系统的无功输出与发电系统的结构有关，在图2?1a 所示结构中，若发电机为普通的异步发电机（也称为感应发电机），则其输出无功功率不可
控，且取决于发电机转速、电网电压和频率［1］；若发电机采用同步发电机，其无功功率特性与传统发电系统相似，可通过调节同步发电机的转子励磁以控制其无功输出。在图2?1b 所示结构中，可通过对变流系统的控制，实现系统输出无功功率在一定范围内的灵活调节。
2.1.2 动态特性
新能源并网发电系统动态响应的快慢与发电系统的结构有关。对于直接并网型发电系统，其动态响应受机械部分转动惯量的限制；对于间接并网型发电系统，其动态响应与交流系统的电气时间常数有关，该时间常数往往较小，且变流器由于采用电力电子器件，其调节速度较快，因而间接并网型发电系统的响应时间较快，能
达到2~20ms ［2，3］。
一 最大功率点跟踪，即通过控制新能源发电系统（如风电或光伏发电系统）的某些变量，以使系统输出最大电能，其具体解释可参见本书3.3.2节和4.3节的相关介绍。
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新能源并网发电系统的故障响应与发电系统的结构也息息相关。对于直接并网型发电系统，发电机内阻较小，使得其短路电流较大，然而，由于发电机绕组等电气部件承受过电流的能力较强（几个周波内可承受10倍于额定电流的故障电流），故障下，该系统的不脱网运行能力较强；若采用同步发电机，故障下还可以通过调节励磁系统在一定范围内调节系统的无功功率输出。对于间接并网型发电系统，由于电力电子器件过电压和过电流的能力非常有限，故障下系统的不脱网运行能力较弱，严重故障下，为保护变流器，需要增加制动电阻、撬棒等辅助设备，或将系统从电网切出。系统脱网会导致电网的有功功率或无功功率缺失，往往不利于电网故障后的恢复［4-6］。
2.2 新能源并网发电系统对电力系统的影响
随着新能源并网发电系统在电力系统中所占比重（渗透率）的增加，其特性对电力系统的影响越来越大。其影响与新能源并网发电系统的静态和动态特性息息相关。本节简单且定性介绍大规模新能源并网发电系统接入电网所带来的负面影响。
2.2.1 静态特性的影响
电力系统正常运行、无故障和大负载投切时，系统内发电功率和负载功率实时平衡，各电气量（母线电压和频率等）的波动范围较小。当电网内风能和太阳能等时变性新能源并网发电系统的容量较大时，其有功功率输出的不确定性波动将导致电网内各电气量的大幅度波动，严重时会引起电力系统失稳［4，7，8］。
新能源发电系统的并网方式与各国的电网结构、资源分布和地理位置有关。在欧洲，由于岛屿众多，风力和太阳能资源分布较分散，且多与负载中心相距不远，各国多采用就地消纳的方式，将风电或光伏发电系统分布式地接入低压配电网，直接给当地负载供电；在我国，风能与太阳能资源相对集中，其位置往往远离负载中心，因而我国主要采取集中式布置、大规模发电、长距离传输的方式，将风电或光伏发电系统集中接入输电系统［9］。这两种方式下，输电线路的阻抗均较大，随着新能源发电系统容量的增加，其输出有功功率的波动会对并网点母线电压的频率和幅值均产生影响，当所接入的电网较弱时，并网点电压的频率和幅值波动范围有可能会超出电力系统运行的要求，严重时还会影响电力系统的频率和电压稳定性［10，11］。值得一提的是，由于新能源空间分布的分散性，大型发电场（如风电场）内，处于不同位置单机系统的输出功率往往具有互补性，其结果可使整个发电场的输出有功功率波动减小［12］。
对于直接并网型发电系统，若发电机采用异步发电机，其运行时需要从电网吸
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收无功功率用于励磁，且吸收的无功功率大小与一次能源的波动有关，并不可控。此类系统的接入往往会引起电网电压的波动，对系统的电压稳定不利，此类型系统一般还要额外配备电容器组或动态无功补偿设备，以改善电力系统的电压稳定性。对于间接并网型发电系统，通常系统输出的有功功率与无功功率可以解耦独立控制。利用中间储能环节，如旋转部件的转动惯量或储能电池等［13-15］，可以平滑新能源发电系统的有功功率输出，改善电力系统的频率稳定性；同时，可以通过对无功功率的快速调节，改善电网的电压稳定性，进一步减小对电网的不利影响。然而，随着电网强度的减弱，线路电阻电抗比值的增大，此种方法的控制效果会变差［16］。
2.2.2 动态特性的影响
随着新能源并网发电渗透率的增加，其对电力系统动态特性的影响也不容忽视。直接并网型发电系统与间接并网型发电系统的动态响应速度和故障响应特性都不同，因而其对电力系统动态特性的影响也不一样。
动态响应方面，直接并网型发电系统与传统发电系统类似，其有功功率响应速度受传动轴转动惯量的影响，在负载投切等小扰动下，作用在发电机转子上的电磁转矩发生相应变化，发电机将在不平衡转矩作用下加速或减速，对应着转子动能的存储或释放，发电机的功角也发生相应变化，最终系统工作在新的平衡点上，此过程与传统发电系统的转子转动惯量响应过程一致，有助于电力系统的频率稳定［17］。当发电机为笼型异步发电机时，其固有的转速-转矩特性可改善电力系统的阻尼特性，有利于抑制电力系统的区域间和区域内低频功率振荡［1］。间接并网型发电系统由于变流器削弱或隔离了发电设备与电力系统的电气连接，即便发电设备为旋转发电机，其转速也与电网频率不直接相关，发电系统的等效转动惯量减小，从而影响电力系统的频率稳定和阻尼特性［18，19］。然而，由于间接并网型发电系统的输出功率可灵活控制，且响应较快，通过改变控制策略和运行方式，可人为地使其输出功率与电网频率相关，以模拟传统发电系统的转动惯量响应［17］，从而保障电力系统的稳定运行［18，20，21］。
故障响应方面，与传统发电系统相似，直接并网型发电系统承受过电流能力较强，即使故障较深，也可保证不脱网运行，不会引起电力系统大的功率缺额，有利于保证电力系统的频率稳定性。若采用笼型异步发电机，其转速运行范围较窄，在电网短路等故障时，若原动机输入功率不及时降低，发电机转速将急速上升，引起飞车；同时，发电机从电网吸收的无功功率将增加，引起电网电压的进一步下降，影响电力系统的电压稳定性和电压恢复［1］。此时，需要采用额外措施，如启用无功补偿装置，来避免上述不利影响。对于间接并网型发电系统，其输出有功功率和无功功率灵活可控，电网故障时可通过控制变流器使其输出一定的无功功率，以支
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撑电网，有助于改善电力系统的稳定性。然而，由于电力电子器件过电压和过电流的能力非常有限，故障下间接并网型发电系统的不脱网运行能力较弱，若没有保护措施或合适的控制方案，系统将不得不从电网切出，从而导致大量的有功功率或无功功率缺失，进而引起电力系统频率和电压的大幅下降，甚至引发整个电力系统的崩溃［4-6］。
随着电网内新能源并网系统渗透率的增加，其静态和动态特性对电网的稳定运行已产生重要影响。
静态特性的影响方面，以我国风电的发展为例，据不完全统计，2010年全国共发生约600次的限制风电出力的情况（不含蒙西限电数据），累计弃风电量约为
10亿kW·h，约占全年风电发电量的2%，主要集中在甘肃、黑龙江、吉林、辽宁、蒙东和蒙西，六个地区合计限制风电出力次数占总次数的99%。其原因主要有以下两点：首先，电力系统的调峰容量不足，主要发生在蒙东、黑龙江、吉林、辽宁、蒙西和京津唐电网。由于风能具有不确定性，而电力系统需要能量实时平衡，为解决此矛盾，需要大量的系统备用和调峰容量。上述地区在冬季供热期间，由于热电机组此时调峰受限，而冬季风力资源较充裕，系统的调峰矛盾尤为凸显。其次，局部地区，如甘肃，电网结构薄弱，输电能力受限。目前，甘肃西部地区约有20万kW机组运行出力受限，因为该地区位于西北电网主网的末端（弱电网结构），风电输出功率的大幅变化，导致电网运行电压的调整十分困难，影响电力系统的电压。
故障特性的影响方面，仍以我国风电的发展为例，据不完全统计，2010年全国共发生近30起并网风电非正常脱网事故，其中，山西电网13次，蒙东电网5次，江西电网3次，湖南电网2次，河南、湖北、新疆、黑龙江和吉林电网各1次。其原因包括：风电送出线路断路或跳闸引起风电机组脱网；并网风电机组不具备低电压穿越能力，在故障时切机而造成大规模风电脱网。2011年，由于低电压故障而导致的风电机组脱网现象更加频繁，且脱网规模更大。例如，2011年2月24日，甘肃中电酒泉风力发电有限公司桥西第一风电场因一个开关间隔的电缆头绝缘击穿故障，造成三相短路。为保护变流器等设备不因过电流而损坏，包括这个风电场在内的10座风电场的274台风力发电机组在系统电压跌落时脱网。该风电场风电机组脱网后引起系列反应，致使本次事故脱网风电机组达598台，损失出力占到事故前酒泉地区风电出力的54.4%，造成西北电网主网频率由事故前的50.034Hz降至最低49.854Hz，供电质量严重下降。4月17日，甘肃瓜州协合风力发电有限公司干河口西第二风电场702台风电机组脱网；4月17日，河北张家口国华佳鑫风电场644台风电机组脱网。4月25日，酒泉风电基地再次发生事故，上千台风电机组脱网。
新能源发电系统静态特性所引起的相关问题，需要结合电网内其他发电系统或
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储能系统的能量管理，甚至改造电网结构来解决；其动态特性，尤其是故障特性，所引起的相关问题，需要通过规范和改善新能源发电系统的并网特性来解决。为避免上述现象对电力系统稳定经济运行的影响，各国电网运营商相继颁布了相关并网导则，对新能源并网发电系统的输出特性提出了明确要求，以确保电力系统的安全稳定运行。
2.3 新能源并网发电系统的并网导则
并网导则是由各国电网运营商制定的大型电气或发电设备接入电网所必须遵守的最低技术要求［22］。并网导则将公认的技术规范转换为并网发电设备可具体执行的规则，这些规则成为所有发电设备并网运行的前提和技术基础。从某种意义上说，并网导则是各电气设备并网合同的技术补充。
并网导则的制定旨在建立电网稳定运行的客观条件，其内容与电网的客观情况息息相关，因而不同国家并网导则的条款不尽相同，甚至同一国家、不同电网运营商的并网导则也有所不同。此外，随着新能源发电技术的快速发展，传统电力系统的结构和运行模式也在不断地变化，为适应此变化，各国的并网导则也在不断发展和变化的过程中。因而，必须以历史的和变化的眼光来看待并网导则，通过其发展历史和变化历程来预测未来并网导则的走向。
在所有的新能源并网发电系统中，风电系统的装机容量逐年显著增加，其特性已对电网的安全运行产生了明显影响。经过若干年的发展，国内外专门针对风电系统的并网导则目前也已比较完善。与其相比，光伏并网发电系统的容量较小，对电网的影响也较小，国外并未颁布专门针对光伏发电系统的并网导则，仅德国和西班牙等少数光伏发电发展较为超前的国家提出了针对中低压并网发电设备（包括光伏发电系统）的并网导则，其中以德国的BDEW（Bundesverband der Energie-und
Wasserwirtschaft，德国联邦能源和水利协会）并网导则规定的最为详尽和规范，该导则重点关注了发电设备的输出电能质量及故障特性［23］。我国近年来光伏发电发展迅速，相关的技术规范已走在世界前列，目前已颁布专门针对并网光伏发电系统的并网导则，以规范其输出特性［24］。
本节将以风电系统并网导则为例，介绍并网导则的背景、发展及具体内容，对于光伏发电系统的并网导则，仅重点介绍其与风电系统并网导则的不同之处。2.3.1 并网导则的背景和发展
并网导则的制定与发展来源于电力系统对新能源发电系统输出特性日益严格与细致的要求。世界上最具典型意义和参考价值的并网导则为德国电力系统运营商近10年来颁布的一系列针对风力发电系统的并网导则，其覆盖范围大，内容细致和
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规范，并且能根据风力发电技术的发展情况做出及时的修改和完善。
2001年以前，德国风力发电系统的应用范围和总发电量较小（风电比例仅占总发电量的5%）、渗透率低，主要接入配电网，输电网的潮流几乎不受影响。因此，当时的并网导则仅要求风力发电单元在电网故障期间能够根据电压和频率的变化进行保护，并能够在电网故障超出一定范围时快速脱网。2001年开始，德国对接入配电网的风力发电系统有了简单的低电压穿越要求，要求风电机组在电网电压处于0.8pu耀1.06pu的一定时间内范围时保持并网。
2003年以后，以德国为代表的一批欧洲国家颁布了若干法案，确立优先发展新能源电力的能源发展规划，新能源发电系统（尤其是风电系统）的规模迅速扩大，风电占电力系统总发电容量的比例超过10%，风电机组开始接入输电网，直接影响到电网电压和潮流分布。早期的并网规范已完全不能保证风电系统接入后电力系统的稳定经济运行。在此背景下，2003年，德国输电系统运营商（E.ON Net，E.ON）率先提出针对接入高压输电系统（380kV，220kV，110kV电网）的风电设备并网导则［25］。该并网导则规定了电力系统正常和故障时并网风电设备所应遵循的技术标准，明确了并网导则的适用范围和技术框架，其主要内容包括以下几个方面：（1）风电并网设备有功功率和频率控制要求
规定电网电压频率变化时风电设备的有功功率调节要求；
（2）风电并网设备无功功率和电压控制要求
规定电网电压幅值变化时风电设备的无功功率调节要求；
（3）风电并网设备的电网电压和频率运行范围
规定并网风电设备维持正常运行的电网电压幅值和频率范围；
（4）低电压穿越要求
规定电网故障时风电并网设备保持并网的边界条件、电网电压变化时并网设备的保护值、低电压穿越时并网设备保护的动作方式以及在电网电压跌落过程中所需提供的无功功率支撑。该要求的详细规定如图2?2所示：电网电压跌落不超过额定电压哉n的15%时，风电机组不允许切出电网；电网电压在电压-时间坐标图中的实线以上区域，风电场必须保持并网运行；在实线和最下方点画线之间时，风电场可以和E.ON协商其运行方式。
E.ON在2003年颁布的并网导则，为其后续导则的修改和各国并网导则的制定奠定了基础，对新能源发电系统快速发展下并网导则的发展具有重要的指导意义。
随着风电系统规模的扩大和渗透率的进一步增加，原有并网导则已不足以保证电力系统的经济稳定运行，电网运营商也适时修订和细化了相应的规定。2006年，E.ON发布新版本的并网导则［22］，在2003年并网导则的基础上，2006版并网导则作了以下两点重要修正：
图2?2 低电压穿越曲线（E.ON 2003）
（1）低电压穿越要求
针对两类不同特性的发电系统（直接并网型发电系统和间接并网型发电系统）提出不同的低电压穿越曲线；低电压穿越曲线规定的最低穿越电压从15%哉n 降为零；
（2）功率控制要求
细化电网电压的频率和幅值变化时并网设备输出有功功率和无功功率控制的要求。
基于E.ON 2006版并网导则，德国于2007年颁布其国家标准《Transmission
Code 2007》，其具体规定与E.ON 并网导则相似［26］。随着风电系统规模的扩张和相关技术的进步，欧洲国家将发展风电的目光从陆上转移到海上，一方面，海上风力资源远优于陆上；另一方面，海上风电不会占用较为珍贵的土地资源。为顺应此趋势，2008年，E.ON 发布了专门针对离岸风电场
的并网导则［27］，这也是目前唯一专门针对离岸风电场的并网标准。与适用于陆上
风电场的并网导则相比，上述并网导则的主要区别包括：
（1）并网（输电系统）电压等级
额定电压由110kV 增加为155kV ，允许变化范围为140~170kV ；
（2）电网频率波动范围
由（47.5~51.5）Hz 扩大到（46.5~53.5）Hz ；有功功率随电网频率的响应范围也相应变化；
（3）风电场功率控制的电压死区范围
由额定电网电压的10%减小为5%；
（4）风电场高压/中压（HV /MV ）并网变压器
建议采用YNd5联结多抽头变压器（具有±6档、每档为±13%额定电压的输出抽头），一方面，避免高压侧故障时零序电压分量对风电系统的影响；另一方
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13面，可通过选择变压器抽头调节电网连接点处电压。
2009年，E.ON对2006年版本并网导则再次进行小范围修订，此次修订只针对接入380kV和110kV电网电压等级的系统，扩大了频率变化时的风电系统动作保护区域［28］。
在风电系统大规模发展的同时，德国光伏发电系统的规模也在不断扩大。与风电系统不同，德国的光伏发电系统多接入中压或低压配电网，为适应电网内光伏发电渗透率的日益增长，德国BDEW于2008年颁布适用于光伏发电系统在内的接入中压配电网（35kV，10kV）的发电装置的技术规范要求，该并网导则的框架与E.ON并网导则基本一致，仅在具体保护动作参数上有所不同。为保护人身安全和配电保护系统的正常运行，接入低压配电网（400V）的发电装置往往需要具有防孤岛运行的能力，此类低压发电装置容量较小，因而低电压穿越能力并不重要。针对低压发电系统，德国于2011年颁布VDE-AR-N4105《分布式电源接入低压配电网运行管理规定》，与适用高压和中压电网的并网导则不同，该导则不含低电压穿越运行要求，而增加了孤岛保护要求。至此，德国电网并网导则完整地涵盖了从陆上到海上，从配电系统到输电系统，从光伏发电到风电的新能源并网发电需求，为新能源并网发电的发展奠定了坚实的基础。
在E.ON并网导则发展的同时，新能源发展走在前列的其他欧洲和北美国家也都根据各国电网的实际情况制定并完善了并网导则，其具体规定与框架和E.ON并网导则基本上一致。
我国新能源发电系统并网导则的发展远远滞后于西方国家，2008年以前，我国仅出台过新能源并网发电系统的相关技术指导文件，包括GB/Z19963—2005《风电场接入电力系统技术规定》［29］、GB/Z20319—2005《风力发电机组验收规范》［30］等，在相关国家标准实施后已失效。此外，上述文件的相关技术规定并不完善，如上述文件未要求风电系统具备低电压穿越能力，在其指导下，2010年以前我国风电机组（包括国产机组和进口机组）几乎都不具备低电压穿越能力，随着风电规模的扩大，这些机组对电力系统的负面影响越发凸显。为解决上述问题，国家电网公司参考西方各国已成熟的风电并网导则，于2009年颁布其企业标准《风电场接入电网技术规定》［31］；2010年，我国能源局颁布相应的行业标准《大型风电场并网设计技术规范》［32］；在此基础上，国家标准化管理委员会于2012年正式颁布GB/T19963—2011《风电场接入电力系统技术规定》［33］，该国家标准于2012年6月1日正式生效。
与风电系统并网导则的发展相似，我国光伏发电系统的并网导则也同样经历了从指导性文件到企业标准，再上升为国家标准的过程，目前最新的国家标准已制定完成，正处于最终的审批过程中，即将发布。
由新能源发电并网导则的发展和修订历程可以看出，并网导则并非一成不变，
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是不断发展的，电网结构的变化、新能源发电渗透率的增加等因素都会影响并网导则的制定；其次，并网导则与其适用电网的实际情况有关，不同国家甚至同一国家的不同电网运营商所制定的并网导则也不尽相同。尽管如此，各国已颁布并网导则的基本要求是相似的，究其原因，各国颁布并网导则的目的是一致的，都是为了降低新能源发电系统对传统电力系统经济稳定运行的影响；此外，从E.ON并网导则的修订过程可以判断，随着电网内新能源发电系统的增加和人们对新能源发电系统理解的深入，并网导则的相关规定越来越严格，这点值得新能源发电设备制造商的注意。以低电压穿越规定为例，2003年E.ON并网导则要求风电设备的最低穿越电压为15%哉n，2006年降低为零电压，此规定在2007年德国国家标准《Transmis?sionCode2007》中被采纳。值得注意的是，上述规定都是针对三相对称系统的，当电网出现不对称故障时，上述规定都比较含糊。针对此问题，2009年德国发布了SDLWindV并网导则草案（未正式颁布），作为《TransmissionCode2007》的补充，
更详细地界定了不对称故障下的低电压穿越要求，该草案明确提出故障期间需要风电系统保持最低0.4pu正序无功电流的输出能力。据称，上述草案正在讨论过程中，将在未来正式颁布，与此同时，关于不对称故障低电压穿越的详细规定在西班牙也处于讨论之中［34］。
2.3.2 并网导则的主要内容
尽管各电网运营商所制定的并网导则不尽相同，其规定所涉及的范围却相似，以风电并网导则为例，各国并网导则无一例外地都对风电系统的静态和动态特性作出详细规定。在所有国家的风电并网导则中，丹麦的Danish并网导则、德国的E.ON并网导则、爱尔兰的WFPS1并网导则和英国的并网导则都值得注意。上述导则的具体内容充分考虑了其所适用电网的特点，在细节规定上有一定的不同，例如，丹麦的风电渗透率居全球最高，2010年达到21%［35］，为实现电力系统的稳定运行，丹麦《Danish并网导则》对风电场的调频调压及故障下的响应特性作出详细规定；德国E.ON并网导则是全球第一个并网导则，经过长时间的检验和多次修订，该导则目前已非常具体，具有较高的参考价值；爱尔兰国土由多个海岛组成，海岛之间的电网通过较长的输电线相互连接，为典型的弱连结构，这与我国风电并网方式（集中布置，长距离传输）有相似之处，值得借鉴［36］；英国的并网导则则为其进一步提高电网中风电的渗透率作了充分准备。
2.3.2.1 风电系统并网导则
1.静态特性要求
（1）有功功率与频率控制要求
风电场应配置有功功率控制系统，具备参与电力系统调频、调峰和备用的能力。
英国并网导则要求风电场能参与电力系统的一次和二次调频；在此基础上，爱
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尔兰的WFPS1并网导则详细规定了不同频率范围下风电场的有功功率输出：若电网频率处于正常范围，风电场不满发，其输出最大有功功率为其额定功率的90%；若电网频率高于（低于）正常频率范围，则降低（提高）风电场有功功率输出，以维持电网的频率稳定；其他国家的并网导则都规定了限电运行，但对电网频率低于额定时风场的调频能力未作规定。例如，德国E.ON并网导则规定，当电网频率高于50.2Hz时，风电场须以40%P out/s（P out为风电场当前输出有功功率）的速率降低其出力；对于海上风电场，则要求在电网频率高于50.1Hz时，风电场须以98%当前有功功率/s及25%当前有功功率/s的速率降低其出力。
对于有功功率和频率控制，我国并网导则也有相似的要求。当风电场输出有功功率高于其额定功率的20%时，风电场内有功功率输出超过额定容量20%的所有机组，必须能够实现有功功率的连续平滑调节，并参与电力系统的有功功率控制；当电力系统频率高于50.2Hz时，风电场必须根据电力系统调度机构的指令降低其有功功率输出，严重情况下，整个风电场在延迟一定时间后需退出运行。
（2）无功功率与电压控制要求
风电场应配置无功功率与电压控制系统，具备无功功率调节及电压控制能力。根据电力系统调度机构的指令，风电场自动调节其输出无功功率，实现对风电场并网点电压的控制。
英国和德国E.ON并网导则针对不同的并网电压等级，详细规定了风电场允许的功率因数运行范围（包括海上风电场）；英国、爱尔兰和丹麦《Danish并网导则》还对风电场输出无功与有功功率的关系作出了规定。爱尔兰并网导则还进一步规定风电场须具备远程电压控制的能力［与传统自动电压调节器（Automatic Voltage Regulator，AVR）类似］，即风电场可通过控制其输出无功功率来调节并网点处升压变压器高压侧的电压，输出无功功率和并网点电压的关系遵循下垂特性，下垂斜率在0~10%之间可变，由输电系统调度员（Transmission System Operator，TSO）决定。风电场的电压调节设定值需在接收到调度指令后的1min内完成重新设置，之后的1s内其输出无功功率需达到指令值的90%。
同样，我国并网导则也对上述内容作出了详细规定。风电机组的并网功率因数必须在超前0.95~滞后0.95的范围内动态可调；公共电网电压处于正常范围内时，风电场应当能够控制并网点电压在标称电压的97%~107%范围内；风电场变电站的主变压器宜采用有载调压变压器，通过主变压器分接头调节风电场内电压，确保风电场内风电机组正常运行。
（3）电压和频率运行范围
风电场保持正常运行的电网电压和频率范围。
各国并网导则都要求风电机组能够在一定的电压和频率范围内正常运行。德国E.ON、爱尔兰及丹麦的并网导则针对不同的并网电压等级，详细规定了风电场需
保持正常运行的电压范围。对于频率范围，各国的规定也有所不同，德国E.ON 甚至对陆上和海上风电场的并网频率范围也有所区分。
我国并网导则规定的风电场并网点电压范围为标称电压的90%~110%，在此范围内，风电机组应能正常运行；我国风电并网导则对于并网点频率范围及不同频率条件下风电机组的运行要求也有详细规定，见表2?1。
表2?1 不同频率条件下风电机组的运行要求电力系统频率范围/Hz
要 求
<48 根据风电场内风电机组允许运行的最低频率而定
48~49.5 每次频率低于49.5Hz 时要求风电场具有至少运行30分钟的能力
49.5~50.2
连续运行>50.2 每次频率高于50.2Hz 时，要求风电场具有至少运行5分钟的能力，并执行电力系统调度机构下达的降低出力或高级切机策略，不允许处于停
机状态的风电机组并网
（4）电能质量
风电场保持正常运行的电网电能质量，包括电压偏差、闪变和谐波。
各国对电压偏差的要求不尽相同，我国要求风电场并网点电压的正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10%，在正常运行方式下，其电压偏差应在标称电压的-3%~+7%范围内。
对于电压闪变，各国导则中，除了丹麦有详细规定外，爱尔兰、德国等导则都没有此方面的要求，一般可以参照关于电网电压闪变的第三方标准，如国际电工委员会（International Electrotechnical Commission ，IEC ）IEC 61000-3-7《电磁兼
容》（Electro Magnetic Compatibility ，EMC ）标准［37］；我国并网导则要求风电场所
接入公共连接点的闪变干扰值应满足国标GB 12326—2008《电能质量 电压波动和闪变》的规定。
针对谐波注入，丹麦并网导则也作了详细规定，其他国家的规定不详，关于谐波注入同样也可以参照第三方标准，如美国电气与电子工程师学会（Institute of
Electrical and Electronics Engineers ，IEEE ）IEEE 519—1992《电力系统谐波控制的
推荐规程和要求》［38］；我国并网导则明确要求风电场所注入公共连接点的谐波电流应满足国标GB /T 14549—1993《电能质量 公用电网谐波》的要求。对于电压不平衡度的要求，我国可参照国标GB /T 15543—2008《电能质量 三相电压不平衡》，其他国家可参照第三方标准，如IEC 的IEC 61000-3-13《电磁兼容
（EMC ）》标准［39］。2.动态特性要求
（1）低电压穿越（Low Voltage Ride -Through ，LVRT ）要求
电网故障导致并网点电压跌落时，风电场内的风电机组必须保持不脱网连续运4
3
行，并向电网提供一定的无功功率，以支持电网电压恢复，直到电网恢复正常。1）低电压穿越区域：电网故障下，风电场保持并网连接的电压区间及相应的
持续时间。在并网导则的制定过程中，各国电网运营商都充分考虑了其电网的实际情况，因此对于不脱网运行的电压区间及相应的持续时间，不同的并网导则在细节规定上有所不同。其中，以德国E.ON 并网导则的规定最为详尽。E.ON 并网导则对以下两种类型的发电系统作了区分：基于同步发电机的直接并网型发电系统（类型1）和除此以外的其他发电系统（类型2）。类型1和2的低电压穿越区域要求如图2?3所示。对于类型1发电系统，当电压跌落的幅值-时间特性在图2?3a 所示曲线以下部分时，发电系统需保持并网，且不影响电网的稳定运行。对于类型2发电系统，当电压跌落的幅值-时间特性在图2?3b 所示的限制线1
以上部分时，发电系
图2?3 E.ON 低电压穿越曲线
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3
统需保持并网，且不影响电网的稳定运行；若电压跌落的幅值-时间特性在图2?3b 所示的限制线1和限制线2之间，则发电系统需保持并网，且输出一定的无功功率，若风电场因某些原因无法履行该要求，在经与E.ON 协商允许后，可以改变低电压穿越的限制曲线和故障期间的风电场的无功功率输出。故障期间，若风电场内个别发电机出现不稳定或保护响应，在与E.ON 协商后，该发电机可允许短暂离网，但从脱网到发电机重新同步并网的间隔时间必须小于2s ，并网后发电机的有功功率输出必须以不低于10%P n /s （P n 为风电场额定输出功率）的速率恢复至故障前的数值；若电压跌落的幅值-时间特性在图2?3b 所示点阴影区，风电场可脱
网运行。
与德国E.ON 并网导则（2006版）相比，我国的风电并网导则相对宽松，其规定的低电压穿越区域如图2?4所示，当并网点电压高于20%标称电压时（不需要零电压穿越），风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行0.625s ；并网点电压在发生跌落后若2s 内能恢复到标称电压的90%，则风电场内的风电机组应保证不
脱网连续运行。图2?4 我国低电压穿越曲线
图2?3和图2?4都是针对单次电网电压跌落的要求，在此基础上，丹麦并网导则还对自动重合闸失败情况下的重复故障序列提出了相应的穿越要求（见图2?5）：若电网发生两相接地短路故障，持续100ms ，间隔300ms 后再发生一次新的100ms 两相接地短路故障，要求风电机组不脱网运行；若电网发生单相短路故障，持续100ms ，间隔1s 后再发生一次新的100ms 单相短路电压降落时，同样要求风电机组不脱网运行。2）无功电流输出要求：电网故障期间风电场持续输出一定的无功功率，以支撑电网。
各国并网导则都规定了故障期间风电场的无功功率输出特性，由于电网结构不
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3
图2?5 重复故障序列穿越要求
同，该规定也不完全相同。如爱尔兰电网呈典型的弱连接结构，故障期间的有功功率支撑更为重要，因而其导则规定故障期间风电场必须维持正比于并网点电压标幺值的有功功率输出，系统剩余容量用于输出无功电流。其他国家的并网导则一般仅规定故障期间风电场的输出无功电流，以德国E.ON 并网导则为例，其规定如图2?6所示：当发电机端电压有效值跌落大于10%时，必须通过发电机向电网注入额外无功电流；无功电流控制必须在检测到电压跌落后的20ms 内开始动作；输出无功电流与系统额定电流的比值（%）至少为电压跌落深度（%）的两倍；电压恢
复至死区范围后（±10%额定电压）
，发电机的无功电流输出至少需维持500ms ；机端电压恢复至正常水平的暂态过程必须在300ms 内完成。
我国的无功电流输出要求是针对总装机容量在百万千瓦级规模及以上的风电场群的，电网故障时，若并网点电压为20%耀90%标称电压时，风电场应输出无功电流以支撑电压恢复；自并网点电压跌落时刻起，动态无功电流控制必须在75ms 内动作，无功电流输出的持续时间应不少于550ms ；故障期间，风电场输出无功电流I T ≥1.5×（0.9-U T ）I N ，（0.2≤U T ≤0.9）。式中，U T 为风电场并网点电压标幺值；I N 为风电场额定电流。
（2）有功功率变化率要求
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3
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图2?6 无功电流输出要求
正常运行条件下，风电场的有功功率变化速率及故障清除后有功功率恢复速率的要求。
正常运行条件下，不同并网导则对风电场输出有功功率变化率的要求也不同，如德国E.ON并网导则规定风电场的输出有功功率变化率最大为10%的并网容量/
min，爱尔兰的要求则为1~30MW/min，丹麦并网导则规定为10%~100%的额定容量/min，我国导则的规定则更为详细，包括不同规模风电场在不同时间范围内的有功功率变化率，具体规定见表2?2。
表圆鄄圆摇有功功率变化率要求
风电场装机容量/MW10min有功功率变化最大限值/MW1min有功功率变化最大限值/MW <30103
30~150装机容量/3装机容量/10
>1505015故障清除后的恢复阶段，不同并网导则也有不同的有功功率恢复速率要求，这些要求也是由所在电网的结构决定的。如德国E.ON并网导则要求：在故障恢复后的5s内，风电场有功功率输出恢复至额定值；与之相比，爱尔兰的规定更加苛刻，其并网导则要求的有功功率恢复速率为1s内恢复至90%的额定值，显然，与德国电网相比［一般会接入欧洲输电联盟（Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity，UCTE）］，爱尔兰的电网更加脆弱，因此所需要的有功功率恢复速率更快；我国的电网相对坚固，这方面的要求更低，有功功率恢复速率为10s内恢复至额定值。
（3）高电压穿越（High Voltage Ride -Through ，HVRT ）要求
并网点电压出现瞬间骤升时，风电场内的风电机组必须保持不脱网连续运行，并从电网吸收一定的无功功率，直到电网恢复正常。
除了突切负荷等原因引起的电网电压骤升以外，电网故障下也往往伴随着高电压过程，如电网故障恢复后未及时切除风电场的无功补偿装置或未及时调整可调变压器的分接头都会引起瞬间的高电压过程。
各国并网导则中，对高电压穿越有详细规定的并不多，如德国E.ON 并网导则的相关规定比较简单，其要求在电网电压骤升且低于1.2pu 时，风电机组能够保持长期不脱网运行，并在此过程中吸收两倍于电网电压变化率的无功电流。全球第一个真正意义上的并网风电机组高电压穿越（HVRT ）导则是由澳大利亚制定的。与低电压穿越导则类似，澳大利亚提出了图2?7所示的高电压穿越曲线，规定当并网点电压骤升至130%额定电压时，风电机组应维持60ms 不脱网运行。我国的并网
导则暂时无相关的规定。
图2?7 澳大利亚并网导则要求的高电压穿越曲线
（4）频率穿越（Frequency Ride Through ，FRT ）要求
并网点电压的频率在一定范围内瞬间变化时，风电场内的风电机组必须在一段时间内保持不脱网连续运行，直到电网恢复正常。
当电网频率突然变化时，为避免风电机组脱网而导致频率进一步的变化，需要风电机组在一段时间内保持并网运行，在大规模风电机组通过长距离传输线接入电网或接入中低压电网时，该要求对保证电网的稳定运行尤为重要。关于频率穿越的相关要求，目前在各国风电系统的并网导则中并未过多涉及，业内的关注和相关的研究文献还较少，有待进一步完善。
除了上述静态和动态特性的要求外，并网导则还包括其他的一些辅助要求，如通信要求、模型和参数要求、并网测试要求等。以我国并网导则为例，风电场向电9
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力系统调度机构提供的信号至少应当包括以下方面：①单台风电机组运行状态；
②风电场实际运行机组数量和型号；③风电场并网点电压；④风电场高压侧出线的有功功率、无功功率和电流；⑤高压断路器和隔离开关的位置；⑥风电场测风塔的实时风速和风向。另外，要求风电场开发商应提供可用于电力系统仿真计算的风电机组、风电场汇集线路及风电机组/风电场控制系统模型及参数，用于风电场接入电力系统的规划设计及调度运行，且风电场应跟踪其各个元件模型和参数的变化情况，并随时将最新情况反馈给电力系统调度机构。风电场接入电力系统的测试内容包括：①风电场有功功率/无功功率控制能力测试；②风电场电能质量测试，包含闪变与谐波；③风电机组低电压穿越能力测试、风电场低电压穿越能力验证；④风电机组电压、频率适应性测试，风电场电压、频率适应能力验证。
2.3.2.2 光伏发电系统并网导则
并网光伏发电系统的并网导则随着接入电网的电压等级而有所不同：接入低压电网的光伏发电系统通常功率等级较低且规模较小，为保护用电设备和人身安全，要求具有孤岛保护功能；而接入中、高压电网的光伏发电系统功率等级较高，为保障电网的安全稳定运行，要求具有低电压穿越能力。德国的BDEW中压电网发电设备并网标准规定得最为详尽和规范［23］。我国光伏发电系统并网导则借鉴了其他国家中低压电网并网导则和我国风电并网导则的框架，相关国家标准已于2012年底正式颁布，并于2013年6月正式实施［24］。
1.静态特性要求
德国BDEW中压电网并网导则与德国E.ON并网导则架构完全一致，都从静态特性和动态特性两个角度规定了并网导则，其中静态特性包括有功功率与频率控制要求、无功功率与电压控制要求、电压和频率运行范围以及电能质量。在静态特性的具体规定上，BDEW和E.ON的并网导则相同。
我国光伏并网导则的架构也与风电系统并网导则一致，内容上的主要区别在于，不同功率等级的光伏电站在功率控制和低电压穿越要求方面有明显的区别。
按照接入电网的电压等级，光伏电站可分为：
小型光伏电站：通过380V电压等级接入电网的光伏电站；
中型光伏电站：通过10耀35kV电压等级接入电网的光伏电站；
大型光伏电站：通过66kV及以上电压等级接入电网的光伏电站。
不同等级光伏电站的基本并网准则为：大中型光伏电站应具备电压源特性，能够在一定程度上参与电网的电压和频率调节。电压调节方式包括调节光伏电站的无功功率、无功补偿设备投入量及变分接头变压器的电压比等。对于专线接入公用电网的大中型光伏电站，其配置的容性无功功率应能够补偿光伏电站满发时站内汇集系统和主变压器的无功功率消耗及二分之一的光伏电站送出线路所消耗感性无功功率；其配置的感性无功功率应能补偿二分之一的光伏电站送出线路的充电无功功
14
率。当电网频率出现波动时，光伏电站运行要求为：
（1）低于48Hz
根据光伏电站逆变器允许运行的最低频率或电网要求而定；
（2）48~49.5Hz
每次低于49.5Hz时，要求至少连续运行10min；
（3）49.5~50.2Hz
连续运行；
（4）50.2~50.5Hz
每次频率高于50.2Hz时，光伏电站应具备能够连续运行2min的能力，实际运行时间由电网调度机构决定，此时不允许处于停运状态的光伏电站并网；
（5）高于50.5Hz
在0.2s内停止向电网线路送电，且不允许停运状态的光伏电站并网。
对于通过汇集系统升压至500kV（或750kV）电压等级接入公用电网的大中型光伏电站，其配置的容性无功功率应能够补偿光伏电站满发时站内汇集系统、主变压器的感性无功功率及光伏电站送出线路所消耗的全部感性无功功率，其配置的感性无功功率应能补偿光伏电站送出线路的充电无功功率。
小型光伏电站可作为负载看待，应尽量不与电网产生无功功率交互，在电网频率和电压发生异常时应尽快切出；并网点频率在49.5~50.2Hz范围以外时，应在
0.2s内停止向电网送电；并网点电压异常时，小型光伏电站的响应要求见表2?3。
表2?3 小型光伏电站在电网电压异常时的响应要求
并网点电压最大分闸时间/s
U<0.5U N0.1
50%U N≤U<85%U N2.0
85%U N≤U<110%U N连续运行
110%U N≤U<135%U N2.0
135%U N≤U0.05
2.动态特性要求
动态特性方面，德国BDEW并网导则与E.ON并网导则一致，对两种类型的
发电设备作出区分：基于同步发电机的直接并网型发电系统（类型1）和除此以外
的其他发电系统（类型2）。对类型2发电系统，BDEW要求的低电压穿越曲线与E.ON有些许区别，如图2?8所示。
与E.ON并网导则相比，图2?8所示曲线在30%额定电压以下部分增加了一片
空白区域，电网电压处于该区域时，类型2发电系统的运行状态可由系统运营商自
行决定，不要求保持并网。
对于接入中低压电压等级配电网的分布式发电系统（包括光伏并网发电系
24
图2?8 BDEW并网导则低电压穿越曲线
统），有的并网导则还明确提出了频率穿越的具体要求，如IEEE1547并网导则要求：并网点电压频率在一定范围内变化时，要求分布式发电系统保持一段时间内不脱网运行［40］。
我国光伏并网导则对其动态特性规定较详细，根据光伏电站的规模和接入电网的电压等级，具体规定有所不同：对于接入低压电网的小型光伏电站，导则不要求其具有低电压穿越能力，取而代之，其应具备孤岛保护能力，即在电网失电时，光伏系统应能快速识别孤岛状态，且立即断开与电网的连接；对于接入中高压电网的大中型光伏电站，光伏电站可不设置防孤岛保护，但应具备低电压穿越能力，故障超出一定时间后，公用电网的继电保护装置可切除光伏电站；为保障人身安全，接入用户内部电网的中型光伏电站，其防孤岛保护能力由电力调度部门确定。
我国光伏发电系统的低电压穿越导则与风电系统的相似，低电压穿越区域如图2?9所示。并网点电压跌至20%额定电压时，光伏电站应能够保证连续并网运行1s；若并网点电压在跌落后3s内能恢复到90%额定电压，光伏电站应能保证不间断并网运行；低电压穿越过程中，电网对光伏电站的无功补偿要求与风电并网导则中的相关要求一致。
光伏电站脱网后，在电网故障恢复阶段，电网电压和频率恢复到正常范围前，光伏电站不允许并网运行；恢复到正常范围后，小型光伏电站应经过一定的延时方可重新并网，延时时间一般为20s耀5min，可根据光伏电站的容量大小和接入方式、结合分批并网的原则，由电力调度部门确定；大中型光伏电站则应按电力调度部门的指令确定并网时刻。
新建新能源发电场站并网验收大纲(1)
新建新能源发电场站技术监督检查及并网验收项目 技术监督及并网验收项目包括涉网电气设备检查（14项）、调度自动化系统检查（12项）、保护及安自装置检查（14项）和现场资料检查（16项）四个方面，共计56项检查验收项目。 （一）涉网电气设备检查 序号项目内容现场开展检查方法问题 1 风电机组（光伏逆变器）应 具有低电压穿越能力，低电压穿 越能力满足国家相关标准要求。 查阅风电机组（光伏逆变器）技 术资料,制造方提供的同型号低穿型 式试验报告，并查阅设备低穿一致性 核查报告； 如风机（光伏）硬件和软件与型 式试验报告不一致，需厂家出具一致 性评价报告；如重大设备与型式试验 报告不一致需提供具备资质的单位 出具的低穿一致性评估报告 2 风电机组（光伏逆变器）电 能质量应满足规程要求（电压偏 差、电压变动、闪变、谐波和三 相电压不平衡度在规定的范围 内） 查阅风电机组（光伏逆变器）电 能质量测试报告（评审意见，配合现 场配臵设备） 3 风机变频器（光伏逆变器） 的电压、频率、三相不平衡等涉 查阅设备厂家提供的变频器参 数定值单
网的参数定值单齐全 4 风力发电机组（光伏逆变器） 接地电阻应进行测试，接地电阻 应合格 现场检查，查阅接地电阻试验报 告（4欧姆） 5 电缆隧道、电缆沟堵漏及排 水设施应完好，分段阻燃措施符 合要求 现场检查 6 新能源场站无功容量配臵和 无功补偿装臵（含滤波装臵）选 型配臵符合接入系统审查意见， 其响应能力、控制策略应满足电 力系统运行需求。无功补偿装臵 应无缺陷，出厂试验结果合格 查阅设计资料和相关资料，检查 无功补偿装臵配臵原则及配臵容量 是否满足要求； 查阅无功补偿装臵出厂试验报 告，查阅交接试验报告； 现场检查无功补偿装臵控制功 能及控制参数，现场检查静态调试报 告、功能及控制策略说明 7 主变压器交接试验项目齐 全，试验结果合格； 升压站主变压器油中溶解气 体色谱分析应按规定进行测试， 其数据和产气率结果不应超过注 意值；110kV及以上变压器电气试 验应合格。 查阅试验报告和现场记录 8 变压器油温度计及远方测温 装臵应准确、齐全；测温装臵应 有校验报告；变压器各部位不应 有渗漏油现象。 查阅现场记录、温度计校验报 告，现场检查 9 变电站高压断路器、隔离开查阅电气预防性试验报告或交
新能源发电系统控制技术
新能源发电系统控制技术 一、新能源发电与控制技术 1.1能源的分类与基本特征 能源是可以直接或通过转换提供给人类所需的有用能的资源。世界上一切形式的能源的初始来源是核聚变、核裂变、放射线源以及太阳系行星的运行。 “世界能源理事会(World Energy Council–WEC)”推荐的能源分类如下：固体燃料；液体燃料；气体燃料；水力；核能；电能；太阳能；生物质能；风能；海洋能；地热能；核聚变能。 能源还可分为：一次能源，二次能源和终端能源；可再生能源和非再生能源；新能源和常规能源；商品能源和非商品能源等。 一次能源:指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。其中包含可再生能源和非可再生能源。可再生能源应是清洁能源或绿色能源，它包括：太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等等；是可以循环再生、取之不尽、用之不竭的初级资源。与可再生能源对应的非再生能源则包括：原煤、原油、天然气、油页岩、核能等，它们是不能再生的，用掉一点，便少一点。 二次能源:是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等。二次能源是联系一次能源和能源终端用户的中间纽带。 含能体能源指包含着能量的物质或实体，如化石燃料、核燃料、生物质、地热水等。 过程性能源指随着物质运动而产生、并且仅以运动过程的形式而存在的能源。如天上刮的风、河里流的水、涨落的海潮、起伏的波浪、地球内部的地热等。 终端能源指供给社会生产、非生产和生活中直接用于消费的各种能源。常规能源又称传统能源。已经大规模开采和广泛利用的煤炭、石油、天然气等能源属于常规能源。
新能源发电技术在电力系统中的应用
新能源发电技术在电力系统中的应用 发表时间：2018-12-04T14:34:15.217Z 来源：《河南电力》2018年12期作者：张玉琴1 程佳音2 [导读] 在电力系统之中加强新能源发电的实际应用，有助于改善目前的社会能源供应系统效率较低的情况，推动社会能源的高效利用。 （1.国网河北省电力有限公司涉县供电分公司河北邯郸 056400； 2.国网河北省电力有限公司邯郸供电分公司河北邯郸 056000） 摘要：在我国快速发展的过程中，我国的新能源在不断地出现，作为一种可再生环保能源，大力发展新能源能够有效地节约资源，推动现代社会的可持续发展，同时也有助于今后可持续发展理念的推广。所以，在电力系统之中加强新能源发电的实际应用，有助于改善目前的社会能源供应系统效率较低的情况，推动社会能源的高效利用。基于此，本文就新能源发电在电力系统中的实际应用方向以及相应的应用要求进行一定的探讨和分析，希望在今后新能源发电的发展过程之中对相关人员能够起到一定参考作用。 关键词：新能源发电；电力系统；应用 引言 人们的生活和工业生产离不开电能，可以说电能是支撑我国经济发展的重要能源。随着人民生活水平的提高以及工业生产的进步，未来阶段内我国用电数量会逐年增长，而发电需要消耗大量的能源，过去中，我国发电普遍使用的是化石燃料，如碳煤以及石油等，而这些化石燃料并非可再生资源，用多少就消耗多少，如果一直使用化石燃料的话，必然会导致化石燃料的枯竭。在这样的背景下，研究新能源的应用具有十分重要的意义。 1分布式光伏的特点与应用效果的阐述 以光生伏特效应为基础，充分利用太阳能电池元件，将太阳能转化为电能的技术，就是我们所说的光伏发电。由于半导体硅在加入了不同特性的半导体材料，最终导致半导体内部出现了多余的空穴或者自由电子。分布式光伏发电是除了风力发电外在发电中光伏应用的新能源发电技术之一。其主要是通过将光伏发电接入风电场用电系统中，负责照明电力的需求，这种新能源技术已经得到了的大范围的推广和应用。我们常说的光伏发电，实际上就是日常生活中常见的太阳能发电，风电场采取在综合办公楼、材料库等建筑物安装太阳能电池板的方式，采取就近接入或者分散接入的方式将光伏发电接入发电站用电系统中。为了确保就近接入、分散接入的顺利进行，发电站必须在确保自身建筑配电间配有光伏并网逆变器的基础上，将光伏发电电流有效的转化为符合发电站用电要求的电能。就目前而言，国内外普遍采用的是直接电流控制火灾间接电流控制等几种类型的逆变器控制策略。如果采取直接电流控制的话，则电流控制器在通过电力反馈闭环直接对电流输出进行调节，不仅不会影响电网电压的稳定性，同时也确保了电流的稳态与动态等各方面性能。但是，其对于电流控制器性能的要求相对较高。而间接电流控制，虽然对控制器要求较低，结构简单且不需要引入反馈电流，但是由于间接电流控制的稳定性较差，电路的动态响应较慢，因此应用这一方式就会导致并网电流跟踪精度的下降。 2新能源发电在电力系统中的应用 2.1利用燃烧电池进行发电技术 燃烧电池是现代技术发展出的众多新能源技术中的一类，其工作方式与传统电池的工作方式并无不同，都是将化学能转化为电能。虽然在机构之上与传统电池相差不大：都存在正负极，电池之中都具备电解质以供电解，然而在具体的核心结构之中仍然与传统电池有所不同，即燃烧电池在其正负极之上并没有像传统电池那样放置有一定量的活性物质来保持工作的稳定以及效率的提高。在实际工作过程中，燃烧电池主要以供给的燃料与电池内部的氧化剂进行反应，通过这一反应从而实现电能的输出。因此在燃烧电池工作过程中，要想保证足够多的电能的产生，只需保证发生反应的燃料以及内部的氧化剂充足即可，相较于传统能源的使用条件而言已经有了极大地简化。所以从理论上来讲这一发电技术能够实现百分百的能源利用效率，而且即便在实际使用过程中受到环境因素的影响，也仍然能够保持远高于传统能源使用效率的百分之八十的能源利用。 2.2海洋能源利用的可能性与前景调查 地球是人们赖以生存的唯一家园，海洋所占面积为71%，陆地所占面积为29%，海洋所蕴含的资源非常大。可以说，谁掌握了海洋技术，谁就掌握了话语权。我国新能源发电主要采用风力发电、太阳能发电这两种方式，忽视了海洋所蕴含的能源。其实，海洋的能量巨大，并且是现阶段找到可替代能源前唯一可依靠的能源。海洋不仅蕴含大量的生物和物种资源，还潜藏大量的能源，比如生物能、潮汐能等，这些能源值得人们进行开发和利用，能够有效地缓解社会对能源的需求压力。海洋能源并不完全指海洋自身，地球存在于太阳系中，只要其一直存在，海洋能源就永远不会枯竭。现阶段，以海洋能为基础进行发电主要有两种方法：第一种：施工人员将沸点较低的水质加热使其呈现为蒸汽；第二种：以温水为基础，将其运送到真空室内加热至沸腾状态，从而转变为蒸汽。液体水转换为蒸汽后具有强大的热能，推动汽轮发电机进行发电，再从600～1000m深处进行冷却水的抽取，从而实现冷凝蒸汽的目的。1930年，法国科学家借助海水存在的温差进行发电，并取得试验成功，但发出的电能与消耗的电能相比少之又少，不值得推广和使用。目前，大多数国家都在积极研究海水温差发电。大量的试验证明，其具备一定的优点：（1）将温海水作为基础进行发电，能有效避免化学物质对海水产生污染；（2）采用开放式循环能降低试验成本，提高发电效率；（3）采用塑料制造的直接接触热交换器，能有效提高设备的抗腐蚀性；（4）能产生大量的蒸馏水，为其他部门的使用节省资源。我国的潮汐能发电在国际上具有一定的地位，并且正常运营的潮汐发电站已达到几十座。经过5～10年的发展，我国的潮汐能发电站势必会超过100座。由此可以看出，海洋能发电和宽阔的海洋一样具有巨大的发展空间和发展前景。我国的海岸线较长，具有丰富的海洋能源，具有一定的优势。海洋能是可再生能源，并且永远不会枯竭，其与煤炭发电相比较，不会消耗现有的能源，也不会对环境产生污染；与太阳能发电进行比较，不会占有现有的土地资源，能过提高土地的利用率；与核能发电进行比较，不需要消耗稀有的能源，也不需要强大的保护措施和科学技术作为依靠。 2.3太阳光伏发电技术运用 我国现阶段的太阳光伏发电技术可以分为三种，具体如下：（1）由电压源电压控制的太阳能光伏系统，这种太阳能光伏发电系统结构被称为独立户用型。（2）由电压源电流控制的太阳能光伏系统，这种结构被称为并网型。（3）融合独立户用型以及并网型太阳能光伏发电系统结构，可在电压源电压和电压源电流控制之间进行切换。而太阳能光伏发电的工作原理如下：利用太阳能电池将太阳能转化为电能，再由功率变化装置把转化来的电能调节成可以接入电网的电能。太阳能电池转化来的电能为直流电，只能为直流负荷输出所需要的电
新能源分布式发电并网对整个电网的影响分析
新能源分布式发电并网对整个电网的影响分析摘要：实现就地能源的开发与利用，减少远距离输电的损耗，一种高效、环保、灵活的新型发电技术——分布式发电(D istributed G enerat ion，D G)成为智能电网中一项重要的组成部分，很快成为电力系统新的研究热点。目前，对分布式电源的研究已经取得了突破性进展，并且在电能生产中所占比重不断增加。分布式电源的广泛应用将对传统的电力系统产生极大的影响，包括配电网的电能质量、系统可靠性、继电保护等方面通过研究分布式电源对配电网电能质量的影响将更好的指导我们如何充分发挥分布式电源的优势。 关键词：配电网；分布式发电；并网；电能质量 1、引言 按照分布式发电使用的能源是否再生，可以将分布式发电分为两大类。一类是基于可再生能源的分布式发电技术，主要包括：风能发电、太阳能光伏发电、生物质发电、地热能、海洋能、生物质能等发电形式；另一类是使用不可再生能源发电的分布式发电，主要有：内燃机、微型燃气轮机、燃料电池、热电联产等发电形式。目前几种主要的分布式发电形式及特点： (1)风能发电 将风能转化为电能的发电技术。风能蕴藏量巨大，可再生，分布广，具有明显的环保效益。且发电成本低，规模效益比较显著。风能发电技术已经发展得较为成熟。风力发电形式有并网型（工程科技论文发表--论文发表向导网江编辑加扣二三三五一六二五九七）和离网型两种。其中并网型风力发电是大规模开发风电的主要形式，是近年来风电发展的主要趋势。离网型风力发电可以为偏远地区或无电网的地区提供电能。 (2)太阳能发电 目前应用较多的是太阳能光伏发电技术。其原理是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转化为电能。目前太阳能光伏发电的成本太高，但是光能是取之不尽用之不竭的清洁能源，而且不受地域限制，发电装置安全可靠，规模灵活，其发展前景仍然被广泛看好。 (3)生物质发电 生物质发电是利用生物质，例如：秸秆、垃圾、沼气、农林废弃物等，直接燃烧将生物质能转化为电能的一种发电方式。它是一种可再生能源发电，其发电成本低，容易控制，环保综合利用效果好。但电能转换的效率低，生物质燃料供给较困难。生物质发电的容量和规模受到限制。 (4)微型燃气轮机发电
新能源电站并网协议(模板)
新能源电站并网协议（试行） 封面
【】并网协议 本协议由下述双方签署： （1）甲方：【】 注册地：【】 法定地址：【】 法人代表/负责人：【】 职务：【】 （2）乙方：【】 注册地：【】 法定地址：【】 法人代表：【】 职务：【】 第一章定义与解释 1.1本协议中所用术语，除上下文另有要求外，具有如下含义： （1）“【】【风力发电站/太阳能发电站/生物质发电站/其
他类型新能源发电站】”指位于【】，由售电人拥有并经营管理的装机容量为【×台×MW】的【×发电站（调度命名为×）】的发电设施以及延伸至产权分界点的全部辅助设施。 （2）“首次并网日”指本协议双方商定的，电厂首次同期与电网进行连接的第一天。 （3）“并网方式”指电厂与电网之间一次系统的电气连接方式。 （4）“购售电合同”指甲方与乙方就【】【风力发电站/太阳能发电站/生物质发电站/其他类型新能源发电站】所发电量的购销及甲方的有关付款等事宜签订的合同。 （5）“解列”专指将与电网相互连接在一起同步运行的发电设备与电网断开的操作。 （6）“计划检修”指协议双方为检查、试验、检修机组或其他设施而根据电力行业标准，参照设备供应商的建议、技术参数及电厂运行经验而有计划安排的机组处于检修期内的状态，分为A、B、C、D 四个等级和调峰消缺。
（7）【“广东电网有限责任公司电力调度控制中心”（以下简称中调）/“广东电网有限责任公司X供电局电力调度控制中心”（以下简称地调）】是甲方为确保电力系统安全、优质和经济运行而设立的，专门依法对电力系统生产运行、电网调度系统及其人员职务活动进行调度管理的机构。就本协议项下有关【中调/地调】的任何条款而言，其已获得甲方的批准和认可。 （8）“电网调度规程”指由甲方制定的用于规范在本网内的调度行为的技术规范。 （9）“日发电有功曲线”指甲方下属机构【中调/地调】每日以乙方申报的可用容量和年度发电计划为基础而制定的乙方日计划发电的有功曲线。 （10）“电力行业标准”指为了电网和设备安全稳定运行，由电力技术主管部门制定的一系列技术规范。 （11）“AGC”指自动发电控制，是Auto-Generation-Control 的缩写。
最新新能源及分布式发电技术期末复习
新能源及分布式发电复习 1.什么是新能源？ 常规能源：技术比较成熟，已被广泛利用，在生产生活中起着重要作用的能源。（水是常规能源，可再生能源） 新能源：目前尚未被大规模利用，有待进一步研究实验与开发利用的能源。 2.为什么要开发利用新能源？ （1）发展新能源经济是当今世界的历史潮流和必然选择 （2）发展新能源经济可为我国经济又好又快发展提供支撑 3.新能源分类？哪些能源属于新能源？ （1）大中型水电；（2）可再生能源，包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能；（3）传统生物质能。 4.再生能源配额制。 再生能源配额制：指各省（区、市）均需达到使用可再生能源的基本指标，在电源中强制规定必须有一定的可再生能源配额。 考核范围：除水电之外的可再生能源电力，包括风力发电、太阳能发电、生物质能发电、地热发电和海洋能发电等。 配额制具有一定的强制性；配额制带有一定的问责条款。 5.太阳能发电优点。 安全可靠；使用寿命长；运行费用少；维护简单；随处可见，不需要远距离输送；没有活动部件、不容易损坏；无噪声；不需要燃料；不污染环境。 6.太阳能发电系统组成。 分类：利用太阳热能直接发电；将太阳热能通过热机带动发电机发电。 太阳能集热子系统；吸热与输送热量子系统；蓄热子系统；蒸汽发生系统；动力子系统；发电子系统。 槽式太阳能热发电系统：利用槽式抛物面反射镜聚光的太阳能热发电系统。 塔式太阳能热发电系统：采用多个平面反射镜来会聚太阳光，这些平面反射镜称为定日镜。由定日镜阵列，中心接收器，控制中心和发电系统组成。 碟式太阳能热发电系统——主要由碟式聚光镜、接收器、斯特林发动机、发电机组成，目前峰值转换效率可达30%以上。 7.用硼掺杂的叫P型硅，用磷掺杂的叫N型硅。 8.独立光伏发电系统组成。 光伏发电系统是太阳能电池方阵、控制器、电能储存及变换环节构成发电与电能变换系统。（按与电力系统的关系分为：增网型和并网型） 各元件作用：（1）太阳能电池方阵：将太阳能电池单体进行串并联并封装后，可以单独作为电源使用。（2）防反充二极管：其作用是避免由于太阳能电池方阵在阴雨天和夜晚不发电时或出现短路故障时，蓄电池组通过太阳能电池方阵放电。（3）蓄电池组：贮存电能并可随时向负载供电。（4）控制器：判断蓄电池是否已经达到过充点或过放点。（5）逆变器：将直流电变换为交流电的设备。 9.并网太阳能光伏发电系统，可逆流系统，不可逆流系统的区别。 并网光伏系统发的电直接被分配到住宅内的用电负载上，多余或不足的电力通过连接电网来调节；可逆流系统，为光伏系统的发电能力大于负载或发电时间同负载用电时间不相匹配而设计。不可逆流系统，指光伏系统的发电量始终小于或等于负荷的用电量，电量不够时由电网提供，即光伏系统与电网形成并联向负载供电。
(完整word版)新能源发电的调研报告(精)
新能源发电的调研报告 随着全球范围内能源危机的冲击和环境保护及经济持续发展的要求，开发利用新能源和可再生能源成为大多发达国家和部分发展中国家21世纪能源发展战略的基本选择。从70年代开始，我国政府就积极倡导新能源的研究与开发、推广与应用，并坚持讲求效益的方针；1992年世界环境与发展大会后，又提出了因地制宜地开发和推广风能、太阳能、潮汐能、生物质能(垃圾)、地热能等新能源的方针。 当今社会．电力已是现代文明的象征．一个国家的人均用电量往往是该国经济发展水平的标志然而仅仅依靠煤、石油、天然气和核能发电，已面临着资源枯竭和环境污染的双重压力．已不能适应世界人口和经济持续发展的需要人们迫切地呼唤新能源，希望用洁净的、可再生的能源发电来取代煤电、油电、气电和核电。 新能源与可再生能源．是指除常规化石能源和大中型水利发电、核裂变发电之外的太阳能、风能、生物质能、海洋能以及地热能等一次能源这些能源资源丰富、可以再生、清洁干净，是最有前景的替代能源．将成为未来世界能源的基石。 我国自然能资源非常丰富，开发潜力巨大，然而，由于技术、资金以及政策引导等方面的原因，新 能源的开发步伐明显滞后。至2000年底，我国风能、太阳能等新能源发电约为33×104kW，只占我国电力装机总容量的0.4%。因此，推动新能源产业的快速发展，已成当务之急。 自20世纪70年代以来，许多国家开展了对新型可再生能源的研究、开发和利用工作，到目前为止， 除水电外，全世界可再生能源发生的总容量已经接近4×144MW，占全世界总装机容量的1%。其中风力发电装机容量已达到1.8×104MW，太阳能光伏发电装机容量近的1×104MW。美国、日本、澳大利亚等国家和欧盟都制订了相关政策积极发展新能源产业。
新能源发电与控制技术复习题完整版
《新能源发电与控制技术》 蓄能元件及辅助发电设备 3大部分组成。 多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池 、碲化镉太阳电池 与 铜铟硒太阳电池5种类型。 18. 天然气是指地层内自然存在的以 碳氢化合物为主体的可燃性气体。 19.燃气轮机装置主要由 燃烧室、压气机 和 轮机装置3部分组成。 二、简答题 1. 简述能源的分类？ 答：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水力、核能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地 热能、核聚变能。还可以分为：一次能源、二次能源、终端能源，可再生能源、非可再生能源，新能源、 常规能源，商品能源、非商品能源。 2. 什么是一次能源？ 所谓一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源 ，它包括：原煤、原油、天然 气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等 3. 什么是二次能源？ 由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品 ，称为二次能源，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴 油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等 4. 简述新能源及主要特征。 答：新能源是指技术上可行，经济上合理，环境和社会可以接受，能确保供应和替代常规化石能源 的可持续发展能源体系。新能源的关键是准对传统能源利用方式的先进性和替代性。广义化的新能源体系 主要包涵两个方面：①、新能源体系包括可再生能源和地热能，氢能，核能；②、新能源利用技术，包括高 效利用能源，资源综一、填空题 1. 一次能源是指直接取自 自然界没有经过加工转换 的各种能量和资源。 2. 二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到 的能源产品。 3. 终端能源是指供给社会生产、非生产和生活中直接用于消费的各种能源。 4. 典型的光伏发电系统由 光伏阵列、蓄电池组、控制器、电力电子变换器和 负载等组成。 5. 光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为 独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。 6. 风力发电系统是将 风能转换为电能，由机械、电气和控制3大系统组合构成。 7. 并网运行风力发电系统有 恒速恒频方式和变速恒频方式两种运行方式。 8. 风力机又称为风轮，主要有 水平轴风力机和垂直轴风力机。 9. 风力同步发电机组并网方法有 自动准同期并网和自同步并网 10. 风力异步发电机组并网方法有 直接并网、降压并网 和晶闸管软并网 11. 太阳的主要组成气体为 氢 和氦。 12. 太阳的结构从中心到边缘可分为 核反应区、辐射区 、对流区和太阳大气。 13. 太阳能的转换与应用包括了太能能的 采集、转换、 储存、运输与应用。 14. 光伏发电是根据 光生伏特效应 原理，利用 太阳电池 将太阳光能直接转化为电能。 15. 光伏发电系统主要由 太阳电池组件 ，中央控制器、充放电控制器、逆变器 和蓄电池、 17.生物质能是绿色植物通过叶绿素将 太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。 16.太阳电池主要有单晶硅太阳电池
新能源发电系统的关键技术和发展趋势
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f014833130.html, 新能源发电系统的关键技术和发展趋势 作者：康乐 来源：《西部论丛》2017年第12期 摘要：随着我国经济的飞速发展，工业化进程不断加快，人们在享受科技飞速发展带来 便利的同时，也要面临能源被大量消耗带来的危机。因此，能够代替传统的消耗型能源的新能源技术就应运而生。对新能源的开发，以及并网发电运行已经成为近年来谈论的热点问题。 关键词：新能源并网发电系统关键技术发展趋势 引言 虽然新能源发电技术目前有一定成绩的取得，但是受种种因素的制约，可再生新能源的并网发电发展不是特别理想。为了走可持续发展的道路，要逐渐减少发电企业对传统的不可再生化石能源的依赖，大力发展可再生新能源的并网发电技术。将新能源研究纳入大电网的总体规划研究框架中。在坚强电网的高级配电运行框架下，新能源的发电并网一定能够快速发展并发挥重要作用。 一、新能源并网发电技术简介 （一）分布式新能源发电技术。分布式新能源发电技术主要突出了分布式和新能源两个特点，分布式说明了发电规模较小，并且和电力用户距离较近，可以单独给用户提供电能；新能源则是指传统以外的各种环保、清洁能源，包括刚开始推广或者还未推广的能源。新能源之所以可以给用户提供高质量电能，主要是发电技术和储能技术的相结合，二者缺一不可。目前世界上的新能源发电技术主要有太阳能发电、潮汐能、波浪能、地热能，风能等，这些能源共同的优点就是可再生，环保。 （二）微电网的概念和基本结构。微电网是一种新的供电网络结构，该系统的结构可分 为微电源、负荷控制装置和储能装置三部分。微电网与其他系统相比，它是一个更加全面的自治系统，可以实现自主管理和自主控制。微电网的提出实际上是为了和传统电网更好的区分，微电网是由许多分布的微电源和相关设施按照一定的拓扑结构构成的系统。该系统还可以和配网相连接，但是必须要经过静态开关的连接作用。 二、新能源并网发电系统的关键技术 （一）新能源发电技术主要方式。新能源发电技术主要方式是分布式。分布式新能源发电技术主要突出了分布式和新能源两个特点。首先发电规模小，其次和电力用户距离不远，第三可单独给电力用户供电的形式就是分布式。传统能源以外的各种环保的、清洁的、可再生的能源都是新能源。新能源主要靠发电技术与储能技术两者结合的方式给电力用户提供电能。
我国近年新能源发电并网情况
我国近年新能源发电并网情况 16009626 康雨翔通过学习时斌老师的讲座，我对新能源电力近年来的发展有了较深的认识，课后通过请教电气的学长和借助网络，我从三个比较浅显的角度对我国近年来新能源发电并网状况稍作阐述： 一、中国可再生能源发电发展现状 2011年中国可再生能源发电（水电、风电、太阳能发电、生物质发电）和生物液体燃料等计入能源统计的商品化可再生能源利用量达到约2.6亿吨标准煤，约占当年一次能源消费总量（32.5亿吨标准煤）的7.9%。如果计入沼气、太阳能热利用等非商品可再生能源，可再生能源年利用量总计2.9亿吨标准煤，约占当年一次能源消费总量的9%。主要可再生能源产业发展情况如下。 （1）水电：中国水电技术成熟，装机容量和产业规模均位居世界前列。2005年后，水电年新增装机均在2000万千瓦左右。到2010年底，水电装机总容量达到了2.13亿千瓦，当年发电量6863亿千瓦时，占全国总发电量的16%，占全国能源消费总量的7%，是目前中国可再生能源的支柱。 （2）风电：中国风电已经进入规模化发展阶段。自2006年，风电装机容量连续四年翻番， 2009年和2010年，中国年新增风电装机量均排名世界第一。到2010年底，风电吊装容量达到4400多万千瓦，并网容量3100万千瓦，年发电量约500亿千瓦时，占全国总发
电量的1.3%。海上风电建设2009年开始启动。在市场需求和竞争的推动下，中国国风电设备制造业技术升级和国际化进程加快。目前1.5-2兆瓦风电机组形成充足供应能力，3兆瓦风电机组已投入商业运行，5-6兆瓦风电机组样机已下线。风电未来进一步规模化发展需要解决并网和消纳问题。 （3）太阳能发电：得益于国际市场尤其是欧洲市场的推动，中国太阳能光伏产业在2005年后迅速发展，从硅材料到光伏系统集成的光伏全产业链基本形成。2010年中国光伏电池产量占全球市场的50%。2009年后，由于光伏发电成本显著下降，中国开始启动太阳能发电市场，2011年新增光伏发电容量55万千瓦，总装机容量86万千瓦。今后太阳能发电市场规模的扩大仍有赖于其成本下降，同时如果实现上千万千瓦的规模化发展，并网和消纳问题也必须考虑。 （4）太阳能热利用：中国太阳能热水器走的是基本不依赖政策支持的市场化发展的道路。中国是世界上最大的太阳能热水器生产和消费国，产量和市场应用量均占全球一半以上。2005年后，中国太阳能热水器普及率和利用规模稳步提高，到2010年底，太阳能热水器使用量为1.68亿平方米，年产量为4200万平方米。但是，先进的集中式太阳能热利用技术仍有待突破产业瓶颈。 （5）生物质能：中国生物质能实现了多元化发展。生物质发电技术成熟，2010年发电装机670万千瓦，主要是秸秆、稻壳、垃圾、蔗渣发电和沼气发电等。沼气年利用量约140亿立方米，生物燃料乙醇产量186万吨，生物柴油利用量约50万吨。各类生物质能利用的
新能源发电辅导资料十七
新能源发电辅导资料十七 主题：第十章分布式发电技术 学习时间：2014年7月21日—7月27日 内容： 我们这周主要学习分布式发电技术。 一、学习要求 了解分布式电源和分布式发电的概念； 了解常见的分布式电源和储能方式； 掌握分布式发电的特点和适用场合； 理解分布式发电的重要意义和发展前景。 二、主要内容 第一节分布式发电的概念 （一）分布式发电简介 分布式发电（DG）：在一定的地域范围内，由多个甚至多种形式的发电设备共同发电，以就地满足较大规模的用电要求。 相对于集中发电的大型机组而言，其总的发电能力由分布在不同位置的多个中小型电源来实现； 相对于过去的小型独立电源而言，其容量分配和布置有一定的规律，满足特定的整体要求。 区分几个类似的概念：DP，DER，DG。 DP：分布式电力，是位于用户附近的模块化的发电和能量储存技术。 DER：分布式能源，包括用户侧分布式发电、分布式电力，以及地区性电力
的有效控制和余热资源的充分利用，也包括冷热电联产等。 分布式发电一般独立于公共电网而靠近用电负荷，可以包括任何安装在用户附近的发电设施，而不论其规模大小和一次能源的种类。 一般来说，分布式电源是集成或单独使用的、靠近用户的小型模块化发电设备。（二）分布式发电的特点 1、建设容易，投资少 单机容量和发电规模都不大，不需要建设大电厂和变电站、配电站，土建和安装成本低，工期短，投资少。 2、靠近用户，输配电简单，损耗小 靠近电力用户，一般可直接就近向负荷供电，而不需要长距离的高压输电线，输配电损耗小，建设简单廉价。 3、污染少，环境相容性好 可充分利用可再生清洁能源。 4、能源利用效率高。 可结合冷热电联产，将发电的废热回收用于供热和制冷，科学合理地实现能源的梯级利用。 5、运行灵活，安全可靠性有保障。 小机组的启动和停运快速，灵活，可作为备用电源。 6、联网运行，有提供辅助性服务的能力 可与电网联合运行，互为补充，既能提高本身的供电可靠性，还能为大电网提供辅助性的服务。分布式发电对电网的辅助性服务，夏季和冬季用电高峰期，冷热电联供可满足季节供热或制冷需要，并节省电力，从而减轻供电压力。
新能源发电与控制技术复习题完整版
《新能源发电与控制技术》 一、填空题 1. 一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。 2. 二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。 3. 终端能源是指供给社会生产、非生产和生活中直接用于消费的各种能源。 4. 典型的光伏发电系统由光伏阵列、蓄电池组、控制器、电力电子变换器和负载等组成。 5. 光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。 6. 风力发电系统是将风能转换为电能，由机械、电气和控制 3大系统组合构成。 7. 并网运行风力发电系统有恒速恒频方式和变速恒频方式两种运行方式。 8. 风力机又称为风轮，主要有水平轴风力机和垂直轴风力机。 9. 风力同步发电机组并网方法有自动准同期并网和自同步并网。 10. 风力异步发电机组并网方法有直接并网、降压并网和晶闸管软并网。 11. 太阳的主要组成气体为氢和氦。 12. 太阳的结构从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和太阳大气。 13. 太阳能的转换与应用包括了太能能的采集、转换、储存、运输与应用。 14. 光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太能直接转化为电能。 15. 光伏发电系统主要由太阳电池组件，中央控制器、充放电控制器、逆变器和蓄电池、 蓄能元件及辅助发电设备 3大部分组成。 16. 太阳电池主要有单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉太阳电池与 铜铟硒太阳电池 5种类型。 17. 生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质部的能量。 18. 天然气是指地层自然存在的以碳氢化合物为主体的可燃性气体。 19. 燃气轮机装置主要由燃烧室、压气机和轮机装置3部分组成。 二、简答题 1. 简述能源的分类？ 答：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水力、核能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能、核聚变能。还可以分为：一次能源、二次能源、终端能源，可再生能源、非可再生能源，新能源、常规能源，商品能源、非商品能源。 2. 什么是一次能源？ 所谓一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源,它包括：原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等. 3. 什么是二次能源？ 由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品,称为二次能源,例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等. 4. 简述新能源及主要特征。 答：新能源是指技术上可行，经济上合理，环境和社会可以接受，能确保供应和替代常规化石能源的可持续发展能源体系。新能源的关键是准对传统能源利用方式的先进性和替代性。广义化的新能源体系
新能源发电技术概述
专业论文选读与写作训练 所属系别：物理与电子工程系 专业：物理学 （太阳能、风能开发和利用方向） 班级：1402
姓名：姚腾辉 学号：2014070221 日期：2017-06-13 新能源发电技术综述 系别：物理与电子工程系学科专业：物理学 （太阳能、风能开发和利用方向）
姓名：姚腾辉 运城学院 2017年06 月
目录 1 引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 2 风力发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．1 3 太阳能发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 4 其他新能源发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 3.1燃料电池发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 3.2地热发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 3.3潮汐能发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 3.4磁流体发电．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 5 可再生能源的储能技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 6 结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4英文摘要和关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
新能源发电对并网的影响
现代能量管理系统课程 论文 ——新能源发电对系统并网运行的影响及对策 姓名 学号 班级 专业
摘要： 可再生能源发电的开发利用日益受到重视，其规模的扩大也给电网调度运行带来了新的课题和挑战，同时我们可以预见，可再生能源发电将是未来电力市场的重要组成部分，而风能和光伏等新能源发电存在不稳定、可调度性低、接入电网技术性能差和对电网谐波管理的影响等一系列问题，文章针对我国可再生能源发电及并网的特点，阐述了可再生能源发电给并网带来的问题，并提出了可再生能源并网运行的相关对策。关键字： 可再生能源；风电，光伏，并网，随机性，影响，稳定性，对策 一、我国可再生能源发电的现状、特点及研究意义： 1、我国可再生能源发电的现状： 截至2011年底，我国新能源安装容量达到7000万kW，居世界首位，并网新能源装机容量达到5409万kW，同比增长47.4%，约占全部发电装机容量的5.1%。其中，风电并网容量约占并网新能源装机总量的85.5%；并网太阳能光伏装机容量约占并网新能源装机总量的4.4%；生物质及其他新能源发电装机容量约占并网新能源装机总量的10.1%。2011年，我国新能源发电量约为1016亿kW?h，同比增长29.9%，约占全部发电量的2.2%。其中，风电发电量约占新能源发电总量的72.0%；太阳能光伏发电约占0.9%；生物质及其他新能源发电约占27.1%。2011年我国新能源发电量按发电煤耗320g/（kW?h）计算，相当于节约3241万tce，减排二氧化碳9030万t。 我国是世界上风电发展最快的国家，同时，我国太阳能热水器集热面积居世界第一位，约占世界总量的三分之二。 2、我国可再生能源发电的特点： 我国风电发展整体呈现大规模开发、远距离传输、高电压等级集中接入为主，分散接入、就地消纳为辅的特点。我国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。 我国可再生能源发电的运行特点主要如下： (1)装机容量较小。如小水电的装机容量为50 MW及以下：目前国际上研制的超大型风力发电机单机容量也仅为6 000 kW．而国内目前主力机型是600 kW，750 kW，1 200 kW；目前中国最大的太阳能光伏发电项目装机容量刚突破千瓦级；江苏兴化市中科生物质能发电有限公司装机容量5 000 kW．已是国内最大的生物质能发电项目：最大的地热电站西藏羊八井地热电站装机容量约为25 MW：1980年5月建成的浙江省温岭县江厦潮汐试验电站装机容量为3 200 kW。已成为中国最大的潮汐电站。 (2)发电稳定性较差。如小水电的发电能力随雨量变化而变化，各地还各有其特点，不但丰水年、枯水年不同，全年也有季节性变化，即便一日之间，其可用的来水量，也有很大的不确定性．由于库容不大，下级径流电站几乎无调节性：风能发电的稳定性较小水电更差，需要电网来支持；太阳能只能白天发电，照射量的强度和角度一日间也有变化，云层移动和厚薄的变化等，都会影响其发电功率，不满足工业用电的稳定需求。 (3)调频调压能力有限。常规能源发电机组对电网调频和调压有着重要的作用，而目前可再生能源机组由于容量较小。很多小电站无人值守，所以无法参与系统调整，即便参与调节，其调节能力也极为有限。至于风电机组，当系统运行参数超过一定范围时会自动停机，如果运行条件进一步恶化。还可能造成电网稳定雪崩效应。 3、我国可再生能源发电并网运行的研究意义： 国家发改委公布的《可再生能源中长期发展规划》提出，到2020年，全国水电装机容量将达到3亿kW(其中小水电7 500万kW)，生物质能发电装机3 000万kW。风电装机3 000万kW，太阳能发电装机180万kW。 可以看出，随着可再生能源发电容量在电力系统中所占比例的增加，其对电力系统的影响就会越来越显著。所以，随机性、间歇性可再生能源发电如何友好的并网以及如何解决可再生能源发电并网后给电力系统
新建新能源发电场站并网验收大纲(1)资料
新建新能源发电场站技术监督检查及并网验收项目技术监督及并网验收项目包括涉网电气设备检查（14项）、调度自动化系统检查（12项）、保护及安自装置检查（14项）和现场资料检查（16项）四个方面，共计56项检查验收项目。 （一）涉网电气设备检查 序号项目内容现场开展检查方法问题 1 风电机组（光伏逆变 器）应具有低电压穿越能 力，低电压穿越能力满足 国家相关标准要求。 查阅风电机组（光伏 逆变器）技术资料,制造方 提供的同型号低穿型式试 验报告，并查阅设备低穿 一致性核查报告； 如风机（光伏）硬件 和软件与型式试验报告不 一致，需厂家出具一致性 评价报告；如重大设备与 型式试验报告不一致需提 供具备资质的单位出具的 低穿一致性评估报告 2 风电机组（光伏逆变 器）电能质量应满足规程 要求（电压偏差、电压变 动、闪变、谐波和三相电 压不平衡度在规定的范 查阅风电机组（光伏 逆变器）电能质量测试报 告（评审意见，配合现场 配置设备）
3 风机变频器（光伏逆 变器）的电压、频率、三 相不平衡等涉网的参数 定值单齐全 查阅设备厂家提供的 变频器参数定值单 4 风力发电机组（光伏 逆变器）接地电阻应进行 测试，接地电阻应合格 现场检查，查阅接地 电阻试验报告（4欧姆） 5 电缆隧道、电缆沟堵 漏及排水设施应完好，分 段阻燃措施符合要求 现场检查 6 新能源场站无功容 量配置和无功补偿装置 （含滤波装置）选型配置 符合接入系统审查意见， 其响应能力、控制策略应 满足电力系统运行需求。 无功补偿装置应无缺陷， 出厂试验结果合格 查阅设计资料和相关 资料，检查无功补偿装置 配置原则及配置容量是否 满足要求； 查阅无功补偿装置出 厂试验报告，查阅交接试 验报告； 现场检查无功补偿装 置控制功能及控制参数， 现场检查静态调试报告、 功能及控制策略说明 7 主变压器交接试验 项目齐全，试验结果合 查阅试验报告和现场 记录
新能源发电知识
新能源发电介绍 内容提要：本文主要介绍了常规能源以外的各种能源的发电方式。叙述了各种能源开发的特殊性、大致的蕴藏量、能源转换的一般概念，简单地说明了我国对新能源的利用开发情况。 关键词：能源海洋能地热能太阳能风能生物质能 1·新能源概念 本文所谓新能源是相对于常规能源而言。常规能源是目前各国电力工业广泛使用的矿物燃料发电、水力发电和核能发电。目前已经开始使用或正在开发使用的新能源有：海洋能发电、地热发电、太阳能发电、风能发电、生物质能发电和其他能源发电。其实，这一类所谓新能源在人类古老的时代早已被利用，现在只不过是在高新技术的基础上加以开发和利用。 新能源是属于可再生能源，它们共同的特点是：能源密度低、蕴藏的分散性、间隙性、随机性。因此它们的开发和利用受到一定的限制，在技术上也有一定的难度。但新能源又是属于清洁能源，它们的开发利用不会污染环境。而化石能源的生产和消费正在改变着全球的气候，环境问题将对能源的供应产生重大的影响。因此，大力开发利用新能源和可再生能源将是各国未来能源政策的重大选择。 可再生能源有三个初始来源：阳光、地热和潮汐。其中阳光是最大的来源。整个地球每年接受太阳能折合1086×1018kwh。这些能量转变为大气和水的显热和潜热，从而形成地球上的风能、水能、波浪能和海流能等动能。阳光还通过植物的光合作用转变为生物质能每年约折合876×1012kwh。地热能来自地球内部的热量和地壳中的放射性元素衰变所释放的热量，通过热传导达到地面和海洋有306×1012kwh。潮汐能来自月球和太阳的引力，每年约折合26×1012kwh。从以上这些再生能源的数量来看，如果有几万分之一被利用那可真是取之不尽用之不竭的能源啊！ 2·海洋能发电 2.1 潮汐发电 潮汐发电是在潮差较大的海湾或河口筑堤构成水库，利用堤坝两侧潮汐涨落的水位差驱动水轮发动机发电。潮汐发电的方式有：单库单向式、单库双向式、双库式和抽水蓄能混合式。由于潮汐每天两次涨落，单库单向式每昼夜发电两次，每一周期运行工况为：①充水工况②等候工况③落潮发电工况④等候工况，平均日发电9～11小时；单库双向式每昼夜发电四次，每一周期运行工况为①等候工况②涨潮发电工况③充水工况④等候工况⑤落潮发电工况⑥泄水工况，平均日发电14～16小时；双库式的水轮发动机组安装在两个水库之间，一个库的进水闸在高潮位时引水进库，另一库的泄水闸在低潮位时泄水出海，使两个库之间终日保持一定水位差，水轮发动机可连续发电；抽水蓄能混合式(单库双向式)，当库内与海面水位接近时，用电网的电力抽水蓄能，涨潮时将海水抽入库内，落潮时将库内水往海中抽，以提高发电时的有效水头，增加发电量。每一周期运行工况为：①泵水出海工况②等候工况③涨潮发电工况④充水工况⑤泵水入库工况⑥等