光伏电站可靠并网运行的“保护神”

申明 来源:科技日报 编辑:jianping 光伏电站并网运行
这是一片光的海洋。  在青海省海南州共和县龙羊峡水电站八公里处,苍茫的戈壁滩上,你会看到荒漠中一望无垠的太阳能发电板面朝南方,微微昂头,接受太阳的光辉,释放着绿色能源。  这是全球最大的水光互补光伏电站——百兆瓦国家级太阳能发电实证基地,项目占地近10平方公里,总装机容量170万千瓦的一座座光伏电站在大地傲然挺立

这是一片光的海洋。


  在青海省海南州共和县龙羊峡水电站八公里处,苍茫的戈壁滩上,你会看到荒漠中一望无垠的太阳能发电板面朝南方,微微昂头,接受太阳的光辉,释放着绿色能源。


  这是全球最大的水光互补光伏电站——百兆瓦国家级太阳能发电实证基地,项目占地近10平方公里,总装机容量170万千瓦的一座座光伏电站在大地傲然挺立。


  这只是我国近年来大力发展光伏发电的一个缩影。如今,从柴达木盆地到共和塔拉滩,从格尔木到敦煌,在西部辽阔的戈壁滩上架起的一块块深蓝色光伏电板,如根植在大地上的“绿色庄稼”,每天不停地“追光逐日”,把丰富的太阳能转换为绿色发展的经济新动能。


  国家能源局的统计数据显示,2017年1—11月,我国光伏发电量达1069亿千瓦时,同比增长72%,光伏发电量占全部发电量的比重同比增加0.7%,光伏年发电量首超1000亿千瓦时。


  “今年光伏装机容量将超过风电,预计2020年,光伏加风电将超过水电,成为我国的第二大能源。”中国电力科学研究院新能源研究中心副主任刘纯告诉记者。


  然而,就在七八年前,光伏发电还被称为“垃圾电”。这是因为太阳能发电有着巨大的波动性和“白天忙晚上歇”的先天不足。光伏电站的这种波动性和间歇性运转方式对电网调峰带来很多不利影响,所以光伏发电被称为“垃圾电”。


  为了加速我国光伏电站的发展,解决我国电网安全与光伏规模化并网的矛盾,突破规模化光伏并网运行控制关键技术,刘纯带领项目团队在国家863计划课题和国家电网公司科技项目的支持下,通过自主创新,突破了并网控制、电能质量治理、整体低电压穿越三大关键技术,形成了一批具有自主知识产权的技术成果,提高了光伏发电产业的核心竞争力,促进了国内光伏发电的产业化和规模化发展。在2017年北京市科学技术奖评选中,该项目荣获二等奖。


  光伏不能重走风电的老路


  我国一直是光伏大国,但在2011年以前只能算是制造大国。


  “2011年,我国的风电产业已快速发展,而此时我国的光伏发电产业刚起步。”刘纯告诉记者,“当时全球都是分布式光伏,而我国的特点是大规模集中式开发、远距离传输,面临着国外没有的挑战。”


  与煤电相比,光伏发电主要受到太阳的影响,因此它的“出力”不像常规发电那样可控,呈现出一定的波动性和间歇性,如此不稳定的电源接入到电网,势必对电网的安全稳定产生一定的影响。


  “光伏发电有很强的随机性,靠天吃饭,如果碰上阴天、雾霾、灰尘等情况,就会影响发电效率。”刘纯说。


  光伏发电中有一个重要的设备——逆变器,它包含很多电力电子元件,在大量逆变器通过串并联接入电网后,会产生一定的谐波,影响电网的电能质量,使电网电力不那么“纯净”。


  “光伏发出的是直流电,逆变器的任务是把直流电变成交流电输送到电网,其功率器件采用和CPU一样的硅半导体材料制造,抗过载能力很低,一有风吹草动就不行。”刘纯认为,光伏发电的抗干扰能力较弱,在电网发生故障等异常情况下,很容易发生脱网行为,对电网的供电安全性和可靠性造成不良的影响。


  2011年,风电出现了大规模脱网事故,引起了行业内外对光伏并网技术的担忧。于是在国家“十二五”规划863重大专项中提出了一个课题:大型光伏电站并网关键技术研究。


  “光伏不能重走风电的老路。”刘纯告诉记者,光伏要想成为主力电源,必须要和电网建设、负荷需求统筹考虑,如果光伏发展到一定规模,电压和电能质量都有可能出现问题。


  “光伏电站闭网技术就是通过与光伏与电网的协同控制技术,保证光伏和电网的安全稳定运行。”刘纯介绍说,“大型光伏电站并网关键技术研究”这个项目就是为解决大型光伏电站并网面临的“运行控制、电能质量和低电压穿越”等技术问题,依托示范工程,开展技术攻关,掌握大型光伏电站与电网相互影响机理,研发“逆变器—辅助装置—光伏电站”各个环节有机结合的综合协调控制系统,并实现工程示范应用,指导我国大型光伏电站的开发建设。


  

 

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