接入新能源的電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)輸變階段的損耗研究

徐江

摘 要：能源是國民經(jīng)濟發(fā)展和人類賴以生存的物質(zhì)根本，是經(jīng)濟和社會前進的動力。經(jīng)濟的高速發(fā)展、環(huán)境日漸破壞、人們環(huán)保意識的提升，要求人們減少對常規(guī)能源的消耗，發(fā)展清潔性新型能源已成為急需解決的問題。

關(guān)鍵詞：新能源；并網(wǎng)損耗；潮流計算

隨著新能源、大規(guī)模儲能、信息網(wǎng)絡(luò)和智能控制技術(shù)的快速發(fā)展，世界電網(wǎng)已經(jīng)進入以智能電網(wǎng)為典型特征的發(fā)展階段。在對電力生產(chǎn)、配置、利用方式產(chǎn)生深刻變革的同時，電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營帶來全方位的挑戰(zhàn)，對經(jīng)營理念、業(yè)務(wù)模式、管理機制、服務(wù)方式等都提出了新的要求。傳統(tǒng)的電網(wǎng)經(jīng)營模式已經(jīng)難以適應(yīng)電網(wǎng)蓬勃發(fā)展的新形勢。研究建立適應(yīng)電網(wǎng)環(huán)境的電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營模式，對于電網(wǎng)企業(yè)提高發(fā)展質(zhì)量、改進管理方式、提升服務(wù)品質(zhì)具有重要意義。

1 潮流算法簡介

對于電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計算，系統(tǒng)計算工程較小的包括開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計算和閉式網(wǎng)絡(luò)的潮流計算。開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計算包括首端功率、末端功率、電壓

電流參數(shù)的未知量，在電力網(wǎng)絡(luò)的實際計算中，又主要分為：已知同一端的電壓和功率；已知不同端的功率和電壓。閉式網(wǎng)絡(luò)潮流計算包括兩個，一個是兩端供電網(wǎng)絡(luò)，另一個就是環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。需要指出的一點，閉式網(wǎng)絡(luò)的功率分布計算，不僅和負荷功率有關(guān)，還和電力網(wǎng)絡(luò)電氣參數(shù)和電源電壓有關(guān)，

環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計算又包括：已知功率分點電壓；已知電源端電壓。隨著經(jīng)濟和工業(yè)的快速發(fā)展，電力的需求和消耗急劇增加。復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)可以用節(jié)點方程式和回路方程式表示出來，通過建立相對應(yīng)的數(shù)學模型，可以更方便的分析電力系統(tǒng)中的物理現(xiàn)象。伴隨著計算機技術(shù)的普及和應(yīng)用，可以將計算機技術(shù)應(yīng)用到復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計算中。

2 逆變器損耗因素分析

1、逆變器工作原理。逆變器其實就是一種電流變換裝置，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，將不同頻率變換成并網(wǎng)需要的標準頻率。一般有逆變橋、邏輯控制電路、濾波電路等結(jié)構(gòu)組成。一般工作流程是輸入接口→ MOS 管開關(guān)→直流變換電路→ LC 震蕩電路→ 負載→反饋電路→ PWM 控制器→電壓輸入回路。逆變器最關(guān)鍵的部分是逆變橋。現(xiàn)在電力電子變換器中應(yīng)用最多的是 DCDC和 DC-AC 的兩種變換。當前應(yīng)用最普遍的是 H 橋全橋，它帶有兩個橋臂。我們知道，剛開始的直流電轉(zhuǎn)換成交流電不是標準的正弦波，通過濾波電路將不規(guī)則的正弦波過濾掉。所以濾波電路的好壞在于其過濾過程中有沒有使原來的波形失真。所以好的濾波電路對濾波線圈的要求相對較高。

2、逆變器損耗。對逆變器的損耗分析是非常重要的，不僅關(guān)系到發(fā)電并網(wǎng)的效率，而且對我們選取合適的元器件具有重要的參考價值。并網(wǎng)逆變器的損耗主要是：功率器件的開關(guān)損耗；導(dǎo)通損耗；驅(qū)動損耗；濾波電路的損耗。影響功率器件的開關(guān)損耗的因素主要是開、關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時刻的流過的電流大小，還有就是電壓的高低和開、關(guān)時刻的頻率大小。開關(guān)損耗會隨著管子工作頻率的變化而變化。

3 新能源發(fā)電的展望

1、風能和風能發(fā)電技術(shù)。風是一種因氣體流動而產(chǎn)生的能源，這種能源從目前形勢來看，可以說是取之不盡用之不竭。因為風是一種自然現(xiàn)象，所以風能是一種清潔能源。風能每個地區(qū)的分布是不均勻的，風速和風力等級隨著時間變化很大，不同地區(qū)的儲量可以說是差別巨大。我國的風能資源儲量非常豐富，對我國的新能源發(fā)電利用具有天然的優(yōu)勢。

2、風能的計算和利用

風能計算由于地表太陽輻射度不同，所以地表溫度不同，風會隨著地表的溫度、平坦度、地表粗糙度的變化而變化。其公式為：P=?A*V3*Cp*D*η，其中P：功率，A：掃風面積，即A=?π*R2（π=3.14159，R為半徑，即風葉長度），V：風速，Cp：一種風能轉(zhuǎn)化率值，根據(jù)貝茲極限，Cp 值最高59%，但目前廠家無法達到這個理論值，根據(jù)廠家技術(shù)的不同，這個值不同，一般都做到20-30，40 以上的很少，所以這個值也比較重要，D：空氣密度，隨海拔升高而降低，η：系數(shù)。

風力發(fā)電技術(shù)，目前風力發(fā)電有兩個行業(yè)，一個是大型風電技術(shù)。大多應(yīng)用于歐洲國家，因為他們的風能資源非常豐富，而且他們的風電技術(shù)應(yīng)用也比較成熟，比如丹麥、荷蘭等國家。另一種是中小型風電技術(shù)。主要應(yīng)用于分布式風力發(fā)電，目前在我國應(yīng)用較為廣泛。

3、風光互補發(fā)電系統(tǒng)。風能和太陽能互補發(fā)電技術(shù)，就是兩者不同時間相互補充發(fā)電，并將發(fā)得的 電存儲在蓄電池或者直接提供給負載。風能或者太陽能獨立發(fā)電系統(tǒng)一般流程就是獲得能量→控制器→變流→負載。

4、風光互補發(fā)電的合理性。風光互補發(fā)電具有其優(yōu)勢和資源利用的高效化、合理化。從環(huán)境角度來看，太陽能和風能是清潔能源，不產(chǎn)生污染。從其運行的穩(wěn)定性來看，風能和太陽能具有氣候變化的自然互補性，更好的結(jié)合季節(jié)和晝夜因素，使得發(fā)電輸出系統(tǒng)更加穩(wěn)定。從能源利用效率來看，很明顯能源利用效率大大提高。除此之外，風光互補發(fā)電系統(tǒng)可以節(jié)省機組和電池容量，具有更強的適應(yīng)性，性價比高。

5、風光互補發(fā)電并網(wǎng)優(yōu)勢和問題優(yōu)勢很多，清潔能源、可持續(xù)性和可再生性、儲量豐富、沒有污染等。但風光發(fā)電互補發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題也很明顯。首先，太陽能和風能的能量密度都很低，需要占用很大的土地，甚至設(shè)計直徑更大的風輪。再者就是這兩種能源的穩(wěn)定性都不很好，給能源的利用帶來了一定的困難。除此之外，不可調(diào)度的發(fā)電系統(tǒng)必須加入儲能環(huán)節(jié)，蓄電池對土地和水質(zhì)的污染不容小覷。目前很多的風光互補發(fā)電設(shè)計案列，大都停留在仿真模擬的環(huán)節(jié)，與真實多變的自然環(huán)境還有相比，還有很多其他的影響因素沒有通過實際生產(chǎn)活動驗證。

目前對太陽能或者風能的獨立利用技術(shù)已經(jīng)得到了較為快速的發(fā)展，雖然每年的裝機容量和發(fā)電量在逐步增加，但是目前并沒有大規(guī)模并網(wǎng)輸送到遠距離外的負載。所以，新能源并網(wǎng)技術(shù)勢必會成為研究的熱點，將來肯定會帶動不止一個行業(yè)的發(fā)展。并網(wǎng)損耗的研究會給新能源發(fā)電行業(yè)的快速推進商業(yè)化做好鋪墊。損耗不可能完全消失，但通過科學手段，可以發(fā)現(xiàn)影響損耗的因素，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，有針對性的降低損耗，提高能源的利用效率，減少能源的浪費。

參考文獻

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