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新能源并网发电系统的关键技术 随着以新能源及可再生能源为代表的微型能源发电技术、分布式发电技术以及储能技术的飞速发展，新能源并网发电正在逐渐成为研究的热点。2007年9月国家发展改革委员会《可再生能源中长期发展规划》中明确将水电、风电、太阳能、生物质能等列为重点发展领域，并在2008年3月发布了《可再生能源发展“十一五”规划》作为“十一五”时期我国可再生能源开发利用和引导可再生能源产业发展的指导。 从能源利用的国际发展趋势来看，新能源及可再生能源最终将以替代能源的角色进入电力市场，而并网发电将是新能源及可再生能源进入电力市场的必由之路。 1 新能源并网发电系统简介 1.1分布式新能源发电技术 分布式发电也称分散式发电或分布式供能，一般指以新能源和可再生能源为主的小型的发电装置就近布置在负荷附近的发电方式[1]。新能源想要向电力用户提供优质的供电服务，主要依靠分布式发电技术和储能技术相结合。 新能源和可再生能源包括水能、风能、太阳能、生物质能、地热能和海洋能等，国内外在新能源利用和开发方面，将风力发电、太阳能光伏发电和燃料电池技术作为当前电气工程重要的研究领域和发展方向。 (1)风力发电技术。风力发电技术是将风能转化为电能的发电技术。风力发电机组并网运行时，要求发电机的输出频率与电网频率一致。风力发技术可分为恒速恒频fConstant Speed Constant Frequency，CSCF) 和变速恒频Variable Speed Constant Frequency，VSCF)P~大类。恒速恒频采用失速调节或主动失速调节的风力发电机。以恒速运行时，主要采用异步感应发电机;变速恒频采用电力电子变频器将发电机发出的频率变化的电能转化成频率恒定的电能。 变速恒频发电技术有因最大限度地捕捉风能、较宽的转速运行范围、可灵活调节系统的有功功率和无功功率和采用先进的PWM控制等优点，逐渐成为当前风力发电的主流技术。 变速恒频风力发电机组可以有多种形式[2]，主要有以下四种方案，方案电路拓扑如图1所示。 图1 几种变速恒频风力发电系统方案拓扑图 (2)太阳能光伏发电技术。太阳能光伏发电技术，即光电转换。太阳能光伏发电技术是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转换为电能。光伏发电系统可分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。图2是一个太阳能光伏并网发电系统示意图。 图2 太阳能光伏并网发电系统 在实际系统中.太阳能发电系统一般采用2级电力变换器实现，其主要由光伏电池阵列、DC/DC变换器、DC/AC光伏并网逆变器、储能系统、控制器、并网/独立切换开关等部分组成。第1级为直流/直流(DC/DC)变换器，采用Boost升压电路，用于实现太阳能输出电压的变换和对光伏电池阵列的最大功率跟踪(MPPT)控制;第2级采用电压源型逆变器，将直流电变为交流电送人电网，逆变器控制其直流侧电压恒定，并控制输入电网的无功功率[3]。 整个发电系统主要涉及的技术主要有：太阳能电池材料技术、最大功率跟踪技术(MPPT)、并网逆变器控制技术、孤岛检测技术及能量管理与监控技术。 (3)燃料电池技术。燃料电池是一种直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效地转化为电能的发电装置。它还具有燃料多样化、排气干净、噪声小、环境污染低、可靠性高及维修性好等优点。燃料电池被认为是21世纪全新的高效、节能、环保的发电方式之一。 燃料电池电源系统的结构与图2相似，主要包括燃料电池、直流变换器、逆变器和能量缓冲环节等。通过直流变换器和逆变器组成的功率变换装置，实现燃料电池的输出电压与用户需求的匹配。 1.2微网的概念及基本结构 微网通过有效的协调控制.使主要基于新能源和可再生能源的分布式电源并网所产生的负面问题都在微网内得到解决，减少了分布式电源并网对大电网产生的各种扰动[4]。 微网是指由分布式微源、负荷、储能装置、电能转换设备及控制系统组成的小型配电网络，可以实现灵活的能量管理。典型的微网模型如图3所示。微网中分布式电源由多种能源形式，如光电、风电、微型燃气轮机和冷热电联产(combined cold heat and power，CCHP)等形式。微网中电力负荷有两种，一种是主要负荷。即对电能质量和可靠性要求较高的负荷.另一种为次要负荷.即对电能质量和可靠性要求较低的负荷。微网中的分布式电源可直接并网或通过电力电子换流装置并网。既可以向本地负荷供电，又可以将余电反馈回电网。通过能量管理，可以调整分布式电源冷热能量输出，满足用户冷热需求。 图3 典型的微电网模型 微网与主网通过公共连接点(Point of Common coupling，PCC)的静态开关与上级母线相连[5]，此处通常安置电压、电流互感器用于检测微网运行状态。对于某些微网控制方式，如主从控制方式或分散控制方式，系统还需安