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浅谈“非主流”光伏技术:并网为何难?

2015-11-27 00:02
月城清浅
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  浅谈“非主流”光伏技术,是一个科普文章系列。因为是“非主流”,所以这个系列的文章不着重介绍并网光伏技术,而从其他周边不被了解的技术入手进行介绍,达到科普的目的。这个系列的文章主要介绍电网、电气一次、电气二次、微网系统、风力发电系统等其他新能源系统、物联网技术、智能电网技术、以及现在比较热门的“能源互联网”。

  一、为什么并网难,电站限电,是因为电网垄断吗?

  火力发电是利用煤、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能,通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。我国的煤炭资源丰富,火力发电占比有绝对的优势。

  发电系统是由励磁机、励磁盘、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。发电是励磁机(永磁机)发出高频电流,副励磁机发出的电流经过励磁盘整流,再送到主励磁机,主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子,当发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流,强大的电流通过发电机出线分两路,一路送至厂用电变压器,另一路则送到SF6高压断路器,由SF6高压断路器送至电网。(是不是相当复杂)

  与光伏相比,火力发电机组的容量要大的多。至少30MW起步,目前最大单机容量1GW。而且不看天吃饭,有煤就行。

  图1-1

  如上图所示,b变电站高峰时期最大负荷为63MW,a变电站下面有两个火电厂出力48MW,由于b变电站下面的负载A和B是可变负载,并不是所有时刻都工作在最大负荷,所以大部分时刻a、b变电站的负荷是平衡的。如果有功率过剩或者功率不足可以通过A变电站进行调节。

  图1-2

  如图1-2所示,新增了一个c变电站和2个总功率为60MW的光伏电站,一般情况下,整个电网的潮流方向为c-A、c-b、a-b、a-A;但是如果A变电站出现故障,a、b、c三个变电站就相当与处在孤网运行状态(不是孤岛状态)。当白天b变电站需求功率大于a变电提供的功率时,c变电站可以出力,由于光伏出力过大,需要限电;当b变电站的需要功率小于a变电站提供功率,如果c变电站继续出力,整个电网就会崩溃,所以需要将c变电站解裂(切除)。

  有很多读者会问,为什么不限制火力发电出力,或者白天直接切断火力发电机,使用太阳能发电。在解释这个问题之前,我先举一个例子,我们平时驾驶汽车的时候经常会遇见堵车,堵车时间长了,我们会熄火。因为即使汽车的档位空档状态,发动机的转速仍然会保持在1000转,发动机依然会耗费汽油。根据能量守恒原理,汽油在汽缸里燃烧时能量没有转换成机械能(车辆行驶)就只能转化成热量,造成浪费,夏天高温时甚至会引起自然。

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