1　引言
　　我國的電力工業(yè)主要是火力發(fā)電，煤炭需求量巨大，能源的過度開采利用破壞了生態(tài)環(huán)境，并造成一系列環(huán)境污染問題。可見非可再生能源的長期發(fā)展和利用并不適用于國家當前政策。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展與能源匱乏問題的凸顯，可再生能源逐漸成為理想的資源。能源充足是一個國家社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的前提與保障，而在世界范圍內(nèi)，為確保經(jīng)濟發(fā)展導(dǎo)致能源過度開采的國家不在少數(shù)。能源短缺造成能源需求的不斷增大，這樣的惡性循環(huán)使開發(fā)利用可再生能源成為各國解決能源問題的必要措施。在當今的能源背景下，可再生能源是我國優(yōu)先發(fā)展的重中之重，可再生能源可循環(huán)再生，具有取之不盡用之不竭的特點，且資源分布廣泛，對環(huán)境危害小，適合就地開采。太陽能與風(fēng)能是我國使用規(guī)模較大、開發(fā)技術(shù)更成熟的可再生能源。在電力行業(yè)，新能源發(fā)電系統(tǒng)已成為電力系統(tǒng)內(nèi)的主要成員。
2　幾種可再生能源發(fā)電系統(tǒng)
2.1　風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
　　我國風(fēng)能資源豐富，約10 億千瓦的風(fēng)能可以發(fā)掘，這也是風(fēng)力發(fā)電在可再生能源領(lǐng)域迅速發(fā)展的原因之一，根據(jù)，我國風(fēng)電裝機總量在2050 年可達到4 億千瓦。將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能再通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能就是風(fēng)力發(fā)電的大體過程。按照運行控制方式，將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分為恒速恒頻和變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)進行闡述。恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要應(yīng)用于早期風(fēng)力發(fā)電，在現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電場中仍然得到廣泛應(yīng)用，并網(wǎng)運行時恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)中的風(fēng)機轉(zhuǎn)速由電網(wǎng)頻率決定不隨風(fēng)速改變。該系統(tǒng)主要應(yīng)用異步電機，當采用籠型異步發(fā)電機時，發(fā)電機定子繞組和電網(wǎng)前的變頻器作用使發(fā)電機輸出的電壓頻率與電網(wǎng)頻率相同，由于變頻器與發(fā)電機相連且容量相同，導(dǎo)致所需變頻器容量大，需要安裝無功補償裝置。恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，但由于風(fēng)機的速度不隨風(fēng)速變化，錯失了轉(zhuǎn)速，從而降低了風(fēng)能利用率。變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是我國風(fēng)力發(fā)電的主要研究領(lǐng)域。在變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)機轉(zhuǎn)速可根據(jù)風(fēng)速變化而調(diào)節(jié)，增加了風(fēng)能利用率，進而提高了發(fā)電效率。發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子均可向電網(wǎng)輸出功率，轉(zhuǎn)子側(cè)功率可實現(xiàn)雙向輸出，能量損失小，可根據(jù)發(fā)電機運行狀態(tài)靈活調(diào)節(jié)。
2.2　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)
　　光伏發(fā)電系統(tǒng)的高利用率和無污染等特性保證了光伏發(fā)電的研究優(yōu)勢。近年來，中國在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域一直處于的位置，在相關(guān)政策支持下光伏安裝量逐年增長，我國太陽能光伏發(fā)電總量在2015 年達到了20GW，位居一的位置。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏模塊和光伏逆變器組成。光伏發(fā)電選用光電直接轉(zhuǎn)換方法，利用半導(dǎo)體的光生伏應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，然后通過逆變器將轉(zhuǎn)換來的直流電逆變成符合電網(wǎng)要求的交流電再并網(wǎng)，以完成整個發(fā)電并網(wǎng)過程。此外，由于并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)既連接電網(wǎng)又連接負載，所以系統(tǒng)的不穩(wěn)定為電網(wǎng)和負載都帶了影響，那么就需要一個電能調(diào)節(jié)部分-- 儲能元件，例如控制器可以調(diào)節(jié)蓄電池組根據(jù)系統(tǒng)可輸送電能的多少進行充放電以滿足負載要求。光伏電池多種多樣，根據(jù)材料分為單晶硅光伏電池、多晶硅光伏電池、非晶硅光伏電池和多元化合物光伏電池。在系統(tǒng)中單個光伏電池通常按一定的方式連接成組件使用以提升效率。光伏逆變器的作用是對輸出電能進行控制調(diào)節(jié)，為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心元件。在系統(tǒng)中主要應(yīng)用的是電流控制型逆變器，它的作用是調(diào)節(jié)電流的相位和幅值使得電壓和頻率滿足并網(wǎng)要求。
2.3　風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)
　　由于風(fēng)能、太陽能發(fā)電系統(tǒng)單獨運行時多受天氣因素的影響，無法做到全天候規(guī)律發(fā)電，會在一定程度上影響系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性，因此促成了風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展。在風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中，兩種自然互補能源合理配置發(fā)電，彌補了兩種資源的不足，具有良好的發(fā)展前景。在風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中由風(fēng)光互補控制器調(diào)控風(fēng)電與光電共同向蓄電池組充電，再以蓄電池組為中樞逆變成交流電向電網(wǎng)和負載輸送。在系統(tǒng)中風(fēng)光互補控制器和蓄電池可以調(diào)節(jié)能量傳輸過程。控制器可以根據(jù)外部環(huán)境變化情況，在日光照射強度、風(fēng)向、風(fēng)力等因素的影響下調(diào)節(jié)蓄電池組儲存或輸送電能，確保負載用電并使整個系統(tǒng)在恒壓條件的安全穩(wěn)定，在風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電功率是風(fēng)機額定功率和光伏電池大功率的總和。近年來風(fēng)光互補發(fā)電應(yīng)用廣泛，在通信、電站和照明等場所發(fā)揮作用。根據(jù)相關(guān)資料報道，目前在西藏、內(nèi)蒙地區(qū)已有風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)投入運行使用。
3　可再生能源發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用
　　可再生能源發(fā)電系統(tǒng)在為我們節(jié)約資源、降低污染、提升效益的同時，也影響了電網(wǎng)穩(wěn)定供電。由于我國以火力發(fā)電為主，再加上可再生能源本身并不穩(wěn)定的特性，使可再生能源發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)時會影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，往往需要相應(yīng)的技術(shù)來調(diào)整可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的適配性，使可再生能源發(fā)電系統(tǒng)安全并網(wǎng)的同時保證電能質(zhì)量與發(fā)電效率，下面主要從以下三個方面闡述可再生能源發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用。
3.1　并網(wǎng)方式
　　在并網(wǎng)方式上，由于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)輸出電能要保證與電網(wǎng)對應(yīng)端電壓幅值、頻率和相位*相同，因此需要電力電子設(shè)備進行電能調(diào)節(jié)。如光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用的并網(wǎng)逆變器，電流控制性型光伏并網(wǎng)逆變器可以使并網(wǎng)的功率因數(shù)接近于1，并且控制并網(wǎng)電流波形接近正弦，從而提升發(fā)電效率和電能質(zhì)量。此外，光伏并網(wǎng)逆變器多裝配隔離變換器，采取隔離方式防止直流電流進入電網(wǎng)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可直接并網(wǎng)也可通過變頻器并網(wǎng)，受風(fēng)速變化的影響，風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電頻率并不穩(wěn)定，而變頻器可以將風(fēng)力發(fā)電頻率同化為電網(wǎng)頻率，使風(fēng)力發(fā)電機的頻率與電網(wǎng)頻率相隔離，并網(wǎng)時在很大程度上減少了沖擊電流與沖擊轉(zhuǎn)矩的生成，進一步提升了電能質(zhì)量。此外，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中同步風(fēng)力機運行時經(jīng)勵磁調(diào)節(jié)可實現(xiàn)無功功率補償，在并網(wǎng)方式上可以選擇自動準同步并網(wǎng)和自同步并網(wǎng)，而異步風(fēng)力機可選擇直接并網(wǎng)、降壓并網(wǎng)和晶閘管軟并網(wǎng)（通過晶閘管軟并網(wǎng)來限制沖擊電流）。
3.2　大功率點跟蹤控制技術(shù)
　　可再生能源發(fā)電與大功率點跟蹤控制技術(shù)相結(jié)合，可以有效地提高資源利用率，同時確保發(fā)電。光伏發(fā)電系統(tǒng)采用大功率點跟蹤技術(shù)來控制系統(tǒng)的功率，因為光伏發(fā)電系統(tǒng)受光強、溫度變化等不受控制因素的影響，系統(tǒng)輸出功率難以根據(jù)一定規(guī)律跟蹤大值，光伏發(fā)電系統(tǒng)的大功率點跟蹤控制是調(diào)整光伏電池阻抗和位置，在大功率點上運行系統(tǒng)。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中大功率點跟蹤控制方法主要有葉尖速比法和功率信號反饋法，前者通過調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制風(fēng)機葉尖速比為值，保證捕捉大風(fēng)能，操作簡單易于實現(xiàn)，但依賴于風(fēng)速測量難免有誤差較大的問題。后者不需要測量風(fēng)速，根據(jù)繪制的輸出功率曲線和實際風(fēng)機轉(zhuǎn)速預(yù)測相應(yīng)的大輸出功率，在調(diào)節(jié)器中控制鼓風(fēng)機捕捉大功率點。
3.3　諧波抑制和無功功率補償
　　在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，有大量電力電子設(shè)備，這些不穩(wěn)定的非線性器件在電網(wǎng)連接時會給電網(wǎng)帶來大量的諧波和無功功率，嚴重影響電能質(zhì)量。傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法是無源濾波技術(shù)，根據(jù)電容和電感的諧振特性，用并聯(lián)方式補償無功功率，并共享部分諧波分量。雖然無源濾波技術(shù)成熟且易于操作，但只能抑制固定頻率的諧波，容易產(chǎn)生諧波，只能補償靜態(tài)無功功率，而自身適應(yīng)性差只能在穩(wěn)定的運行條件下使用。因此，提出采用PWM 逆變器構(gòu)成有源電力濾波器接入的有源電力濾波技術(shù)。有源濾波技術(shù)具有良好的補償特性，可以抑制諧波，并在一定程度上彌補無源濾波技術(shù)的不足。有源電力濾波器可以與LC 無源濾波器相結(jié)合，目的是結(jié)合二者的優(yōu)點得到更好的性能。
4　結(jié)束語
　　可再生能源的開發(fā)利用已然成為今后發(fā)展的必然趨勢，而隨著資源利用的不斷深入以及相關(guān)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，也逐漸出現(xiàn)模式上的缺陷和技術(shù)水平的不足。可再生能源的開發(fā)需要科學(xué)工作者在思維和技術(shù)上不斷創(chuàng)新，推動其更廣闊的發(fā)展領(lǐng)域。