新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響

陸玉廷

摘要：在能源形勢嚴(yán)峻的背景下，光伏發(fā)電作為新能源發(fā)電形式，能夠合理地優(yōu)化可再生資源，擁有著良好的發(fā)展前景。基于電網(wǎng)角度而言，光伏并網(wǎng)發(fā)電特性與其他發(fā)電方式存在明顯的差異，光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)具有一定的難度。本文主要對光伏發(fā)電對電網(wǎng)運行造成的影響進(jìn)行論述，并針對其影響分析了相關(guān)應(yīng)對策略。

關(guān)鍵詞：新能源;并網(wǎng);電能質(zhì)量

新能源是可再生能源，新能源的開發(fā)利用緩解了能源緊張的情況，常見的新能源有太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?，具有可再生、污染小等?yōu)點，但新能源發(fā)電受外界影響因素較多，存在間歇性和不穩(wěn)定等缺陷，并網(wǎng)時會對電力系統(tǒng)造成一定的沖擊，影響電網(wǎng)的正常運行。本文論述了風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，對新能源發(fā)電具有一定的指導(dǎo)意義。

1新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響

1.1新能源并網(wǎng)對電壓偏差的影響

1.1.1新能源并網(wǎng)對電壓閃變和波動的影響

首先從分析新能源發(fā)電的特點入手，光伏發(fā)電是利用太陽能，其發(fā)電效率受到溫度、光照等因素影響較大，白天因晴天和陰天的溫度、光照有較大差異發(fā)電量不同，晚間因溫度低、無陽光不發(fā)電，從而造成光伏發(fā)電輸出功率變化較大，引起電壓變化較大。風(fēng)力發(fā)電受風(fēng)速的影響較大，所以一般都在風(fēng)能資源豐富的地區(qū)建立風(fēng)力發(fā)電廠。風(fēng)速變化造成風(fēng)力發(fā)電功率變化較大，從而造成電壓的閃變、波動。新能源發(fā)電機組的停止和開啟、出力等過程中，輸出功率會發(fā)生較大的波動，電壓也隨之發(fā)生較大的變化，對電網(wǎng)造成很大的沖擊，導(dǎo)致電壓閃變與波動。并網(wǎng)的短路容量值越高，電壓閃變波動越少。通過對電壓變化原因的研究，制定相應(yīng)的措施可以有效減少新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)造成的不良影響，保證電力系統(tǒng)正常運行。

1.1.2新能源并網(wǎng)對饋線穩(wěn)態(tài)電壓的影響

因新能源發(fā)電受外界因素影響，輸出電壓變化較大，輸出功率變化也較大，并網(wǎng)后當(dāng)新能源容量占比較大時，便提高了電網(wǎng)運行電壓調(diào)節(jié)的難度。而現(xiàn)有電力系統(tǒng)一般都是通過投切電容器和LTC調(diào)壓分接頭來調(diào)節(jié)電壓，這樣的配置不能滿足并網(wǎng)后電網(wǎng)安全運行對電壓值的變化要求。新能源并網(wǎng)后，不科學(xué)合理的電網(wǎng)調(diào)壓方式會導(dǎo)致輸出電壓值的下降，導(dǎo)致用電電能質(zhì)量的降低。所以要保證并網(wǎng)后電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行，必須針對新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響，考慮優(yōu)化電力系統(tǒng)的調(diào)壓方式。

1.2新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)頻率的影響

電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，這是對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的基本要求，是滿足各企業(yè)、公共事業(yè)及廣大人民群眾的用電安全可靠的保障。通過對光伏發(fā)電站的頻率進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，光伏發(fā)電的容量占比較小時電網(wǎng)頻率正常;發(fā)電容量占比過大時，電力系統(tǒng)的頻率會出現(xiàn)較大波動，影響電網(wǎng)的正常運行，給人們生產(chǎn)生活用電帶來不利影響。在風(fēng)力發(fā)電方面，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在0.01～1.0Hz的功率波動，對電力系統(tǒng)造成的影響最大，不利于電力系統(tǒng)的正常運行。要想減少新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)頻率的影響，既要保證電網(wǎng)正常運行，同時滿足大量新能源發(fā)電并網(wǎng)需求，必須充分考慮新能源發(fā)電不穩(wěn)定性的特點，減少新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)頻率的不良影響。

1.3新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)諧波的影響

光伏發(fā)電并網(wǎng)后，因為其輸出功率的不穩(wěn)定性，會對電能質(zhì)量帶來不利影響。下面逐一進(jìn)行分析。一是潮流方向變化。光伏發(fā)電在各地的發(fā)展情況不盡相同，與當(dāng)?shù)氐奶鞖庥泻艽箨P(guān)系，所以光伏發(fā)電并網(wǎng)位置和容量也不一樣，一旦光伏并網(wǎng)容量過大，也就是光伏發(fā)電規(guī)模較大，輸出功率較大，在并網(wǎng)處獲得的輸入功率大，造成電壓增加，超過一定的電壓值，就會導(dǎo)致潮流倒向，對整個電網(wǎng)造成很大的沖擊，妨礙電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行。二是電壓波動。并網(wǎng)后作為電力系統(tǒng)的電源之一光伏發(fā)電功率的波動，直接影響了電網(wǎng)電壓，導(dǎo)致電壓波動。三是諧波畸變。光伏發(fā)電系統(tǒng)會大量使用電力電子換流器，作用是將光伏發(fā)電的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡@樣方便電力的傳輸和利用，但是并網(wǎng)后會產(chǎn)生大量的諧波電流。這些諧波電流波形具有不穩(wěn)定性，而電抗器、電容器的諧振特性，加強了諧波畸變。通過以上幾點光伏發(fā)電對電網(wǎng)電能質(zhì)量造成了較大的影響。風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)造成諧波原因，一是由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的補償電容器與電抗在運行過程中相互作用產(chǎn)生，對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響較大，是造成諧波的主要原因之一。二是電網(wǎng)不對稱故障產(chǎn)生的電壓諧波。三是風(fēng)力發(fā)電機組自身運行產(chǎn)生的諧波。

1.4新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響

通過對我國電力系統(tǒng)的研究可以看出，新能源發(fā)電已經(jīng)在我國各地得到了大力的推廣，成為主要的新能源發(fā)電方式。因為我國電力系統(tǒng)普遍是單電源放射型布設(shè)，光伏發(fā)電等新能源發(fā)電并網(wǎng)，改變了原來的單電源模式，所以必須優(yōu)化電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，否則會引起繼電保護(hù)的錯誤動作。一是在過流保護(hù)方面，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時，因為新能源并網(wǎng)后電流不穩(wěn)，增加了繼電保護(hù)線路在對異常情況的電流進(jìn)行判斷時的難度，從而影響了饋線保護(hù)電路的靈敏度，導(dǎo)致判斷錯誤，造成拒動或誤動等情況的發(fā)生。二是距離保護(hù)，并網(wǎng)后電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，導(dǎo)致距離保護(hù)縮短。

2新能源發(fā)電對電網(wǎng)運行影響的應(yīng)對措施

2.1將電網(wǎng)工程建設(shè)提升為國家工程

在電網(wǎng)的實際運行當(dāng)中，需要加強電網(wǎng)工程提升為國家工程，并且加大對對投入。同時，電網(wǎng)公司要設(shè)定合理的建設(shè)目標(biāo)，不但需要考慮到其實際投入，還需要從技術(shù)方面進(jìn)行出發(fā)。新能源的發(fā)展需要得到國家職能電網(wǎng)的支持，由于新能源具有一定的隨機性，因此新能源不能夠進(jìn)行商業(yè)化的儲存，致使其更需要采用分散式。配備側(cè)職能化改造，不但具備投資小見效快的特點，而且還能夠有效解決光伏并網(wǎng)存在的難題。此外，還需要加強對智能電網(wǎng)的改造升級，第一，在電源側(cè)，配備可支持不同電源的設(shè)備，以此來保障各類電網(wǎng)的并入;第二，在電網(wǎng)側(cè)，加強完善電網(wǎng)系統(tǒng)，結(jié)合電網(wǎng)的實際需要，建立完善的智能化、數(shù)字化、可視化的集成系統(tǒng);第三，在用戶側(cè)，安裝智能電表，實現(xiàn)與用戶之間的雙向通信。與此同時，需要結(jié)合實際情況進(jìn)行分析，合理計費。

2.2汲取國外先進(jìn)的經(jīng)驗

在新能源發(fā)展的過程當(dāng)中，電力企業(yè)需要積極汲取國外豐富的經(jīng)驗，結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際運營情況，制定科學(xué)合理的入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，提升國內(nèi)太陽能產(chǎn)品的檢測能力，同時及時消除可能會為電網(wǎng)運行的隱患。制定規(guī)范的光伏并網(wǎng)電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使其達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，及時排除危害市場企業(yè)，避免其對市場運行造成不穩(wěn)定影響。進(jìn)而提升光伏發(fā)電的質(zhì)量與水平，使電網(wǎng)運行得到安全保障。

2.3加強資源勘測評估

電力企業(yè)需要加強對資源勘測評估，由于太陽能系統(tǒng)受到外界因素相對較為明顯，尤其天氣因素的影響極為明顯。因此，電力企業(yè)需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，加強對氣象及地理條件管理，然后對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置。只有做到合理優(yōu)化資源，才能夠?qū)崿F(xiàn)其系統(tǒng)運行的可靠性，發(fā)揮光伏發(fā)電的優(yōu)勢。

3結(jié)語

隨著傳統(tǒng)能源供應(yīng)的日趨緊張和人們對環(huán)境保護(hù)的重視，新能源開發(fā)得到了世界各國的重視。因為新能源的開發(fā)還處于初級階段，所以在實際的應(yīng)用過程中還存在許多的問題，阻礙了新能源發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展。我們必須高度重視新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的研究，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電氣自動化等技術(shù)，實現(xiàn)新能源并網(wǎng)發(fā)電的智能化管理，加大新能源發(fā)電在電網(wǎng)中的占比，從而減少傳統(tǒng)能源發(fā)電帶來的環(huán)境污染問題，減少珍貴的不可再生能源的浪費，確保新能源發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展。

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