論新能源發(fā)電并網對電網電能質量的影響研究

洪楠

摘 要： 隨著國家對電能需求的不斷增大，單純依靠化石燃料進行燃燒發(fā)電已經不能滿足日益增長的用電需要，因此科研工作者積極探索新能源發(fā)電模式，利用其無污染可再生等優(yōu)勢，在解決人們用電需要的同時改善生態(tài)環(huán)境。但是新能源發(fā)電就目前技術來說還不夠完善，在發(fā)電并網過程中對整體電能質量會產生一定的影響。本文旨在通過對新能源發(fā)電并網的特征以及對電網電能質量的影響進行分析研究的基礎上提出相應的解決措施，以期對相關從業(yè)者的實踐活動提供理論借鑒。

關鍵詞： 新能源發(fā)電并網;電網電能質量;特征;措施

可再生能源發(fā)電技術已經成為當今時代十分具有開發(fā)潛力的技術項目，其中風力發(fā)電和光伏發(fā)電等分布式發(fā)電技術對于滿足我國整體的用電需求起到了重要的作用。但是可再生能源發(fā)電技術不可避免要面臨并網狀態(tài)，為最大限度上保障可再生能源的發(fā)電利用率，并網系統(tǒng)要合理控制相關策略，從而在保證最大輸出的基礎上達到對電網電能質量影響的最小化。即使在這種策略控制下，由于風速或光照強度等動態(tài)波動變化因素的不斷改變，使得新能源并網發(fā)電站的輸出功率存在著較大波動，這種間歇性的功率波動對整體的電能質量會造成不利影響。新能源發(fā)電系統(tǒng)在并網設置時往往會采用電力電子裝置，就會不可避免的產生電壓電流諧波，從而使變流器產生附加諧波電流，從而在很大程度上會影響電網頻率波動和穩(wěn)定性。

1 新能源發(fā)電并網的特征和類型

1.1 新能源并網發(fā)電的特點

新能源發(fā)電對于解決傳統(tǒng)的能源稀缺問題和保護生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義，但是與傳統(tǒng)的能源發(fā)電相比來說，新能源本身具有間歇性特點。風能和太陽能在作為主要發(fā)電能源時，發(fā)電設備對于風能和太陽能的需求量是十分巨大的。但是特殊季節(jié)或者天氣情況下光照和風力往往會出現(xiàn)變化，這就會很大程度上導致發(fā)電設備無法滿負荷運行，也就意味著無法制造出大量的電能來輸送到公共電網中，最終對整體的電動質量產生不利影響。

1.2 新能源并網發(fā)電的類型

隨著經濟社會的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的能源發(fā)電給人類社會生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞。因此新能源發(fā)電逐漸成為新的環(huán)保趨勢，能源并網發(fā)電形式也逐漸得到了推廣。目前階段新能源并網發(fā)電的類型主要有風能發(fā)電、太陽能發(fā)電以及水力發(fā)電等。隨著科技條件的不斷進步，更多類型的新能源發(fā)電形式也會逐漸出現(xiàn)，這些都對人們的生活和社會進步產生了十分重要的影響。

2 新能源發(fā)電并網對電網電能質量產生的影響

2.1 對電網頻率的影響

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)頻率異常的概率是很少的，根據(jù)相關并網光伏頻率變化數(shù)據(jù)可以知道，即使光伏發(fā)電站容量較小時，也可以允許多臺機組投切，而不會出現(xiàn)電網頻率受限的情況。而在新能源發(fā)電站的發(fā)電容量占電網內總量比例逐漸增大時，由于新能源發(fā)電機出力的隨機性，就可能導致整個電網系統(tǒng)頻率出現(xiàn)波動，由此對用電用戶或整個電力系統(tǒng)的正常運行產生不良的影響。根據(jù)相關實驗數(shù)據(jù)并建立風電功率波動對電力系統(tǒng)頻率的評估模型后，我們可以得出0.01～1.0Hz的功率波動對整個電網系統(tǒng)的影響最大。

2.2 新能源發(fā)電的間歇和波動性對電能質量的影響

根據(jù)當今的實際情況來看，大部分的新能源發(fā)電都存在著間接性和波動性缺陷。以風力發(fā)電為例，風能本身的不穩(wěn)定和季節(jié)性特點，就使得變電站產生的電能也就會隨之出現(xiàn)間接性和波動性狀態(tài)，進而使得新能源在發(fā)電并網過程中對電能的整體質量產生不良影響。對于這類新能源電能來說其控制手段比較復雜而且難以實現(xiàn)，在控制過程中還會產生電能沖擊會直接導致電量頻率紊亂，進而出現(xiàn)電力供應偏差或者電網閃變故障。為了有效改善這種故障情況，就需要在風力發(fā)電廠穿過低壓時就把電廠的電壓控制在一個較低的范圍內。還要不斷提升電網對于電量的接納能力，不斷調整將電網的電量峰值調整到合理的數(shù)值范圍內，從而保證電網的穩(wěn)定運行。并且在新能源發(fā)電并網過程中，動態(tài)無功功率和功率調整對于并網的影響是十分重大的，因此在新能源并網發(fā)電的系統(tǒng)中，無功補償功能也是普遍存在的。

3 改善新能源發(fā)電并網對電網電能質量影響的措施

3.1 統(tǒng)一新能源發(fā)電并網標準

根據(jù)相關實踐可以得知當前情況下，我國對于新能源的發(fā)電并網標準不夠統(tǒng)一，相關的規(guī)定條例還不完善。相關技術人員對于整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和新能源并網發(fā)電會產生的負面影響掌握程度不夠，并且對于系統(tǒng)的電網調度以及影響電網輸電整體質量的因素都無法做出科學的解釋和并制定應對措施。因此相關部門和機構要系統(tǒng)完善風力發(fā)電和光伏發(fā)電的相關設施，嚴格管理逆變器和控制器。在運行過程不斷加強技術方面的研究進度，并且針對新能源發(fā)電并網過程中可能出現(xiàn)的故障提出科學有效的解決措施。最后要不斷統(tǒng)一各地多樣的并網標準，明確新能源發(fā)電并網準入門檻，并規(guī)定相關部門嚴格執(zhí)行并網標準，從基礎條件保證新能源發(fā)電并網的安全性和有效性。

3.2 應對波動性和間接性的解決措施

新能源發(fā)電的波動性和間接性是由自然因素所決定的，我們雖然不能改變自然條件，但是我們可以通過發(fā)電設備的改進彌補這項缺陷。首先對于發(fā)電并網的新能源設備要不斷調試，使其適應現(xiàn)有并網技術性能條件。其次對于整個電網來說，要不斷加強電網對于用電和輸電峰值的調節(jié)能力，從而改善電網對波動性間接性電能的整體接納能力。此外相關的新能源發(fā)電系統(tǒng)中，必須要具備有功功率調節(jié)和無功功率調節(jié)的功能，最大限度上降低新能源電能波動性對整體電能質量的影響。最后新能源設備必須要具備無功補償功能，來規(guī)避風力發(fā)電和光伏發(fā)電過程中沒有功率還在繼續(xù)運轉的損耗。

4 結語

新能源發(fā)電由于受自然和技術條件的限制，對整體電網的電壓電網頻率以及諧波狀態(tài)產生了一系列的不利影響。因此相關部門要不斷改進技術條件，以彌補新能源發(fā)電的自然條件缺陷。

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