新能源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響

高原

摘要：近年來，國(guó)家大力發(fā)展太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能源等清潔可再生資源，新能源接入到原有的配電網(wǎng)中，改變了配電網(wǎng)潮流單向供電模式。由于新能源具有間歇性和不可確定性，新能源并網(wǎng)以后，影響到原有電網(wǎng)供電質(zhì)量。因此，簡(jiǎn)單分析了電力質(zhì)量的含義，并探討了新能源并網(wǎng)造成電網(wǎng)電壓偏差、諧波，影響到電力系統(tǒng)運(yùn)行頻率，并造成信息孤島，影響到電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：新能源并網(wǎng);電力系統(tǒng);電能質(zhì)量

1新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響

1.1新能源并網(wǎng)造成電網(wǎng)電壓的偏差

（1）對(duì)饋線穩(wěn)態(tài)電壓的影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，電壓的調(diào)節(jié)往往需要通過專有的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，比如，有載調(diào)壓變壓器分接頭的改變、投切電容器，能夠使得電壓符合電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的需求。新能源并網(wǎng)以后，電力系統(tǒng)中的新能源發(fā)電往往占據(jù)了較大的比例，這種情況下，當(dāng)發(fā)電功率存在較大的波動(dòng)時(shí)，電力線路中的負(fù)荷也會(huì)隨之發(fā)生一定的變化，此時(shí)，如果依舊采用傳統(tǒng)的調(diào)壓方式，往往難以保障電壓的質(zhì)量。在電壓調(diào)節(jié)過程中，必須要結(jié)合電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求，進(jìn)行調(diào)壓方案的改變，保障新能源發(fā)電良好的電壓控制效果。一般情況下，電網(wǎng)與新能源發(fā)電站往往存在著公共銜接點(diǎn)，在此銜接點(diǎn)，接入電網(wǎng)短路容量、輸電線路阻抗、新能源發(fā)電穿透功率都會(huì)對(duì)電壓穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生一定的影響，因此，新能源并網(wǎng)對(duì)電壓的影響，需要通過對(duì)這些因素的控制與調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，以保障良好的電壓穩(wěn)定性。

（2）對(duì)電壓波動(dòng)、閃變的影響與傳統(tǒng)的發(fā)電方式相比，新能源發(fā)電具有特殊性，其隨機(jī)性、波動(dòng)性與不確定性明顯，這種情況下，新能源并網(wǎng)使得電力系統(tǒng)的控制更為復(fù)雜，電能質(zhì)量的管理也就更為艱難。新能源并網(wǎng)以后，存在著一些不可控電量，這些電量的存在，會(huì)對(duì)原有的電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的電流沖擊作用，引發(fā)電網(wǎng)的劇烈波動(dòng)、閃變與頻率偏差，甚至?xí)霈F(xiàn)饋線潮流的變更，引起嚴(yán)重的電網(wǎng)運(yùn)行問題，使得電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量難以保障。如果電網(wǎng)的調(diào)峰容量降低到最低限值以后，電力系統(tǒng)的可靠性大大降低。因此，新能源并網(wǎng)以后，相關(guān)人員還需要采取必要的控制措施，逐步提高電力系統(tǒng)的電量接納能力，使得其調(diào)峰容量逐步提高，維持電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，能夠在一定程度上緩解電壓波動(dòng)與閃變的問題。

1.2 新能源并網(wǎng)導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)諧波

新能源發(fā)電站的運(yùn)行會(huì)受到自身和外界的影響，易出現(xiàn)電壓電流諧波，影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。由并網(wǎng)光伏發(fā)電特性可知，光照強(qiáng)度、陰影變化、浮云陰影問題都會(huì)導(dǎo)致發(fā)電功率的變化，會(huì)出現(xiàn)諧波污染和電壓波動(dòng)的問題。此外，在新能源發(fā)電過程中，由于發(fā)電機(jī)組自身的原因也會(huì)產(chǎn)生一定的諧波畸變。為了實(shí)現(xiàn)直流電到交流電的轉(zhuǎn)換，光伏發(fā)電系統(tǒng)中會(huì)大量使用電子換流器，但這樣會(huì)產(chǎn)生電流諧波畸變。這些諧波電流的波形不穩(wěn)定，電抗器和電容器本身的諧振規(guī)律會(huì)加重其畸變的程度。同樣，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中也存在電抗器和電容器，而電容和電抗的相互作用產(chǎn)生諧波畸變。以上這些原因?qū)е碌闹C波電流電壓畸變，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了隱患。

1.3 新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率影響

電能頻率穩(wěn)定是衡量電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)。民用和工業(yè)用電有不同的頻率要求，是居民正常用電和安全生產(chǎn)的保障。頻率異常在電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中并不多見，在發(fā)電機(jī)容量較低時(shí)，對(duì)電能頻率的影響較小。但是，在新能源機(jī)組大規(guī)模并網(wǎng)后，新能源的發(fā)電量比例大幅增加，電網(wǎng)中會(huì)出現(xiàn)頻率的變化，給電網(wǎng)的安全使用帶來隱患。以目前最廣泛使用的風(fēng)力發(fā)電舉例，風(fēng)電廠功率波動(dòng)符合某一函數(shù)關(guān)系，很小的頻率改變都會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。如果機(jī)組穿透率為18%，那么最大頻率偏差會(huì)接近極限值。要想盡可能減少新能源發(fā)電機(jī)組發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的沖擊，又要提高使用新能源發(fā)電的比重，必須重視風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電本身的間歇性問題，合理調(diào)整，降低其對(duì)電網(wǎng)的不良影響。

1.4 新能源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

在新能源并網(wǎng)前，我國(guó)的電力系統(tǒng)是單電源模式。新能源作為電源接入電力系統(tǒng)后改變了這一現(xiàn)狀。新能源和常規(guī)能源的相互作用影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在新能源比重逐漸加大后，增大了電網(wǎng)發(fā)生故障的幾率，也增加了繼電器保護(hù)電路的難度，發(fā)生故障時(shí)無法準(zhǔn)確快速地做出保護(hù)動(dòng)作，甚至擴(kuò)大故障范圍，所以必須改善電網(wǎng)架構(gòu)。

2改善新能源的主要措施

2.1合理控制電能質(zhì)量

新能源并網(wǎng)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，應(yīng)該根據(jù)對(duì)電能影響的內(nèi)容，完善電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備。全面優(yōu)化電力系統(tǒng)的布局和設(shè)計(jì)，在電力系統(tǒng)容易發(fā)生閃變和波動(dòng)的情況下，及時(shí)加裝電力濾波器，以保證并網(wǎng)后的穩(wěn)定運(yùn)行，使電壓波動(dòng)在合理范圍之內(nèi)，加裝壓恢復(fù)器能夠提高穩(wěn)定性，最大程度地減少諧波的影響，還可以安裝靜止無功補(bǔ)償器，以減輕諧波的干擾。

2.2發(fā)展相關(guān)先進(jìn)技術(shù)

限制我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)最重要原因是發(fā)電、輸電技術(shù)的不成熟。先進(jìn)的技術(shù)可以起到改善發(fā)電質(zhì)量的作用。以光伏發(fā)電為例，一方面通過機(jī)械自動(dòng)控制裝置改變太陽能板的工作點(diǎn)來達(dá)到發(fā)電功率相對(duì)恒定的目的，另一方面利用儲(chǔ)能裝置的輸出功率容易控制的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的調(diào)節(jié)，但提高了對(duì)電池的要求。根據(jù)新能源并網(wǎng)規(guī)模改善供配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可減小在發(fā)生故障后電力系統(tǒng)做出正確反應(yīng)的難度，使供配電系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定。

2.3加強(qiáng)電能質(zhì)量控制，完善相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，存在著諸多的干擾因素，這些干擾因素的存在，嚴(yán)重降低了電能質(zhì)量。因此，相關(guān)人員在日常的工作中，需要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)干擾因素的分析，在新能源并網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，嚴(yán)格對(duì)這些干擾因素的控制，保障電網(wǎng)系統(tǒng)能夠得到最為有效的控制與管理。具體來說，在電能質(zhì)量的控制、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的完善上，主要從以下方面來進(jìn)行：①電壓閃變與波動(dòng)的控制上，需要結(jié)合電能質(zhì)量的要求，在電力系統(tǒng)中，安裝相應(yīng)的電力濾波設(shè)備與裝置，這些設(shè)備的應(yīng)用，在并網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，能夠在一定程度上引發(fā)電壓的浮動(dòng)，隨后借助于相應(yīng)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)裝置，使得電網(wǎng)系統(tǒng)能夠維持其正常的運(yùn)行狀態(tài)。②諧波的控制上，可以應(yīng)用靜止無功補(bǔ)償設(shè)備的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)。

3結(jié)語

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以太陽能、風(fēng)能、潮汐能為代表的新能源受到人們的高度重視，部分地區(qū)已實(shí)現(xiàn)替代傳統(tǒng)能源供應(yīng)的局面。當(dāng)前，我國(guó)新能源技術(shù)領(lǐng)域還處于發(fā)展階段，在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用中還存在一些問題，制約了行業(yè)的正常發(fā)展。應(yīng)該高度重視新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的技術(shù)管理，把握網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)新能源并網(wǎng)發(fā)電的智能化運(yùn)行，持續(xù)加快建設(shè)新能源發(fā)電設(shè)施，減少傳統(tǒng)火力能源發(fā)電的環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為人們提供更加清潔環(huán)保的能源。

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