新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響研究

陳美仕

摘 要：近年來，我國經(jīng)濟保持穩(wěn)步發(fā)展，諸多行業(yè)表現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭，能源消耗總量逐漸增加。人們開始積極尋找替代傳統(tǒng)能源的方式，目前已經(jīng)取得一些成果。新能源基本不會污染環(huán)境，可以逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源。在運用新能源的過程中，人們要考慮使用成本和能源利用率。本文首先概述了新能源發(fā)電并網(wǎng)，然后分析了新能源的種類和特點，詳細(xì)說明新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，最終提出建議，以推動新能源發(fā)電并網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新能源;發(fā)電并網(wǎng);電能質(zhì)量

中圖分類號：TM711文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）04-0128-03

Abstract： In recent years， China's economy has maintained steady development， many industries have shown a good momentum of development， and the total energy consumption has gradually increased. People are actively looking for alternatives to traditional energy sources， and some results have been achieved. New energy will basically not pollute the environment and can gradually replace traditional energy. In the process of using new energy， people must consider the cost of use and energy efficiency. This paper first outlined the grid-connection of new energy power generation， then analyzed the types and characteristics of new energy sources， explained in detail the impact of the grid-connection of new energy power generation on the power quality of the grid， and finally put forward suggestions to promote the sustainable development of grid-connection of new energy power generation.

Keywords： new energy;grid-connected power generation;power quality

人類社會的發(fā)展離不開能源，工業(yè)生產(chǎn)需要能源，日常生活也需要能源。長期以來，為了滿足生產(chǎn)生活方面的需求，人們大力開發(fā)傳統(tǒng)能源，但是隨著需求量的不斷加大，各種傳統(tǒng)能源的數(shù)量快速減少。在這種情況下，開發(fā)和使用新能源已經(jīng)成為社會發(fā)展的趨勢。新能源可以替代傳統(tǒng)能源，用于發(fā)電，新能源發(fā)電并網(wǎng)可以優(yōu)化電網(wǎng)布局，提升電網(wǎng)電能質(zhì)量。

1 新能源發(fā)電并網(wǎng)概述

新能源具有諸多優(yōu)點，種類較多，如太陽能、海洋能、風(fēng)能等，其逐漸替代傳統(tǒng)能源。人們要大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，緩解環(huán)境污染，解決能源短缺問題。和傳統(tǒng)能源相比，新能源具有間歇性，如太陽能、風(fēng)能。一些電力企業(yè)將風(fēng)能和太陽能當(dāng)作電能的主要來源，大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)，使得風(fēng)能和太陽能的需求不斷增加。但是，一旦遇到無風(fēng)、陰雨天等情況，就會影響新能源發(fā)電設(shè)備的正常運行，導(dǎo)致發(fā)電能力下降[1]。

現(xiàn)階段，部分地區(qū)大力發(fā)展經(jīng)濟，卻忽視環(huán)境保護，釀成嚴(yán)重的環(huán)境污染，各種傳統(tǒng)能源的消耗量快速增加，導(dǎo)致傳統(tǒng)能源儲量快速減少。在這種情況下，積極開發(fā)和使用新能源具有十分重要的作用。新能源發(fā)電并網(wǎng)形式多樣，當(dāng)前，人們要大力研究新能源發(fā)電技術(shù)和并網(wǎng)技術(shù)，大力推廣和應(yīng)用新能源，拓展新能源的發(fā)展空間。

2 新能源的種類和特點

2.1 太陽能

太陽能通常指的是太陽的熱輻射能，太陽能的利用形式有兩種，即光熱轉(zhuǎn)化和光電轉(zhuǎn)換。作為一種新能源，太陽能基本沒有污染，清潔環(huán)保，同時不會枯竭。當(dāng)前，人們要大力開發(fā)太陽能，積極發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)，深入開發(fā)太陽能資源。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.2 海洋能

海洋能指的是依附在海水中的可再生能源，海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發(fā)能量，這些能量以潮汐能、波浪能、溫差能、鹽差能和海流能等形式存在于海洋中。海洋能是一種新能源，不僅可以再生，還不會污染環(huán)境。因此，海洋能屬于清潔能源。

2.3 風(fēng)能

風(fēng)能是指空氣流動所產(chǎn)生的動能，它是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式。風(fēng)能屬于可再生的清潔能源，儲量大、分布廣，但它的能量密度低且不穩(wěn)定。在一定的技術(shù)條件下，風(fēng)能可作為一種重要的能源加以開發(fā)利用。風(fēng)力發(fā)電是一門綜合性的工程技術(shù)，通過風(fēng)力發(fā)電機將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化成電能。風(fēng)能十分豐富，近乎無盡，分布廣泛，其開發(fā)利用可以有效緩解溫室效應(yīng)。風(fēng)力發(fā)電實物圖如圖2所示。

3 新能源發(fā)電并網(wǎng)給電網(wǎng)電能質(zhì)量帶來的影響

3.1 新能源發(fā)電并網(wǎng)給饋線穩(wěn)態(tài)電壓帶來的影響

分布式電源接入的電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)需要借助多種裝置，如變壓器、動態(tài)無功調(diào)節(jié)裝置，多種裝置相互配合。在開展電壓調(diào)節(jié)時，如果新能源電網(wǎng)的接入比例較高，就可能會使發(fā)電站線路負(fù)荷過大，無法確保電力調(diào)整穩(wěn)定開展，因為發(fā)電站功率存在波動現(xiàn)象。通常，在進行新能源發(fā)電并網(wǎng)時，兩個發(fā)電站的距離設(shè)計十分重要。如果新能源發(fā)電站和主發(fā)電站的距離較大，那么負(fù)荷比例會隨之變高;相反，如果新能源發(fā)電站和主發(fā)電站的距離較小，那么負(fù)荷比例會隨之變小。負(fù)荷比例和距離大小存在密切聯(lián)系，負(fù)荷比例不斷增大時，發(fā)電站上游輸送功率極易出現(xiàn)逆流，電壓沒有均勻分布[2]。

3.2 新能源發(fā)電并網(wǎng)給電網(wǎng)頻率帶來的影響

電力系統(tǒng)運行時幾乎不會出現(xiàn)電網(wǎng)頻率不正常的現(xiàn)象，即使運用光伏發(fā)電，發(fā)電站容量較少，也不會給電網(wǎng)頻率帶來過大的影響。近年來，電力企業(yè)開始廣泛運用新能源發(fā)電并網(wǎng)，隨著時間的流逝，其運行方式不斷發(fā)生細(xì)微變化，電網(wǎng)頻率出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的次數(shù)逐漸增多，電網(wǎng)頻率異常給電網(wǎng)電能質(zhì)量帶來較大的影響。借助新能源發(fā)電時，受總發(fā)電量不斷變化的影響，新能源發(fā)電機組的使用率會逐漸提高，發(fā)電站電網(wǎng)頻率會出現(xiàn)不正常變化現(xiàn)象。

3.3 新能源發(fā)電并網(wǎng)給電網(wǎng)諧波帶來的影響

在新能源發(fā)電系統(tǒng)中，電力電子裝置是必要的發(fā)電裝置。該裝置具有多種優(yōu)勢，然而，其構(gòu)造十分特殊，在實際運用時常常會發(fā)生直流諧波問題，影響電力系統(tǒng)的運行水平。光伏并網(wǎng)發(fā)電是一種先進的發(fā)電方式，時間的改變和光照的強弱都會影響發(fā)電效率，甚至導(dǎo)致電流諧波被污染，誘發(fā)各種問題[3]。

4 推動新能源發(fā)電并網(wǎng)發(fā)展的建議

4.1 協(xié)調(diào)新能源和控制儲能的關(guān)系

近幾年，電力企業(yè)設(shè)計和開發(fā)出一種以分散控制為主、協(xié)調(diào)控制為輔的控制模式，積極協(xié)調(diào)新能源和控制儲能的關(guān)系。電力企業(yè)設(shè)計并開發(fā)出廣域協(xié)調(diào)方式，通過廣域形式協(xié)調(diào)常規(guī)發(fā)電機組、儲能和具有間歇性的新能源[4-7]。電力企業(yè)可以借助超級電容和蓄電池構(gòu)建儲能系統(tǒng)，有效應(yīng)對新能源每個階段輸出功率的變化。雖然其還沒有廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，但是儲能是新能源發(fā)電并網(wǎng)的重要保障。

4.2 無功電壓的控制

新能源開發(fā)基地要按照分區(qū)原則，加強對無功電壓的控制。無功電壓控制系統(tǒng)主要由光伏逆變器等設(shè)備構(gòu)成，這些設(shè)備能夠幫其實現(xiàn)各種功能。人們要統(tǒng)籌各個無功設(shè)備，借助各個無功設(shè)備的不同功能，確保區(qū)域里每個節(jié)點電壓不超過合理范圍，提升區(qū)域電力系統(tǒng)電壓的安全性。當(dāng)前，人們要加強無功電壓控制技術(shù)研究[8-10]。一是借助無功電壓控制開展功率預(yù)測，結(jié)合每種無功設(shè)備的不同響應(yīng)時間，利用各種大容量和靜態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備，調(diào)節(jié)和控制新能源發(fā)電站中的無功電壓，使系統(tǒng)在暫態(tài)下提供電力，發(fā)揮支撐作用。二是在新能源發(fā)電站中借助無功電壓控制方式，加強對匯集站和升壓站的管理，更好地控制電壓，同時發(fā)揮升壓變壓器的約束作用，而無功調(diào)節(jié)裝置能夠發(fā)揮自身作用，確保區(qū)域內(nèi)整體電壓的安全性和穩(wěn)定性。

4.3 控制電網(wǎng)調(diào)度

當(dāng)前，電力企業(yè)要優(yōu)化和升級新能源發(fā)電技術(shù)和并網(wǎng)技術(shù)，加強電網(wǎng)管理和調(diào)度控制，充分利用各種新能源。人們要全面分析執(zhí)行各項任務(wù)的機組實際運行狀態(tài)，加強對各個機組的控制，使其在運行過程中更好地配合，保證區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)功率的平衡[11-14]。其間要借助聯(lián)絡(luò)線頻率偏差控制技術(shù)，給新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)下達(dá)各種工作指令，對其無功功率和有功功率開展監(jiān)測和控制。如果想逐步提升電網(wǎng)實際運行的穩(wěn)定性和安全性，就要把控制系統(tǒng)添加到電網(wǎng)中，完善電網(wǎng)安全防御體系，有效應(yīng)對各種隱患，減少電力損傷，防止發(fā)生電力事故，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

5 結(jié)論

新能源發(fā)電并網(wǎng)會影響電網(wǎng)電能質(zhì)量，可能影響電網(wǎng)的正常運行。要想實現(xiàn)新能源發(fā)電并網(wǎng)，推動電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，電力企業(yè)需要不斷努力，積極優(yōu)化電力系統(tǒng)，升級電力技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為大眾提供安全和穩(wěn)定的電力資源。

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