新能源對城市電網(wǎng)的影響

鄂宇航

（廣州供電局有限公司，廣州 510620）

隨著新技術(shù)的研發(fā)，各國都在加緊腳步發(fā)展新能源，因?yàn)樾履茉吹拈_發(fā)和利用關(guān)系到一個國家的未來。在我國，可以形成產(chǎn)業(yè)的新能源有水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能等。因?yàn)檫@些新能源都是清潔能源，無污染、可再生，所以新能源的開發(fā)和利用對我國城市電網(wǎng)有很大的影響。然而，在開發(fā)過程中會出現(xiàn)一系列的問題，針對這些問題，我國已經(jīng)采取了相應(yīng)的措施去解決。本文將簡介新能源，并闡釋其對我國城市電網(wǎng)的影響。

1 新能源的定義

新能源又被稱為非常規(guī)能源，是指人們不熟知的能源，例如：煤炭、鋼鐵能源以外的各種能源形式。換言之，新能源可以定義為那些將要被開發(fā)或是剛開始開發(fā)、研究的能源。這些能源還未能廣泛運(yùn)用，但正在逐步推廣中。這些能源包括：太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。隨著常規(guī)能源的緊缺和工業(yè)發(fā)展對環(huán)境的影響日益嚴(yán)重，非常規(guī)能源的開發(fā)和運(yùn)用變得更重要，同時也得到了各個國家的高度重視［1］。

在中國，暫時可以用于開發(fā)的新能源有水能、風(fēng)能、太陽能等。我國正逐步將風(fēng)能、水能和太陽能用于發(fā)電，新能源的開發(fā)和利用對我國電網(wǎng)的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用［2］。

2 新能源對城市電網(wǎng)的影響

無論是風(fēng)力發(fā)電還是光伏發(fā)電，都屬于分布式發(fā)電技術(shù)。目前分布式發(fā)電技術(shù)是最為先進(jìn)、發(fā)電潛力最大的可再生發(fā)電能源技術(shù)。為了使其功效發(fā)揮到最大、利用率盡可能高，在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中都會采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗?。一般將新能源用于發(fā)電時，會出現(xiàn)發(fā)電站輸出功率波動較大的問題，這些間歇性的波動會對電網(wǎng)造成一定的傷害，這也是新能源引入電網(wǎng)過程中遇到的最大難題之一。

2.1 新能源發(fā)電對電網(wǎng)電壓的影響

在電力系統(tǒng)中，如果想要調(diào)節(jié)電壓，通常情況下會采用投切電容器和調(diào)整有載調(diào)壓變壓器的分頭和接頭的辦法。沒有特殊情況，一般不會配備其他的調(diào)壓設(shè)備，如果新能源能夠成功地應(yīng)用到電網(wǎng)操作中，新能源發(fā)電站的功率就會有明顯大的波動，這種波動還會導(dǎo)致線路的負(fù)荷潮流波動，加大電網(wǎng)工作的負(fù)擔(dān)，使電壓調(diào)整等工作變得尤為艱難，如果繼續(xù)使用原有的調(diào)壓方案，很容易會出現(xiàn)事故，原有的電壓方案也無法滿足新能源加入后的要求，因此，設(shè)計(jì)一款適合新能源發(fā)電站接入的電網(wǎng)是十分必要的［3］。

2.2 新能源發(fā)電對電網(wǎng)頻率的影響

電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中很少發(fā)生頻率異常的狀況，當(dāng)光伏發(fā)電站電量較小時，即使多臺機(jī)組同時進(jìn)行投切也不會使電網(wǎng)頻率越限。當(dāng)新能源發(fā)電站電量在電網(wǎng)總電量的比例上升后，可能造成電網(wǎng)內(nèi)的頻率波動頻繁，給用戶和電網(wǎng)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的后果。電場功率的波動會對整個電網(wǎng)形成一個火電組轉(zhuǎn)速變化和風(fēng)電輸出的傳遞函數(shù)。新能源的發(fā)電機(jī)組穿透率的極限是18%，為適應(yīng)新能源接入電網(wǎng)發(fā)電，要全面考慮新能源發(fā)電的波動與間歇的特點(diǎn)，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行新能源的發(fā)電功率［4］。

2.3 新能源發(fā)電對電網(wǎng)諧波的影響

新能源發(fā)電站主要由并網(wǎng)光伏發(fā)電站和并網(wǎng)風(fēng)電場兩種組成。光伏逆變器相關(guān)的物理特性和并網(wǎng)光伏電站運(yùn)行期間產(chǎn)生的電諧波，以及光照強(qiáng)度的改變帶來的輸出功率間歇性的變化會導(dǎo)致諧波污染，在電力較少的凌晨，電諧波變率增大，中午電諧波的變率有突然增大的趨勢。要研究的風(fēng)電場發(fā)電機(jī)組都為全功率的變速機(jī)組，電諧波的大小主要由調(diào)制的方式及開關(guān)的頻率決定。為了區(qū)分新能源發(fā)電站承擔(dān)諧波的區(qū)域，要根據(jù)系統(tǒng)和負(fù)荷參數(shù)來具體確定諧波阻抗，進(jìn)而估算用戶諧波電壓發(fā)射的水平。根據(jù)用戶和背景諧波變化對電流、電壓的影響，制定一種以用戶主導(dǎo)波動挑選諧波發(fā)射水平的方法。在研究新能源的電網(wǎng)時，正確的對配電網(wǎng)和新能源發(fā)電站進(jìn)行區(qū)分，有利于監(jiān)測并治理新能源發(fā)電站產(chǎn)生的諧波污染。

3 結(jié)論

新能源用于電網(wǎng)發(fā)電的確會帶來許多好處，一方面，通過使用新能源可以減輕對不可再生資源的開采，緩解了煤炭等傳統(tǒng)能源的壓力。另一方面，使用新能源后，還能減輕環(huán)境污染以及能源開采對自然的破壞。無論從哪個角度講，使用新能源發(fā)電都是利大于弊的，這也是未來能源發(fā)展的趨勢，所以我國必須要加大力度開發(fā)使用新能源，使新能源的利用逐步完善、成熟。然而，在使用新能源發(fā)電的過程中也會出現(xiàn)許多問題。由于這些問題的存在，導(dǎo)致我國使用新能源發(fā)電的技術(shù)還不夠完善，在這些棘手的問題當(dāng)中，最為突出的就是使用新能源發(fā)電時會導(dǎo)致發(fā)電站的電壓有大幅度的波動。發(fā)電站電壓的變動看似不是大問題，實(shí)則關(guān)系著整個發(fā)電站的發(fā)電效率和安全，因此必須要提高警惕，解決好這一問題。

［1］ 徐華，鄒宏亮.基于狀態(tài)空間和熵權(quán)的城市電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展研究［J］.華東電力，2011，12（11）:1985-1988.

［2］ 許超.關(guān)于城市電網(wǎng)建設(shè)存在的問題及其發(fā)展前景分析［J］.電源技術(shù)應(yīng)用，2013，7（30）:177-179.

［3］ 李有安，陳華芳，趙法起.短路電流對城市電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響及其控制［J］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，10（22）:143-145.

［4］ 王波，常杪，李宗軒，等.中國城市新能源發(fā)展決策支持指標(biāo)體系構(gòu)建及應(yīng)用［J］.可再生能源，2013，11（22）:141-144.