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

張朝暉

摘 要：隨著人類社會快速的發(fā)展，對自然資源能源的消耗都十分巨大，這也就導(dǎo)致了傳統(tǒng)的能源數(shù)量逐漸的減少，由于傳統(tǒng)能源大多是不可再生資源，因此為了滿足人類生活生產(chǎn)對能源的需求，一些新型的能源逐漸的被開發(fā)出來，比如新能源并網(wǎng)發(fā)電，雖然代替了傳統(tǒng)的發(fā)電能源，但是目前相關(guān)的技術(shù)還不成熟，新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能的質(zhì)量存在著一些較為顯著的影響，主要體現(xiàn)在電壓、電網(wǎng)諧波、電網(wǎng)頻率三個方面，本文對此進(jìn)行簡要的分析。

關(guān)鍵詞：新能源發(fā)電并網(wǎng)；電網(wǎng)電能質(zhì)量；影響分析

1 引言

能源是人類社會發(fā)展的必要條件，各個領(lǐng)域的生產(chǎn)和工作都需要大量的能源來支持，而自然資源衍生出的傳統(tǒng)能源產(chǎn)量逐漸的減少，因此對新能源的開發(fā)和利用已經(jīng)成為了人類社會發(fā)展的必然趨勢。以新能源發(fā)電并網(wǎng)為例，雖然有效的代替了傳統(tǒng)的發(fā)電能源，但與此同時由于技術(shù)上的不成熟以及一些其他因素，新能源形式的發(fā)電對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響也較為嚴(yán)重，本文就對此進(jìn)行簡要的分析供相關(guān)人員參考。

2 新能源并網(wǎng)發(fā)電的類型和特點(diǎn)

2.1 新能源并網(wǎng)發(fā)電的類型

新能源并網(wǎng)發(fā)電的形式逐漸的得到普及，在替代了傳統(tǒng)能源的同時，新型的能源往往具有綠色、可再生、無污染等優(yōu)點(diǎn)，新能源主要包括：風(fēng)能、太陽能、光能以及水利發(fā)電等等。目前，人類社會的發(fā)展給環(huán)境帶來了極為嚴(yán)重的破壞，并且能源消耗也十分的巨大，面對傳統(tǒng)能源日益減少的現(xiàn)狀，對新能源的開發(fā)和利用也具有了更加重要的意義

2.2 新能源并網(wǎng)發(fā)電的特點(diǎn)

新能源在對環(huán)境的保護(hù)以及解決傳統(tǒng)能源稀缺的問題上有著明顯的成效，但是相比于傳統(tǒng)的能源，新型的能源具有一定的間歇性。以風(fēng)能和太陽能為例，相關(guān)的發(fā)電社會將風(fēng)能和太陽能作為主要的運(yùn)行能源，這就造成了設(shè)備對風(fēng)能和太陽能的需求是十分巨大的，而在一些特殊的季節(jié)或者天氣中，光照或者風(fēng)力的不足也就會導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備無法進(jìn)行滿負(fù)荷的運(yùn)作，無法將大量的電能輸出到公共電網(wǎng)中。

3 新能源并網(wǎng)發(fā)電對電壓的影響

3.1 饋線穩(wěn)態(tài)電壓

國內(nèi)的電力系統(tǒng)在對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)時，主要利用投切電容器和調(diào)節(jié)有載調(diào)壓的變壓器分接頭的方式來實現(xiàn)，對于一些動態(tài)無功的電壓調(diào)節(jié)設(shè)備是很少使用的。對著新能源應(yīng)用的逐漸普及，相關(guān)人員逐漸的發(fā)現(xiàn)新能源并網(wǎng)發(fā)電站不斷波動的發(fā)電頻率對線路本身符合潮流的波動會產(chǎn)生極為嚴(yán)重的影響，這對電壓的調(diào)節(jié)工作來說也會產(chǎn)生一定的阻礙，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)的方法與新能源的發(fā)電方式不匹配，因此需要對傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)方式進(jìn)行改進(jìn)。

3.2 電網(wǎng)電壓的閃變

在對新能源發(fā)電并網(wǎng)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，電網(wǎng)電壓的閃變是較為主要的問題，新能源并網(wǎng)發(fā)電站中發(fā)電機(jī)組的開機(jī)、停機(jī)以及投切發(fā)電站的補(bǔ)償電容器是電壓閃變發(fā)生的主要原因，新能源并網(wǎng)發(fā)電站在對電能進(jìn)行輸出時所產(chǎn)生的功率上的波動對電網(wǎng)電能的質(zhì)量來說具有著顯著的影響，而風(fēng)速的變化時造成輸出功率變化的主要原因，與電壓的閃變有著直接的聯(lián)系。

4 電網(wǎng)諧波和電網(wǎng)頻率的影響

4.1 新能源并網(wǎng)發(fā)電對電網(wǎng)諧波的影響

新能源并網(wǎng)發(fā)電所主要利用的能源就是風(fēng)能和太陽能，主要是風(fēng)力和光伏兩種形式，在利用光伏的發(fā)電站中，由于逆變器絕緣柵雙極型功率開關(guān)的相關(guān)物理特性存在，并且脈寬調(diào)制控制法可以通過逆變器的形式對自身進(jìn)行控制，這也是電壓電流諧波產(chǎn)生的主要原因。

4.2 新能源并網(wǎng)發(fā)電對電網(wǎng)頻率的影響

我國的電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，電網(wǎng)的頻率相對穩(wěn)定，通過調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)利用光伏的新能源并網(wǎng)發(fā)電站自身的容量較少時，即使多臺發(fā)電機(jī)組同時進(jìn)行投切也可以將電網(wǎng)的頻率控制在正常的范圍內(nèi)，但是當(dāng)新能源發(fā)電站本身所具有的容量占據(jù)了總發(fā)電量的較大比例時，隨機(jī)性較強(qiáng)的新能源并網(wǎng)發(fā)電會使電網(wǎng)的頻率無法避免的出現(xiàn)波動，這對電力系統(tǒng)和用戶來說是極為不利的。

5 新能源發(fā)電并網(wǎng)導(dǎo)致孤島情況

孤島情況的產(chǎn)生是由于在電網(wǎng)壓力降低之后，并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電仍然在對電網(wǎng)供電，會對失去壓力的電網(wǎng)持續(xù)供電，所以要與本地負(fù)載連接相互結(jié)合，保證其獨(dú)立運(yùn)行，從而避免出現(xiàn)孤島情況。

孤島情況會使電網(wǎng)中的電壓、頻率等出現(xiàn)動態(tài)波動，當(dāng)電壓和頻率的波動空間超過電網(wǎng)安全范圍，就會極大地影響到設(shè)備的安全使用。在孤島情況下，線路系統(tǒng)會經(jīng)常出現(xiàn)自動跳閘的情況；而且也會在負(fù)載容量中出現(xiàn)變化，當(dāng)容量超過指定范圍時，就會在便運(yùn)器中出現(xiàn)超速負(fù)荷的情況，從而導(dǎo)致逆變器溫度超高，起火現(xiàn)象就會隨之發(fā)生。此時，維修逆變器的維修人員會受到嚴(yán)重傷害，甚至出現(xiàn)生命危險，所以就算重新合上電路的電閘，也不會起到作用。孤島情況不僅會對電力系統(tǒng)造成較大影響，同時也會危及用戶安全。

6 新能源發(fā)電并網(wǎng)的間接性和波動性發(fā)電影響

在對新能源并網(wǎng)發(fā)電進(jìn)行利用的過程中，以將風(fēng)力作為能源的新能源并網(wǎng)發(fā)電站為例，由于風(fēng)能供應(yīng)的間歇性和不穩(wěn)定性，發(fā)電站所提供的電能也具有著間歇性和不穩(wěn)定性，對于這些電能來說，控制的難度較高，對這些電能進(jìn)行控制所產(chǎn)生的電流沖擊會造成電量頻率偏差以及電網(wǎng)閃變等等現(xiàn)象出現(xiàn)。為了避電網(wǎng)中出現(xiàn)瞬間障礙，就需要在風(fēng)電場穿過低壓時就需要將電廠的電壓控制在較低的范圍內(nèi)。只有提高電網(wǎng)對電量的接納能力，并將電網(wǎng)電量的調(diào)峰提高到合適的范圍，才能確保電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性得以保證。動態(tài)無功率以及功率調(diào)整這兩個功能在新能源并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組中是極為重要的，無功消耗在并網(wǎng)發(fā)電站中是極為常見的，因此，無功補(bǔ)償功能在新能源并網(wǎng)發(fā)電站的系統(tǒng)裝置的應(yīng)用功能中是極為常見的。

7 電能質(zhì)量下降所產(chǎn)生的危害

電能的質(zhì)量涉及很多個方面，其中較為典型的質(zhì)量問題就是電壓跌落現(xiàn)象，在傳統(tǒng)的企業(yè)中，這種暫時性的電壓跌落并不會造成嚴(yán)重的影響，但是，在一些新興的電子設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)中，不同電子設(shè)備對電壓跌落現(xiàn)象具有不同的敏感性，一些較為精密的電子設(shè)備在生產(chǎn)的過程中對電壓跌落的敏感度較高，而通常這種設(shè)備都是大規(guī)模生產(chǎn)的，因此，哪怕是暫時性的電壓跌落也會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

8 結(jié)語

從上述分析可知，隨著人類社會的高速發(fā)展，對能源的消耗是十分巨大的，傳統(tǒng)的能源產(chǎn)量逐漸的減少，因此對新能源的開發(fā)和利用就顯得極為重要了，而隨著新能源發(fā)電并網(wǎng)的普及，由于技術(shù)的不成熟，一些問題也逐漸的體現(xiàn)出來，因此為了滿足人們生產(chǎn)、生活以及工作的需求，相關(guān)的人員一定要積極的對新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)加以不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張宸宇.微網(wǎng)及含微網(wǎng)的配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合控制研究[D].東南大學(xué)，2016.

[2] 康琿，屈瑋琦.探討新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能的影響[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2014（8）：51～52.

[3] 彭波，陳旭，董曉明.協(xié)同新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2014（3）：1～7.

[4] 呂志盛，閆立偉，羅艾青，王強(qiáng)鋼，周念成.新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響研究[J].華東電力，2012（2）：251～256.