新能源發(fā)電對(duì)地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度的問(wèn)題分析

蘭棟

摘 要：伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，使人們?cè)趯W(xué)習(xí)、工作或生活的方方面面都擺脫不了對(duì)電能的依賴，社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要能源的支持。因此，應(yīng)該提高電能的供給使得地區(qū)的用電可以得到滿足，對(duì)此，除了增加供電廠的數(shù)量外，還應(yīng)該同時(shí)把資源的管理優(yōu)化、成本的控制以及環(huán)境保護(hù)等因素也考慮在內(nèi)。同時(shí)，可以考慮開(kāi)發(fā)和利用新能源來(lái)提高供電能力。新能源指的是新型的、清潔、可再生的能源，它不僅能夠提供巨大的電力資源，還不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染問(wèn)題，對(duì)供電不足的問(wèn)題提供了有效的應(yīng)對(duì)方法。然而，新能源的利用也存在著一些瑕疵，會(huì)對(duì)電力行業(yè)的技術(shù)和管理水平帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。本文先從新能源發(fā)電系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的影響和配網(wǎng)的故障修復(fù)進(jìn)行了研究，然后對(duì)新能源發(fā)電系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度的影響因素及相關(guān)政策進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：新能源 電網(wǎng)調(diào)度 問(wèn)題分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（a）-0039-02

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)逐漸受到很多國(guó)家的關(guān)注，越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)的新能源分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用化階段，我國(guó)的新能源發(fā)電技術(shù)也走在了世界的前列，這些新能源發(fā)電系統(tǒng)就包括了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏、潮汐能發(fā)電系統(tǒng)、水力蓄電發(fā)電機(jī)組以及小型熱電聯(lián)產(chǎn)等設(shè)備。本文對(duì)新能源發(fā)電系統(tǒng)在故障發(fā)生時(shí)進(jìn)行分析，研究新能源發(fā)電對(duì)地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度的各方面因素的影響。

1 新能源發(fā)電系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的影響

當(dāng)新能源發(fā)電系統(tǒng)的電流升高時(shí)，會(huì)觸發(fā)一種保護(hù)動(dòng)作行為，依照其繼電保護(hù)的速動(dòng)性要求，必須使裝置的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間同系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及用戶用電的可靠性相一致。電流保護(hù)可以分為兩種，一種是電流速斷保護(hù)，另一種是過(guò)電流保護(hù)。在穩(wěn)定性強(qiáng)，用戶用電的可靠性以及具有選擇性的條件下，盡量保證保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間更短。當(dāng)時(shí)間達(dá)到一瞬間的時(shí)候，就變成了電流速斷保護(hù)，所謂“電流速斷保護(hù)”，是指僅僅反映電流增加而可以瞬間做出動(dòng)作的電流保護(hù)。而限時(shí)過(guò)流保護(hù)是為了使繼電保護(hù)裝置的保護(hù)動(dòng)作的選擇性得以保證，不會(huì)增大停電范圍，繼電保護(hù)裝置整定動(dòng)作值的時(shí)候，必須保證下一條線的出口處當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)保護(hù)動(dòng)作不會(huì)觸發(fā)，也就是說(shuō)跳過(guò)下一個(gè)線路的出口處條件對(duì)其整定。過(guò)電流的保護(hù)的整合在計(jì)算時(shí)一般要依據(jù)起動(dòng)電流所躲開(kāi)的最大負(fù)荷。一般條件下，過(guò)電流保護(hù)不僅可以起到保護(hù)線路全場(chǎng)的作用，而且也可以對(duì)相鄰的線路起到保護(hù)的作用，具備后備保護(hù)功能。

2 新能源發(fā)電系統(tǒng)的配網(wǎng)的故障的修復(fù)

新能源系統(tǒng)在接入電網(wǎng)之后，會(huì)使得配電網(wǎng)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方式也發(fā)生一些變化，同時(shí)因?yàn)樾履茉吹姆N類(lèi)日新月異，其相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型以及配電網(wǎng)所承擔(dān)的任務(wù)也不是完全都相同的，所以在進(jìn)行處理的時(shí)候不能按照并入電網(wǎng)中的電源的常規(guī)的方式，以上這些原因都會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)在發(fā)生故障之后的后續(xù)故障維修處理產(chǎn)生一定的影響。

為了使新能源能夠充分得到利用，使得新能源可以使配電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提高，美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）對(duì)新能源的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE929-2000做出了相應(yīng)的修正，并且就孤島問(wèn)題的規(guī)則的解決方案做出了研究，并提出了其相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)——IEEE1547-2003。在該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，規(guī)定了不能出現(xiàn)有意識(shí)的孤島，并且鼓勵(lì)供電的企業(yè)和用電的用戶能夠最大可能地利用新興的科學(xué)技術(shù)手段保證孤島正常運(yùn)行，同時(shí)也能夠保證其他方面能達(dá)成共識(shí)。依照該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，可以利用一種新能源孤島配電網(wǎng)的故障維修方法，這種恢復(fù)方法可以保證在分布式電源注入容量比較大的時(shí)候，使得配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和供電的可靠性有所提高。

3 新能源發(fā)電系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度的影響因素

3.1 并網(wǎng)過(guò)程對(duì)電網(wǎng)的沖擊問(wèn)題

一些可再生能源的發(fā)電裝置因?yàn)殡娙萘枯^小，所以不得不采用異步發(fā)電機(jī)。當(dāng)時(shí)用異步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)時(shí)，由于并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)本身并無(wú)電壓，同時(shí)也沒(méi)有勵(lì)磁裝置，所以并網(wǎng)前必須伴隨著過(guò)渡的過(guò)程，其沖擊電流是額定電流的5～6倍，對(duì)于小容量的電網(wǎng)，當(dāng)大量的異步發(fā)電機(jī)同時(shí)并網(wǎng)時(shí)，會(huì)瞬間導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓大幅度下降，從而使得同一線路電網(wǎng)的其他電器設(shè)備的正常運(yùn)行也受到干擾，嚴(yán)重的話還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定也受到影響。對(duì)此，當(dāng)前可以采取的解決方法是利用裝設(shè)軟起動(dòng)設(shè)備和風(fēng)機(jī)的非同期并網(wǎng)使得沖擊電流削減，但是該種方法可能會(huì)帶來(lái)一些諧波的干擾。

3.2 對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

由于當(dāng)前一些可再生能源具有隨機(jī)性以及并網(wǎng)機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)，可能會(huì)對(duì)主網(wǎng)的穩(wěn)定性造成一定的影響。大型電網(wǎng)具備足夠的備用容量與調(diào)節(jié)能力，所以一般不用考慮頻率穩(wěn)定性的問(wèn)題，但是一些孤立的小型電網(wǎng)，風(fēng)電可能會(huì)帶來(lái)的頻率問(wèn)題和穩(wěn)定性問(wèn)題，這些問(wèn)題不可忽視。如果大型風(fēng)電場(chǎng)的多臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)同時(shí)并網(wǎng)會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓驟降；當(dāng)風(fēng)速比切出風(fēng)速大時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)自動(dòng)地退出并網(wǎng)狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大量停運(yùn)，會(huì)使得機(jī)端的電容補(bǔ)償大量損失，從而導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的突降，并最終會(huì)使系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性水平下降。

3.3 對(duì)保護(hù)裝置的影響

當(dāng)異步發(fā)電機(jī)發(fā)生近距離三相短路故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致故障電流不能持續(xù)地提供。所以裝置的相關(guān)保護(hù)問(wèn)題在于怎么依據(jù)有限的故障電流來(lái)檢測(cè)電流故障的發(fā)生，使得保護(hù)裝置可以做出迅速且準(zhǔn)確的保護(hù)動(dòng)作。同時(shí)，即使提供的故障電流有限，也有可能會(huì)對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行造成影響。同時(shí)，在風(fēng)力發(fā)電的過(guò)程中，要始終保證在有風(fēng)期間與電網(wǎng)保持相連，使得風(fēng)電機(jī)組的頻繁投切對(duì)接觸器的損害減少；當(dāng)風(fēng)速在起動(dòng)風(fēng)速附近波動(dòng)時(shí)，風(fēng)電機(jī)組短時(shí)以電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。因此，在配置和整定風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)裝置時(shí)應(yīng)該充分考慮使用風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的雙向方式。

3.4 對(duì)電能質(zhì)量的影響

一些具有隨機(jī)性的新能源會(huì)對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，具體表現(xiàn)為頻率波動(dòng)、電壓波動(dòng)、電壓閃變以及電壓跌落或者諧波等。并網(wǎng)的可再生能源發(fā)電機(jī)組發(fā)生輸出功率的波動(dòng)或者急停的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致輸出有功的功率和無(wú)功功率也隨之發(fā)生變化，并造成電網(wǎng)頻率波動(dòng)和電壓波動(dòng)的問(wèn)題的產(chǎn)生，導(dǎo)致電壓閃變抑或跌落。而風(fēng)電會(huì)導(dǎo)致諧波問(wèn)題的產(chǎn)生，具體的途徑有兩種：一種是風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身所具有的電力電子裝置，另外一種則風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并聯(lián)補(bǔ)償電容器和線路電抗發(fā)生諧振。

3.5 對(duì)發(fā)電計(jì)劃與調(diào)度的影響

部分可再生能源電站具有不可控性和隨機(jī)性，使得既不能對(duì)負(fù)荷做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，也不能保證發(fā)電計(jì)劃制定和實(shí)施的準(zhǔn)確性。隨機(jī)電源的容量增加也會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)度產(chǎn)生巨大的壓力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新能源發(fā)電系統(tǒng)在接入地區(qū)電網(wǎng)后，對(duì)于新能源發(fā)電系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)以及配網(wǎng)的故障的修復(fù)做出分析，并分析了新能源發(fā)電系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度的影響因素，探討了合理的故障維護(hù)的方法，使得電網(wǎng)的故障修復(fù)的成功率和速度得到有效提高，最終使供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到提升。

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