新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響

杜 梅，葉 濤

（1.河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院，天津 300132：2.國網(wǎng)山西省陽泉市供電公司物資部，陽泉 045000）

1 新能源并網(wǎng)對電壓偏差的影響

1.1 新能源并網(wǎng)對電壓閃變和波動的影響

首先從分析新能源發(fā)電的特點(diǎn)入手，光伏發(fā)電是利用太陽能，其發(fā)電效率受到溫度、光照等因素影響較大，白天因晴天和陰天的溫度、光照有較大差異發(fā)電量不同，晚間因溫度低、無陽光不發(fā)電，從而造成光伏發(fā)電輸出功率變化較大，引起電壓變化較大。風(fēng)力發(fā)電受風(fēng)速的影響較大，所以一般都在風(fēng)能資源豐富的地區(qū)建立風(fēng)力發(fā)電廠。風(fēng)速變化造成風(fēng)力發(fā)電功率變化較大，從而造成電壓的閃變、波動。新能源發(fā)電機(jī)組的停止和開啟、出力等過程中，輸出功率會發(fā)生較大的波動，電壓也隨之發(fā)生較大的變化，對電網(wǎng)造成很大的沖擊，導(dǎo)致電壓閃變與波動。并網(wǎng)的短路容量值越高，電壓閃變波動越少。通過對電壓變化原因的研究，制定相應(yīng)的措施可以有效減少新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)造成的不良影響，保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。

1.2 新能源并網(wǎng)對饋線穩(wěn)態(tài)電壓的影響

因新能源發(fā)電受外界因素影響，輸出電壓變化較大，輸出功率變化也較大，并網(wǎng)后當(dāng)新能源容量占比較大時，便提高了電網(wǎng)運(yùn)行電壓調(diào)節(jié)的難度。而現(xiàn)有電力系統(tǒng)一般都是通過投切電容器和LTC 調(diào)壓分接頭來調(diào)節(jié)電壓，這樣的配置不能滿足并網(wǎng)后電網(wǎng)安全運(yùn)行對電壓值的變化要求。新能源并網(wǎng)后，不科學(xué)合理的電網(wǎng)調(diào)壓方式會導(dǎo)致輸出電壓值的下降，導(dǎo)致用電電能質(zhì)量的降低。所以要保證并網(wǎng)后電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行，必須針對新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響，考慮優(yōu)化電力系統(tǒng)的調(diào)壓方式。

2 新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)頻率的影響

電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，這是對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求，是滿足各企業(yè)、公共事業(yè)及廣大人民群眾的用電安全可靠的保障。通過對光伏發(fā)電站的頻率進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，光伏發(fā)電的容量占比較小時電網(wǎng)頻率正常；發(fā)電容量占比過大時，電力系統(tǒng)的頻率會出現(xiàn)較大波動，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，給人們生產(chǎn)生活用電帶來不利影響。在風(fēng)力發(fā)電方面，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在0.01～1.0Hz的功率波動，對電力系統(tǒng)造成的影響最大，不利于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。要想減少新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)頻率的影響，既要保證電網(wǎng)正常運(yùn)行，同時滿足大量新能源發(fā)電并網(wǎng)需求，必須充分考慮新能源發(fā)電不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，減少新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)頻率的不良影響。

3 新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)諧波的影響

光伏發(fā)電并網(wǎng)后，因?yàn)槠漭敵龉β实牟环€(wěn)定性，會對電能質(zhì)量帶來不利影響。下面逐一進(jìn)行分析。一是潮流方向變化。光伏發(fā)電在各地的發(fā)展情況不盡相同，與當(dāng)?shù)氐奶鞖庥泻艽箨P(guān)系，所以光伏發(fā)電并網(wǎng)位置和容量也不一樣，一旦光伏并網(wǎng)容量過大，也就是光伏發(fā)電規(guī)模較大，輸出功率較大，在并網(wǎng)處獲得的輸入功率大，造成電壓增加，超過一定的電壓值，就會導(dǎo)致潮流倒向，對整個電網(wǎng)造成很大的沖擊，妨礙電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。二是電壓波動。并網(wǎng)后作為電力系統(tǒng)的電源之一光伏發(fā)電功率的波動，直接影響了電網(wǎng)電壓，導(dǎo)致電壓波動。三是諧波畸變。光伏發(fā)電系統(tǒng)會大量使用電力電子換流器，作用是將光伏發(fā)電的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡@樣方便電力的傳輸和利用，但是并網(wǎng)后會產(chǎn)生大量的諧波電流。這些諧波電流波形具有不穩(wěn)定性，而電抗器、電容器的諧振特性，加強(qiáng)了諧波畸變。通過以上幾點(diǎn)光伏發(fā)電對電網(wǎng)電能質(zhì)量造成了較大的影響。風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)造成諧波原因，一是由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的補(bǔ)償電容器與電抗在運(yùn)行過程中相互作用產(chǎn)生，對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響較大，是造成諧波的主要原因之一。二是電網(wǎng)不對稱故障產(chǎn)生的電壓諧波。三是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自身運(yùn)行產(chǎn)生的諧波。

4 新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響

通過對我國電力系統(tǒng)的研究可以看出，新能源發(fā)電已經(jīng)在我國各地得到了大力的推廣，成為主要的新能源發(fā)電方式。因?yàn)槲覈娏ο到y(tǒng)普遍是單電源放射型布設(shè)，光伏發(fā)電等新能源發(fā)電并網(wǎng)，改變了原來的單電源模式，所以必須優(yōu)化電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，否則會引起繼電保護(hù)的錯誤動作。一是在過流保護(hù)方面，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時，因?yàn)樾履茉床⒕W(wǎng)后電流不穩(wěn)，增加了繼電保護(hù)線路在對異常情況的電流進(jìn)行判斷時的難度，從而影響了饋線保護(hù)電路的靈敏度，導(dǎo)致判斷錯誤，造成拒動或誤動等情況的發(fā)生。二是距離保護(hù)，并網(wǎng)后電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，導(dǎo)致距離保護(hù)縮短。

5 優(yōu)化新能源發(fā)電并網(wǎng)策略

5.1 加強(qiáng)對電能質(zhì)量的控制

通過前面就新能源發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響進(jìn)行綜合分析，建議針對影響電能質(zhì)量的主要因素，對電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。一是電壓閃變和波動方面，通過在電路中加裝有源電力濾波器，來平衡并網(wǎng)的電壓波動，通過加裝動態(tài)電壓恢復(fù)器，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。二是減少諧波影響，通過加裝靜止無功補(bǔ)償器，減少諧波干擾。

5.2 完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

新能源具有環(huán)保和可再生的優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了廣泛應(yīng)用。新能源發(fā)電涉及的技術(shù)領(lǐng)域比較多，新能源發(fā)電并網(wǎng)則更為復(fù)雜，所以在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問題。要不斷加強(qiáng)對新能源發(fā)電并網(wǎng)的研究，不斷完善新能源發(fā)電并網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，針對新能源并網(wǎng)中存在的問題進(jìn)行攻關(guān)，減少并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量帶來的不良影響。同時認(rèn)真學(xué)習(xí)研究電力信息通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，做好電力系統(tǒng)的智能化管理，及時監(jiān)測并網(wǎng)對電網(wǎng)運(yùn)行的影響，從而不斷優(yōu)化新能源并網(wǎng)技術(shù)，減少諧波、電壓波動等對電力系統(tǒng)的危害，確保新能源發(fā)電行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

6 結(jié)束語

隨著傳統(tǒng)能源供應(yīng)的日趨緊張和人們對環(huán)境保護(hù)的重視，新能源開發(fā)得到了世界各國的重視。因?yàn)樾履茉吹拈_發(fā)還處于初級階段，所以在實(shí)際的應(yīng)用過程中還存在許多的問題，阻礙了新能源發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展。我們必須高度重視新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的研究，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電氣自動化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新能源并網(wǎng)發(fā)電的智能化管理，加大新能源發(fā)電在電網(wǎng)中的占比，從而減少傳統(tǒng)能源發(fā)電帶來的環(huán)境污染問題，減少珍貴的不可再生能源的浪費(fèi)，確保新能源發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展。