新能源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響

杜德貴

摘要：隨著各領(lǐng)域的進(jìn)步，對(duì)能源的需求也越來越大。隨著化石能源的減少和人們環(huán)保意識(shí)的提高，中國開始關(guān)注新能源的發(fā)展。目前廣泛使用的新能源有風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?，但新能源發(fā)電存在受環(huán)境影響、不穩(wěn)定、易斷等缺點(diǎn)。在此，研究了太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的界限以及同時(shí)設(shè)置的可能性。

關(guān)鍵詞：新能源并網(wǎng);電能質(zhì)量;影響

引言

當(dāng)前，我國傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的要求，而新能源的開發(fā)與利用成為當(dāng)前能源戰(zhàn)略目標(biāo)的首要任務(wù)。以太陽能、風(fēng)能資源為例，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能、風(fēng)能向電能資源的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而滿足用電需求，實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展。新能源并網(wǎng)雖然實(shí)現(xiàn)了能源多元化，但是，對(duì)電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影響，因此，必須要采取必要的優(yōu)化措施，提高新能源并網(wǎng)的應(yīng)用效果。

1新能源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量影響的具體表現(xiàn)

1.1對(duì)電壓的影響

光伏發(fā)電利用太陽輻射的光能和熱能發(fā)電，易受到光照和溫度等因素的影響。在不同的時(shí)間不同的地點(diǎn)，由于光照和溫度不同，導(dǎo)致發(fā)電功率發(fā)生較大變化，引起電壓的改變。風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力機(jī)組將風(fēng)流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，受風(fēng)力條件影響較大。為了減少這種影響，一般將風(fēng)力發(fā)電廠建立在風(fēng)速較大相對(duì)穩(wěn)定的地點(diǎn)。電壓產(chǎn)生波動(dòng)和閃變的主要原因是輸出功率的影響。在電力系統(tǒng)中，新能源機(jī)組會(huì)在開啟、停止的運(yùn)行過程中產(chǎn)生波動(dòng)，電網(wǎng)同樣也容易產(chǎn)生閃變和波動(dòng)。閃變和波動(dòng)程度與電網(wǎng)的短路容量比有關(guān)，因此需選用合適的線路阻抗比，并且使用電能質(zhì)量抑制器減少對(duì)電力系統(tǒng)的沖擊。

1.2對(duì)電能頻率的影響

電能頻率穩(wěn)定是衡量電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)。民用和工業(yè)用電有不同的頻率要求，是居民正常用電和安全生產(chǎn)的保障。頻率異常在電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中并不多見，在發(fā)電機(jī)容量較低時(shí)，對(duì)電能頻率的影響較小。但是，在新能源機(jī)組大規(guī)模并網(wǎng)后，新能源的發(fā)電量比例大幅增加，電網(wǎng)中會(huì)出現(xiàn)頻率的變化，給電網(wǎng)的安全使用帶來隱患。以目前最廣泛使用的風(fēng)力發(fā)電舉例，風(fēng)電廠功率波動(dòng)符合某一函數(shù)關(guān)系，很小的頻率改變都會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。如果機(jī)組穿透率為18%，那么最大頻率偏差會(huì)接近極限值。要想盡可能減少新能源發(fā)電機(jī)組發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的沖擊，又要提高使用新能源發(fā)電的比重，必須重視風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電本身的間歇性問題，合理調(diào)整，降低其對(duì)電網(wǎng)的不良影響。

1.3對(duì)電網(wǎng)諧波的影響

新能源發(fā)電站的運(yùn)行會(huì)受到自身和外界的影響，易出現(xiàn)電壓電流諧波，影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。由并網(wǎng)光伏發(fā)電特性可知，光照強(qiáng)度、陰影變化、浮云陰影問題都會(huì)導(dǎo)致發(fā)電功率的變化，會(huì)出現(xiàn)諧波污染和電壓波動(dòng)的問題。此外，在新能源發(fā)電過程中，由于發(fā)電機(jī)組自身的原因也會(huì)產(chǎn)生一定的諧波畸變。為了實(shí)現(xiàn)直流電到交流電的轉(zhuǎn)換，光伏發(fā)電系統(tǒng)中會(huì)大量使用電子換流器，但這樣會(huì)產(chǎn)生電流諧波畸變。這些諧波電流的波形不穩(wěn)定，電抗器和電容器本身的諧振規(guī)律會(huì)加重其畸變的程度。同樣，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中也存在電抗器和電容器，而電容和電抗的相互作用產(chǎn)生諧波畸變。以上這些原因?qū)е碌闹C波電流電壓畸變，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了隱患。

1.4對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

在新能源并網(wǎng)前，我國的電力系統(tǒng)是單電源模式。新能源作為電源接入電力系統(tǒng)后改變了這一現(xiàn)狀。新能源和常規(guī)能源的相互作用影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在新能源比重逐漸加大后，增大了電網(wǎng)發(fā)生故障的幾率，也增加了繼電器保護(hù)電路的難度，發(fā)生故障時(shí)無法準(zhǔn)確快速地做出保護(hù)動(dòng)作，甚至擴(kuò)大故障范圍，所以必須改善電網(wǎng)架構(gòu)。

2提升新能源并網(wǎng)電能質(zhì)量的相關(guān)措施

2.1協(xié)調(diào)控制儲(chǔ)能與新能源

由于新能源并網(wǎng)后對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影響，因此，為提高電能質(zhì)量，有關(guān)部門與人員需要協(xié)調(diào)控制儲(chǔ)能與新能源。主要從以下方面來進(jìn)行：①加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)能與大面積新能源發(fā)電整合、并網(wǎng)的管理與控制，在一些特殊的環(huán)節(jié)，需要做好相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制工作，積極在相關(guān)領(lǐng)域分散控制管理模式的推廣，保障新能源能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用，實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)的多元化。②加大在專業(yè)儲(chǔ)能技術(shù)方面的投入，主要從加強(qiáng)新能源電網(wǎng)的管理著手，比如，積極推廣與應(yīng)用新能源發(fā)電裝置，優(yōu)化相關(guān)的發(fā)電裝置，升級(jí)風(fēng)電與光電的爬坡率，避免新能源并網(wǎng)中相關(guān)的限制。

2.2無功電壓控制

新能源并網(wǎng)條件下，無功電壓控制的實(shí)施，能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)良好的電能質(zhì)量控制。當(dāng)前，我國電力系統(tǒng)的無功電壓管控方面，新能源并網(wǎng)逐步朝著分區(qū)域、分層次與就地平衡的趨勢(shì)發(fā)展。無功電壓相關(guān)裝置的管理上，相關(guān)部門需要結(jié)合電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的要求，科學(xué)進(jìn)行無功裝置的選擇，保障多種無功設(shè)施能夠?qū)崿F(xiàn)良好的協(xié)調(diào)與配合，避免各種設(shè)備之間存在功能的差異性，將多個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)電壓控制在合理的范圍內(nèi)，保障在整個(gè)新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，這些無功裝置、設(shè)備設(shè)施能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用，實(shí)現(xiàn)良好的無功電壓控制，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。在新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)無功電壓的控制上，需要從以下方面來進(jìn)行：①無功電壓的管理與控制與功率計(jì)算之間存在著緊密聯(lián)系，相關(guān)人員需要結(jié)合二者之間的關(guān)系，采用相關(guān)的無功設(shè)施內(nèi)部響應(yīng)機(jī)制，發(fā)揮靜態(tài)與大容量調(diào)換設(shè)施的作用，將間歇性新能源場中的無功電壓加以科學(xué)管理，必要情況下，可以應(yīng)用小幅波動(dòng)的動(dòng)態(tài)裝置，提升新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。②將新能源場站群管理與無功電壓管理相結(jié)合，提高新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

2.3電網(wǎng)調(diào)度控制

新能源并網(wǎng)作為當(dāng)前電力系統(tǒng)完善的一個(gè)重要措施，逐步成為電力系統(tǒng)優(yōu)化的重要途徑。但是，由于新能源并網(wǎng)會(huì)對(duì)原有電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，因此，要最大程度上減小這種影響，相關(guān)部門必須要結(jié)合新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的具體情況，加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的控制，尤其是要加強(qiáng)在并網(wǎng)流程方面的管理與控制，使得在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，能夠充分應(yīng)用系統(tǒng)性的電網(wǎng)調(diào)度，提高新能源發(fā)電的效益。在電網(wǎng)調(diào)度的管理與控制方面，相關(guān)部門與人員需要保障所有的設(shè)備設(shè)施處于正常的運(yùn)行狀態(tài)下，使得各種設(shè)備可以在電力系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。當(dāng)前，在新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度控制方面，有關(guān)電力企業(yè)逐步應(yīng)用了聯(lián)絡(luò)線頻率偏差掌控技術(shù)，該種技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了新能源并網(wǎng)電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4加強(qiáng)電能質(zhì)量控制，完善相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，存在著諸多的干擾因素，這些干擾因素的存在，嚴(yán)重降低了電能質(zhì)量。因此，相關(guān)人員在日常的工作中，需要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)干擾因素的分析，在新能源并網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，嚴(yán)格對(duì)這些干擾因素的控制，保障電網(wǎng)系統(tǒng)能夠得到最為有效的控制與管理。具體來說，在電能質(zhì)量的控制、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的完善上，主要從以下方面來進(jìn)行：①電壓閃變與波動(dòng)的控制上，需要結(jié)合電能質(zhì)量的要求，在電力系統(tǒng)中，安裝相應(yīng)的電力濾波設(shè)備與裝置，這些設(shè)備的應(yīng)用，在并網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，能夠在一定程度上引發(fā)電壓的浮動(dòng)，隨后借助于相應(yīng)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)裝置，使得電網(wǎng)系統(tǒng)能夠維持其正常的運(yùn)行狀態(tài)。②諧波的控制上，可以應(yīng)用靜止無功補(bǔ)償設(shè)備的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)。

結(jié)語

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以太陽能、風(fēng)能、潮汐能為代表的新能源受到人們的高度重視，部分地區(qū)已實(shí)現(xiàn)替代傳統(tǒng)能源供應(yīng)的局面。當(dāng)前，我國新能源技術(shù)領(lǐng)域還處于發(fā)展階段，在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用中還存在一些問題，制約了行業(yè)的正常發(fā)展。

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