新能源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響

戴婷婷 戴維斯

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷加強(qiáng)，我國(guó)新能源方面也獲得良好的發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)家大力發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能源等清潔可再生資源，新能源接入到原有的配電網(wǎng)中，改變了配電網(wǎng)潮流單向供電模式。由于新能源具有間歇性和不可確定性，新能源并網(wǎng)以后，影響到原有電網(wǎng)供電質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：新能源并網(wǎng);電能質(zhì)量;影響

引言

在當(dāng)前我國(guó)社會(huì)不斷發(fā)展，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)獲得穩(wěn)步發(fā)展的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)之間的不協(xié)調(diào)問(wèn)題日益突出，經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐明顯遲緩，為此我國(guó)提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，不斷促進(jìn)能源改革，改良發(fā)電技術(shù)提高能源轉(zhuǎn)化率，并大力開發(fā)新能源，使環(huán)境和經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展。目前，我國(guó)已形成多種能源結(jié)合的多元化能源體系。

1新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響

1.1對(duì)電網(wǎng)諧波的影響

我國(guó)新能源并網(wǎng)主要以光伏發(fā)電站、風(fēng)電場(chǎng)為主，其在諧波方面的影響如下：（1）并網(wǎng)光伏電站運(yùn)行時(shí)，光照變化會(huì)導(dǎo)致光伏電站輸出功率出現(xiàn)波動(dòng)間歇變化、引發(fā)諧波污染。（2）風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)諧波主要來(lái)源機(jī)組電力電子裝置、風(fēng)電場(chǎng)并聯(lián)補(bǔ)償電容器與線路電抗諧振作用。

1.2對(duì)電網(wǎng)頻率的影響

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)頻率異常的概率是很少的，根據(jù)相關(guān)并網(wǎng)光伏頻率變化數(shù)據(jù)可以知道，即使光伏發(fā)電站容量較小時(shí)，也可以允許多臺(tái)機(jī)組投切，而不會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)頻率受限的情況。而在新能源發(fā)電站的發(fā)電容量占電網(wǎng)內(nèi)總量比例逐漸增大時(shí)，由于新能源發(fā)電機(jī)出力的隨機(jī)性，就可能導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)頻率出現(xiàn)波動(dòng)，由此對(duì)用電用戶或整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不良的影響。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并建立風(fēng)電功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率的評(píng)估模型后，我們可以得出0.01～1.0Hz的功率波動(dòng)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響最大。

1.3新能源并網(wǎng)對(duì)穩(wěn)壓系統(tǒng)的影響

新能源發(fā)電與傳統(tǒng)的火力發(fā)電不同，明顯的差別因素是受到外界的干擾更多。新能源會(huì)受到很多條件的制約，導(dǎo)致輸出的電壓變化范圍更大，對(duì)并網(wǎng)后的電力系統(tǒng)產(chǎn)生更大的影響。輸出功率的變化會(huì)對(duì)新能源容量的調(diào)節(jié)產(chǎn)生一定影響，也對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的調(diào)節(jié)帶來(lái)很大干擾。當(dāng)前，電力系統(tǒng)都是運(yùn)用切電容器和LTC調(diào)壓接頭控制電壓，這種操作無(wú)法實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)后的安全運(yùn)行，容易對(duì)電壓產(chǎn)生波動(dòng)。在新能源并入電力系統(tǒng)后，這種不良的調(diào)壓方式會(huì)帶來(lái)很多隱患，常見的有減少輸出電壓值，用電質(zhì)量下降，對(duì)電力系統(tǒng)的安全帶來(lái)不利影響。

2新能源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響

2.1安裝電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置

在電網(wǎng)運(yùn)行中，改善電能質(zhì)量最常見的方法就是安裝動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，快速調(diào)節(jié)無(wú)功功率，保證電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器的主要安裝位置為新能源出口低壓側(cè)，根據(jù)接入點(diǎn)電壓偏差量控制所補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功，穩(wěn)定接入點(diǎn)電壓。針對(duì)新能源并網(wǎng)導(dǎo)致的諧波問(wèn)題，可安裝多脈沖換流器、電力濾波器，有效吸收諧波電流，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。其中，光伏電站并網(wǎng)，可采用多功能逆變器，使得光伏電站逆變器兼具濾波功能;風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，可在諧波水平較高母線上安裝靜止無(wú)功補(bǔ)償器，綜合濾除諧波。

2.2統(tǒng)一新能源發(fā)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)相關(guān)實(shí)踐可以得知當(dāng)前情況下，我國(guó)對(duì)于新能源的發(fā)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一，相關(guān)的規(guī)定條例還不完善。相關(guān)技術(shù)人員對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和新能源并網(wǎng)發(fā)電會(huì)產(chǎn)生的負(fù)面影響掌握程度不夠，并且對(duì)于系統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度以及影響電網(wǎng)輸電整體質(zhì)量的因素都無(wú)法做出科學(xué)的解釋和并制定應(yīng)對(duì)措施。因此相關(guān)部門和機(jī)構(gòu)要系統(tǒng)完善風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的相關(guān)設(shè)施，嚴(yán)格管理逆變器和控制器。在運(yùn)行過(guò)程不斷加強(qiáng)技術(shù)方面的研究進(jìn)度，并且針對(duì)新能源發(fā)電并網(wǎng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障提出科學(xué)有效的解決措施。最后要不斷統(tǒng)一各地多樣的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，明確新能源發(fā)電并網(wǎng)準(zhǔn)入門檻，并規(guī)定相關(guān)部門嚴(yán)格執(zhí)行并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，從基礎(chǔ)條件保證新能源發(fā)電并網(wǎng)的安全性和有效性。

2.3加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的管理

新能源發(fā)電技術(shù)的推廣帶動(dòng)了電力行業(yè)的整體發(fā)展，在行業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)技術(shù)性能指標(biāo)做出明確的規(guī)定，保證行業(yè)的技術(shù)規(guī)范。應(yīng)該加強(qiáng)在技術(shù)方面的研究，保證新能源發(fā)電并網(wǎng)的技術(shù)支持，編寫行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，減少并網(wǎng)后對(duì)電力系統(tǒng)的影響。從業(yè)者應(yīng)該認(rèn)真總結(jié)在日常工作中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，學(xué)習(xí)研究電力系統(tǒng)并網(wǎng)后的技術(shù)規(guī)范，加強(qiáng)電力系統(tǒng)的智能化建設(shè)，全面監(jiān)控新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響，優(yōu)化系統(tǒng)布局的技術(shù)設(shè)計(jì)，最大程度地減少諧波和壓波的影響，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，推動(dòng)新能源發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。

2.4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(guò)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。

2.5強(qiáng)化并網(wǎng)管理

多樣化的新能源發(fā)電方式并網(wǎng)后管理難度較大。為了更好地管理電力系統(tǒng)體系，相關(guān)的技術(shù)人員要建立信息管理平臺(tái)，對(duì)電網(wǎng)電力的數(shù)據(jù)要做好收集、整理、分析。管理部門要成立專業(yè)的管理小組，通過(guò)技術(shù)手段大規(guī)模監(jiān)控電網(wǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題并作出改進(jìn)，記錄電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，保證電網(wǎng)平穩(wěn)安全運(yùn)行。完善的管理體系可以在一定程度上提高用電質(zhì)量，確保新能源發(fā)電及有關(guān)產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)發(fā)展。

2.6無(wú)功電壓控制

新能源并網(wǎng)條件下，無(wú)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(guó)電力系統(tǒng)的無(wú)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(wú)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(wú)功裝置的選擇，保障多種無(wú)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(guò)程中，這些無(wú)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(wú)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(wú)功電壓的控制上，需要從以下方面來(lái)進(jìn)行：①無(wú)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(wú)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(chǎng)中的無(wú)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(chǎng)站群管理與無(wú)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。

結(jié)語(yǔ)

新能源并網(wǎng)后，接入大量的逆變器，對(duì)原有的配電網(wǎng)造成影響，增加電網(wǎng)諧波、造成電壓失恒、電壓閃變、信息孤島等問(wèn)題，威脅到原有配電網(wǎng)的有序運(yùn)行。因此，需要進(jìn)一步完善新能源并網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)研究。

參考文獻(xiàn)

[1]張哲聞.新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響[J].通信電源技術(shù)，2019，（12）：211-212.

[2]杜梅，葉濤.新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響[J].數(shù)字通信世界，2019，（07）：152，193.

[3]安向勇，張立偉，樊習(xí)英，等.新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2018，（16）：51-52，55.