新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質量影響的分析

張赟

摘? 要： 近年來，國家大力發(fā)展太陽能、風能、生物質能源等清潔可再生資源，新能源接入到原有的電網(wǎng)中，改變了傳統(tǒng)電網(wǎng)潮流單向供電模式， 既滿足了用電需求又降低了碳排放。但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)供電質量。該文在闡述新能源并網(wǎng)發(fā)電 類型與特點的基礎上，剖析了新能源并網(wǎng)帶給電力系統(tǒng)電能質量的具體影響，并探討了優(yōu)化新能源發(fā)電并網(wǎng)質量的措施，以供參考與借鑒。

關鍵詞： 新能源并網(wǎng);電能質量;影響

引言

中國傳統(tǒng)能源結構已不能滿足當前可持續(xù)發(fā)展的要求，新能源的開發(fā) 和利用已成為能源戰(zhàn)略目標的重大舉措。以太陽能和風能資源為例，先進 技術的應用可將太陽能和風能轉化為電能資源，滿足能源需求，實現(xiàn)電網(wǎng) 的快速發(fā)展。新能源的整合導致能源的多樣化，但在一定程度上影響電力 系統(tǒng)的電能質量，需采取必要的措施以提高新能源整合的應用效率。

1 新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質量的影響

1.1? 新能源并網(wǎng)對電壓偏差的影響

首先從新能源的發(fā)電開始。太陽能發(fā)電是將太陽的光能轉換為電 能，發(fā)電效率受氣候環(huán)境等因素的影響很大，在白天、晴天和陰天之間 的光能有很大差異。所以太陽能發(fā)電的輸出功率變化很大，并且電壓變 化很大。風力發(fā)電依靠風能轉換電能，這就是為什么風力發(fā)電廠通常建 在風能資源豐富的地區(qū)的原因。風速的變化會對風能產(chǎn)生很大影響，并 導致電壓波動和閃爍。在停止和啟動新發(fā)電機組的過程中輸出功率會劇 烈波動，電壓也會發(fā)生顯著變化，這會對電網(wǎng)產(chǎn)生重大影響并導致電壓 波動和閃爍。電網(wǎng)連接的短路容量值越高電壓波動越小。通過研究電壓 變化的原因并制定相應的措施，可有效減少新能源接入電網(wǎng)的不利影 響，并保證電網(wǎng)的正常運行。

1.2? 對饋線穩(wěn)態(tài)電壓的影響

新能源并網(wǎng)后，一旦發(fā)電功率有較大波動出現(xiàn)，電力線路中的負荷也 會受到影響，功率的波動帶來了電壓的不穩(wěn)定，此時如果仍然選擇傳統(tǒng)調 壓方式很難為電壓質量提供保障。電壓調節(jié)期間，應當參照電力系統(tǒng)運行 需求，對調壓方案進行改進，以此優(yōu)化新能源發(fā)電的電壓控制效果。通常 而言，新能源發(fā)電站與電網(wǎng)間存在公共，在銜接點，能源發(fā)電穿透功率、 接入電網(wǎng)短路容量等都會影響其穩(wěn)態(tài)電壓。要想促進電壓穩(wěn)定性的提高， 有必要做好相關影響因素的控制及調節(jié)工作。

1.3? 新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)頻率影響

電網(wǎng)正常運行狀態(tài)下，不易出現(xiàn)頻率不正常的現(xiàn)象。一般電網(wǎng)通過 有功功率—頻率平衡機制實現(xiàn)電網(wǎng)功率的平衡。平衡控制機制主要依據(jù) 電網(wǎng)對電能精準的預測。電網(wǎng)調度人員根據(jù)過去發(fā)電調度計劃，預測電 力系統(tǒng)各個時段的電力負荷，從而根據(jù)各個時段的電力負荷，安排相應 的熱電設備容量進行發(fā)電，以便更好地應對實際負荷偏差。這種預測方 式減輕了電網(wǎng)各個發(fā)電機組輸出功率的調整，又減少了發(fā)電機組利用功 率預留一定的備用容量，確保了電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。而與傳統(tǒng)發(fā)電方式 相比，新能源發(fā)電的隨機性明顯，一旦新能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)總的發(fā)電 容量超過了系統(tǒng)限定，功率的不平衡將會引發(fā)電網(wǎng)頻率的較大波動，需 要通過切機等方式來維持電網(wǎng)電能頻率。以風力發(fā)電系統(tǒng)為例，風力發(fā) 電系統(tǒng)并網(wǎng)時，以并網(wǎng)的發(fā)電機組正常額定容量計算，由于風力發(fā)電機 組的輸出功率隨著風速的變化頻繁波動，而接入系統(tǒng)的風力發(fā)電機組越 來越多，使得系統(tǒng)的總發(fā)電容量波動較大，隨機性、不確定性較大，大 大增加了電網(wǎng)調節(jié)頻率的負擔。

1.4? 新能源發(fā)電并網(wǎng)給諧波帶來的影響

新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質量的影響，還體現(xiàn)在對諧波的影響方 面。當前，在我國新能源并網(wǎng)中，最為常見的就是風力發(fā)電與太陽能光伏 發(fā)電，在這些并網(wǎng)技術下，電力電子裝置是電力系統(tǒng)內不可或缺的設備。 但是，在并網(wǎng)技術的具體應用過程中，常常存在著一些問題，比如，并網(wǎng) 光伏逆變器的控制是由脈寬調制來實現(xiàn)的，這種特殊的控制方式，使得在 并網(wǎng)過程中極易出現(xiàn)明顯的電壓與電流諧波。此外，并網(wǎng)效果還會受到光 照、角度等因素的影響，這些影響因素加大了電力系統(tǒng)的諧波污染。因此，新能源并網(wǎng)上，有關人員要嚴格根據(jù)相關因素對諧波所產(chǎn)生的影響， 實現(xiàn)良好的并網(wǎng)控制，保障新能源并網(wǎng)的電能質量。

2 提升新能源并網(wǎng)電能質量的相關措施

2.1? 電網(wǎng)調度控制

新能源并網(wǎng)作為當前電力系統(tǒng)完善的一個重要措施，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)會對原有電力系統(tǒng)的電能質量 產(chǎn)生一定的影響，因此，要最大程度上減小這種影響，相關部門必須要結 合新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)運行的具體情況，加強對電網(wǎng)調度的控制，尤其是 要加強在并網(wǎng)流程方面的管理與控制，使得在電力系統(tǒng)的運行過程中，能 夠充分應用系統(tǒng)性的電網(wǎng)調度，提高新能源發(fā)電的效益。在電網(wǎng)調度的管 理與控制方面，相關部門與人員需要保障所有的設備設施處于正常的運行 狀態(tài)下，使得各種設備可以在電力系統(tǒng)內，發(fā)揮其應有的作用。當前，在 新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的電網(wǎng)調度控制方面，有關電力企業(yè)逐步應用了聯(lián)絡 線頻率偏差掌控技術，該種技術的應用，大大提升了新能源。

2.2? 完善技術標準與規(guī)范

新能源具有環(huán)保和可再生能源的優(yōu)點，近年來已被廣泛使用。由于 新能源發(fā)電涵蓋更多的技術領域，且新能源發(fā)電的連接更加復雜，因此在 實際使用的過程中仍存在一些問題。為減少并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質量的負面影 響，必須不斷加大對新型發(fā)電系統(tǒng)互聯(lián)的研究力度，不斷提高新型發(fā)電系 統(tǒng)互聯(lián)的技術水平，解決新能源接入問題。同時應認真研究和檢查能源信 息和通信技術等先進技術，針對新能源的特點制定相關的技術標準，對供 電系統(tǒng)進行智能管理，并及時監(jiān)控電網(wǎng)連接對電網(wǎng)運行的影響，不斷優(yōu)化 新的電網(wǎng)技術、諧波治理和電能質量監(jiān)測控制技術以減少電壓波動，確保 新發(fā)電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3? 優(yōu)化儲能及新能源的協(xié)調控制

首先，在管理和控制儲能及新能源整合發(fā)電的環(huán)節(jié)中，個別規(guī)劃中 將分散式控制管理模式及協(xié)調控制分別設置為主要和次要管理方向，實現(xiàn) 了一定的優(yōu)化。同時，也可引入與風險約束相關的廣域協(xié)調調度方式。其 次，新能源并網(wǎng)后，通過儲能與大規(guī)模性能源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的綜合利用， 在促進風電、光電爬坡率得以實現(xiàn)優(yōu)化的基礎上，盡可能地滿足新能源并 網(wǎng)中風電、光電有功功率變化。針對儲能充電、放電行為因光電、風電功 率波動產(chǎn)生變化的情況，可引入超前控制方式，在光電、風電功率短期波 動方面能夠達成一定的控制成效。在合并蓄電池與超級電容的基礎上形成 儲能，能在一定程度上抑制不同時期新能源的輸出功率。盡管上述方法因 實用性、經(jīng)濟性等綜合因素影響的緣故，尚未全面投入實踐應用中，但其 本身具備不可忽視的優(yōu)勢，拓展了新能源并網(wǎng)后優(yōu)化電能質量的新思路。

3 結束語

在可持續(xù)發(fā)展的背景之下，太陽能和風能等其他新能源逐漸被添加到 電力系統(tǒng)當中，并且新電力系統(tǒng)的連接正在逐漸成為當前電力工業(yè)發(fā)展中 的重要趨勢?，F(xiàn)在的并網(wǎng)連接實現(xiàn)了電網(wǎng)的多樣化，但對電能的質量在一 定程度上也有著不同的影響。所以應采取必要的控制措施從而進一步改善 電網(wǎng)中電能的整體質量。

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