王昕宇

摘要：我國近年來大力發(fā)展新能源開發(fā)利用，以緩解能源緊張局面，將太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能源等可再生資源接入原有配電系統(tǒng)中改變了國內(nèi)單向供電模式。

本文探討了新能源供電過程中不穩(wěn)定性因素對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。以及新能源并網(wǎng)造成電網(wǎng)、電壓偏差、諧波，對電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

關(guān)鍵詞：新能源并網(wǎng);電力系統(tǒng);電能質(zhì)量

引言：世界能源危機(jī)爆發(fā)開發(fā)利用清潔風(fēng)能、太陽能等可再生能源，一定程度上緩解了能源危機(jī)。我國在新能源的開發(fā)利用上獲得了一定的成效，應(yīng)用新能源先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)能、太陽能資源轉(zhuǎn)化，從而滿足供電需要，實(shí)現(xiàn)國家電網(wǎng)迅速發(fā)展。由于新能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性，并入原配電網(wǎng)，造成電壓不穩(wěn)、諧波污染問題。

一、新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響

1.1新能源并網(wǎng)給電壓偏差帶來的影響

電力系統(tǒng)中，電壓調(diào)節(jié)需要通過專有設(shè)備進(jìn)行。新能源并網(wǎng)后，新能源發(fā)電占據(jù)比例較大，電力系統(tǒng)輸出電壓產(chǎn)生變化，輸出功率也發(fā)生較大變化，提高了電壓調(diào)節(jié)難度。如依舊使用傳統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)方式，造成線路超負(fù)荷，不合理的電壓調(diào)節(jié)方式會導(dǎo)致輸出電壓值下降，用電電能值降低。因此要保證新能源入網(wǎng)后電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，結(jié)合新能源對電網(wǎng)的影響，對電力系統(tǒng)的調(diào)壓設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。在電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，要結(jié)合電力系統(tǒng)的需要，制定調(diào)壓方案，保障電力系統(tǒng)的良好電壓控制效果。

電網(wǎng)與新能源發(fā)電站一般存在公共接點(diǎn)，在銜接點(diǎn)接入電網(wǎng)短路容量、輸電線路阻抗、新能源發(fā)電穿透功率都會對電壓穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生影響。這些因素都會對新能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)電壓產(chǎn)生影響，通過調(diào)節(jié)控制來保障電壓的穩(wěn)定性。新能源受外界影響因素較多，新能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)的控制更為復(fù)雜，電能質(zhì)量管理工作難度提升。新能源并網(wǎng)后，不可控電量存在對原有電力系統(tǒng)產(chǎn)生電流沖擊作用，造成電壓閃變、波動，出現(xiàn)饋線潮流變更現(xiàn)象。對電網(wǎng)運(yùn)行造成極大影響，電力系統(tǒng)電能供電定能質(zhì)量下降。新能源并網(wǎng)后相關(guān)人員要及時進(jìn)行調(diào)控措施，加大電力系統(tǒng)內(nèi)部電容容納量，使調(diào)峰容量提高，維持電力系統(tǒng)的可靠性。新能源發(fā)電機(jī)組的開啟、停止、出力過程，輸出功率會發(fā)生較大變化，造成電壓閃變、波動。并網(wǎng)的短路容量值越高電壓閃變波動值越小，通過對電壓變化原因分析，制定相應(yīng)措施可有效減少新能源并網(wǎng)造成的影響，以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。現(xiàn)有電力系統(tǒng)往往通過投切電容器和LTC調(diào)壓分接頭來調(diào)節(jié)電壓，此類配置已無法滿足并網(wǎng)后電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行對于電壓值變化的需求[1]。

1.2新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)頻率的影響

電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，就要保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，是為滿足企業(yè)、公共事業(yè)、人民群眾用電安全的保障。與傳統(tǒng)發(fā)電相比，新能源發(fā)電就有很多不穩(wěn)定因素，一旦新能源并網(wǎng)，電力系統(tǒng)總發(fā)電容量超出原系統(tǒng)限定，會引發(fā)電力系統(tǒng)內(nèi)部電網(wǎng)頻率波動，影響供電系統(tǒng)電能質(zhì)量。如風(fēng)力發(fā)電，風(fēng)電場功率波動，直接對電力網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，在0.01-1.0Hz的功率波動產(chǎn)生影響最大，不利于電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。電力系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)時，電網(wǎng)通過有功功率，頻率平衡機(jī)制實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功率的平衡。平衡機(jī)制主要根據(jù)電網(wǎng)對電能的預(yù)測。電網(wǎng)調(diào)度人員根據(jù)以往的電網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃，預(yù)測電力系統(tǒng)各個時間段電力負(fù)荷并安排相應(yīng)的熱電系統(tǒng)設(shè)備發(fā)電，能更好實(shí)際應(yīng)對熱電系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷偏差。這種預(yù)測方式降低了發(fā)電機(jī)利用功率、減輕發(fā)電機(jī)組輸出功率調(diào)整。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率隨風(fēng)速變化頻繁波動，加重了電網(wǎng)調(diào)節(jié)功率的負(fù)擔(dān)。

在用戶現(xiàn)場或靠近用戶現(xiàn)場安裝較小發(fā)電機(jī)組，支持現(xiàn)有配電網(wǎng)的運(yùn)行需求。新能源并網(wǎng)后通過影響電力系統(tǒng)的頻率，從而影響電能的總體質(zhì)量?？梢酝ㄟ^火電廠單機(jī)等效模型進(jìn)行分析。可以直接對火電廠電網(wǎng)頻率波動趨勢進(jìn)行相關(guān)影響情況分析。如新能源發(fā)電組功率為1.5MW，其頻率小于1.5Hz時，經(jīng)模型計(jì)算可得穿透率為18%頻率偏差最為合理。對于光伏發(fā)電研究表明，光伏發(fā)電容量占比小則電網(wǎng)頻率正常;發(fā)電容量占比大時，電網(wǎng)系統(tǒng)頻率波動大，造成電網(wǎng)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)正常情況下，不易出現(xiàn)頻率不正常。分布式電源接入，分布式電源占比在電網(wǎng)系統(tǒng)占比增大，新能源并網(wǎng)發(fā)電具有隨機(jī)性、不穩(wěn)定性，可影響電網(wǎng)頻率。

1.3新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)諧波的影響

新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響，也產(chǎn)生對電網(wǎng)諧波的影響。分布式電源接入，對逆變器需求量大。逆變器采用脈寬調(diào)制控制方法，在并網(wǎng)過程中產(chǎn)生大量諧波。在風(fēng)電場、光伏發(fā)電，電力電子裝備是發(fā)電系統(tǒng)必不可少的設(shè)備。并網(wǎng)過程中常常存在不少問題。如進(jìn)行光伏逆變器的并網(wǎng)過程中，通過脈寬調(diào)控來控制的，這種控制方式極易造成明顯電壓、電流諧波。光伏發(fā)電在各地發(fā)展?fàn)顩r不同，與當(dāng)?shù)貧夂蛴嘘P(guān)，光伏發(fā)電并網(wǎng)后，由于輸出功率不穩(wěn)定，對電能質(zhì)量造成不利影響。并網(wǎng)后受氣候影響，并網(wǎng)位置和并網(wǎng)容量也不同，光伏并網(wǎng)規(guī)模變大，輸出功率就會變大，所并網(wǎng)處所獲得功率變大，電壓增加超出一定的電壓值，對整個電網(wǎng)造成巨大沖擊[2]。

光伏發(fā)電作為電力系統(tǒng)發(fā)電能源，其功率變化直接影響電網(wǎng)電壓，導(dǎo)致電壓出現(xiàn)波動。發(fā)電系統(tǒng)大量使用電子換流器，將光伏發(fā)電產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，方便電力傳輸和后期使用，但這一過程會產(chǎn)生大量諧波電流。并網(wǎng)效果還受到光照、角度、風(fēng)速等影響。這些諧波波形極不穩(wěn)定，電容器、電抗器的諧振性加強(qiáng)了諧波畸形。而風(fēng)力發(fā)電造成諧波原因在于風(fēng)力發(fā)電過程中補(bǔ)償電容器與電抗的相互作用或是電網(wǎng)不對稱故障所產(chǎn)生的，也可能是風(fēng)力發(fā)電自身運(yùn)行時安裝了大量電子設(shè)備產(chǎn)生的諧波。諧波出現(xiàn)極大影響了電網(wǎng)電能質(zhì)量，諧波電流出現(xiàn)使電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在一定的安全隱患，嚴(yán)重時可引發(fā)電力系統(tǒng)癱瘓，影響正常生產(chǎn)生活。為了盡可能的避免諧波產(chǎn)生，需制定有效措施。如風(fēng)電場并網(wǎng)過程中可以使用不同的風(fēng)機(jī)，避免同類型風(fēng)機(jī)產(chǎn)生諧波，為避免諧波出現(xiàn)，可在并網(wǎng)系統(tǒng)安裝過濾裝置。新能源并網(wǎng)時相關(guān)人員要嚴(yán)格控制可影響因素對諧波產(chǎn)生的影響，實(shí)現(xiàn)良好并網(wǎng)控制。

二、新能源并網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化對策

2.1加強(qiáng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量控制

對于影響電能質(zhì)量的主要因素進(jìn)行電力系統(tǒng)內(nèi)部優(yōu)化，一方面從電壓閃變、波動，在原電路裝濾波器，平衡電網(wǎng)變壓波動，通過裝動態(tài)電壓恢復(fù)器，來提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。另一方面是減少諧波帶來影響，加裝靜止無功補(bǔ)償器。為加強(qiáng)電網(wǎng)電能質(zhì)量，有關(guān)部門可加強(qiáng)對儲能與大面積新能源開發(fā)整合、并網(wǎng)管控力度[3]。

無功電壓控制在新能源并網(wǎng)條件下實(shí)施，有效實(shí)現(xiàn)了良好控制電能質(zhì)量。新能源并網(wǎng)過程中，存在較多干擾性因素，相關(guān)人員日常工作中應(yīng)加強(qiáng)對干擾性問題的分析，嚴(yán)格對干擾因素進(jìn)行控制。

2.2完善相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

新能源近些年來獲得廣泛應(yīng)用，在發(fā)電領(lǐng)域運(yùn)用的技術(shù)較多，新能源發(fā)電并網(wǎng)的運(yùn)用更為復(fù)雜，實(shí)際運(yùn)用過程中存在諸多問題。不斷加強(qiáng)對新能源發(fā)電的研究，解決存在的問題減少其對發(fā)電電能質(zhì)量的影響。認(rèn)真參加電力信息技能培訓(xùn)，為做好電力系統(tǒng)智能化管理，及時監(jiān)測并網(wǎng)數(shù)據(jù)，分析其對電網(wǎng)運(yùn)行的影響。提升并網(wǎng)技術(shù)，減少諧波、電壓閃變、電壓波動對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響。

結(jié)論：隨著傳統(tǒng)能源供應(yīng)日漸緊張，新能源開發(fā)得到了有關(guān)部門的重視。新能源開發(fā)尚處于初級階段，存在著諸多問題，一定程度上影響著新能源發(fā)電的發(fā)展。開發(fā)新能源并網(wǎng)技術(shù)成為，新能源應(yīng)用在發(fā)電領(lǐng)域的重要工作。借助互聯(lián)網(wǎng)、電氣自動化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新能源并網(wǎng)技術(shù)智能化管理，確保新能源發(fā)電可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜梅，葉濤.新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響[J].數(shù)字通信世界，2019（07）：144+185.

[2]張哲聞.新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響[J].通信電源技術(shù)，2019，36（12）：211-212.

[3]張陽玉，劉曉琳.新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響[J].價值工程，2020，39（14）：235-236.