王豫琦

摘要：新能源接入配電網(wǎng)后，盡管擴(kuò)大了發(fā)電容量，然而因新能源供電體系存在間歇性及不確定性問題的緣故，難免會(huì)影響原有配電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量。因此本文將在分析新能源并網(wǎng)發(fā)電類型及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)新能源并網(wǎng)發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響進(jìn)行分析，并探討了提升新能源發(fā)電并網(wǎng)質(zhì)量的措施，以供相關(guān)的工作人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞：新能源;并網(wǎng);發(fā)電;配電網(wǎng);電能質(zhì)量;影響

1新能源并網(wǎng)發(fā)電類型及特點(diǎn)

新能源形式主要包含由太陽或地球通過運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的太陽能、光能及風(fēng)能等，與傳統(tǒng)能源相比具備污染少、儲(chǔ)量大等優(yōu)點(diǎn)，在化解當(dāng)前資源枯竭、能源污染的難題方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。太陽能及風(fēng)力發(fā)電等新能源發(fā)電方式，在季節(jié)及時(shí)間方面的要求極強(qiáng)，發(fā)電機(jī)組在光照或風(fēng)力充足的前提下方可滿負(fù)荷運(yùn)作，從而達(dá)成向?qū)?yīng)公共電網(wǎng)輸送大量電能的目標(biāo)。然而，當(dāng)發(fā)電機(jī)組面臨無光照或風(fēng)力不足的情況時(shí)就會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這也突出了新能源并網(wǎng)發(fā)電間歇性的特點(diǎn)。

2新能源并網(wǎng)發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響

2.1電壓的影響

現(xiàn)階段新能源發(fā)電主要包含風(fēng)力和太陽能兩種類型，無論太陽能還是風(fēng)能都屬于清潔性能源，并且可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)應(yīng)用。不過在發(fā)電過程中會(huì)受到自身特點(diǎn)影響，比如太陽能發(fā)電光照強(qiáng)度將會(huì)影響發(fā)電量，并且夜晚無法接受的光照自然難以產(chǎn)生電能，其次很多地區(qū)光照強(qiáng)度較大，這也導(dǎo)致在發(fā)電量上存在差異，并且出現(xiàn)發(fā)電率輸出功率波動(dòng)較大的問題，而電壓變化大必然會(huì)對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)造成負(fù)面影響。另外風(fēng)力發(fā)電主要受到風(fēng)速影響，相比太陽能發(fā)電更容易引發(fā)功率波動(dòng)，風(fēng)速高低始終處在不斷變化的狀態(tài)下，所以發(fā)電過程中功率波動(dòng)較大，同樣會(huì)影響配電網(wǎng)與電能質(zhì)量。除此之外新能源發(fā)電在開始階段、運(yùn)行階段以及停止階段，都會(huì)存在顯著的變化，輸出功率變化也會(huì)影響電壓，同時(shí)會(huì)給電力系統(tǒng)造成較大壓力，引發(fā)嚴(yán)重的電壓波動(dòng)事故。因此需要采取科學(xué)合理的防范措施，在電壓變化過程中進(jìn)行預(yù)防，就能增強(qiáng)新能源發(fā)電并網(wǎng)的安全、穩(wěn)定。

2.2頻率的影響

相比傳統(tǒng)的發(fā)電方法，新能源發(fā)電技術(shù)最大的特點(diǎn)就是隨機(jī)性，如果采取新能源發(fā)電并網(wǎng)，電力系統(tǒng)總體發(fā)電容量超過規(guī)定，就會(huì)造成配電網(wǎng)頻率波動(dòng)過大的問題，對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量造成沖擊。例如在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中，風(fēng)電場(chǎng)存在的功率波動(dòng)，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成很大影響，如果把影響通過函數(shù)的形式轉(zhuǎn)化，就能明確風(fēng)電場(chǎng)輸出功率波動(dòng)與火電機(jī)組轉(zhuǎn)速變化，從而獲取影響配電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的頻率數(shù)值。由此可見新能源發(fā)電并網(wǎng)過程中，需要注意對(duì)配電網(wǎng)頻率的沖擊，可以結(jié)合模型展開計(jì)算，對(duì)配電網(wǎng)頻率實(shí)施有效監(jiān)測(cè)，以此來減小對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量造成的負(fù)面影響。

2.3并網(wǎng)諧波的影響

新能源發(fā)電技術(shù)會(huì)受到自身與外界等因素影響，從而形成相應(yīng)的電壓電流諧波，這也會(huì)對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量造成影響。比如在光伏發(fā)電技術(shù)中，光照強(qiáng)度、陰影變化都會(huì)影響發(fā)電功率，而發(fā)電功率的變化就會(huì)造成諧波污染與電壓波動(dòng)問題。除此之外發(fā)電機(jī)組本身也會(huì)形成諧波畸變，為了能夠確保直流電與交流電轉(zhuǎn)換，光伏發(fā)電系統(tǒng)往往會(huì)使用大量電子轉(zhuǎn)流器，這也是產(chǎn)生電流諧波畸變的重要原因，電抗器與電容器的諧振規(guī)律則會(huì)大大提高諧波畸變強(qiáng)度，另外電容與電抗的相互作用也會(huì)產(chǎn)生諧波畸變，對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行造成影響。雖然可以采取合理的補(bǔ)償措施，保證并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行平衡，但是新能源配電網(wǎng)系統(tǒng)要更為復(fù)雜，及時(shí)采取合理補(bǔ)償措施仍然會(huì)造成諧波現(xiàn)象。

2.4孤網(wǎng)的影響

在新能源發(fā)電并網(wǎng)過程中，配電網(wǎng)出現(xiàn)失壓現(xiàn)象時(shí)，風(fēng)力與光伏發(fā)電還會(huì)持續(xù)運(yùn)行，并且對(duì)已經(jīng)失壓的配電網(wǎng)繼續(xù)供電，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的狀態(tài)，最終形成新的平衡網(wǎng)也就是孤網(wǎng)。孤網(wǎng)中的電壓與頻率不受大配電網(wǎng)控制，并且無法借助大配電網(wǎng)對(duì)其展開操控，如果造成孤網(wǎng)現(xiàn)象，并且接收功率發(fā)生變化，必然會(huì)對(duì)孤網(wǎng)系統(tǒng)造成顯著影響，其中電壓與頻率的變化十分明顯，可能存在超出允許值的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)整個(gè)電力設(shè)備造成損害。

3提升新能源發(fā)電并網(wǎng)質(zhì)量的措施

3.1優(yōu)化儲(chǔ)能及新能源的協(xié)調(diào)控制

首先，在管理和控制儲(chǔ)能及新能源整合發(fā)電的環(huán)節(jié)中，個(gè)別規(guī)劃中將分散式控制管理模式及協(xié)調(diào)控制分別設(shè)置為主要和次要管理方向，實(shí)現(xiàn)了一定的優(yōu)化。同時(shí)，也可引入與風(fēng)險(xiǎn)約束相關(guān)的廣域協(xié)調(diào)調(diào)度方式。其次，新能源并網(wǎng)后，通過儲(chǔ)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(jìn)風(fēng)電、光電爬坡率得以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，盡可能地滿足國家規(guī)定的新能源并網(wǎng)中風(fēng)電、光電有功功率變化。針對(duì)儲(chǔ)能充電、放電行為因光電、風(fēng)電功率波動(dòng)產(chǎn)生變化的情況，可引入超前控制方式，在光電、風(fēng)電功率短期波動(dòng)方面能夠達(dá)成一定的控制成效。在合并蓄電池與超級(jí)電容的基礎(chǔ)上形成儲(chǔ)能，能在一定程度上抑制不同時(shí)期新能源的輸出功率。盡管上述方法因?qū)嵱眯?、?jīng)濟(jì)性等綜合因素影響的緣故，尚未全面投入實(shí)踐應(yīng)用中，但其本身具備不可忽視的優(yōu)勢(shì)，拓展了新能源并網(wǎng)后優(yōu)化電能質(zhì)量的新思路。

3.2合理控制電能質(zhì)量

新能源并網(wǎng)后難免會(huì)影響電力系統(tǒng)，此時(shí)應(yīng)以電能影響的具體內(nèi)容為根據(jù)，做好配電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備完善工作。通過優(yōu)化布局和設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)，針對(duì)閃變及波動(dòng)易發(fā)位置做好電力濾波器的加裝，控制電壓波動(dòng)處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，從而為其運(yùn)行穩(wěn)定性提供保障。

3.3配電網(wǎng)調(diào)度控制

在確保配電網(wǎng)調(diào)度控制科學(xué)性和系統(tǒng)性的同時(shí)，加大新能源的利用程度。以負(fù)責(zé)發(fā)電計(jì)劃、實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)及自動(dòng)控制發(fā)電量的各個(gè)機(jī)組為對(duì)象分析其運(yùn)行情況，引入針對(duì)性的控制措施，能使各機(jī)組實(shí)現(xiàn)更密切地配合，平衡區(qū)域級(jí)配電網(wǎng)功率。該過程中，一般都應(yīng)用了聯(lián)絡(luò)線頻率偏差控制技術(shù)。結(jié)合自動(dòng)發(fā)電量控制技術(shù)、電壓無功功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，向新能源并網(wǎng)系統(tǒng)下達(dá)調(diào)度指令，監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)無功功率及有功功率。要想實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，需要在配電網(wǎng)中接入安穩(wěn)控制系統(tǒng)并作為配電網(wǎng)安全防御體系之一，在聯(lián)合繼電保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上，最大限度地控制后續(xù)可能出現(xiàn)的各類干擾及影響因素，在避免電力受損的同時(shí)，還能消除發(fā)生電力事故的可能性。

3.4無功電壓控制

無功電壓控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)建立在風(fēng)電機(jī)組、光伏逆變器及無功設(shè)備特性的基礎(chǔ)上，在各類無功設(shè)備統(tǒng)籌的前提下，結(jié)合各設(shè)備間性能的差異即可控制整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)不同節(jié)點(diǎn)電壓，確保其始終處于規(guī)定范圍內(nèi)，如此即可實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)電力系統(tǒng)電壓安全性的提高。就無功電壓控制技術(shù)而言，主要包含下述幾方面：一是同步開展功率預(yù)測(cè)與無功電壓控制，將功率預(yù)測(cè)結(jié)果融入無功電壓控制中，聯(lián)合各個(gè)無功設(shè)備形成的響應(yīng)時(shí)長后，結(jié)合大容量、靜態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備合理調(diào)控大規(guī)模間歇性新能源場(chǎng)站內(nèi)無功電壓。情況必要時(shí)，通過小幅波動(dòng)動(dòng)態(tài)裝置的運(yùn)用，可使電力系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定、安全的運(yùn)行狀態(tài)。二是以新能源場(chǎng)站群為對(duì)象，通過無功電壓控制方式的應(yīng)用，確定電壓控制的中樞點(diǎn)為場(chǎng)站群匯集升壓站，形成場(chǎng)站內(nèi)升壓變壓器的高壓側(cè)電壓，此時(shí)能體現(xiàn)出適當(dāng)?shù)募s束效果，在與變電站與場(chǎng)站內(nèi)無功調(diào)節(jié)裝置聯(lián)合之后展開有效處理。在該方式的運(yùn)用下，能為區(qū)域內(nèi)電壓提供穩(wěn)定性保障。

4結(jié)束語

隨著環(huán)境污染和能源短缺問題的日趨嚴(yán)重，新能源發(fā)電技術(shù)得到了快速發(fā)展。新能源并網(wǎng)發(fā)電在配電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，其對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響也越來越大。為保證配電網(wǎng)運(yùn)行的電能質(zhì)量要求和促進(jìn)新能源發(fā)電的發(fā)展，對(duì)新能源并網(wǎng)發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響進(jìn)行探討具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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