新能源發電對地區電網調度的問題分析

蘭棟

摘 要：伴隨著社會經濟和科技的不斷進步和發展，使人們在學習、工作或生活的方方面面都擺脫不了對電能的依賴，社會的正常運轉需要能源的支持。因此，應該提高電能的供給使得地區的用電可以得到滿足，對此，除了增加供電廠的數量外，還應該同時把資源的管理優化、成本的控制以及環境保護等因素也考慮在內。同時，可以考慮開發和利用新能源來提高供電能力。新能源指的是新型的、清潔、可再生的能源，它不僅能夠提供巨大的電力資源，還不會對環境造成污染問題，對供電不足的問題提供了有效的應對方法。然而，新能源的利用也存在著一些瑕疵，會對電力行業的技術和管理水平帶來新的挑戰。本文先從新能源發電系統對繼電保護的影響和配網的故障修復進行了研究，然后對新能源發電系統對現有電網調度的影響因素及相關政策進行了分析。

關鍵詞：新能源 電網調度 問題分析

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（a）-0039-02

隨著科學技術的發展，分布式新能源發電系統已經逐漸受到很多國家的關注，越來越多的國家和地區的新能源分布式發電技術的發展已經進入了實用化階段，我國的新能源發電技術也走在了世界的前列，這些新能源發電系統就包括了風力發電機組、光伏、潮汐能發電系統、水力蓄電發電機組以及小型熱電聯產等設備。本文對新能源發電系統在故障發生時進行分析，研究新能源發電對地區電網調度的各方面因素的影響。

1 新能源發電系統對繼電保護的影響

當新能源發電系統的電流升高時，會觸發一種保護動作行為，依照其繼電保護的速動性要求，必須使裝置的保護動作時間同系統的穩定性以及用戶用電的可靠性相一致。電流保護可以分為兩種，一種是電流速斷保護，另一種是過電流保護。在穩定性強，用戶用電的可靠性以及具有選擇性的條件下，盡量保證保護裝置的動作時間更短。當時間達到一瞬間的時候，就變成了電流速斷保護，所謂“電流速斷保護”，是指僅僅反映電流增加而可以瞬間做出動作的電流保護。而限時過流保護是為了使繼電保護裝置的保護動作的選擇性得以保證，不會增大停電范圍，繼電保護裝置整定動作值的時候，必須保證下一條線的出口處當有故障發生時保護動作不會觸發，也就是說跳過下一個線路的出口處條件對其整定。過電流的保護的整合在計算時一般要依據起動電流所躲開的最大負荷。一般條件下，過電流保護不僅可以起到保護線路全場的作用，而且也可以對相鄰的線路起到保護的作用，具備后備保護功能。

2 新能源發電系統的配網的故障的修復

新能源系統在接入電網之后，會使得配電網的系統的結構以及運行方式也發生一些變化，同時因為新能源的種類日新月異，其相應的數學模型以及配電網所承擔的任務也不是完全都相同的，所以在進行處理的時候不能按照并入電網中的電源的常規的方式，以上這些原因都會導致配電網在發生故障之后的后續故障維修處理產生一定的影響。

為了使新能源能夠充分得到利用，使得新能源可以使配電網系統的穩定性和可靠性提高，美國電氣和電子工程師協會（IEEE）對新能源的并網標準IEEE929-2000做出了相應的修正，并且就孤島問題的規則的解決方案做出了研究，并提出了其相關的標準——IEEE1547-2003。在該標準規范中，規定了不能出現有意識的孤島，并且鼓勵供電的企業和用電的用戶能夠最大可能地利用新興的科學技術手段保證孤島正常運行，同時也能夠保證其他方面能達成共識。依照該標準的規定，可以利用一種新能源孤島配電網的故障維修方法，這種恢復方法可以保證在分布式電源注入容量比較大的時候，使得配電網運行的穩定性和供電的可靠性有所提高。

3 新能源發電系統對現有電網調度的影響因素

3.1 并網過程對電網的沖擊問題

一些可再生能源的發電裝置因為電容量較小，所以不得不采用異步發電機。當時用異步發電機直接并網時，由于并網前發電機本身并無電壓，同時也沒有勵磁裝置，所以并網前必須伴隨著過渡的過程，其沖擊電流是額定電流的5～6倍，對于小容量的電網，當大量的異步發電機同時并網時，會瞬間導致電網的電壓大幅度下降，從而使得同一線路電網的其他電器設備的正常運行也受到干擾，嚴重的話還會導致整個電網的安全與穩定也受到影響。對此，當前可以采取的解決方法是利用裝設軟起動設備和風機的非同期并網使得沖擊電流削減，但是該種方法可能會帶來一些諧波的干擾。

3.2 對系統穩定性的影響

由于當前一些可再生能源具有隨機性以及并網機組的運行特點，可能會對主網的穩定性造成一定的影響。大型電網具備足夠的備用容量與調節能力，所以一般不用考慮頻率穩定性的問題，但是一些孤立的小型電網，風電可能會帶來的頻率問題和穩定性問題，這些問題不可忽視。如果大型風電場的多臺風力發電機同時并網會導致電網的電壓驟降；當風速比切出風速大時，風力發電機會自動地退出并網狀態，風力發電機的大量停運，會使得機端的電容補償大量損失，從而導致電網電壓的突降，并最終會使系統電壓的穩定性水平下降。

3.3 對保護裝置的影響

當異步發電機發生近距離三相短路故障時，會導致故障電流不能持續地提供。所以裝置的相關保護問題在于怎么依據有限的故障電流來檢測電流故障的發生，使得保護裝置可以做出迅速且準確的保護動作。同時，即使提供的故障電流有限，也有可能會對現有配電網絡的正常運行造成影響。同時，在風力發電的過程中，要始終保證在有風期間與電網保持相連，使得風電機組的頻繁投切對接觸器的損害減少；當風速在起動風速附近波動時，風電機組短時以電動機運行。因此，在配置和整定風電場繼電保護裝置時應該充分考慮使用風電場和電網間聯絡線的雙向方式。

3.4 對電能質量的影響

一些具有隨機性的新能源會對電能質量產生一定的影響，具體表現為頻率波動、電壓波動、電壓閃變以及電壓跌落或者諧波等。并網的可再生能源發電機組發生輸出功率的波動或者急停的時候，會導致輸出有功的功率和無功功率也隨之發生變化，并造成電網頻率波動和電壓波動的問題的產生，導致電壓閃變抑或跌落。而風電會導致諧波問題的產生，具體的途徑有兩種：一種是風力發電機本身所具有的電力電子裝置，另外一種則風力發電機的并聯補償電容器和線路電抗發生諧振。

3.5 對發電計劃與調度的影響

部分可再生能源電站具有不可控性和隨機性，使得既不能對負荷做出準確的預測，也不能保證發電計劃制定和實施的準確性。隨機電源的容量增加也會導致電網調度產生巨大的壓力。

4 結語

綜上所述，新能源發電系統在接入地區電網后，對于新能源發電系統對繼電保護以及配網的故障的修復做出分析，并分析了新能源發電系統對現有電網調度的影響因素，探討了合理的故障維護的方法，使得電網的故障修復的成功率和速度得到有效提高，最終使供電系統的穩定性和可靠性得到提升。

參考文獻

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