新能源并網對電力系統電能質量的影響

杜 梅，葉 濤

（1.河北工業大學城市學院，天津 300132：2.國網山西省陽泉市供電公司物資部，陽泉 045000）

1 新能源并網對電壓偏差的影響

1.1 新能源并網對電壓閃變和波動的影響

首先從分析新能源發電的特點入手，光伏發電是利用太陽能，其發電效率受到溫度、光照等因素影響較大，白天因晴天和陰天的溫度、光照有較大差異發電量不同，晚間因溫度低、無陽光不發電，從而造成光伏發電輸出功率變化較大，引起電壓變化較大。風力發電受風速的影響較大，所以一般都在風能資源豐富的地區建立風力發電廠。風速變化造成風力發電功率變化較大，從而造成電壓的閃變、波動。新能源發電機組的停止和開啟、出力等過程中，輸出功率會發生較大的波動，電壓也隨之發生較大的變化，對電網造成很大的沖擊，導致電壓閃變與波動。并網的短路容量值越高，電壓閃變波動越少。通過對電壓變化原因的研究，制定相應的措施可以有效減少新能源并網對電力系統造成的不良影響，保證電力系統正常運行。

1.2 新能源并網對饋線穩態電壓的影響

因新能源發電受外界因素影響，輸出電壓變化較大，輸出功率變化也較大，并網后當新能源容量占比較大時，便提高了電網運行電壓調節的難度。而現有電力系統一般都是通過投切電容器和LTC 調壓分接頭來調節電壓，這樣的配置不能滿足并網后電網安全運行對電壓值的變化要求。新能源并網后，不科學合理的電網調壓方式會導致輸出電壓值的下降，導致用電電能質量的降低。所以要保證并網后電力系統正常穩定運行，必須針對新能源并網對電網的影響，考慮優化電力系統的調壓方式。

2 新能源并網對電網頻率的影響

電力系統頻率穩定，這是對電網安全穩定運行的基本要求，是滿足各企業、公共事業及廣大人民群眾的用電安全可靠的保障。通過對光伏發電站的頻率進行研究發現，光伏發電的容量占比較小時電網頻率正常；發電容量占比過大時，電力系統的頻率會出現較大波動，影響電網的正常運行，給人們生產生活用電帶來不利影響。在風力發電方面，經研究發現在0.01～1.0Hz的功率波動，對電力系統造成的影響最大，不利于電力系統的正常運行。要想減少新能源并網對電網頻率的影響，既要保證電網正常運行，同時滿足大量新能源發電并網需求，必須充分考慮新能源發電不穩定性的特點，減少新能源發電并網對電網頻率的不良影響。

3 新能源并網對電網諧波的影響

光伏發電并網后，因為其輸出功率的不穩定性，會對電能質量帶來不利影響。下面逐一進行分析。一是潮流方向變化。光伏發電在各地的發展情況不盡相同，與當地的天氣有很大關系，所以光伏發電并網位置和容量也不一樣，一旦光伏并網容量過大，也就是光伏發電規模較大，輸出功率較大，在并網處獲得的輸入功率大，造成電壓增加，超過一定的電壓值，就會導致潮流倒向，對整個電網造成很大的沖擊，妨礙電網系統的正常運行。二是電壓波動。并網后作為電力系統的電源之一光伏發電功率的波動，直接影響了電網電壓，導致電壓波動。三是諧波畸變。光伏發電系統會大量使用電力電子換流器，作用是將光伏發電的直流電轉變為交流電，這樣方便電力的傳輸和利用，但是并網后會產生大量的諧波電流。這些諧波電流波形具有不穩定性，而電抗器、電容器的諧振特性，加強了諧波畸變。通過以上幾點光伏發電對電網電能質量造成了較大的影響。風力發電并網造成諧波原因，一是由于風力發電系統中的補償電容器與電抗在運行過程中相互作用產生，對電網系統的影響較大，是造成諧波的主要原因之一。二是電網不對稱故障產生的電壓諧波。三是風力發電機組自身運行產生的諧波。

4 新能源并網對電力系統的影響

通過對我國電力系統的研究可以看出，新能源發電已經在我國各地得到了大力的推廣，成為主要的新能源發電方式。因為我國電力系統普遍是單電源放射型布設，光伏發電等新能源發電并網，改變了原來的單電源模式，所以必須優化電網的拓撲結構，否則會引起繼電保護的錯誤動作。一是在過流保護方面，當電力系統出現異常情況時，因為新能源并網后電流不穩，增加了繼電保護線路在對異常情況的電流進行判斷時的難度，從而影響了饋線保護電路的靈敏度，導致判斷錯誤，造成拒動或誤動等情況的發生。二是距離保護，并網后電網的拓撲結構發生了變化，導致距離保護縮短。

5 優化新能源發電并網策略

5.1 加強對電能質量的控制

通過前面就新能源發電對電力系統的影響進行綜合分析，建議針對影響電能質量的主要因素，對電力系統進行優化。一是電壓閃變和波動方面，通過在電路中加裝有源電力濾波器，來平衡并網的電壓波動，通過加裝動態電壓恢復器，提高電網穩定性。二是減少諧波影響，通過加裝靜止無功補償器，減少諧波干擾。

5.2 完善技術標準與規范

新能源具有環保和可再生的優點，近年來得到了廣泛應用。新能源發電涉及的技術領域比較多，新能源發電并網則更為復雜，所以在實際應用中還存在一些問題。要不斷加強對新能源發電并網的研究，不斷完善新能源發電并網的技術標準，針對新能源并網中存在的問題進行攻關，減少并網對電力系統電能質量帶來的不良影響。同時認真學習研究電力信息通信技術等先進技術，做好電力系統的智能化管理，及時監測并網對電網運行的影響，從而不斷優化新能源并網技術，減少諧波、電壓波動等對電力系統的危害，確保新能源發電行業可持續發展。

6 結束語

隨著傳統能源供應的日趨緊張和人們對環境保護的重視，新能源開發得到了世界各國的重視。因為新能源的開發還處于初級階段，所以在實際的應用過程中還存在許多的問題，阻礙了新能源發電的可持續發展。我們必須高度重視新能源發電并網技術的研究，借助互聯網技術、電氣自動化等技術，實現新能源并網發電的智能化管理，加大新能源發電在電網中的占比，從而減少傳統能源發電帶來的環境污染問題，減少珍貴的不可再生能源的浪費，確保新能源發電的可持續發展。