新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響研究

尹沖 浙江昌能規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司 陳歡 檀軍 浙江南都能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營有限公司

無論是社會發(fā)展還是日常生活，都離不開高效、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。從環(huán)保角度來看，新型能源的產(chǎn)電技術(shù)將會逐漸取代傳統(tǒng)的技術(shù)，我國要實(shí)時(shí)調(diào)整電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)。但是，我國新興能源產(chǎn)電技術(shù)起步較晚，所以關(guān)鍵技術(shù)還有待進(jìn)一步發(fā)展和突破，工程技術(shù)人員需要進(jìn)一步研發(fā)和應(yīng)用新能源產(chǎn)電技術(shù)。

一、新能源發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

在現(xiàn)在社會中，鋪張浪費(fèi)逐漸被世人詬病，儉省節(jié)約是大眾所提倡的。在探究新能源的初期，人們就在設(shè)想，假如傳統(tǒng)資源都是有盡的，那么能不能開發(fā)一種或者一類可以無盡使用的能源。人類的智慧是無窮無盡的。跟煤、石油、天然氣一樣，風(fēng)、水、太陽等也是一類自然資源。那么如何利用這些資源去進(jìn)行發(fā)電是人們一直以來所探討的問題，在不斷的探索與實(shí)踐中，建成了許多風(fēng)力發(fā)電機(jī)，許多像三峽大壩、小浪底大壩一樣的水力發(fā)電，甚至具有里程碑意義的核電站等，這些人類智慧的結(jié)晶都代表著時(shí)代的進(jìn)步。人類總是處在不斷探索發(fā)現(xiàn)中的，只有敢于設(shè)想才會有可能實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在，在我們的無畏創(chuàng)造下，國家在不斷建設(shè)這些風(fēng)力、水力、太陽能、核能的發(fā)電站，而大幅度的減少燃燒傳統(tǒng)資源進(jìn)行發(fā)電，這些新能源不但可以做到可循環(huán)利用，最大的優(yōu)勢便是環(huán)保，不會產(chǎn)生任何對環(huán)境不好的東西。如今雖然社會在飛速進(jìn)步，但是環(huán)境污染卻日益嚴(yán)重，環(huán)境的破壞影響到人們的正常生活，所以政府出臺一系列措施想要從源頭就遏制污染，而新能源發(fā)電就是響應(yīng)政府號召最好的例子，正因如此，新能源發(fā)電才會越來越受社會的追捧，越來越受民眾的喜愛，以后也會越來越長久的發(fā)展下去。

二、新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響

（一）新能源并網(wǎng)對電壓方面的影響

新能源發(fā)電主要是依靠太陽能、風(fēng)能等清潔能源，這些能源能夠循環(huán)使用，在自然界中廣泛存在。太陽能發(fā)電系統(tǒng)受光照的影響較大，白天與夜晚的發(fā)電量相差很多，夜晚接受不到光照，幾乎不產(chǎn)生電能，在光照照射強(qiáng)度較大的地區(qū)，會長時(shí)間接受光照，生成的電量較多，而在光照時(shí)間較短的地區(qū)，發(fā)電量則相對較少，這種差別會導(dǎo)致發(fā)電輸出功率波動較大，使電壓變化較大，對電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。風(fēng)力發(fā)電廠會選擇風(fēng)力較大的地區(qū)，會受到風(fēng)速的影響。風(fēng)速的變化很容易造成風(fēng)力發(fā)電功率波動，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在采用新能源發(fā)電過程中，會在開始、工作和停止的過程中出現(xiàn)變化，導(dǎo)致輸出功率的變化，影響電壓的輸出。這種波動很容易給電力系統(tǒng)帶來壓力，發(fā)生電壓的波動事件。電網(wǎng)的并網(wǎng)短路容量值越大，電壓的波動就越小。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在電壓變化過程中，通過制定科學(xué)合理的防范措施，可保證新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響。

（二）對電網(wǎng)諧波的影響

我國新能源并網(wǎng)主要以光伏發(fā)電站、風(fēng)電場為主，其在諧波方面的影響如下：（1）并網(wǎng)光伏電站運(yùn)行時(shí)，光照變化會導(dǎo)致光伏電站輸出功率出現(xiàn)波動間歇變化、引發(fā)諧波污染。（2）風(fēng)電場并網(wǎng)諧波主要來源機(jī)組電力電子裝置、風(fēng)電場并聯(lián)補(bǔ)償電容器與線路電抗諧振作用。

（三）對電網(wǎng)頻率的影響

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)頻率異常的概率是很少的，根據(jù)相關(guān)并網(wǎng)光伏頻率變化數(shù)據(jù)可以知道，即使光伏發(fā)電站容量較小時(shí)，也可以允許多臺機(jī)組投切，而不會出現(xiàn)電網(wǎng)頻率受限的情況。而在新能源發(fā)電站的發(fā)電容量占電網(wǎng)內(nèi)總量比例逐漸增大時(shí)，由于新能源發(fā)電機(jī)出力的隨機(jī)性，就可能導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)頻率出現(xiàn)波動，由此對用電用戶或整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不良的影響。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并建立風(fēng)電功率波動對電力系統(tǒng)頻率的評估模型后，我們可以得出0.01-1.0Hz的功率波動對整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響最大。

三、電能質(zhì)量的處理措施

針對上述問題可知，新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響較大，為保證我國新能源產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，必須要采取以下處理措施：（1）安裝電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置。在電網(wǎng)運(yùn)行中，改善電能質(zhì)量最常見的方法就是安裝動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，快速調(diào)節(jié)無功功率，保證電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。動態(tài)無功補(bǔ)償器的主要安裝位置為新能源出口低壓側(cè)，根據(jù)接入點(diǎn)電壓偏差量控制所補(bǔ)償?shù)臒o功，穩(wěn)定接入點(diǎn)電壓。針對新能源并網(wǎng)導(dǎo)致的諧波問題，可安裝多脈沖換流器、電力濾波器，有效吸收諧波電流，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。其中，光伏電站并網(wǎng)，可采用多功能逆變器，使得光伏電站逆變器兼具濾波功能；風(fēng)力發(fā)電場，可在諧波水平較高母線上安裝靜止無功補(bǔ)償器，綜合濾除諧波。（2）采用超級電容器改善電能質(zhì)量。超級電容器作為一種儲能裝置，可有效控制電網(wǎng)有功、無功功率，改善電網(wǎng)電能質(zhì)量。從超級電容器自身性能分析來看，其功率密度高、充電速度快，可有效解決瞬時(shí)停電、電壓暫降/驟升等問題，平滑電壓波動。

四、結(jié)語

新能源的開發(fā)與利用符合當(dāng)代社會發(fā)展的主題，被人們所廣泛接受，新能源發(fā)電技術(shù)還是存在漏洞，需要日益完善，想必在不久將來，新能源發(fā)電會完全取代傳統(tǒng)發(fā)電模式。國家在并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)方面也許嚴(yán)格控制，嚴(yán)格保障并網(wǎng)后電網(wǎng)電能的質(zhì)量。