新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響

張慧明

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，新能源是可再生能源，新能源的開發(fā)利用緩解了能源緊張的情況，常見的新能源有太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮埽哂锌稍偕⑽廴拘〉葍?yōu)點(diǎn)，但新能源發(fā)電受外界影響因素較多，存在間歇性和不穩(wěn)定等缺陷，并網(wǎng)時(shí)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成一定的沖擊，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。本文論述了風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，對(duì)新能源發(fā)電具有一定的指導(dǎo)意義。

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

引言

以風(fēng)電、太陽能、生物質(zhì)能為首的新能源是我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容和組成部分，是中國未來能源結(jié)構(gòu)的基石，光伏發(fā)電是新能源開發(fā)技術(shù)較為成熟、具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式，符合我國的產(chǎn)業(yè)政策和能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)改變山西省傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的多元化是有益的;對(duì)改善當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有積極的作用。由于其并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)出力的間歇性和不確定性等特點(diǎn)，大規(guī)模新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性存在很大影響，其影響主要體現(xiàn)在諸如電網(wǎng)的諧波、引起的電壓波動(dòng)、電壓不平衡等方面。

1電能質(zhì)量

關(guān)于電能質(zhì)量的概述，不同的國家根據(jù)自身的需求對(duì)電能質(zhì)量的要求也有一定的差異。對(duì)于供電企業(yè)，電能質(zhì)量指企業(yè)所提供的電能各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國家電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，為電力用戶提供安全、可靠的電能;對(duì)于電力用戶，電能質(zhì)量指用戶在用電過程中，可以確保電力不會(huì)受到擾動(dòng)。一般用電壓、頻率和波形等指標(biāo)進(jìn)行衡量。對(duì)于電氣設(shè)備生產(chǎn)商，他們生產(chǎn)的電力設(shè)備質(zhì)量直接關(guān)系到電能質(zhì)量的好壞。本文主要根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，將電能質(zhì)量分為電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量三個(gè)方面。電壓質(zhì)量主要是根據(jù)電網(wǎng)預(yù)設(shè)電壓與實(shí)際輸出電壓之間的偏差判斷供電企業(yè)消耗的電能質(zhì)量，主要包括電壓偏差、三相不平衡、頻率偏差、過電壓、欠壓、電壓諧波及電壓波動(dòng)等內(nèi)容。電流質(zhì)量包括電流諧波、陷波等。供電質(zhì)量包括技術(shù)和非技術(shù)兩個(gè)方面，非技術(shù)方面是供電公司對(duì)電力價(jià)格、電力服務(wù)等用戶投訴問題的反應(yīng)速度;技術(shù)方面是電壓的質(zhì)量和可靠性。

2新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響

2.1對(duì)饋線穩(wěn)態(tài)電壓的影響

電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，電壓的調(diào)節(jié)往往需要通過專有的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，比如，有載調(diào)壓變壓器分接頭的改變、投切電容器，能夠使得電壓符合電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的需求。新能源并網(wǎng)以后，電力系統(tǒng)中的新能源發(fā)電往往占據(jù)了較大的比例，這種情況下，當(dāng)發(fā)電功率存在較大的波動(dòng)時(shí)，電力線路中的負(fù)荷也會(huì)隨之發(fā)生一定的變化，此時(shí)，如果依舊采用傳統(tǒng)的調(diào)壓方式，往往難以保障電壓的質(zhì)量。在電壓調(diào)節(jié)過程中，必須要結(jié)合電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求，進(jìn)行調(diào)壓方案的改變，保障新能源發(fā)電良好的電壓控制效果。一般情況下，電網(wǎng)與新能源發(fā)電站往往存在著公共銜接點(diǎn)，在此銜接點(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(huì)對(duì)電壓穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生一定的影響，因此，新能源并網(wǎng)對(duì)電壓的影響，需要通過對(duì)這些因素的控制與調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，以保障良好的電壓穩(wěn)定性。

2.2新能源并網(wǎng)對(duì)電壓閃變和波動(dòng)的影響

首先從分析新能源發(fā)電的特點(diǎn)入手，光伏發(fā)電是利用太陽能，其發(fā)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(fā)電量不同，晚間因溫度低、無陽光不發(fā)電，從而造成光伏發(fā)電輸出功率變化較大，引起電壓變化較大。風(fēng)力發(fā)電受風(fēng)速的影響較大，所以一般都在風(fēng)能資源豐富的地區(qū)建立風(fēng)力發(fā)電廠。風(fēng)速變化造成風(fēng)力發(fā)電功率變化較大，從而造成電壓的閃變、波動(dòng)。新能源發(fā)電機(jī)組的停止和開啟、出力等過程中，輸出功率會(huì)發(fā)生較大的波動(dòng)，電壓也隨之發(fā)生較大的變化，對(duì)電網(wǎng)造成很大的沖擊，導(dǎo)致電壓閃變與波動(dòng)。并網(wǎng)的短路容量值越高，電壓閃變波動(dòng)越少。通過對(duì)電壓變化原因的研究，制定相應(yīng)的措施可以有效減少新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)造成的不良影響，保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3提升新能源并網(wǎng)電能質(zhì)量的相關(guān)措施

3.1無功電壓控制

新能源并網(wǎng)條件下，無功電壓控制的實(shí)施，能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)良好的電能質(zhì)量控制。當(dāng)前，我國電力系統(tǒng)的無功電壓管控方面，新能源并網(wǎng)逐步朝著分區(qū)域、分層次與就地平衡的趨勢(shì)發(fā)展。無功電壓相關(guān)裝置的管理上，相關(guān)部門需要結(jié)合電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的要求，科學(xué)進(jìn)行無功裝置的選擇，保障多種無功設(shè)施能夠?qū)崿F(xiàn)良好的協(xié)調(diào)與配合，避免各種設(shè)備之間存在功能的差異性，將多個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)電壓控制在合理的范圍內(nèi)，保障在整個(gè)新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，這些無功裝置、設(shè)備設(shè)施能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用，實(shí)現(xiàn)良好的無功電壓控制，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。在新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)無功電壓的控制上，需要從以下方面來進(jìn)行：①無功電壓的管理與控制與功率計(jì)算之間存在著緊密聯(lián)系，相關(guān)人員需要結(jié)合二者之間的關(guān)系，采用相關(guān)的無功設(shè)施內(nèi)部響應(yīng)機(jī)制，發(fā)揮靜態(tài)與大容量調(diào)換設(shè)施的作用，將間歇性新能源場(chǎng)中的無功電壓加以科學(xué)管理，必要情況下，可以應(yīng)用小幅波動(dòng)的動(dòng)態(tài)裝置，提升新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。②將新能源場(chǎng)站群管理與無功電壓管理相結(jié)合，提高新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

3.2完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

新能源具有環(huán)保和可再生的優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了廣泛應(yīng)用。新能源發(fā)電涉及的技術(shù)領(lǐng)域比較多，新能源發(fā)電并網(wǎng)則更為復(fù)雜，所以在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問題。要不斷加強(qiáng)對(duì)新能源發(fā)電并網(wǎng)的研究，不斷完善新能源發(fā)電并網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)新能源并網(wǎng)中存在的問題進(jìn)行攻關(guān)，減少并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量帶來的不良影響。同時(shí)認(rèn)真學(xué)習(xí)研究電力信息通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，做好電力系統(tǒng)的智能化管理，及時(shí)監(jiān)測(cè)并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響，從而不斷優(yōu)化新能源并網(wǎng)技術(shù)，減少諧波、電壓波動(dòng)等對(duì)電力系統(tǒng)的危害，確保新能源發(fā)電行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.3電網(wǎng)調(diào)度控制

新能源并網(wǎng)作為當(dāng)前電力系統(tǒng)完善的一個(gè)重要措施，逐步成為電力系統(tǒng)優(yōu)化的重要途徑。但是，由于新能源并網(wǎng)會(huì)對(duì)原有電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，因此，要最大程度上減小這種影響，相關(guān)部門必須要結(jié)合新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的具體情況，加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的控制，尤其是要加強(qiáng)在并網(wǎng)流程方面的管理與控制，使得在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，能夠充分應(yīng)用系統(tǒng)性的電網(wǎng)調(diào)度，提高新能源發(fā)電的效益。在電網(wǎng)調(diào)度的管理與控制方面，相關(guān)部門與人員需要保障所有的設(shè)備設(shè)施處于正常的運(yùn)行狀態(tài)下，使得各種設(shè)備可以在電力系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。當(dāng)前，在新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度控制方面，有關(guān)電力企業(yè)逐步應(yīng)用了聯(lián)絡(luò)線頻率偏差掌控技術(shù)，該種技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了新能源并網(wǎng)電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)語

隨著傳統(tǒng)能源供應(yīng)的日趨緊張和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，新能源開發(fā)得到了世界各國的重視。因?yàn)樾履茉吹拈_發(fā)還處于初級(jí)階段，所以在實(shí)際的應(yīng)用過程中還存在許多的問題，阻礙了新能源發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展。新能源并網(wǎng)后，接入大量的逆變器，對(duì)原有的配電網(wǎng)造成影響，增加電網(wǎng)諧波、造成電壓失恒、電壓閃變、信息孤島等問題，威脅到原有配電網(wǎng)的有序運(yùn)行。因此，需要進(jìn)一步完善新能源并網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)研究。

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