淺析新能源并網對電力系統電能質量的影響

王昕宇

摘要：我國近年來大力發展新能源開發利用，以緩解能源緊張局面，將太陽能、風能、生物質能源等可再生資源接入原有配電系統中改變了國內單向供電模式。

本文探討了新能源供電過程中不穩定性因素對電網電能質量的影響。以及新能源并網造成電網、電壓偏差、諧波，對電力系統運行的影響。

關鍵詞：新能源并網;電力系統;電能質量

引言：世界能源危機爆發開發利用清潔風能、太陽能等可再生能源，一定程度上緩解了能源危機。我國在新能源的開發利用上獲得了一定的成效，應用新能源先進技術實現風能、太陽能資源轉化，從而滿足供電需要，實現國家電網迅速發展。由于新能源發電具有不穩定性，并入原配電網，造成電壓不穩、諧波污染問題。

一、新能源并網對電力系統電能質量的影響

1.1新能源并網給電壓偏差帶來的影響

電力系統中，電壓調節需要通過專有設備進行。新能源并網后，新能源發電占據比例較大，電力系統輸出電壓產生變化，輸出功率也發生較大變化，提高了電壓調節難度。如依舊使用傳統電壓調節方式，造成線路超負荷，不合理的電壓調節方式會導致輸出電壓值下降，用電電能值降低。因此要保證新能源入網后電力系統穩定運行，結合新能源對電網的影響，對電力系統的調壓設備進行優化。在電壓調節環節，要結合電力系統的需要，制定調壓方案，保障電力系統的良好電壓控制效果。

電網與新能源發電站一般存在公共接點，在銜接點接入電網短路容量、輸電線路阻抗、新能源發電穿透功率都會對電壓穩態產生影響。這些因素都會對新能源并網后電力系統電壓產生影響，通過調節控制來保障電壓的穩定性。新能源受外界影響因素較多，新能源并網后電力系統的控制更為復雜，電能質量管理工作難度提升。新能源并網后，不可控電量存在對原有電力系統產生電流沖擊作用，造成電壓閃變、波動，出現饋線潮流變更現象。對電網運行造成極大影響，電力系統電能供電定能質量下降。新能源并網后相關人員要及時進行調控措施，加大電力系統內部電容容納量，使調峰容量提高，維持電力系統的可靠性。新能源發電機組的開啟、停止、出力過程，輸出功率會發生較大變化，造成電壓閃變、波動。并網的短路容量值越高電壓閃變波動值越小，通過對電壓變化原因分析，制定相應措施可有效減少新能源并網造成的影響，以保證電力系統穩定運行。現有電力系統往往通過投切電容器和LTC調壓分接頭來調節電壓，此類配置已無法滿足并網后電網安全穩定運行對于電壓值變化的需求[1]。

1.2新能源并網對電網頻率的影響

電網安全穩定運行，就要保證電網頻率穩定，是為滿足企業、公共事業、人民群眾用電安全的保障。與傳統發電相比，新能源發電就有很多不穩定因素，一旦新能源并網，電力系統總發電容量超出原系統限定，會引發電力系統內部電網頻率波動，影響供電系統電能質量。如風力發電，風電場功率波動，直接對電力網絡產生影響，在0.01-1.0Hz的功率波動產生影響最大，不利于電力系統正常運行。電力系統是一個動態系統，風力發電系統并網時，電網通過有功功率，頻率平衡機制實現電網功率的平衡。平衡機制主要根據電網對電能的預測。電網調度人員根據以往的電網發電計劃，預測電力系統各個時間段電力負荷并安排相應的熱電系統設備發電，能更好實際應對熱電系統實際負荷偏差。這種預測方式降低了發電機利用功率、減輕發電機組輸出功率調整。風力發電機組的輸出功率隨風速變化頻繁波動，加重了電網調節功率的負擔。

在用戶現場或靠近用戶現場安裝較小發電機組，支持現有配電網的運行需求。新能源并網后通過影響電力系統的頻率，從而影響電能的總體質量。可以通過火電廠單機等效模型進行分析。可以直接對火電廠電網頻率波動趨勢進行相關影響情況分析。如新能源發電組功率為1.5MW，其頻率小于1.5Hz時，經模型計算可得穿透率為18%頻率偏差最為合理。對于光伏發電研究表明，光伏發電容量占比小則電網頻率正常;發電容量占比大時，電網系統頻率波動大，造成電網系統無法正常運行。電網運行狀態正常情況下，不易出現頻率不正常。分布式電源接入，分布式電源占比在電網系統占比增大，新能源并網發電具有隨機性、不穩定性，可影響電網頻率。

1.3新能源并網對電網諧波的影響

新能源并網對電網系統電能質量的影響，也產生對電網諧波的影響。分布式電源接入，對逆變器需求量大。逆變器采用脈寬調制控制方法，在并網過程中產生大量諧波。在風電場、光伏發電，電力電子裝備是發電系統必不可少的設備。并網過程中常常存在不少問題。如進行光伏逆變器的并網過程中，通過脈寬調控來控制的，這種控制方式極易造成明顯電壓、電流諧波。光伏發電在各地發展狀況不同，與當地氣候有關，光伏發電并網后，由于輸出功率不穩定，對電能質量造成不利影響。并網后受氣候影響，并網位置和并網容量也不同，光伏并網規模變大，輸出功率就會變大，所并網處所獲得功率變大，電壓增加超出一定的電壓值，對整個電網造成巨大沖擊[2]。

光伏發電作為電力系統發電能源，其功率變化直接影響電網電壓，導致電壓出現波動。發電系統大量使用電子換流器，將光伏發電產生的直流電轉換為交流電，方便電力傳輸和后期使用，但這一過程會產生大量諧波電流。并網效果還受到光照、角度、風速等影響。這些諧波波形極不穩定，電容器、電抗器的諧振性加強了諧波畸形。而風力發電造成諧波原因在于風力發電過程中補償電容器與電抗的相互作用或是電網不對稱故障所產生的，也可能是風力發電自身運行時安裝了大量電子設備產生的諧波。諧波出現極大影響了電網電能質量，諧波電流出現使電力系統在運行過程中存在一定的安全隱患，嚴重時可引發電力系統癱瘓，影響正常生產生活。為了盡可能的避免諧波產生，需制定有效措施。如風電場并網過程中可以使用不同的風機，避免同類型風機產生諧波，為避免諧波出現，可在并網系統安裝過濾裝置。新能源并網時相關人員要嚴格控制可影響因素對諧波產生的影響，實現良好并網控制。

二、新能源并網系統優化對策

2.1加強對電網電能質量控制

對于影響電能質量的主要因素進行電力系統內部優化，一方面從電壓閃變、波動，在原電路裝濾波器，平衡電網變壓波動，通過裝動態電壓恢復器，來提高電網穩定性。另一方面是減少諧波帶來影響，加裝靜止無功補償器。為加強電網電能質量，有關部門可加強對儲能與大面積新能源開發整合、并網管控力度[3]。

無功電壓控制在新能源并網條件下實施，有效實現了良好控制電能質量。新能源并網過程中，存在較多干擾性因素，相關人員日常工作中應加強對干擾性問題的分析，嚴格對干擾因素進行控制。

2.2完善相關技術標準與規范

新能源近些年來獲得廣泛應用，在發電領域運用的技術較多，新能源發電并網的運用更為復雜，實際運用過程中存在諸多問題。不斷加強對新能源發電的研究，解決存在的問題減少其對發電電能質量的影響。認真參加電力信息技能培訓，為做好電力系統智能化管理，及時監測并網數據，分析其對電網運行的影響。提升并網技術，減少諧波、電壓閃變、電壓波動對電力系統產生的不良影響。

結論：隨著傳統能源供應日漸緊張，新能源開發得到了有關部門的重視。新能源開發尚處于初級階段，存在著諸多問題，一定程度上影響著新能源發電的發展。開發新能源并網技術成為，新能源應用在發電領域的重要工作。借助互聯網、電氣自動化等技術，實現新能源并網技術智能化管理，確保新能源發電可持續發展。

參考文獻：

[1]杜梅，葉濤.新能源并網對電力系統電能質量的影響[J].數字通信世界，2019（07）：144+185.

[2]張哲聞.新能源并網對電力系統電能質量的影響[J].通信電源技術，2019，36（12）：211-212.

[3]張陽玉，劉曉琳.新能源并網對電力系統電能質量的影響[J].價值工程，2020，39（14）：235-236.