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

陳美仕

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)保持穩(wěn)步發(fā)展，諸多行業(yè)表現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭，能源消耗總量逐漸增加。人們開(kāi)始積極尋找替代傳統(tǒng)能源的方式，目前已經(jīng)取得一些成果。新能源基本不會(huì)污染環(huán)境，可以逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源。在運(yùn)用新能源的過(guò)程中，人們要考慮使用成本和能源利用率。本文首先概述了新能源發(fā)電并網(wǎng)，然后分析了新能源的種類和特點(diǎn)，詳細(xì)說(shuō)明新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，最終提出建議，以推動(dòng)新能源發(fā)電并網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新能源;發(fā)電并網(wǎng);電能質(zhì)量

中圖分類號(hào)：TM711文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）04-0128-03

Abstract： In recent years， China's economy has maintained steady development， many industries have shown a good momentum of development， and the total energy consumption has gradually increased. People are actively looking for alternatives to traditional energy sources， and some results have been achieved. New energy will basically not pollute the environment and can gradually replace traditional energy. In the process of using new energy， people must consider the cost of use and energy efficiency. This paper first outlined the grid-connection of new energy power generation， then analyzed the types and characteristics of new energy sources， explained in detail the impact of the grid-connection of new energy power generation on the power quality of the grid， and finally put forward suggestions to promote the sustainable development of grid-connection of new energy power generation.

Keywords： new energy;grid-connected power generation;power quality

人類社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)能源，工業(yè)生產(chǎn)需要能源，日常生活也需要能源。長(zhǎng)期以來(lái)，為了滿足生產(chǎn)生活方面的需求，人們大力開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)能源，但是隨著需求量的不斷加大，各種傳統(tǒng)能源的數(shù)量快速減少。在這種情況下，開(kāi)發(fā)和使用新能源已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)。新能源可以替代傳統(tǒng)能源，用于發(fā)電，新能源發(fā)電并網(wǎng)可以優(yōu)化電網(wǎng)布局，提升電網(wǎng)電能質(zhì)量。

1 新能源發(fā)電并網(wǎng)概述

新能源具有諸多優(yōu)點(diǎn)，種類較多，如太陽(yáng)能、海洋能、風(fēng)能等，其逐漸替代傳統(tǒng)能源。人們要大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，緩解環(huán)境污染，解決能源短缺問(wèn)題。和傳統(tǒng)能源相比，新能源具有間歇性，如太陽(yáng)能、風(fēng)能。一些電力企業(yè)將風(fēng)能和太陽(yáng)能當(dāng)作電能的主要來(lái)源，大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)，使得風(fēng)能和太陽(yáng)能的需求不斷增加。但是，一旦遇到無(wú)風(fēng)、陰雨天等情況，就會(huì)影響新能源發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行，導(dǎo)致發(fā)電能力下降[1]。

現(xiàn)階段，部分地區(qū)大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，卻忽視環(huán)境保護(hù)，釀成嚴(yán)重的環(huán)境污染，各種傳統(tǒng)能源的消耗量快速增加，導(dǎo)致傳統(tǒng)能源儲(chǔ)量快速減少。在這種情況下，積極開(kāi)發(fā)和使用新能源具有十分重要的作用。新能源發(fā)電并網(wǎng)形式多樣，當(dāng)前，人們要大力研究新能源發(fā)電技術(shù)和并網(wǎng)技術(shù)，大力推廣和應(yīng)用新能源，拓展新能源的發(fā)展空間。

2 新能源的種類和特點(diǎn)

2.1 太陽(yáng)能

太陽(yáng)能通常指的是太陽(yáng)的熱輻射能，太陽(yáng)能的利用形式有兩種，即光熱轉(zhuǎn)化和光電轉(zhuǎn)換。作為一種新能源，太陽(yáng)能基本沒(méi)有污染，清潔環(huán)保，同時(shí)不會(huì)枯竭。當(dāng)前，人們要大力開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能，積極發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)，深入開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.2 海洋能

海洋能指的是依附在海水中的可再生能源，海洋通過(guò)各種物理過(guò)程接收、儲(chǔ)存和散發(fā)能量，這些能量以潮汐能、波浪能、溫差能、鹽差能和海流能等形式存在于海洋中。海洋能是一種新能源，不僅可以再生，還不會(huì)污染環(huán)境。因此，海洋能屬于清潔能源。

2.3 風(fēng)能

風(fēng)能是指空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能，它是太陽(yáng)能的一種轉(zhuǎn)化形式。風(fēng)能屬于可再生的清潔能源，儲(chǔ)量大、分布廣，但它的能量密度低且不穩(wěn)定。在一定的技術(shù)條件下，風(fēng)能可作為一種重要的能源加以開(kāi)發(fā)利用。風(fēng)力發(fā)電是一門(mén)綜合性的工程技術(shù)，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能。風(fēng)能十分豐富，近乎無(wú)盡，分布廣泛，其開(kāi)發(fā)利用可以有效緩解溫室效應(yīng)。風(fēng)力發(fā)電實(shí)物圖如圖2所示。

3 新能源發(fā)電并網(wǎng)給電網(wǎng)電能質(zhì)量帶來(lái)的影響

3.1 新能源發(fā)電并網(wǎng)給饋線穩(wěn)態(tài)電壓帶來(lái)的影響

分布式電源接入的電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)需要借助多種裝置，如變壓器、動(dòng)態(tài)無(wú)功調(diào)節(jié)裝置，多種裝置相互配合。在開(kāi)展電壓調(diào)節(jié)時(shí)，如果新能源電網(wǎng)的接入比例較高，就可能會(huì)使發(fā)電站線路負(fù)荷過(guò)大，無(wú)法確保電力調(diào)整穩(wěn)定開(kāi)展，因?yàn)榘l(fā)電站功率存在波動(dòng)現(xiàn)象。通常，在進(jìn)行新能源發(fā)電并網(wǎng)時(shí)，兩個(gè)發(fā)電站的距離設(shè)計(jì)十分重要。如果新能源發(fā)電站和主發(fā)電站的距離較大，那么負(fù)荷比例會(huì)隨之變高;相反，如果新能源發(fā)電站和主發(fā)電站的距離較小，那么負(fù)荷比例會(huì)隨之變小。負(fù)荷比例和距離大小存在密切聯(lián)系，負(fù)荷比例不斷增大時(shí)，發(fā)電站上游輸送功率極易出現(xiàn)逆流，電壓沒(méi)有均勻分布[2]。

3.2 新能源發(fā)電并網(wǎng)給電網(wǎng)頻率帶來(lái)的影響

電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)幾乎不會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)頻率不正常的現(xiàn)象，即使運(yùn)用光伏發(fā)電，發(fā)電站容量較少，也不會(huì)給電網(wǎng)頻率帶來(lái)過(guò)大的影響。近年來(lái)，電力企業(yè)開(kāi)始廣泛運(yùn)用新能源發(fā)電并網(wǎng)，隨著時(shí)間的流逝，其運(yùn)行方式不斷發(fā)生細(xì)微變化，電網(wǎng)頻率出現(xiàn)異常現(xiàn)象的次數(shù)逐漸增多，電網(wǎng)頻率異常給電網(wǎng)電能質(zhì)量帶來(lái)較大的影響。借助新能源發(fā)電時(shí)，受總發(fā)電量不斷變化的影響，新能源發(fā)電機(jī)組的使用率會(huì)逐漸提高，發(fā)電站電網(wǎng)頻率會(huì)出現(xiàn)不正常變化現(xiàn)象。

3.3 新能源發(fā)電并網(wǎng)給電網(wǎng)諧波帶來(lái)的影響

在新能源發(fā)電系統(tǒng)中，電力電子裝置是必要的發(fā)電裝置。該裝置具有多種優(yōu)勢(shì)，然而，其構(gòu)造十分特殊，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)常常會(huì)發(fā)生直流諧波問(wèn)題，影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行水平。光伏并網(wǎng)發(fā)電是一種先進(jìn)的發(fā)電方式，時(shí)間的改變和光照的強(qiáng)弱都會(huì)影響發(fā)電效率，甚至導(dǎo)致電流諧波被污染，誘發(fā)各種問(wèn)題[3]。

4 推動(dòng)新能源發(fā)電并網(wǎng)發(fā)展的建議

4.1 協(xié)調(diào)新能源和控制儲(chǔ)能的關(guān)系

近幾年，電力企業(yè)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出一種以分散控制為主、協(xié)調(diào)控制為輔的控制模式，積極協(xié)調(diào)新能源和控制儲(chǔ)能的關(guān)系。電力企業(yè)設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出廣域協(xié)調(diào)方式，通過(guò)廣域形式協(xié)調(diào)常規(guī)發(fā)電機(jī)組、儲(chǔ)能和具有間歇性的新能源[4-7]。電力企業(yè)可以借助超級(jí)電容和蓄電池構(gòu)建儲(chǔ)能系統(tǒng)，有效應(yīng)對(duì)新能源每個(gè)階段輸出功率的變化。雖然其還沒(méi)有廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，但是儲(chǔ)能是新能源發(fā)電并網(wǎng)的重要保障。

4.2 無(wú)功電壓的控制

新能源開(kāi)發(fā)基地要按照分區(qū)原則，加強(qiáng)對(duì)無(wú)功電壓的控制。無(wú)功電壓控制系統(tǒng)主要由光伏逆變器等設(shè)備構(gòu)成，這些設(shè)備能夠幫其實(shí)現(xiàn)各種功能。人們要統(tǒng)籌各個(gè)無(wú)功設(shè)備，借助各個(gè)無(wú)功設(shè)備的不同功能，確保區(qū)域里每個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓不超過(guò)合理范圍，提升區(qū)域電力系統(tǒng)電壓的安全性。當(dāng)前，人們要加強(qiáng)無(wú)功電壓控制技術(shù)研究[8-10]。一是借助無(wú)功電壓控制開(kāi)展功率預(yù)測(cè)，結(jié)合每種無(wú)功設(shè)備的不同響應(yīng)時(shí)間，利用各種大容量和靜態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備，調(diào)節(jié)和控制新能源發(fā)電站中的無(wú)功電壓，使系統(tǒng)在暫態(tài)下提供電力，發(fā)揮支撐作用。二是在新能源發(fā)電站中借助無(wú)功電壓控制方式，加強(qiáng)對(duì)匯集站和升壓站的管理，更好地控制電壓，同時(shí)發(fā)揮升壓變壓器的約束作用，而無(wú)功調(diào)節(jié)裝置能夠發(fā)揮自身作用，確保區(qū)域內(nèi)整體電壓的安全性和穩(wěn)定性。

4.3 控制電網(wǎng)調(diào)度

當(dāng)前，電力企業(yè)要優(yōu)化和升級(jí)新能源發(fā)電技術(shù)和并網(wǎng)技術(shù)，加強(qiáng)電網(wǎng)管理和調(diào)度控制，充分利用各種新能源。人們要全面分析執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)的機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，加強(qiáng)對(duì)各個(gè)機(jī)組的控制，使其在運(yùn)行過(guò)程中更好地配合，保證區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)功率的平衡[11-14]。其間要借助聯(lián)絡(luò)線頻率偏差控制技術(shù)，給新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)下達(dá)各種工作指令，對(duì)其無(wú)功功率和有功功率開(kāi)展監(jiān)測(cè)和控制。如果想逐步提升電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，就要把控制系統(tǒng)添加到電網(wǎng)中，完善電網(wǎng)安全防御體系，有效應(yīng)對(duì)各種隱患，減少電力損傷，防止發(fā)生電力事故，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)論

新能源發(fā)電并網(wǎng)會(huì)影響電網(wǎng)電能質(zhì)量，可能影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。要想實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電并網(wǎng)，推動(dòng)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，電力企業(yè)需要不斷努力，積極優(yōu)化電力系統(tǒng)，升級(jí)電力技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為大眾提供安全和穩(wěn)定的電力資源。

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