電網電能質量受新能源發電并網的影響分析

辛益

內蒙古粵電蒙華新能源有限責任公司 內蒙古呼和浩特 010020

隨著分散式新能源發電的大范圍、大規模接入，高滲透率配電網的運行特性呈現間歇性、隨機波動性和控制復雜性特征。全面準確地掌握新能源發電設備發電間歇性波動特征及諧波產生機理，制定新能源發電設備并網接入標準及對電網全面實施智能電網升級改造，尤其是對大規模接入用戶側配電網絡的分散式新能源發電設備進行電能質量監測，要求新能源發電設備針對自身設備電氣元器件特征加裝諧波過濾裝置，針對新能源發電設備運行特征加裝無功補償裝置及系統電壓大幅波動時要求發電設備需具備低電壓穿越能力等，是實現智能電網全面滿足大規模分散式新能源電源接入系統的關鍵。

1 新能源并網對電網造成的影響

新能源電站及大量的配電網絡直接接入的分布式發電設備均是通過電力電子逆變器并網，容易產生諧波及三相電壓/電流不平衡，輸出功率隨機性大、波動大、閃變進而沖擊電網電壓平衡，尤其是分布式電源直接在用戶側接入電網，電能質量直接影響用戶的電器設備安全。新能源發電在進行并網時需通過電子電力設備進行功率轉換，而新能源發電的特點決定了其需較為頻繁地啟動與關閉，會產生諧波分量。諧波分量對電網和用戶的影響都較大，如造成諧波污染會導致電壓共振等問題。諧波污染的程度主要受功率變換器的連接、電機繞組、電機接地等因素的影響，如諧波污染程度較大對電網的穩定運行構成威脅，電網調度機構可能會選擇將新能源發電斷開，保證電網的穩定運行。因此在新能源發電項目并網時均要認真評估分析諧波對電網的影響及構建相應的因對措施，以保證新能源項目發電的電能質量。新能源發電并網時如果其供電量與負荷量不匹配則會造成嚴重電壓波動及潮流的巨大變化，故新能源發電項目并網接入點與接入容量也尤為重要，如果接入位點和接入容量不合理及控制措施不到位，會直接導致輸電電線路的負載波動巨大，導致潮流變化及較大的電壓波動。

2 加大智能電網建設提升電網監控與自動化調度能力

2.1 加強智能監控系統建設

隨著互聯網技術、5G通訊技術、云計算網絡科技的快速發展，智能電網中智能監控及利用云計算大數據分析對電網潮流及電壓波動進行準確分析，尤其是對電網末端配電網絡中分散式電源廣泛大量接入的監控及數據分析成為可能，進而才能構建起復雜的智能輸配電網絡。同時，只有在構建起強大的智能輸配電網系統才能使復點多面廣的分散式電源接入電網系統成為可能。

2.2 新能源發電配置一定比例的儲能裝置

清潔能源中風能和太陽能發電均具有間歇性、不連續性、和波動性大等特征，光伏發電的晝夜特征、風力發電的季節性和穩定定性差等特征均對電網持續穩定供電構成沖擊，在電網中除利用燃煤機組作為穩定的電源電壓做支撐外，利用區域電網負荷特征大數據進行計算分析，可較準確的計算出新能源項目接入電網時配置相應比例儲能裝置來實現區域電網供電穩定，例如在2020年國網湖南省電力有限公司就要求省內新建風電項目需配比20%的儲能裝置（目前隨著儲能裝置價格的下降，儲能裝置投入的經濟型也是可行的）。儲能裝置不僅可保持電源的持續穩定供電，同時在保持新能源電源電網接入點系統電壓維持穩定進而保證電網系統電壓穩定中起到重要作用。

2.3 超級電容在智能變電站中的應用

超級電容是環保綠色電源，隨著超級電容器技術的不斷進步，其耐低溫性能（-40至65℃）和超長沖放使用壽命（50萬次以上的循環充放電壽命）均優于傳統電池性能，使其在作為智能變電站站用后備電源中發揮出優異的特性，特別是在用作移動智能變電站站用電源后備延時、智能斷路器動作、后臺監控等電源需求時發揮出可靠穩定的特點，當交流供電異常時，自動轉到電容器對負載供電，并切除部分次要負載，保證重要負載正常工作。

2.4 加強配電網自動化技術

隨著社會不斷進步，復雜多樣的用電需求（如大量的汽車充電樁、5G基站等）及分散式電源在配電網絡的直接接入，對配電網絡實現可靠穩定的電源供電提出了更高的要求。對配電網絡設施的建設力度持續增加，提升配電網的自動化水平是解決復雜用電環境的唯一途徑。在大數據的支持下，智能電網也是智慧城市的重要組成部分。智慧城市在大數據的精確分析建模下，科學合理的構建城市配電網絡是保證城市快速發展且滿足用電需求的關鍵所在。

3 結語

我國新能源發電發展非常迅速，尤其在碳達峰和碳中和“3060”目標的提出及每年各級政府必須落實的“雙控”考核目標，將更加助推我國能源結構快速轉型升級，風能、太陽能等清潔能源發電項目將高速增長，與之配套的傳統輸配電網絡必將向智能電網全面轉型，傳統電網電源點少網架相對簡單，調度策略也相對簡單，完全可由調度人員人工動態實施，隨著新能源發電項目的大量接入，電源點分散且數量龐大，尤其是分散式電源的大量接入，傳統的調度方式已無法滿足新型能源發電結構網絡環境下的運行，依托互聯網大數據計算功能的智能電網配套建設是將實現能源結構轉型升級及可持續發展的關鍵，隨著新能源的大力發展，傳統電網也將迎來轉型升級至智能電網的大發展時代。