新能源發展的電網規劃關鍵技術分析

唐曉

（國網山東省電力公司聊城供電公司，山東聊城 252000）

1.新能源發展下的電網規劃

伴隨著電網的不斷發展，新能源開始用于電網規劃中，以此降低能源與資源的消耗，達到節能減排的效果，避免傳統發電對環境產生的污染，通過能源開發降低發電成本和燃料運輸成本，提高電力傳輸效率。但我國新能源發展還處于初步階段，目前存在較多不確定因素，自動化系統及相關保護裝置的規劃還需加以改造。風力發電具有間歇性，如果將風電接入電網，將會引發電網等效負荷峰谷差變大的問題，使其具有反調節特點，增大電網調峰難度[1]。

2.新能源接入對電網產生的影響

2.1 對功率平衡的影響

電網運行的安全與可靠性取決于功率是否達到平衡標準。新能源沒有接入電網前，應通過發電機組有功調節與輸電元件的故障處理維持功率平衡。新能源接入電網之后，由于和發電機組有功調節存在沖突，比如風能并入電網后，風能發電產生劇烈波動，與電網設備造成矛盾問題，特別是夜間低谷階段存在反調峰問題，導致電壓不穩定[2]。

2.2 對電網潮流的影響

新能源并網之后，因新能源具有隨機性特點，會導致電網潮流存在一定影響，電網潮流注入的功率呈現出多元化的特征，電力系統有功和無功分布混亂，不利于電網損耗監控分析。由于新能源并網方式不同，對電網的損耗也會不同，有必要建立風電與光伏發電潮流注入概率模型，經過計算比較接入時間點和接入位置的網損。

2.3 對電能質量的影響

大規模接入新能源會引發電網電壓波動或閃變問題，為保證電能質量，應加強新能源分析，科學制定電能質量指標，評估新能源并網電能質量。這一過程中需認真研究新能源并網后對電力傳輸質量的影響，做好電能質量監測分析，依據評價指標進行評價研究，最終采取有效的措施提升電能質量。

2.4 對電網安全性的影響

新能源接入會實現發電設備的并網運行，給電網運行安全帶來影響。因此，有必要針對不同新能源的發電特征與設備類型綜合分析，依據并網規模研究電網整體運行情況，通過仿真模擬與矯正，對風力發電做好風電場低電壓穿越能力檢測分析。

3.新能源發展的電網規劃關鍵技術

3.1 建立趨于完善的能源互聯網

隨著我國新能源發電量的逐年增加，基于《中國新能源發電分析報告》了解近年來我國新能源發電量情況，具體如表1所示。

表1 近年來我國新能源發電量

為了實現新能源的有效發展，有必要構建更完善的能源網絡，發揮新能源在生態污染以及可再生的優勢，構建能源互聯網。為保證新能源的接入與輸出，能源網絡中應包含數據信息層、運營平臺層以及實體層等架構，比如實體層中應涵蓋電能銷售平臺、分布型發電平臺的開發等內容，以大數據分析技術建立新能源交易平臺，依靠人工智能加大對微電網的管理力度，基于現階段新能源的實際應用需求，以高效需求測管控建立能源控制體系[3]。

3.2 選擇合理的新能源接入方式

為規避新能源在電網接入中出現風險隱患，提升電網運行水平，應科學選擇新能源接入方式，具體如下：（1）選擇單點接入方式，明確節點電壓和分布性電源在不同地點之間的聯系，管控節點電壓極限數值。分布型電源在電力系統尾部接入時會對電網產生影響，該接入方式可以讓電網末端保持著較大間距，縮小電氣傳輸距離。（2）選擇多點接入模式，受分布型電源接入具體地點的影響，電源接入地點多為電網尾端，可降低對電網節點電壓的影響，有效判斷系統實時運行狀態，確保新能源安全使用。采用物聯網監視電網，對隱秘性較強的隱患提前預警，保證電網平穩運行。

3.3 深度完善綜合評價體系

與傳統能源相比，新能源可再生且污染小，但新能源并入電網也有一定的危害，比如增加電網運行風險。因此，有必要深度完善評價體系，準確辨識新能源應用中的隱患問題，監控電網及相關設備實際運行狀態，判斷設備故障情況，為故障預留充足的解決時間。人們可以綜合分析故障問題，對電力系統優化設計，增強新能源在應用期間電網運行的安全性，建設電網評價體系，發揮人工智能與互聯網技術，依靠大數據提高信息采集能力，做好電網遠程監控，針對隱患與故障及時維修。

3.4 不同電網規劃關鍵技術的應用

3.4.1 風力發電技術

隨著新能源發電規模的快速增長，裝機容量已經超過了1115.1萬kW，其中風電、太陽能以及生物質發電裝機容量分別為721.5萬kW、132.7萬kW、153.1萬kW。與此同時，煤電超臨界機組容量、效率、環保性能指標的不斷提高，風電與太陽能等發電技術水平提升，直流輸電技術的應用使特高壓輸電技術日益成熟，同塔雙回路線路、GIS、鋼管塔等新技術和新設備的應用，推動了變電站綜合自動化系統的普及。風力發電系統一般應用電子背靠背變頻技術實現控制與調整，風力發電機組中包含制動系統和變距系統等裝置，電廠在應用這項技術時存在的并網方式差異較大。控制和處理并網過程中應保證并網頻率穩定，采用永磁制取方式控制并網，保證電子器件可以正常作業。沖擊電流參數比較小，這是風力發電技術應用的一項優勢，能夠對有功或無功狀態有效控制，該技術的應用不會對電力系統產生任何不利的影響。

3.4.2 太陽能光伏發電技術

應用太陽能光伏技術需得到相應的技術支持。當前電力系統運行過程中，太陽能光伏技術主要存在著獨立戶用型、并網型、并網/獨立型3種結構形式。其中，獨立戶用型指的是光伏系統采用電壓的形式實現，并網是指電力系統依靠電壓源電流完成控制，最后一種主要利用電壓源控制的動作切換，實現PV和UPS間的融合。實際應用中，該技術主要的應用難度體現在對電能質量的控制方面，通過提升載波頻率，優化濾波裝置，可以達到對諧波電流參數的嚴格控制目的。除此之外，還應當采用有效的安裝保護方式防止光伏發電介入改變系統方向，維持系統運行的穩定性。

3.5 科學設置雙回線路

當前電力系統是能源供給的重要部分，關系到人類的社會生產生活，實現能源的高效轉化。為解決能源緊張問題，應根據新能源運營現狀設置雙回線路。新能源在生產中有著較強的地域性與聚集性特點，電網內會為新能源設置較多接入點，但也有的地區設置的接入點比較少。因此有必要采取雙回線路的設置模式，如果新能源的某條輸電線路出現異常問題，新能源可利用其他線路傳輸電能，保證電能供應不出現任何間斷的問題。未來新能源發展下的電網規劃應進一步堅持綠色低碳的理念，深入落實節能優先發展戰略，提高電力生產與輸配效率，樹立綠色與低碳發展理念，發展非化石能源和清潔能源發電，打造智能電網，提升電網資源的優化配置能力。

4.總結

隨著新能源的日益發展，我國能源短缺與環境問題得到緩解，但由于新能源并網引發的不確定性問題，有必要利用現代技術實現電網科學規劃。通過關鍵技術的應用促進新能源發展，為電網規劃提供重要保障，大力推崇風力發電與太陽能光伏發電，實現整個電力行業的有序發展。