新能源發電并網對電網電能質量的影響研究

李巖

摘要：近年來，我國經濟保持穩步發展，諸多行業表現出良好的發展勢頭，能源消耗總量逐漸增加。人們開始積極尋找替代傳統能源的方式，目前已經取得一些成果。新能源基本不會污染環境，可以逐步代替傳統能源。在運用新能源的過程中，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電并網，然后分析了新能源的種類和特點，詳細說明新能源發電并網對電網電能質量的影響，最終提出建議，以推動新能源發電并網的持續發展。

關鍵詞：新能源;發電并網;電能質量

可再生能源發電技術已經成為當今時代十分具有開發潛力的技術項目，其中風力發電和光伏發電等分布式發電技術對于滿足我國整體的用電需求起到了重要的作用。但是可再生能源發電技術不可避免要面臨并網狀態，為最大限度上保障可再生能源的發電利用率，并網系統要合理控制相關策略，從而在保證最大輸出的基礎上達到對電網電能質量影響的最小化。即使在這種策略控制下，由于風速或光照強度等動態波動變化因素的不斷改變，使得新能源并網發電站的輸出功率存在著較大波動，這種間歇性的功率波動對整體的電能質量會造成不利影響。新能源發電系統在并網設置時往往會采用電力電子裝置，就會不可避免的產生電壓電流諧波，從而使變流器產生附加諧波電流，從而在很大程度上會影響電網頻率波動和穩定性。

1新能源發電并網概述

新能源具有諸多優點，種類較多，如太陽能、海洋能、風能等，其逐漸替代傳統能源。人們要大力發展新能源產業，緩解環境污染，解決能源短缺問題。和傳統能源相比，新能源具有間歇性，如太陽能、風能。一些電力企業將風能和太陽能當作電能的主要來源，大力發展風力發電和太陽能發電產業，使得風能和太陽能的需求不斷增加。但是，一旦遇到無風、陰雨天等情況，就會影響新能源發電設備的正常運行，導致發電能力下降。現階段，部分地區大力發展經濟，卻忽視環境保護，釀成嚴重的環境污染，各種傳統能源的消耗量快速增加，導致傳統能源儲量快速減少。在這種情況下，積極開發和使用新能源具有十分重要的作用。新能源發電并網形式多樣，當前，人們要大力研究新能源發電技術和并網技術，大力推廣和應用新能源，拓展新能源的發展空間。

2新能源發電并網的特征和類型

2.1新能源并網發電的特點

新能源發電對于解決傳統的能源稀缺問題和保護生態環境具有十分重要的意義，但是與傳統的能源發電相比來說，新能源本身具有間歇性特點。風能和太陽能在作為主要發電能源時，發電設備對于風能和太陽能的需求量是十分巨大的。但是特殊季節或者天氣情況下光照和風力往往會出現變化，這就會很大程度上導致發電設備無法滿負荷運行，也就意味著無法制造出大量的電能來輸送到公共電網中，最終對整體的電動質量產生不利影響[1]。

2.2新能源并網發電的類型

隨著經濟社會的迅速發展，傳統的能源發電給人類社會生態環境造成了嚴重的破壞。因此新能源發電逐漸成為新的環保趨勢，能源并網發電形式也逐漸得到了推廣。目前階段新能源并網發電的類型主要有風能發電、太陽能發電以及水力發電等。隨著科技條件的不斷進步，更多類型的新能源發電形式也會逐漸出現，這些都對人們的生活和社會進步產生了十分重要的影響。

3新能源發電并網對電網電能質量產生的影響

3.1對電網頻率的影響

傳統電力系統運行過程中出現頻率異常的概率是很少的，根據相關并網光伏頻率變化數據可以知道，即使光伏發電站容量較小時，也可以允許多臺機組投切，而不會出現電網頻率受限的情況。而在新能源發電站的發電容量占電網內總量比例逐漸增大時，由于新能源發電機出力的隨機性，就可能導致整個電網系統頻率出現波動，由此對用電用戶或整個電力系統的正常運行產生不良的影響。根據相關實驗數據并建立風電功率波動對電力系統頻率的評估模型后，我們可以得出0.01～1.0Hz的功率波動對整個電網系統的影響最大[2]。

3.2新能源發電并網給饋線穩態電壓帶來的影響

分布式電源接入的電壓穩定調節需要借助多種裝置，如變壓器、動態無功調節裝置，多種裝置相互配合。在開展電壓調節時，如果新能源電網的接入比例較高，就可能會使發電站線路負荷過大，無法確保電力調整穩定開展，因為發電站功率存在波動現象。通常，在進行新能源發電并網時，兩個發電站的距離設計十分重要。如果新能源發電站和主發電站的距離較大，那么負荷比例會隨之變高;相反，如果新能源發電站和主發電站的距離較小，那么負荷比例會隨之變小。負荷比例和距離大小存在密切聯系，負荷比例不斷增大時，發電站上游輸送功率極易出現逆流，電壓沒有均勻分布。

3.3新能源發電的間歇和波動性對電能質量的影響

根據當今的實際情況來看，大部分的新能源發電都存在著間接性和波動性缺陷。以風力發電為例，風能本身的不穩定和季節性特點，就使得變電站產生的電能也就會隨之出現間接性和波動性狀態，進而使得新能源在發電并網過程中對電能的整體質量產生不良影響。對于這類新能源電能來說其控制手段比較復雜而且難以實現，在控制過程中還會產生電能沖擊會直接導致電量頻率紊亂，進而出現電力供應偏差或者電網閃變故障。為了有效改善這種故障情況，就需要在風力發電廠穿過低壓時就把電廠的電壓控制在一個較低的范圍內。還要不斷提升電網對于電量的接納能力，不斷調整將電網的電量峰值調整到合理的數值范圍內，從而保證電網的穩定運行。

4推動新能源發電并網發展的建議

4.1協調新能源和控制儲能的關系

近幾年，電力企業設計和開發出一種以分散控制為主、協調控制為輔的控制模式，積極協調新能源和控制儲能的關系。電力企業設計并開發出廣域協調方式，通過廣域形式協調常規發電機組、儲能和具有間歇性的新能源。電力企業可以借助超級電容和蓄電池構建儲能系統，有效應對新能源每個階段輸出功率的變化[3]。

4.2統一新能源發電并網標準

根據相關實踐可以得知當前情況下，我國對于新能源的發電并網標準不夠統一，相關的規定條例還不完善。相關技術人員對于整個電力系統的穩定性和新能源并網發電會產生的負面影響掌握程度不夠，并且對于系統的電網調度以及影響電網輸電整體質量的因素都無法做出科學的解釋和并制定應對措施。因此相關部門和機構要系統完善風力發電和光伏發電的相關設施，嚴格管理逆變器和控制器。在運行過程不斷加強技術方面的研究進度，并且針對新能源發電并網過程中可能出現的故障提出科學有效的解決措施。最后要不斷統一各地多樣的并網標準，明確新能源發電并網準入門檻，并規定相關部門嚴格執行并網標準，從基礎條件保證新能源發電并網的安全性和有效性。

結論：新能源發電并網會影響電網電能質量，可能影響電網的正常運行。要想實現新能源發電并網，推動電力系統的可持續發展，電力企業需要不斷努力，積極優化電力系統，升級電力技術標準，為大眾提供安全和穩定的電力資源。

參考文獻：

[1]呂志盛，閆立偉，羅艾青，王強鋼，周念成.新能源發電并網對電網電能質量的影響研究[J]華東電力，2021，40（02）：251-256.

[2]宋平凡，佟勝偉，段森園.新能源發電并網對電網電能質量的影響分析[J].通信電源技術，2020，36（12）：139-140.

[3]盛萬興，吳鳴，季宇，寇凌峰，潘靜，施海峰，牛耕，王中冠.分布式可再生能源發電集群并網消納關鍵技術及工程實踐[J].中國電機工程學報，2021，39（08）：2175-2186+1.