新能源并網對電力系統電能質量影響的分析

李盈枝 張衛正 王佰淮

摘要：中國傳統能源結構已不能滿足當前可持續發展的要求，新能源的開發和利用已成為戰略能源目標的重大挑戰。以太陽能和風能資源為例，先進技術的應用可將太陽能和風能轉化為電能資源，滿足能源需求，實現電網的快速發展。新能源的整合導致能源的多樣化，但在一定程度上影響電氣系統的電氣質量，必須采取必要的優化措施以提高新能源整合的應用效率。

關鍵詞：新能源;并網;電力系統;電能質量;影響;分析

1導言

當前，我國傳統的能源結構已經無法滿足當前可持續發展的要求，而新能源的開發與利用成為當前能源戰略目標的首要任務。以太陽能、風能資源為例，應用先進的技術，能夠實現太陽能、風能向電能資源的轉化，進而滿足用電需求，實現電力網絡的快速發展。新能源并網雖然實現了能源多元化，但是，對電力系統中的電能質量產生了一定的影響，因此，必須要采取必要的優化措施，提高新能源并網的應用效果。

2新能源并網對電力系統電能質量的影響

2.1新能源發電并網給電壓帶來的影響

2.1.1對饋線穩態電壓的影響

電力系統的運行過程中，電壓的調節往往需要通過專有的設備來實現，比如，有載調壓變壓器分接頭的改變、投切電容器，能夠使得電壓符合電力系統穩定運行的需求。新能源并網以后，電力系統中的新能源發電往往占據了較大的比例，這種情況下，當發電功率存在較大的波動時，電力線路中的負荷也會隨之發生一定的變化，此時，如果依舊采用傳統的調壓方式，往往難以保障電壓的質量。在電壓調節過程中，必須要結合電力系統的運行需求，進行調壓方案的改變，保障新能源發電良好的電壓控制效果。一般情況下，電網與新能源發電站往往存在著公共銜接點，在此銜接點，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一定的影響，因此，新能源并網對電壓的影響，需要通過對這些因素的控制與調節來實現，以保障良好的電壓穩定性。

2.1.2對電壓波動、閃變的影響

與傳統的發電方式相比，新能源發電具有特殊性，其隨機性、波動性與不確定性明顯，這種情況下，新能源并網使得電力系統的控制更為復雜，電能質量的管理也就更為艱難。新能源并網以后，存在著一些不可控電量，這些電量的存在，會對原有的電網系統產生一定的電流沖擊作用，引發電網的劇烈波動、閃變與頻率偏差，甚至會出現饋線潮流的變更，引起嚴重的電網運行問題，使得電力系統的電能質量難以保障。如果電網的調峰容量降低到最低限值以后，電力系統的可靠性大大降低。

2.2新能源發電并網給頻率帶來的影響

與普通的發電方式相比，新能源發電的隨機性明顯，一旦在新能源并網以后，電力系統的總體發電容量，超過了系統原有的限定，就會引發電力系統內電網頻率的較大波動，降低電力系統供配電的整體質量。比如，以風力發電為例，風電場功率的波動，會直接對電力網絡產生一定的影響，如果將這種影響轉化為相應的傳遞函數，在該函數模型內，往往包含了風電場輸出功率波動、火電機組轉速變化，通過建立相應的評估模型，可以獲得影響電網穩定運行的頻率范圍。

3提升新能源發電并網質量的措施

3.1優化儲能及新能源的協調控制

首先，在管理和控制儲能及新能源整合發電的環節中，個別規劃中將分散式控制管理模式及協調控制分別設置為主要和次要管理方向，實現了一定的優化。同時，也可引入與風險約束相關的廣域協調調度方式。其次，新能源并網后，通過儲能與大規模性能源聯合發電系統的綜合利用，在促進風電、光電爬坡率得以實現優化的基礎上，盡可能地滿足國家規定的新能源并網中風電、光電有功功率變化。針對儲能充電、放電行為因光電、風電功率波動產生變化的情況，可引入超前控制方式，在光電、風電功率短期波動方面能夠達成一定的控制成效。在合并蓄電池與超級電容的基礎上形成儲能，能在一定程度上抑制不同時期新能源的輸出功率。盡管上述方法因實用性、經濟性等綜合因素影響的緣故，尚未全面投入實踐應用中，但其本身具備不可忽視的優勢，拓展了新能源并網后優化電能質量的新思路。

3.2合理控制電能質量

新能源并網后難免會影響電力系統，此時應以電能影響的具體內容為根據，做好電網系統設備完善工作。通過優化布局和設計電力系統，針對閃變及波動易發位置做好電力濾波器的加裝，控制電壓波動處于標準范圍內，從而為其運行穩定性提供保障。

3.3電網調度控制

在確保電網調度控制科學性和系統性的同時，加大新能源的利用程度。以負責發電計劃、實時協調及自動控制發電量的各個機組為對象分析其運行情況，引入針對性的控制措施，能使各機組實現更密切地配合，平衡區域級電網功率。該過程中，一般都應用了聯絡線頻率偏差控制技術。結合自動發電量控制技術、電壓無功功率自動控制系統，向新能源并網系統下達調度指令，監測、控制系統無功功率及有功功率。要想實現電網的穩定、安全運行，需要在電網中接入安穩控制系統并作為電網安全防御體系之一，在聯合繼電保護裝置的基礎上，最大限度地控制后續可能出現的各類干擾及影響因素，在避免電力受損的同時，還能消除發生電力事故的可能性。

4結論

綜上所述，新能源并網后，發電系統盡管能將人們用電需求有效滿足，然而因新能源供電體系存在間歇性及不確定性問題的緣故，原有電網系統電能質量難免會受影響，如電壓不平衡、電壓波動等。因此，有必要探討新能源發電并網質量的優化措施。此時，通過優化儲能及新能源的協調控制、完善相關技術標準、合理控制電能質量、電網調度控制、無功電壓控制等措施的開展，即可最大限度地消除電網系統受影響的情況，不僅能實現更穩定、安全的運行，且能大幅優化電能質量。

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