新能源大量接入地區電網的利弊及對策探討

保定供電公司 胡文麗 崔鴻斌 李士林

1 引言

新能源包括風能、太陽能、生物質能等，是有利于人與自然和諧發展的重要能源。迫于環境問題及能源供應緊張的壓力，新能源的利用迅速發展，成為能源界不斷壯大的生力軍。新能源在發電系統也得到了快速發展，與大型的發電廠一起構成現在及未來的電力系統。但新能源有不確定性、不可控性等不可回避的缺點，如何充分利用新能源的優勢，適當消除它給電網帶來的不利影響成為電網業內人士都在思考并想解決的問題。

2 保定電網新能源發展現狀

近幾年，新能源發電作為一種電源形式不斷地接入保定電網，與大型電廠一起構成保定電網的電源支撐。截至目前，保定電網內接入的新能源發電容量已達到850MVA，占全網負荷的15-20%，絕大部分新能源為風電及光伏產業。根據規劃部們提供的資料，預計在今后的幾年內，仍有大量光伏、風電等新能源持續不斷地接入保定電網，規模之大，居河北南網六市之首，這皆得益于與保定西北相鄰張家口地區強勁的風能及保定西部山區豐富的日照和廣闊的地域。

3 新能源大量接入的利弊分析

3.1 新能源接入地區電網的有利因素

新能源發電可以增加電力系統的電量，減少對一次能源的消耗，是低碳環保的綠色電力。在電網出現供電短缺的時期，特別是在夏季或嚴冬用電高峰時段電力供應不足時，大量新能源的綠色電力可以從一定程度上降低電力短缺造成的損失。

由于新能源發電工程投資小、建設周期短，因此可以分布在電網的各個角落，接入電網末端的新能源電站可以作為電網有力的電壓支撐，對提升電網末端電壓起到一定的作用。

3.2 新能源接入地區電網所帶來的弊端

新能源發電具有間歇性、隨機性、可調度性差等等一些缺點，因此給地區電網帶來的弊端也多由此而來。保定電網新能源目前以風電與光伏發電為主，本文主要針對風力與光伏發電總結如下幾點：

3.2.1 系統安全穩定問題

風力與光伏發電能力由風與光的大小、強弱而定，必然具有風與光的隨機性、波動性和不可控性的特點。風力發電和光伏發電受天氣影響均具有間歇性和波動性特點，并網電量隨機波動較大、可調節性差，并網時會產生較大的沖擊電流，從而會引起電網頻率偏差、電壓波動與閃變，引起饋線中的潮流發生變化，進而影響穩態電壓分布和無功特性，使電網的不可控性和調峰容量余度增大，如果電網中沒有足夠的調峰容量，就會使電力系統的安全穩定性受到影響。如果風電機組或光伏設備不具備低電壓穿越性能，并網點電壓跌落時，極易引發電網瞬時故障，影響電網安全運行。

3.2.2 諧波與電能質量問題

由于并網風力發電和光伏發電系統均配有電力電子裝置，會產生一定的諧波和直流分量。諧波電流注入電力系統后，會引起電網電壓畸變，影響電能質量，還會造成電力系統繼電保護、自動裝置誤動作，影響電力系統安全運行。

3.2.3 電網計算問題

在風電與光伏大量接入地區電網后，其對電網運行的影響越來越大。但是，目前業內風電機組與光伏矩陣均沒有統一規范的電源仿真計算模型，專業人員不能夠精確的計算新能源接入電網后電力系統的暫態電流、電網潮流分布及母線短路電流等，同時給繼電保護及安全自動裝置定值的整定也帶來不便，專業人員不能準確預判故障發生后電網的運行狀況，這些都給電網的正常運行及事故處理帶來很大風險。

3.2.4 電力電量難送出問題

隨著新能源不斷地接入保定電網，保定地區局部的新能源額定容量已經超過該區域內負荷的需求，必須升壓送出，不得不將該區域內公網的降壓變壓器作為升壓變使用，網絡損耗增大的同時也給設備運行帶來風險；有些區域本地用電負荷較小，外送通道容量有限，若不加以調節控制，不久的將來，上一級電網的降壓變容量即使全部用來上送新能源出力，仍將會出現棄風、棄光、限出力的現象，造成綠色新能源的浪費。

以保定市曲陽縣是電網為例：曲陽境內目前已投運的110千伏及以下光伏電站總容量為160兆瓦，曲陽縣2015年規劃建設大型地面光伏電站總容量達到440兆瓦，連同境內110千伏及以下常規電廠總裝機容量將達到500兆瓦。而曲陽境內僅有一座220千伏變電站--棋盤站，棋盤站的主變總容量為240兆伏安。就地平衡掉曲陽縣負荷后需升壓至220千伏網絡送出的光伏出力將超過棋盤站主變的總容量，要解決這一問題，必須在曲陽境內投資新增主變或變電站，方可滿足光伏出力全部送出，但因投資巨大且涉及多家新能源發電公司，協商起來困難重重，難以解決。

4 對新能源大量集中接入的對策及建議

1)新能源給電網帶來的一系列安全穩定問題的嚴重程度與接入點電網的電壓等級、短路容量、聯網設備及其控制方法、電源的類型及其并網容量等密切相關。因此，并網風電和光伏等新能源發電系統除應具備一定的并網技術性能外，還必須要求電網具備足夠的調峰容量和接納能力，在大量接入新能源的地區電網配備相應容量的常規發電機組進行調峰，保證電網穩定。同時要求并網的新能源發電系統配置有功功率調整和動態無功功率調整控制功能，還需要配置一定的無功補償，以補償場（站）內的無功損耗。

2)諧波給電能質量造成的影響可通過在新能源發電設備附近增設濾波器等濾波裝置降低系統諧波含量。同時配置相應的靜止或動態無功補償裝置等，以抑制新能源設備注入電網的諧波含量，提高系統電能質量。可在并網點處裝設電能質量諧波監測裝置，實時數據遠傳至電網專業人員，通過監測到電能質量的水平及時調整新能源電站內治理諧波的方案。

3)建議電力行業統一制定風電、光伏等新能源發電設備的仿真模型標準，詳細規范模型的內容、參數、公式等，使之與火電機組的仿真模型一樣規范。

4)目前，在地區電網部分區域接納能力不足的情況下，大量新能源發電并網會給該區域電力系統帶來一些不利影響，電網必須控制接入容量在相應區域可控范圍內，以最大限度地減小不利影響。另外，也可以積極發展新能源產地的用電市場，延伸產業鏈，擴大電力需求，緩解大規模新能源發展市場消納能力不足的矛盾。

5 結論

大力發展新能源是國家的重大戰略決策，一種新能源發電與常規式發電的互相補充、相互支持的新型電力工業體系逐漸形成，將源源不斷的“綠色電能”送到千家萬戶，更好地促進我國經濟和社會的可持續健康發展。在大規模新能源發展方面，保定電網已經走在河北南網的前列，如何更好更快地發展新能源，建立適合大規模新能源基地的電力協調發展機制，是需要我們不斷探索的課題，今后我們還需更努力使保定地區的新能源以科學、高效的方式可持續發展，打造更美好的明天。

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