新能源接入對電網的影響

吳曉榕，蔣翔，楊揚

(1.云南保山電力股份有限公司，云南 保山 678000；2.中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650011)

新能源接入對電網的影響

吳曉榕1，蔣翔2，楊揚2

(1.云南保山電力股份有限公司，云南 保山 678000；2.中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650011)

介紹某地區針對新能源保山的消納、新能源對潮流分布、穩定特性，系統短路水平、電能質量等多方面的影響展開深入研究。

消納空間；潮流分布；安全穩定；電能質量

0 前言

至2020年保山市新能源規劃裝機共計1 158 MW，其中風電793 MW，光伏365 MW，占保山電源比例超過30%，規模較大。目前保山地區已投產的新能源項目為木瓜山光伏30 MWp，其余的新能源項目均已開展前期工作，部分核準在建。

1 新能源消納能力

1.1 滇西北的新能源消納能力

根據相關研究，“十三五”期間新能源在云南省的發展空間約為10 000 MW左右。平水年豐期全省已有棄水，無法消納新能源的電力電量。如果不考慮平水年豐期新能源的電量，棄風、棄光電量約為10%左右。

滇西北地區水電豐富，2020年盈余電力9 660 MW，豐期大量電力需外送，已經超過滇西北大理+仁和斷面外送極限9 500 MW。從網架送出能力的角度，在滇西北地區新能源開發過多，豐期會加重受阻的問題。從遠期來看，若怒江中下游電站 (20 000 MW)開發，則現有的滇西北網架更不能滿足要求。因此建議滇西北地區的新能源合理開發，有條件的新能源可以考慮直接送出至負荷中心消納。

1.2 保山市新能源消納能力

保山市風速特點符合滇西北片區已投產風電場出力特性，本研究結合相關成果，將滇西北已投產風電場歷史出力情況作為保山市規劃風電場預計的出力特性，并作為后續平衡計算的參考依據。

風電平均出力最大一般出現在枯期的1月、2月，出力在50%左右，最小平均出力一般出現在豐期的7月、8月，出力在10%左右，呈現出豐小枯大的情況，與水電特性互補。滇西北風電最大出力趨勢上與風電平均出力一致。

光伏日出力曲線豐期、枯期較為相同，晚上不發電，午間腰荷方式出力最大，呈現較為明顯正態分布曲線，且受到短時天氣因素影響較大。

圖1 光伏日平均出力曲線

對2020年保山市進行電力電量平衡計算，其中電力平衡計算選取光伏出力最大的午間腰荷方式，電力平衡方面，考慮了新能源參與平衡后，保山市全年均有電力盈余。總體來看，在保山市發展新能源有利于補充當地的電力電量缺額。就地消納新能源電能后，仍有少量的電能需在全省范圍內尋求消納空間。

由于全省棄水電量集中在豐期的7月～9月，在考慮了保山規劃的新能源后，有必要根據不同的調度運行方式，對新能源棄電情況進行分析。

方式一：全省按水電、新能源可發電量等比例棄電，則保山全年將產生0.43億kW.h的棄風、棄光電量，2.93億kW.h的棄水電量。

表1 2020年保山棄風、棄光電量 (等比例)單位：億千瓦時

方式二：考慮優先棄風、棄光，則保山全年將產生2.77億kW.h的棄風、棄光電量，占新能源全年可發電量的8.5%，此情況下無棄水電量。

由于全省豐期消納空間不足，在不同的調度運行方式下，均存在保山市新能源豐期棄電情況，建議新能源企業在保山擇優開發新能源項目，充分考慮棄電可能造成的經濟損失。

表2 2020年保山棄風、棄光電量 (優先棄新能源)單位：億千瓦時

1.3 分片區新能源消納能力

選取新能源較為集中的中部地區施甸縣作為典型片區，對110 kV電網接納能力進行分析。220 kV施甸變的下網負荷最大約150 MW，施甸變三回110 kV線路斷面按照N-1校核，最大送出能力285 MW，扣除負荷后線路部分對應最大可接納新能源435 MW；目前施甸縣規劃約330 MW的新能源，能夠滿足送出要求。

2 新能源并網對電網運行影響

2.1 潮流分析

考慮新能源以后，保山電網均不存在110 kV主變及110 kV送出線路送出受阻問題，各相關節點電壓均處于合理范圍，但滇西北送出斷面潮流增至9 637 MW，存在約150 MW的電力受阻。

2.2 穩定分析

低電壓穿越功能是對并網風電、光伏在電網出現電壓跌落時仍保持并網的一種特定的運行要求。下面分別以蒲薸光伏 (一、二期共65 MW)為例，分析有無低電壓穿越能力對新能源穩定運行的影響。結果表明，若新能源電站不具備低電壓穿越能力，則近區電網線路兩側發生三相短路故障，均會導致機組退出運行，運行穩定性較差；若具備低電壓穿越能力，則近區多數三相短路故障情況下，新能源穩定運行。因此，建議新能源電站并網時需確保低電壓穿越功能投入使用。

保山地區位于電網末端，500 kV永昌變建成前，當發生220 kV大理～蘇屯雙回線路N-2故障時，保山電網孤網運行，若不采取相應措施，將出現頻率失穩；且隨著新能源接入的規模增加，保山電網孤網時頻率偏差問題更為嚴重，降低了頻率穩定的裕度。

2.3 短路水平

根據計算結果，新能源接入后對各節點均造成短路電流水平增加，增加幅度在2%～28%之間，但各節點增加的絕對值相對較小，一般不會引起設備超過遮斷容量。

2.4 電能質量

新能源電源并網后容易引起電壓偏差、無功平衡、諧波畸變等電能質量方面的問題。以松子山風電場作為典型代表，對上述問題進行分析。

圖2 隨風電場出力增加相關變量的變化曲線

圖3 相關變電站110kV母線電壓波形及頻譜圖

在豐期腰方式下，保山地區水電出力較大，潮流較重。隨著風電場出力的不斷增加，對電網側相關母線電壓的影響較小，但對于電網的無功需求逐漸增加。

建議新能源電站的無功就地平衡，在電站低壓側安裝無功補償設備，同時為了平滑無功補償設備的調節效應、減小無功設備的響應時間，建議采用SVG進行無功調節。

圖3給出了松子山風電場接入后相關變電站110 kV母線上各次諧波電壓含有率。柯街變110 kV母線的總電壓畸變率為0.31%，不高于2%，滿足規程規定。但隨著新能源發電規模的逐漸增大，建議在新能源側安裝諧波監測裝置。

3 結束語

1)“十三五”期間云南省平水年豐期已有棄水，無法消納新能源的電力電量，可能造成豐期棄風、棄光電量約10%左右。同時，滇西北電網的網架送出能力在豐期無法滿足全部電力的送出，建議有條件的新能源可以考慮直接送出至負荷中心消納。

2)發展新能源有利于補充當地的電力電量缺額，但由于豐期云南省消納空間不足，在不同的調度方式下均會造成保山市的新能源出現豐期棄電。建議新能源企業在保山擇優開發新能源項目，充分考慮棄電可能造成的經濟損失。

3)新能源并網后，電網仍能夠保持安全穩定運行，但新能源接入的規模增加，保山電網孤網時的頻率穩定裕度將下降。同時，低電壓穿越能力對于新能源穩定運行至關重要。

4)新能源并網后，會造成一定的電壓偏差和無功波動，會增加電網的諧波。目前對電能質量影響相對較小，隨著新能源并網規模的增大，建議加強電能質量的在線監測。

[1] 云南電網有限責任公司規劃研究中心，云南省電力設計院有限公司.云南電力工業 “十三五”及中長期規劃 [Z] .2014，53-X07101K.

[2] 云南省電力設計院有限公司.云南省新能源示范區建設研究 [Z].2014，53-X06271.

[3] 云南省電力設計院有限公司.云南 “十二五”風力發電出力特性與集群效應研究 [Z].2012，53-X05921K.

Study on the Effect of New Energy Access to Baoshan Power Grid

WU Xiaorong1，JIANG Xiang2，YANG Yang2
(1.Yunnan Baoshan Electric Power Ltd.Co.，Baoshan，Yunnan 678000，China；2.Yunnan Electric Power Design Institute Ltd.Co.，Kunming 650011，China)

With the accelerating development of new energy，it is very necessary to do the Research of new energy consumption，power flow distribution，stable characteristics，short circuit level，power quality and other aspects of the problem.

consumptive space；power flow distribution；security and stability；power quality

TM74

B

1006-7345(2015)05-0074-03

2015-05-05

吳曉榕 (1970)，女，工程師，云南保山電力股份有限公司，主要從事電網規劃、建設、運行管理工作 (e-mail)wxr0730＠126.com。

蔣翔 (1986)，男，工程師，中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，主要從事電網規劃、系統設計 (e-mail) jotti159＠126.com。

楊揚 (1986)，男，工程師，中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，主要從事電網規劃、系統設計。