深入分析新能源接入對電網電能質量的影響

胡丹 冷雪全

摘 要：目前，國家在社會經濟發展道路上，始終將環保工作作為重中之重，而新能源作為落實節約電力資源、環境保護戰略的關鍵一環，在電網電能質量的優化和改善、電網運行穩定和安全提升中發揮著不可或缺的作用。本文首先介紹了新能源接入電網系統的必要性，并以電壓閃變和波動、頻率、饋線穩態電壓、孤島等為切入點，全面討論新能源接入后所產生的問題和影響，以便提升新能源開發利用的科學性與合理性。

關鍵詞：新能源;電網;電能質量

一、新能源接入影響電網電能質量分析必要性

風能發電和光伏發電是目前最為常見的兩種新能源發電方式，但上述兩種發電方式在外界各類因素的影響之下，極易出現電能輸出功率不穩定現象，甚至會嚴重沖擊整個電網。且從另一角度來看，電網電能質量與社會生產生活息息相關，若電網安全性能無法保障，或者電能供應間歇頻繁，不但會降低社會生產效率和生活質量，且嚴重妨礙和諧社會的建設和城市化進程。除此之外，目前各大電力企業對新能源的利用較為片面，導致新能源在分配過程中失去平衡性，故而影響新能源的可持續發展。鑒于此，相關企業應對新能源接入與電網電能質量兩者關系進行客觀全面的了解，并以當前所制定的電網電能質量優化方案為依據，探尋有效的新能源接入并網方式，在確保電網運行穩定性的同時，實現對電能質量的全面提升。

二、新能源接入對電網電能質量的影響

1.新能源并網對電壓閃變和波動的影響

一般情況下，引起電網系統電壓閃變和電壓波動等現象的主要原因是因為新能源電力系統機組的停止、開啟、出力過程中，會隨一次能源的波動而改變或投切發電系統補償電容器。而造成電網系統電壓閃變與波動的主要因素是新能源輸出功率的波動。通常，風速對風電系統輸出功率產生影響，且風速湍流強度與電壓的閃變、波動呈正比例狀態。在切換風電恒速定槳距機組時所引發的一系列電壓閃變和波動大于運行中的閃變和波動，但這一些現象在恒速變槳距機組則呈相反態勢。

通過對變速恒頻機組進行可調整可在確保功率波動平穩的同時，降低因波動功率所引起的異常，與此同時，由于不同地區所采取控制措施不同，如高風速地區和低風速地區，使得機組運行時的出力會在不同風速區間呈現出不同特性，一般，低風速地區風電場閃變相對較大，而高風速地區的恒速風電機組通過時速控制方式的應用電壓閃變相對較小。

溫度、光照是光伏電站輸出功率不斷波動的主要因素，電網在接入新能源發電系統后，如果短路容量值越來越高則表明該配電系統強度越高，因啟停和波動功率所引起的公共連入點電壓閃變情況則越少。若要更加全面的了解新能源系統功率波動所造成的電壓波動情況，需詳細區分新能源系統造成的電網其他情況和電壓波動。與此同時，通過在電網中接入等效風電系統，使風電場實際測量出電流分解為有限的正弦波形，在分析整個電網系統電壓波動頻域的基礎上，獲取因新能源接入對電網電壓波動的影響。

2.新能源接入對頻率影響

電網系統在實際運行過程中，出現頻率異常的情況極少，如果光伏系統容量較小時，即便多個機組處于投切階段，也不會引起電網系統頻率越限現象。當新能源發電站的發電容量占電量總發電量比例逐步擴大后，再加上新能源發電機組出力存在隨機性特點，極有可能在電網內部形成波動性的頻率，直接影響電力系統本身及廣大用電用戶。因此，可運用風電功率的波動等效處理電網系統的影響，并以此為基礎實現對風電波動功率對電網頻率影響評估模型的建立。根據評估結果，如果火電機組自動發電控制體系處于0.01-1.0Hz時，功率的波動將會嚴重影響整個電網。如果低于1.0Hz頻段的傳遞函數幅值較小，這是由于該頻段功率的波動會受到火電機組轉動慣量的限制。為更加全面且深入的了解新能源接入對電網頻率的影響，可進行火電廠等效單機模型的構建，并參考上述風電場實際測量功率數據，系統分析不同傳功功率下的電網頻率改變情況。除此之外，為與大規模新能源發電接入電網相適應，需將新能源發電處理的波動性和間歇性予以充分考慮，將電網運行調度與新能源發電的發電功率預測相結合。

3.新能源并網會產生孤島問題

一般情況下，電網系統在完成降壓后或多或少的會形成一定的孤島問題，而系統所接入的光伏電站以及風電機組仍從中發揮著供電作用，即使電網處于降壓狀態也可確保供電的可持續性，因此要與本地連接負荷充分結合，確保其運行的單獨性，將孤島問題產生的可能性降至最低。

在電網系統中，一旦發生孤島問題則會引起電網系統電壓和頻率方面的波動，如果頻率和電壓波動范圍超出所設定的安全限定值后，將嚴重影響設備運行的穩定性。孤島事故發生后，電網發生自動跳閘的頻率將有所增加，與此同時負荷容量也將產生改變，特別是在容量超出限定范圍后，變壓器內可能產生超負載現象，導致逆變器溫度大幅上漲，甚至會引發嚴重的火災事故。此時，現場逆變器相關維護檢修人員的生命安全將會收到嚴重威脅，及時確保電路電閘處于閉合狀態，也有可能引發上述事故。因此，根據分析不難看出孤島問題不僅會對電網系統運行的安全性與穩定性產生威脅，且危及用電用戶的人身安全。

三、結語

綜上所述，電網在接入新能源后，電網電能質量將會受到一定能源過度的影響，若要確保新能源接入后能夠取得良好效果，除了要加大開發力度，科學合理的運用各種新技術之外，還要通過新能源接入電網后對電能質量影響的表現進行總結，以電壓閃變和波動、頻率和孤島問題為切入點進行深入分析，以確保對電能質量的優化，提高電網運行的穩定性。相關領域研究人員需要掌握充分的專業理論知識，提高電能用戶對用電的滿意程度，這對新能源技術創新研究具有十分積極的影響，不但有利于我國新能源事業未來發展的可持續性，且有助于電網企業未來改革的持續深化和完善。

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