新能源并網對電力系統電能質量的影響

張陽玉　劉曉琳

摘要：在電力系統中，新能源并網的應用使得供電方式更為多樣，滿足了生產生活的電力使用需求。但是，新能源并網的應用，也對電力系統中的電能質量產生了一定的影響。

Abstract： In the power system， the application of new energy grid connection makes the power supply mode more diverse， and meets the needs of production and life. However， the application of new energy grid connection also has a certain impact on the power quality in the power system.

關鍵詞：新能源并網;電力系統;電能質量;影響

Key words： new energy grid connection;power system;power quality;impact

中圖分類號：TM711? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）14-0235-02

0? 引言

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。

1? 新能源并網對電力系統電能質量的影響

1.1 新能源發電并網給電壓帶來的影響

1.1.1 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[1]。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。

1.1.2 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[2]。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。因此，新能源并網以后，相關人員還需要采取必要的控制措施，逐步提高電力系統的電量接納能力，使得其調峰容量逐步提高，維持電力系統運行的可靠性與穩定性。無功補償技術的應用，能夠在一定程度上緩解電壓波動與閃變的問題。

1.2 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。

新能源并網以后，通過影響電力系統的頻率，進而影響了電能的總體質量。為獲得并網對小并網頻率的具體影響，可以直接通過火電廠單機等效模型來加以分析。具體來說，在該模型內，可以直接通過電網頻率的變動趨勢，來進行相關影響情況的具體分析。比如，如果新能源發電機組的功率為1.5MW，當其頻率偏差小于0.5Hz時，結合模型計算，可以得到，當發電機組的穿透率在18%時，其頻率偏差最為合理[3]。因此，新能源并網中，為大大降低并網對電能質量的影響，需要做好電網頻率的實施監測。

1.3 新能源發電并網給諧波帶來的影響

新能源并網對電力系統電能質量的影響，還體現在對諧波的影響方面。當前，在我國新能源并網中，最為常見的就是風電場與光伏發電，在這些并網技術下，電力電子裝置是電力系統內不可或缺的設備。但是，在并網技術的具體應用過程中，常常存在著一些問題，比如，并網光伏逆變器的控制是由脈寬調制來實現的，這種特殊的控制方式，使得在并網過程中極易出現明顯的電壓與電流諧波。此外，并網效果還會受到光照、角度等因素的影響，這些影響因素加大了電力系統的諧波污染[4]。因此，新能源并網上，有關人員要嚴格根據相關因素對諧波所產生的影響，實現良好的并網控制，保障新能源并網的電能質量。

以并網風電場為例，其電網諧波的出現主要是由以下因素造成的：風電場線路電抗與并聯補償電容器的諧振、電力電子設備的應用諧波。風電場線路電抗與并聯補償電容器的諧振作用下，諧波主要表現為變速諧波與恒速諧波。

諧波的出現會嚴重影響電力系統電能的質量。首先，諧波電流的出現，使得新能源并網存在畸形情況，電能質量無法達到電網穩定運行的具體需求，甚至使得電力系統運行過程中，存在著一定的安全威脅，電力事故隱患較多，嚴重時甚至會引發整個電力系統的癱瘓，影響人們正常的生產生活。因此，為有效避免新能源并網后電網諧波的產生，往往需要采取必要的控制措施。如果是風電場并網，在并網連接時，可以連接種類不同的風電機，避免同類型風電機的應用所產生的諧波。此外，為避免諧波的出現，還可以在整個并網系統內，安裝相應的過濾裝置。

2? 提升新能源并網電能質量的相關措施

2.1 協調控制儲能與新能源

由于新能源并網后對電力系統電能質量產生了一定的影響，因此，為提高電能質量，有關部門與人員需要協調控制儲能與新能源。主要從以下方面來進行：①加強對儲能與大面積新能源發電整合、并網的管理與控制，在一些特殊的環節，需要做好相應的協調控制工作，積極在相關領域分散控制管理模式的推廣，保障新能源能夠發揮其應有的作用，實現電力網絡的多元化。②加大在專業儲能技術方面的投入，主要從加強新能源電網的管理著手，比如，積極推廣與應用新能源發電裝置，優化相關的發電裝置，升級風電與光電的爬坡率，避免新能源并網中相關的限制。

2.2 無功電壓控制

新能源并網條件下，無功電壓控制的實施，能夠在一定程度上實現良好的電能質量控制。當前，我國電力系統的無功電壓管控方面，新能源并網逐步朝著分區域、分層次與就地平衡的趨勢發展。無功電壓相關裝置的管理上，相關部門需要結合電力系統電能質量的要求，科學進行無功裝置的選擇，保障多種無功設施能夠實現良好的協調與配合，避免各種設備之間存在功能的差異性，將多個環節點電壓控制在合理的范圍內，保障在整個新能源并網電力系統的運行過程中，這些無功裝置、設備設施能夠發揮其應有的作用，實現良好的無功電壓控制，提升電力系統運行的穩定性與安全性[5]。在新能源并網電力系統無功電壓的控制上，需要從以下方面來進行：①無功電壓的管理與控制與功率計算之間存在著緊密聯系，相關人員需要結合二者之間的關系，采用相關的無功設施內部響應機制，發揮靜態與大容量調換設施的作用，將間歇性新能源場中的無功電壓加以科學管理，必要情況下，可以應用小幅波動的動態裝置，提升新能源并網電力系統運行的穩定性與可靠性。②將新能源場站群管理與無功電壓管理相結合，提高新能源并網電力系統的電能質量。

2.3 電網調度控制

新能源并網作為當前電力系統完善的一個重要措施，逐步成為電力系統優化的重要途徑。但是，由于新能源并網會對原有電力系統的電能質量產生一定的影響，因此，要最大程度上減小這種影響，相關部門必須要結合新能源并網電力系統運行的具體情況，加強對電網調度的控制，尤其是要加強在并網流程方面的管理與控制，使得在電力系統的運行過程中，能夠充分應用系統性的電網調度，提高新能源發電的效益。在電網調度的管理與控制方面，相關部門與人員需要保障所有的設備設施處于正常的運行狀態下，使得各種設備可以在電力系統內，發揮其應有的作用。當前，在新能源并網電力系統的電網調度控制方面，有關電力企業逐步應用了聯絡線頻率偏差掌控技術，該種技術的應用，大大提升了新能源并網電力網絡的穩定運行。

2.4 加強電能質量控制，完善相關的技術標準

新能源并網電力系統的運行中，存在著諸多的干擾因素，這些干擾因素的存在，嚴重降低了電能質量。因此，相關人員在日常的工作中，需要加強對相關干擾因素的分析，在新能源并網系統內，嚴格對這些干擾因素的控制，保障電網系統能夠得到最為有效的控制與管理。具體來說，在電能質量的控制、技術標準的完善上，主要從以下方面來進行：①電壓閃變與波動的控制上，需要結合電能質量的要求，在電力系統中，安裝相應的電力濾波設備與裝置，這些設備的應用，在并網系統內，能夠在一定程度上引發電壓的浮動，隨后借助于相應的動態電壓恢復裝置，使得電網系統能夠維持其正常的運行狀態。②諧波的控制上，可以應用靜止無功補償設備的應用來實現。

3? 結束語

當前，在可持續發展的背景下，太陽能、風能等新能源逐步被應用于電力系統中，新能源并網逐步成為當前電力行業發展的主要趨勢，雖然并網實現了電力網絡的多元化，但也對電能質量產生了一定的影響。因此，必須采取必要的控制措施，提高電力系統電能的總體質量。

參考文獻：

[1]何德良，賈宏偉.淺析并網光伏發電系統對電網電能質量的影響[J].電子產品世界，2018，25（12）：81，88-89.

[2]張超.新能源發電并網對電網電能質量的分析研究[J].中國設備工程，2019（19）：230-231.

[3]薛易，李堅，張旺，等.光伏并網儲能系統電能的控制策略[J].黑龍江科技大學學報，2019（3）：322-328.

[4]黃薪余.淺析新能源接入對電網電能質量的影響[J].通訊世界，2018（11）：115-116.

[5]張鴻魁.新能源發電并網對電網電能質量的影響研究[J].華東科技（綜合），2018（5）：213.