新能源發電并網對電網電能質量的影響分析

耿鵬 郭文慧

摘要：電力工程是我國基礎建設中非常重要的組成部分，現如今，全球經濟快速發展，國家對于能源的需求越來越大。隨著化石能源的逐漸減少和人們環保意識的提高，我國開始關注新能源的發展。現在廣泛使用的新能源有風能、太陽能、地熱能，但新能源發電容易受環境影響，存在不穩定和易間斷等缺陷，而大規模并網后會對電網產生一些不利影響。

關鍵詞：新能源發電并網;電網電能質量;影響分析

引言

時代的進步，科技的發展推動我國整體經濟建設快速發展的同時，對于能源的需求越來越大。能源是人類社會穩定發展的重要條件，各個領域的生產與工作都離不開能源的支持，但是自然界衍生的能源產量隨著開采逐漸減少，因此對新能源的開發和研究成為重點。

1新能源發展的概況

新中國成立后，經濟建設作為我國的重要任務之一，對煤、石油等化石資源的需求顯著增加。隨著電能的廣泛應用，煤炭作為當時最易獲取的資源，在很長的一段時間里，火力發電成為了最主要的發電方式。隨后，我國的經濟發展速度得到了世界的認可，但在發展過程中能源的使用量增加一倍。由于使用了不成熟的發電技術和環境治理技術，能量轉化效率較低，且煤炭的過度使用排放了大量的有毒物質。經濟發展和環境保護之間的不協調問題日益突出，經濟發展步伐明顯遲緩，為此我國提出了可持續發展戰略，不斷促進能源改革，改良發電技術提高能源轉化率，并大力開發新能源，使環境和經濟共同發展。目前，我國已形成多種能源結合的多元化能源體系。2012年，水電、風電、核電、太陽能等能源占一次能源消費比重已達到8.3%。

2新能源并網對電能質量影響的具體表現

2.1新能源并網對電壓閃變和波動的影響

首先從分析新能源發電的特點入手，光伏發電是利用太陽能，其發電效率受到溫度、光照等因素影響較大，白天因晴天和陰天的溫度、光照有較大差異發電量不同，晚間因溫度低、無陽光不發電，從而造成光伏發電輸出功率變化較大，引起電壓變化較大。風力發電受風速的影響較大，所以一般都在風能資源豐富的地區建立風力發電廠。風速變化造成風力發電功率變化較大，從而造成電壓的閃變、波動。新能源發電機組的停止和開啟、出力等過程中，輸出功率會發生較大的波動，電壓也隨之發生較大的變化，對電網造成很大的沖擊，導致電壓閃變與波動。并網的短路容量值越高，電壓閃變波動越少。通過對電壓變化原因的研究，制定相應的措施可以有效減少新能源并網對電力系統造成的不良影響，保證電力系統正常運行。

2.2間接性和波動性發電

新能源的供應往往和自然環境息息相關，如果在新能源發電中遇到地理或者氣象狀況的影響，就容易出現間接性發電的情況，而能源的轉換效率即為波動性。在風能發電中，由于風能與其速度之間為正向關系，而風速屬于自然條件的范圍，具有明顯的不可預測性，也無法對其實施控制，這就限制了風能發電的穩定性。而在光伏發電中，主要的影響因素為光照情況，受氣候天氣的控制，也存在著穩定性較低的問題。正是由于這些客觀情況的干擾，使得新能源發電中的電能本身就存在品質問題，在流入電網的過程中可能會對系統產生沖擊，這是由于電能波動會導致加強的電流，在這些電流的影響下，就容易損傷到電網系統，比如風電場中的電壓可能會突發性增強，再加上風電場設備中缺乏有效的調節裝置，就會擴大強大電流對于風電場的沖擊，非常容易導致風電裝置的損壞。

2.3新能源發電并網導致電網諧波問題

以風力發電和光伏發電為例，風力發電產生的諧波是來自風電機組的電力電子元件。恒速風機本身一般不產生諧波，但是目前使用比較普遍的雙饋異步發電機和同步發電機中應用了很多的電子元件，且直驅永磁同步發電機組中的交直交變器采用了很多具有電力電子非線性元器件的可控PWM整流或不控整流，因此會產生一定的諧波。新能源發電并網的光伏逆變器開關IGBT和脈寬調制控制會在光伏并網運行的過程中產生一定的諧波電流。此外，光伏輸出功率的不穩定性以及光照的變化和不對稱性都會導致諧波的出現。

3優化電網質量和穩定的措施

3.1優化對電能質量的控制

由于風能、太陽能等自身的特性，發電系統在不同時段輸出的功率差距較大，對電網的安全運行帶來了危害。為了減少電力系統發生故障的概率，最好在新能源并網處安裝電能質量實時監控裝置，實時監控電力系統中電壓波動、電壓偏差、諧波變化的情況。在不滿足使用要求的情況下，通過安裝有源電壓濾波器和無功功率補償器等措施來改善電能質量。

3.2針對波動性和間歇性的解決措施

波動性和間歇性是由自然因素而產生的影響，雖然不能對自然條件進行控制，但是可以對設備進行控制。首先，對于發電并網的新能源設備，可以加入擁有規定的并網技術性能。其次，提升電網對于峰值的調節能力，加大電網對于波動和間歇問題的接納能力。當然，在新能源發電系統中，裝置必須要要具備有功功率調整與無功功率調整的功能。最后，在風力發電和光伏發電的發電站中很容易出現沒有功率還在繼續運轉的損耗，所以新能源發電設備必須要具備無功補償功能。

3.3諧波問題的處理

諧波對于電網系統的損害較大，也是較為常見的影響之一，在很多電子設備中都會發生諧波現象，無論是新能源發電的相關設備，還是在線路或者電容器中都可能存在諧波情況。但是諧波問題基本都屬于可控范圍，能夠通過相關的措施加以避免和防范，比如在風電場的系統內，為了消除諧波問題，就需要集中連接各種風電機設備，并且安裝適宜的諧波過濾設施，全面控制電網系統中的諧波情況，在必要的時候，也需要利用到無功補償設施。

3.4完善技術標準與規范

新能源具有環保和可再生的優點，近年來得到了廣泛應用。新能源發電涉及的技術領域比較多，新能源發電并網則更為復雜，所以在實際應用中還存在一些問題。要不斷加強對新能源發電并網的研究，不斷完善新能源發電并網的技術標準，針對新能源并網中存在的問題進行攻關，減少并網對電力系統電能質量帶來的不良影響。同時認真學習研究電力信息通信技術等先進技術，做好電力系統的智能化管理，及時監測并網對電網運行的影響，從而不斷優化新能源并網技術，減少諧波、電壓波動等對電力系統的危害，確保新能源發電行業可持續發展。

3.5發展相關先進技術

限制我國新能源產業發展的一個最重要原因是發電、輸電技術的不成熟。先進的技術可以起到改善發電質量的作用。以光伏發電為例，一方面通過機械自動控制裝置改變太陽能板的工作點來達到發電功率相對恒定的目的，另一方面利用儲能裝置的輸出功率容易控制的特點，實現對功率的調節，但提高了對電池的要求。根據新能源并網規模改善供配電網的拓撲結構，可減小在發生故障后電力系統做出正確反應的難度，使供配電系統更加安全、穩定。

結語

中國的新能源產業發展水平走在世界前列，但仍存在阻礙新能源產業持續發展的問題，需要加強技術人員培養，改進新能源發電技術，借助其他行業的先進技術，解決發電過程產生的可能影響電網安全的問題。在發展新興技術的同時，要拓寬新能源產品的市場，凸顯新能源的優勢。

參考文獻

[1]康琿，屈瑋琦.探討新能源發電并網對電網電能的影響[J].科技經濟市場，2016，（8）：51-52.

[2]陳煒，艾欣，吳濤，等.光伏并網發電系統對電網的影響研究綜述[J].電力自動化設備，2016，33（2）：26-32.

[3]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.