新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量影響的分析

李盈枝 張衛(wèi)正 王佰淮

摘要：中國(guó)傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)已不能滿足當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的要求，新能源的開發(fā)和利用已成為戰(zhàn)略能源目標(biāo)的重大挑戰(zhàn)。以太陽(yáng)能和風(fēng)能資源為例，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用可將太陽(yáng)能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能資源，滿足能源需求，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的快速發(fā)展。新能源的整合導(dǎo)致能源的多樣化，但在一定程度上影響電氣系統(tǒng)的電氣質(zhì)量，必須采取必要的優(yōu)化措施以提高新能源整合的應(yīng)用效率。

關(guān)鍵詞：新能源;并網(wǎng);電力系統(tǒng);電能質(zhì)量;影響;分析

1導(dǎo)言

當(dāng)前，我國(guó)傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的要求，而新能源的開發(fā)與利用成為當(dāng)前能源戰(zhàn)略目標(biāo)的首要任務(wù)。以太陽(yáng)能、風(fēng)能資源為例，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)太陽(yáng)能、風(fēng)能向電能資源的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而滿足用電需求，實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展。新能源并網(wǎng)雖然實(shí)現(xiàn)了能源多元化，但是，對(duì)電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影響，因此，必須要采取必要的優(yōu)化措施，提高新能源并網(wǎng)的應(yīng)用效果。

2新能源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響

2.1新能源發(fā)電并網(wǎng)給電壓帶來(lái)的影響

2.1.1對(duì)饋線穩(wěn)態(tài)電壓的影響

電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，電壓的調(diào)節(jié)往往需要通過(guò)專有的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如，有載調(diào)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(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的需求。新能源并網(wǎng)以后，電力系統(tǒng)中的新能源發(fā)電往往占據(jù)了較大的比例，這種情況下，當(dāng)發(fā)電功率存在較大的波動(dòng)時(shí)，電力線路中的負(fù)荷也會(huì)隨之發(fā)生一定的變化，此時(shí)，如果依舊采用傳統(tǒng)的調(diào)壓方式，往往難以保障電壓的質(zhì)量。在電壓調(diào)節(jié)過(guò)程中，必須要結(jié)合電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求，進(jìn)行調(diào)壓方案的改變，保障新能源發(fā)電良好的電壓控制效果。一般情況下，電網(wǎng)與新能源發(fā)電站往往存在著公共銜接點(diǎn)，在此銜接點(diǎn)，接入電網(wǎng)短路容量、輸電線路阻抗、新能源發(fā)電穿透功率都會(huì)對(duì)電壓穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生一定的影響，因此，新能源并網(wǎng)對(duì)電壓的影響，需要通過(guò)對(duì)這些因素的控制與調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以保障良好的電壓穩(wěn)定性。

2.1.2對(duì)電壓波動(dòng)、閃變的影響

與傳統(tǒng)的發(fā)電方式相比，新能源發(fā)電具有特殊性，其隨機(jī)性、波動(dòng)性與不確定性明顯，這種情況下，新能源并網(wǎng)使得電力系統(tǒng)的控制更為復(fù)雜，電能質(zhì)量的管理也就更為艱難。新能源并網(wǎng)以后，存在著一些不可控電量，這些電量的存在，會(huì)對(duì)原有的電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的電流沖擊作用，引發(fā)電網(wǎng)的劇烈波動(dòng)、閃變與頻率偏差，甚至?xí)霈F(xiàn)饋線潮流的變更，引起嚴(yán)重的電網(wǎng)運(yùn)行問(wèn)題，使得電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量難以保障。如果電網(wǎng)的調(diào)峰容量降低到最低限值以后，電力系統(tǒng)的可靠性大大降低。

2.2新能源發(fā)電并網(wǎng)給頻率帶來(lái)的影響

與普通的發(fā)電方式相比，新能源發(fā)電的隨機(jī)性明顯，一旦在新能源并網(wǎng)以后，電力系統(tǒng)的總體發(fā)電容量，超過(guò)了系統(tǒng)原有的限定，就會(huì)引發(fā)電力系統(tǒng)內(nèi)電網(wǎng)頻率的較大波動(dòng)，降低電力系統(tǒng)供配電的整體質(zhì)量。比如，以風(fēng)力發(fā)電為例，風(fēng)電場(chǎng)功率的波動(dòng)，會(huì)直接對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一定的影響，如果將這種影響轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的傳遞函數(shù)，在該函數(shù)模型內(nèi)，往往包含了風(fēng)電場(chǎng)輸出功率波動(dòng)、火電機(jī)組轉(zhuǎn)速變化，通過(guò)建立相應(yīng)的評(píng)估模型，可以獲得影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的頻率范圍。

3提升新能源發(fā)電并網(wǎng)質(zhì)量的措施

3.1優(yōu)化儲(chǔ)能及新能源的協(xié)調(diào)控制

首先，在管理和控制儲(chǔ)能及新能源整合發(fā)電的環(huán)節(jié)中，個(gè)別規(guī)劃中將分散式控制管理模式及協(xié)調(diào)控制分別設(shè)置為主要和次要管理方向，實(shí)現(xiàn)了一定的優(yōu)化。同時(shí)，也可引入與風(fēng)險(xiǎn)約束相關(guān)的廣域協(xié)調(diào)調(diào)度方式。其次，新能源并網(wǎng)后，通過(guò)儲(chǔ)能與大規(guī)模性能源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的綜合利用，在促進(jìn)風(fēng)電、光電爬坡率得以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，盡可能地滿足國(guó)家規(guī)定的新能源并網(wǎng)中風(fēng)電、光電有功功率變化。針對(duì)儲(chǔ)能充電、放電行為因光電、風(fēng)電功率波動(dòng)產(chǎn)生變化的情況，可引入超前控制方式，在光電、風(fēng)電功率短期波動(dòng)方面能夠達(dá)成一定的控制成效。在合并蓄電池與超級(jí)電容的基礎(chǔ)上形成儲(chǔ)能，能在一定程度上抑制不同時(shí)期新能源的輸出功率。盡管上述方法因?qū)嵱眯浴⒔?jīng)濟(jì)性等綜合因素影響的緣故，尚未全面投入實(shí)踐應(yīng)用中，但其本身具備不可忽視的優(yōu)勢(shì)，拓展了新能源并網(wǎng)后優(yōu)化電能質(zhì)量的新思路。

3.2合理控制電能質(zhì)量

新能源并網(wǎng)后難免會(huì)影響電力系統(tǒng)，此時(shí)應(yīng)以電能影響的具體內(nèi)容為根據(jù)，做好電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備完善工作。通過(guò)優(yōu)化布局和設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)，針對(duì)閃變及波動(dòng)易發(fā)位置做好電力濾波器的加裝，控制電壓波動(dòng)處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，從而為其運(yùn)行穩(wěn)定性提供保障。

3.3電網(wǎng)調(diào)度控制

在確保電網(wǎng)調(diào)度控制科學(xué)性和系統(tǒng)性的同時(shí)，加大新能源的利用程度。以負(fù)責(zé)發(fā)電計(jì)劃、實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)及自動(dòng)控制發(fā)電量的各個(gè)機(jī)組為對(duì)象分析其運(yùn)行情況，引入針對(duì)性的控制措施，能使各機(jī)組實(shí)現(xiàn)更密切地配合，平衡區(qū)域級(jí)電網(wǎng)功率。該過(guò)程中，一般都應(yīng)用了聯(lián)絡(luò)線頻率偏差控制技術(shù)。結(jié)合自動(dòng)發(fā)電量控制技術(shù)、電壓無(wú)功功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，向新能源并網(wǎng)系統(tǒng)下達(dá)調(diào)度指令，監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)無(wú)功功率及有功功率。要想實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，需要在電網(wǎng)中接入安穩(wěn)控制系統(tǒng)并作為電網(wǎng)安全防御體系之一，在聯(lián)合繼電保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上，最大限度地控制后續(xù)可能出現(xiàn)的各類干擾及影響因素，在避免電力受損的同時(shí)，還能消除發(fā)生電力事故的可能性。

4結(jié)論

綜上所述，新能源并網(wǎng)后，發(fā)電系統(tǒng)盡管能將人們用電需求有效滿足，然而因新能源供電體系存在間歇性及不確定性問(wèn)題的緣故，原有電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量難免會(huì)受影響，如電壓不平衡、電壓波動(dòng)等。因此，有必要探討新能源發(fā)電并網(wǎng)質(zhì)量的優(yōu)化措施。此時(shí)，通過(guò)優(yōu)化儲(chǔ)能及新能源的協(xié)調(diào)控制、完善相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、合理控制電能質(zhì)量、電網(wǎng)調(diào)度控制、無(wú)功電壓控制等措施的開展，即可最大限度地消除電網(wǎng)系統(tǒng)受影響的情況，不僅能實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、安全的運(yùn)行，且能大幅優(yōu)化電能質(zhì)量。

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