分布式新能源接入電網的電能質量問題

李雪云 陳亞輝 董新 謝笑寒

摘要：在電網中納入分布式新能源，給電網電能的供應和繼電器的管理都帶來許多的影響。站在電能質量的維度上分析，目前，風能、太陽能、微型燃氣輪機等三種常見的發電方式，所產生的電能質量問題作出深度分析，同時還提出若干對策。

關鍵詞：分布式發電;并網;電能質量;智能微電網

引言：

近年，伴隨著社會科技技術飛速的發展，社會公眾和企業對電能需求量日益增多，傳統煤炭石油資源的短缺，及國家對綠色環保環境要求力度加大，促使電力業要拓寬電能的來源，不斷發展新能源。同時，加快推動綠色循環能源的使用，使電網及分布式電能技術相融合新型供電方式。分布式電能，掌握基本的救援工作技能，增強救援人員自身的思想素質，分布式電能技術是指利用那些新能源、綠色能源等小型的分類設施，這些發電機組往往發電量只有幾百千瓦，如燃料電池，光伏、風力發電。

一、分布式電源并網對電能質量帶來的影響研究

（一）風力發電并網

在過去，風力發電單個機組電能的容量偏小，要使用與電網相連接的電動設備，而該設備會放置于電力網絡中的末端位置上，抗沖擊力比較弱，雙饋電機在新發電機組上獲得大范圍的應用，可有效提高風力發電設備的效率。大型風電設備的引入，對于電力設備穩定性和電能質量都會產生一些不良的影響，這類影響都需要重點的關注。

風能不夠穩定，有隨機性的特點，因而風電發電機組產生的電力輸出也為動態波動的。風是隨機變化的，有不可或缺的特征，同時風電穩定度較弱，不可能夠確保不間斷電能供應。盡管國內一些風力發電設備，通過使用軟并網的方式來連接，但是變化瞬時，會產生極大的電流沖擊。

（二）太陽能光伏并網

光伏并網，生態光伏設備來發出直流電，并且使用電力變換設備，來將直流電轉變交流電，再送到變壓器內，接入到外部的電網中，國內太陽能供發電，也呈現出了分色發電低、電壓的變化，及在荒漠等地區大規模集中開發利用，中高壓介入并區的發展特征。光伏電站最大功率的特點，要提升系統運轉效率，并且可以充分使用分布特點，來實現削峰的目的。太陽能發電也是當前國內發電的一個重要優勢，光發電受到外的環境，如溫度、光照和天氣變化的影響，有隨機波動性，會產生發電功率擾動[1]。

由太陽光晝夜的改變，光伏設備是在白天運作，夜晚就會缺少電能，斷開電網，這會影響到設施運作效能。而且頻繁的切斷電網，也會給電網電能供應穩定性帶來干擾。因此，要盡可能最大化提高太陽能利用效率，使用最大功率電力設備的方法，但是最大功率方法往往不能夠達到有功率可以調節，既有功率調節技術，還要使用儲能，這樣才能對電網有功支持[2]。

（三）微型燃氣輪機并網

使用微型燃氣輪是當前最新型小功率發電機，該發電功率只有幾百千瓦，發電機組的體積小、質量較輕，而且產生了污染小、運作維護時比較簡便，結合該發電機組特征，小型燃氣輪是通過使用高速燃氣推動永磁電機來生電。在通過電子電流設備轉變為工頻，連接接入點，直接向客戶去供電。另一類是使用變速齒箱輪來驅動機組，實現電能的組網，一般狀況下，小型燃氣輪發電功率與使用燃料量密切關聯[3]。

受到外界氣候條件等多種要素影響及國家政策法規的影響，分布式發電機組的啟停影響，就會出現電網的電壓電流的波動和電網的閃電問題，使用DG技術設備也會出現直接和間接的原因，而產生電壓的突變。

分布式供電設備往往處于被電網最末端，離負電荷相對比較近，輸送無功會造成負電負荷節點的電壓值提升，也會產生一些電壓移動的問題。當分布式電源進入電網時，受分布式供電設備制約性較大的節點負荷，因為電壓值減小，而出現低電壓現象突出，欠缺電能。

二、電能質量改善方法和微電網技術

（一）改善電能質量方法

提高電能質量的方法就是通過加裝響應補償設備，如靜止狀態無功補償設備，即電力質量統一的控制設施。使用靜止同步補償裝置來用于電力發電，應用在風力發電設施設備上，通過對發電系統內風電廠風速變化及電廠內部產生了故障等情況進行系統的模擬仿真研究分析。安裝的VCDs裝置給整個風電場產生的電壓穩定值和暫態的穩定具有更好的影響作用。通過在風電系統內部安裝SVC作為例子，仿真說明了在SVC穩定的風電場內部，可提高電力網絡運行的安全性[4]。

使用超導的儲能設備可以處理分布式發電系統內部發電質量的問題，使用SMS及GPU的雙橋結構換流設備，它可以有電能的轉換速度高，而且響應率高，可以為電網系統來提供功率的補償，并且能夠及時跟蹤電火中電能能量的波動。

（二）微電網技術的應用

為調整大電網和多類分布式能源間產生的沖突，要減少組網對組網帶來的沖擊，為了提升電能系統運作的靈活性，可使用微電網有效途徑。微電網是由小型負荷電源組建的系統，它可以產生電能及熱量，小型電網的基礎結構是將復合核發電機及各分布式電源裝置聯合起來。依靠微電網的DJ控制裝置和能量控制裝置及保護裝置，來共同管理和調控，用電網可以解決多種分布式電路混合并網不良問題。電力公司購置微電網設備，區域的光伏發電和風力發電連成網，并將微型電網納入整體電網中。

三、結束語

分布式發電是當前具有競爭力發電模式，它在當前社會的電網系統中的地位也在逐年提升。采用光伏、風能發電，減少對化石燃料的依賴。伴隨分布式電能技術水平的提升，設備性能也在逐漸的改進，分布式電能可以成為傳統電能供電的有效補充，而可以在能源綜合利用上面，有明顯的推動作用。因此，電力公司要重點關注于新能源風力、太陽能的相關能源的發電，在分布式新能源發電領域不斷投入更多的技術和資金，在市場搜尋最新的發電技術，減少發電過程給外界帶來的污染，保證新能源并網時電容的穩定性，為社會公眾提供優質的分布式電能能源。

參考文獻

[1]國棟張.分布式新能源接入電網的電能質量問題[J].2020.

[2]劉澄，王輝，李天慧，等.分布式新能源發電對配電網電壓影響研究[J].可再生能源，2019（10）.

[3]方響，馬笛，侯偉宏，等.分布式新能源接入下的區塊鏈共識機制研究[J].浙江電力，2019（7）：1-6.

[4]桂前進，江千軍，徐瑞翔，等.關于電力系統分布式電源接入電網承載力估算研究[J].通訊世界，2020，v.27;No.360（05）：176-177.