新能源并網對電力系統電能質量影響的分析

摘 要：新能源是我國能源發展戰略中的重要組成部分。新能源接入原有配電體系網后，盡管擴大了發電容量，然而因新能源供電體系存在間歇性及不確定性問題的緣故，難免會影響原有電網系統電能質量。該文在闡述新能源并網發電類型與特點的基礎上，剖析了新能源并網帶給電力系統電能質量的具體影響，并探討了優化新能源發電并網質量的措施，以供參考與借鑒。

關鍵詞：新能源并網 ?電力系統 電能質量 影響 優化措施

中圖分類號： U464.235 ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2021）10（c）-0000-00

Analysis on the Impact of New Energy Grid Connection on Power Quality of Power System

WEN Quan

（Anhui Jianyu Testing Technology Co.， Ltd.， Hefei， Anhui Province，230601 China）

Abstract： New energy is an important part of China's energy development strategy. Although the power generation capacity is expanded after the new energy connected to the original distribution system， the power quality of the original power grid system will inevitably be affected due to the intermittent and uncertain problems of the new energy power supply system. On the basis of expounding the types and characteristics of new energy grid connected power generation， this paper analyzes the specific impact of new energy grid connected on power system power quality， and discusses the measures to optimize the grid connected quality of new energy power generation for reference.

Key Words： New energy grid connection; Power system; Power quality; Influence; Optimization measures

我國能源發展戰略中，以生物質能及太陽能為代表的新能源屬于重要的組成內容，奠定了我國未來能源結構的基礎。新能源開發技術中，光伏發電是一項相對成熟的發電方式，具備大規模開發的前景，有利于多元化能源供應的實現，且在電力系統能源結構改善和經濟發展中發揮著不可忽視的作用。但是，其并網發電系統出力不確定且存在間歇性，會嚴重影響電力系統穩定性，如電壓不平衡、電壓波動等。因此，有必要探討新能源發電并網質量的優化措施。

1新能源并網發電類型及特點

新能源形式主要包含由太陽或地球通過運動產生的太陽能、光能及風能等，與傳統能源相比具備污染少、儲量大等優點，在化解當前資源枯竭、能源污染的難題方面發揮著至關重要的作用。太陽能及風力發電等新能源發電方式，在季節及時間方面的要求極強，發電機組在光照或風力充足的前提下方可滿負荷運作，從而達成向對應公共電網輸送大量電能的目標[1]。然而，當發電機組面臨無光照或風力不足的情況時就會停止運轉，這也突出了新能源并網發電間歇性的特點。

2新能源并網對電力系統電能質量的影響

2.1對饋線穩態電壓的影響

新能源并網后，一旦發電功率有較大波動出現，電力線路中的負荷也會受到影響，如果此時仍然選擇傳統調壓方式很難為電壓質量提供保障。電壓調節期間，應當參照電力系統運行需求，對調壓方案進行改進，以此優化新能源發電的電壓控制效果。

通常而言，新能源發展點與電網間存在公共銜接點，影響其電壓穩定狀態的因素包含系能源發電穿透功率、接入電網短路容量等。要想促進電壓穩定性的提高，有必要做好相關影響因素的控制及調節工作。

2.2對電壓波動、閃變的影響

新能源在接入并網后，因其波動性、隨機性及不可控等特點的影響，會導致電量控制面臨更大的難度[2]。同時，此類不可控電量會向傳統電網傳遞強烈的電流沖擊，引起電網閃變、波動或頻率偏差等，甚至會導致饋線潮流產生變更，最終使電網調峰容量余度或者不可控性增加。一旦出現低于一定范圍的調峰容量，必定會帶給電力系統運行穩定性巨大的影響，所以在關注并網技術性能的基礎上，也要積極優化電網電量接納能力，并不斷提升其調峰容量。此外，并網中時常發生無功損耗問題，因此有必要在發電系統中增設無功補償功能。

2.3對電網諧波的影響

光伏發電并網后，因輸出功率有區別的緣故，難免會影響電能質量。首先，潮流方向轉變中，不同地區有著各不一致的光伏發電發展情況，受該地天氣變化的大幅度影響，而光伏發電并網區域及對應容量也會有差異產生，一旦光伏并網容量超過一定的標準，總體發電范圍會因此拓展，且會增大定期輸出功率，此時并網會接受更強的輸出功率，且后期會提升電壓。一旦電壓值比標準更高，稍有不慎就會出現潮流導向，嚴重影響電網系統運行穩定性。其次，并網之后，一旦有浮動的情況出現在光伏發電功率中，會影響電網電壓穩定性，擴大后期電壓浮動狀況。最后，諧波畸變。光伏裝置中電力電子環流裝置的配備，能以交流電為目標轉化光伏發電中的直流電，雖然能使電力系統實現更高的傳輸與利用，然而并網后卻會有諧波電流出現，此類波形穩定性相對較差，其中在電容器、電抗裝置諧振特質的影響下，此時會呈現出更深程度的諧波畸變。

2.4對電網頻率的影響

新能源發電具備更明顯的隨機性，并網后電力系統總體發電容量會嚴重超標，相應的也會加大系統內電網頻率波動，供配電整體質量因此受影響。以風力發電為例，有波動的情況出現在風電場功率時，會直接影響電力網絡，倘若能向對應的傳遞函數轉化此類影響，該函數模型一般將火電機組轉速變化、風電場輸出功率波動等包含在內，通過對應評估模型的構建，即可完成對電網運行穩定構成影響的頻率范圍的計算[3]。新能源并網后，電能總體質量一定程度上取決于電力系統頻率，此時結合火電廠單機等效模型能夠準確計算小并網頻率受并網的具體影響。

3提升新能源發電并網質量的措施

3.1優化儲能及新能源的協調控制

首先，在管理和控制儲能及新能源整合發電的環節中，個別規劃中將分散式控制管理模式及協調控制分別設置為主要和次要管理方向，實現了一定的優化。同時，也可引入與風險約束相關的廣域協調調度方式。其次，新能源并網后，通過儲能與大規模興能源聯合發電系統的綜合利用，在促進風電、光電爬坡率得以實現優化的基礎上，盡可能地滿足國家規定的新能源并網中風電、光電有功功率變化[4]。針對儲能充電、放電行為因光電、風電功率波動產生變化的情況，可引入超前控制方式，在光電、風電功率短期波動方面能夠達成一定的控制成效。在合并蓄電池與超級電容的基礎上形成儲能，能在一定程度上抑制不同時期新能源的輸出功率。盡管上述方法因實用性、經濟性等綜合因素影響的緣故，尚未全面投入實踐應用中，但其本身具備不可忽視的優勢，拓展了新能源并網后優化電能質量的新思路。

3.2合理控制電能質量

新能源并網后難免會影響電力系統，此時應以電能影響的具體內容為根據，做好電網系統設備完善工作。通過優化布局和設計電力系統，針對閃變及波動易發位置做好電力濾波器的加裝，控制電壓波動處于標準范圍內，從而為其運行穩定性提供保障[5]。

3.3電網調度控制

在確保電網調度控制科學性和系統性的同時，加大新能源的利用程度。以負責發電計劃、實時協調及自動控制發電量的各個機組為對象分析其運行情況，引入針對性的控制措施，能使各機組實現更密切的配合，平衡區域級電網功率。該過程中，一般都應用了聯絡線頻率偏差控制技術。結合自動發電量控制技術、電壓無功功率自動控制系統，向新能源并網系統下達調度指令，監測、控制系統無功功率及有功功率。要想實現電網的穩定、安全運行，需要在電網中接入安穩控制系統并作為電網安全防御體系之一，在聯合繼電保護裝置的基礎上，最大限度地控制后續可能出現的各類干擾及影響因素，在避免電力受損的同時，還能消除發生電力事故的可能性。

3.4無功電壓控制

實踐控制中，無功電壓控制系統功能的實現建立在風電機組、光伏逆變器及無功設備特性的基礎上，在各類無功設備統籌的前提下，結合各設備間性能的差異即可控制整個區域范圍內不同節點電壓，確保其始終處于規定范圍內，如此即可實現區域內電力系統電壓安全性的提高[6]。就無功電壓控制技術而言，主要包含下述幾方面：一是同步開展功率預測與無功電壓控制，將功率預測結果融入無功電壓控制中，聯合各個無功設備形成的響應時長后，結合大容量、靜態調節設備合理調控大規模間歇性新能源場站內無功電壓。情況必要時，通過小幅波動動態裝置的運用，可使電力系統能夠保持穩定、安全的運行狀態。二是以新能源場站群為對象，通過無功電壓控制方式的應用，確定電壓控制的中樞點為場站群匯集升壓站，形成于場站內升壓變壓器的高壓側電壓此時能體現出適當的約束效果，在與變電站與場站內無功調節裝置聯合之后展開有效處理。在該方式的運用下，能為區域內電壓提供穩定性保障。

4結語

綜上所述，新能源并網后，發電系統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題的緣故，原有電網系統電能質量難免會受影響，如電壓不平衡、電壓波動等。因此，有必要探討新能源發電并網質量的優化措施。此時，通過優化儲能及新能源的協調控制、完善相關技術標準、合理控制電能質量、電網調度控制、無功電壓控制等措施的開展，即可最大限度消除電網系統受影響的情況，不僅能實現更穩定、安全的運行，且能大幅優化電能質量。

參考文獻

[1] 杜強，郎澤萌，張小雷，等.新能源并網對電力系統電能質量的影響[J].電力設備管理，2020（12）：120-121.

[2] 王博，楊德友，蔡國偉.高比例新能源接入下電力系統慣量相關問題研究綜述[J].電網技術，2020，44（8）：298-3007.

[3] 劉娜.新能源并網對電能質量的影響[J].黑龍江科學，2020，11（14）：114-115.

[4] 張陽玉，劉曉琳.新能源并網對電力系統電能質量的影響[J].價值工程，2020，39（14）：235-236.

[5] 徐嘉瑋.新能源并網對電能質量的影響[J].通信電源技術，2020，37（5）：267-268.

[6] 袁志昌，郭佩乾，劉國偉，等.新能源經柔性直流接入電網的控制與保護綜述[J].高電壓技術，2020，46（5）：1460-1475.

作者：溫全（1983—），男，碩士，工程師，研究方向為新能源發電系統。