新能源并網對電力系統電能質量影響的分析

張赟

摘? 要： 近年來，國家大力發展太陽能、風能、生物質能源等清潔可再生資源，新能源接入到原有的電網中，改變了傳統電網潮流單向供電模式， 既滿足了用電需求又降低了碳排放。但由于新能源具有間歇性和不可確定性，新能源并網以后，影響到原有電網供電質量。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;電能質量;影響

引言

中國傳統能源結構已不能滿足當前可持續發展的要求，新能源的開發 和利用已成為能源戰略目標的重大舉措。以太陽能和風能資源為例，先進 技術的應用可將太陽能和風能轉化為電能資源，滿足能源需求，實現電網 的快速發展。新能源的整合導致能源的多樣化，但在一定程度上影響電力 系統的電能質量，需采取必要的措施以提高新能源整合的應用效率。

1 新能源并網對電力系統電能質量的影響

1.1? 新能源并網對電壓偏差的影響

首先從新能源的發電開始。太陽能發電是將太陽的光能轉換為電 能，發電效率受氣候環境等因素的影響很大，在白天、晴天和陰天之間 的光能有很大差異。所以太陽能發電的輸出功率變化很大，并且電壓變 化很大。風力發電依靠風能轉換電能，這就是為什么風力發電廠通常建 在風能資源豐富的地區的原因。風速的變化會對風能產生很大影響，并 導致電壓波動和閃爍。在停止和啟動新發電機組的過程中輸出功率會劇 烈波動，電壓也會發生顯著變化，這會對電網產生重大影響并導致電壓 波動和閃爍。電網連接的短路容量值越高電壓波動越小。通過研究電壓 變化的原因并制定相應的措施，可有效減少新能源接入電網的不利影 響，并保證電網的正常運行。

1.2? 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，功率的波動帶來了電壓的不穩定，此時如果仍然選擇傳統調 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，新能源發電站與電網間存在公共，在銜接點，能源發電穿透功率、 接入電網短路容量等都會影響其穩態電壓。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。

1.3? 新能源并網對電力系統頻率影響

電網正常運行狀態下，不易出現頻率不正常的現象。一般電網通過 有功功率—頻率平衡機制實現電網功率的平衡。平衡控制機制主要依據 電網對電能精準的預測。電網調度人員根據過去發電調度計劃，預測電 力系統各個時段的電力負荷，從而根據各個時段的電力負荷，安排相應 的熱電設備容量進行發電，以便更好地應對實際負荷偏差。這種預測方 式減輕了電網各個發電機組輸出功率的調整，又減少了發電機組利用功 率預留一定的備用容量，確保了電網運行的經濟性。而與傳統發電方式 相比，新能源發電的隨機性明顯，一旦新能源并網后電力系統總的發電 容量超過了系統限定，功率的不平衡將會引發電網頻率的較大波動，需 要通過切機等方式來維持電網電能頻率。以風力發電系統為例，風力發 電系統并網時，以并網的發電機組正常額定容量計算，由于風力發電機 組的輸出功率隨著風速的變化頻繁波動，而接入系統的風力發電機組越 來越多，使得系統的總發電容量波動較大，隨機性、不確定性較大，大 大增加了電網調節頻率的負擔。

1.4? 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，最為常見的就是風力發電與太陽能光伏 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。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。

2 提升新能源并網電能質量的相關措施

2.1? 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。

2.2? 完善技術標準與規范

新能源具有環保和可再生能源的優點，近年來已被廣泛使用。由于 新能源發電涵蓋更多的技術領域，且新能源發電的連接更加復雜，因此在 實際使用的過程中仍存在一些問題。為減少并網對電網電能質量的負面影 響，必須不斷加大對新型發電系統互聯的研究力度，不斷提高新型發電系 統互聯的技術水平，解決新能源接入問題。同時應認真研究和檢查能源信 息和通信技術等先進技術，針對新能源的特點制定相關的技術標準，對供 電系統進行智能管理，并及時監控電網連接對電網運行的影響，不斷優化 新的電網技術、諧波治理和電能質量監測控制技術以減少電壓波動，確保 新發電行業的可持續發展。

2.3? 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，通過儲能與大規模性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，盡可能地滿足新能源并 網中風電、光電有功功率變化。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 結束語

在可持續發展的背景之下，太陽能和風能等其他新能源逐漸被添加到 電力系統當中，并且新電力系統的連接正在逐漸成為當前電力工業發展中 的重要趨勢。現在的并網連接實現了電網的多樣化，但對電能的質量在一 定程度上也有著不同的影響。所以應采取必要的控制措施從而進一步改善 電網中電能的整體質量。

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