新能源并網發電對配電網電能質量的影響

王豫琦

摘要：新能源接入配電網后，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，難免會影響原有配電網系統電能質量。因此本文將在分析新能源并網發電類型及特點的基礎上，對新能源并網發電對配電網電能質量的影響進行分析，并探討了提升新能源發電并網質量的措施，以供相關的工作人員參考借鑒。

關鍵詞：新能源;并網;發電;配電網;電能質量;影響

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。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新能源并網發電對配電網電能質量的影響

2.1電壓的影響

現階段新能源發電主要包含風力和太陽能兩種類型，無論太陽能還是風能都屬于清潔性能源，并且可以實現循環應用。不過在發電過程中會受到自身特點影響，比如太陽能發電光照強度將會影響發電量，并且夜晚無法接受的光照自然難以產生電能，其次很多地區光照強度較大，這也導致在發電量上存在差異，并且出現發電率輸出功率波動較大的問題，而電壓變化大必然會對配電網系統造成負面影響。另外風力發電主要受到風速影響，相比太陽能發電更容易引發功率波動，風速高低始終處在不斷變化的狀態下，所以發電過程中功率波動較大，同樣會影響配電網與電能質量。除此之外新能源發電在開始階段、運行階段以及停止階段，都會存在顯著的變化，輸出功率變化也會影響電壓，同時會給電力系統造成較大壓力，引發嚴重的電壓波動事故。因此需要采取科學合理的防范措施，在電壓變化過程中進行預防，就能增強新能源發電并網的安全、穩定。

2.2頻率的影響

相比傳統的發電方法，新能源發電技術最大的特點就是隨機性，如果采取新能源發電并網，電力系統總體發電容量超過規定，就會造成配電網頻率波動過大的問題，對配電網電能質量造成沖擊。例如在風力發電技術中，風電場存在的功率波動，會對電力系統造成很大影響，如果把影響通過函數的形式轉化，就能明確風電場輸出功率波動與火電機組轉速變化，從而獲取影響配電網運行質量的頻率數值。由此可見新能源發電并網過程中，需要注意對配電網頻率的沖擊，可以結合模型展開計算，對配電網頻率實施有效監測，以此來減小對配電網電能質量造成的負面影響。

2.3并網諧波的影響

新能源發電技術會受到自身與外界等因素影響，從而形成相應的電壓電流諧波，這也會對配電網電能質量造成影響。比如在光伏發電技術中，光照強度、陰影變化都會影響發電功率，而發電功率的變化就會造成諧波污染與電壓波動問題。除此之外發電機組本身也會形成諧波畸變，為了能夠確保直流電與交流電轉換，光伏發電系統往往會使用大量電子轉流器，這也是產生電流諧波畸變的重要原因，電抗器與電容器的諧振規律則會大大提高諧波畸變強度，另外電容與電抗的相互作用也會產生諧波畸變，對配電網運行造成影響。雖然可以采取合理的補償措施，保證并網系統運行平衡，但是新能源配電網系統要更為復雜，及時采取合理補償措施仍然會造成諧波現象。

2.4孤網的影響

在新能源發電并網過程中，配電網出現失壓現象時，風力與光伏發電還會持續運行，并且對已經失壓的配電網繼續供電，這時就會產生獨立運行的狀態，最終形成新的平衡網也就是孤網。孤網中的電壓與頻率不受大配電網控制，并且無法借助大配電網對其展開操控，如果造成孤網現象，并且接收功率發生變化，必然會對孤網系統造成顯著影響，其中電壓與頻率的變化十分明顯，可能存在超出允許值的風險，對整個電力設備造成損害。

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，盡可能地滿足國家規定的新能源并網中風電、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。

3.2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，做好配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。

3.3配電網調度控制

在確保配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地配合，平衡區域級配電網功率。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。要想實現配電網的穩定、安全運行，需要在配電網中接入安穩控制系統并作為配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

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。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結束語

隨著環境污染和能源短缺問題的日趨嚴重，新能源發電技術得到了快速發展。新能源并網發電在配電網的規模越來越大，其對配電網電能質量的影響也越來越大。為保證配電網運行的電能質量要求和促進新能源發電的發展，對新能源并網發電對配電網電能質量的影響進行探討具有重要的現實意義。

參考文獻

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