新能源接入对电网电能质量的影响分析武春艳

新能源接入对电网电能质量的影响分析武春艳

武春艳

(国网太原供电公司山西太原030010)

摘要：近年来，随着全球气候变暖、生态环境恶化以及世界性能源危机的爆发，各个行业都在研究清洁节能的新能源，从而实现全球经济的可持续发展。智能电网技术将可再生能源与电网有机结合起来，极大地推动了新能源的发展。新能源的利用方式分成集中式和分布式，将分布式新能源接入到电网中，严重影响了电网的稳定性和电能，因此，必须采取有效的措施，消除电网影响。该文主要分析了分布式电源并网对电能质量的影响并提出了相应的解决措施。

关键词：新能源接入；电网电能；质量影响

1导言

由于社会发展和科技进步对于电力需求不断提升、传统电力发展的局限性，以及社会对环境保护越来越重视，分布式新能源电力的应用顺应社会发展。但是新能源电力并入到电网中导致一系列问题，致使电力用户的相关设备无法正常使用，产生电压和电流以及电压频率的变化，造成电网电能质量下降导致影响使用。所以对于新能源下风力发电和光伏发电等具有分布式特点的发电技术，依靠科学技术，提高分布式电力的应用，降低分布式电能输出产生对并入电网的影响，减少间歇式发电装置对电网的干扰。

2分布式电源并网对电能质量的影响

电能质量主要指的是供电质量，具体体现在电流质量、电压质量、用电质量等，衡量供电质量的指标有3项参数：电压、波形、频率。分布式电源并网造成电力用户设备故障或者出现电压波动、频率偏差、三相不平衡、电压中断、瞬态过电压等问题，影响供电的持续性。分布式接电源并网对电能质量的影响具体体现在电压偏差、电力谐波等影响。

2.1谐波和间谐波问题

谐波指的是电流或者电压中含有的频率就是基波频率整倍数的分量，其中大于基波频率且为整倍数的分量就是谐波。间谐波指的是那些非工频频率整倍数的谐波，一般是由非线性冲击负荷或者较大电压波动造成的，比如：异步电机、电焊机、变频调速装置等都是间谐波。微型电网的谐波和间谐波都对电能质量会产生一定影响，按照国际上通用的电能质量公用电网谐波的要求，0.38kV低压电网的谐波电压总畸变率最高不能超过5%。变流器是分布式新能源并网的谐波和简谐波主要来源，通过同步发电机、异步发电机接入电网的分布式电源产生的谐波和间谐波对电网的影响比较小，几乎可以忽略不计。但是经过逆变器接入电网的分布式电源会产生大量的谐波，这是由于电力电子元件的大量使用，增加了电力系统非线性负荷，产生了大量的谐波，谐波的介次和幅度受到发电方式的影响。

2.2电压波动

分布式接入电源对电压波动的影响主要有以下几个方面：第一，分布式电源的关启与自然条件、政策法规、电力市场以及用户需求有关，分布式电源的不规律关启很容易导致功率输出的波动，从而影响配电网的电压波动。第二，分布式电源输出功率的变化也会造成电压波动。在电力系统中热电联产机组、供电需求变化都会影响到输出功率的变化。第三，由于分布式电源的接入，增加了电力系统短路容量，从而增加了系统电压，一定程度上削弱了区域内配电网的电压波动。

2.3对馈线稳态电压的干扰问题

在通常情况下电力系统只是使用投切电容器，以及更改有载调节变压器中的分管接头，实现调节电压的目的，但是大多数情况下是不会安装具有其他功能的动态无功调节装置。如果在电网并入过程中，分布式新能源的接入量比较大，因新能源发电设备功率变化的大幅波动，将对电力输送线路的负荷产生巨大波动，这样就会加剧电网运转使用中对于电压调节的困难程度，将导致原先制定的调节方式，不能适应和解决分布式新能源发电接入电网后，所产生的对电网中电压的要求。通过图１可以看出，在新能源电压未和电网并入时，配电馈线所有的节点都在可以限制的过程中。一旦新能源电压并入到电网中时，就会发现主变压器的功率出现的降低，同时分接头如果还是在＋５档位置时，位于馈线后侧位置的电压有可能出现越限状况。

3新能源电力入网的电能质量保证措施

3.1在提升新能源电力入网电能质量中，一般采用快速响应设备，即动态无功补偿设备，可以分为净值无功补偿设备和有源滤波设备，以及电能质量控制设备等。在配电电网中尤其是在中高电压中，导致电压波动的因素直接和电网负荷的多少，以及电网中允许的短路最大容量相关。因此在短路容量不变的条件下，无功补偿就成为了有效克制电压波动的方法。这种方法最适合于吸收无功功率同时发出有功功率的风力发电。

3.2根据在风力发电入网中针对无功补偿和电压稳定的相关研究，可以将具有柔性交流输电方式的设施应用到风力发电中，以便更好地提升设备使用的稳定性。当风力发电中出现无功功率过多，以及发电机组附近风速突变，对系统内部产生的故障进行研究发现，将ＳＶＣ和静止同步补偿器等应用到风力发电中，可以很好地起到稳定风电电压和暂态稳定的功效。

3.3对电网结构进行改革，以提升电网公共连接中电路发生短路容量限度以及运用合适的线路Ｘ／Ｒ，以实现对风力发电机组所产生的电压波动以及闪变控制。当线路Ｘ／Ｒ的数值相对的线路阻抗角度在６０°～７０°之间时，所产生的电压波动和闪变数值最小。对于电网中因电子开关产生的谐波处理方法，一般是使用增加滤波器或者是变平流装置，以达到滤除谐波的目的。

3.4为了解决电网和分布式新能源之间的冲突，减少在选择入网时对主电网产生的影响，也为了提升电力系统的稳定和可靠性，可以使用微电网技术，其能科学有效地处理分布式电源混合入网出现的各类问题。

4在智能微电网框架下电能质量的研究方向

大规模分布式电源接入形成的微电网引起了很多问题，随着传统电网逐渐向智能电网发展，为微电网的智能化发展提供了发展的契机。智能微电网具有智能电网的集成、互动、优化和自愈等优势，在智能微电网框架下分布式电源微电网的电能质量还需要解决3个问题：第一，协调控制技术。电力系统的电能是瞬间平衡的，智能微电网同样如此，多个微电源之间如何进行协调控制，保持电网的稳定性和可靠性，减小微电网对主电网的影响。Agent系统具有响应力、自愈性和自发性；MAS系统具有灵活分区、无功补偿装置定值自动修改等作用，能够有效地解决微电网这一难题。第二，分布式储能技术。微电网不仅要为电力用户提供优质的电能，而且还要将分布式发电和储能系统组成的微电网接入到电力主网中，电力用户能够从当地的微电网和主电网中同时获得电力功率，排除电网中的干扰，从而确保电能质量。第三，直流微电网。与交流微电网相比，直流微电网需要使用专用的直流输电线路，各个直流微电网比较容易协调控制，只要在为微电网与主电网之间设置一个逆变器，就能减少无功功率带来的电力损耗，装置能够对直流微电网的电源和电力负荷进行补偿。

结束语

随着科学技术的进步以及电网的快速发展，分布式新能源的应用越来越广。尤其是以风电和光伏太阳能发电技术近年来发展迅速，与电网结合在一起，形成了一个高度灵活的电力网络，提高了电网的稳定性和安全性，但是分布式电源的接入严重影响了电能的质量。因此，还需要对分布式新能源并网进一步的分析和研究。

参考文献:

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