新能源并网发电电能质量研究王心

新能源并网发电电能质量研究王心

王心

（唐山供电公司河北唐山063000）

摘要：两次科技革命过后，我们的科技程度与生产力进步程度都有了大幅的提高。随之而来的，也有负面影响。比如，化石能源等不可再生资源越来越少，环境污染也越来越严重。长此以往，地球上的化石资源等终将枯竭，届时人类的生存将面临严峻考验。不管是从我们赖以生存的自然环境，还是从我们无法离开的能源资源角度，找到可再生资源来取代传统的不可再生资源都是当务之急。一些国家和地区已经在着手计划以新能源来代替化石能源，并有了一定成效。我国的社会建设与人民群众的日常生活一样离不开电力供应，从环保与成本等方面考量，新能源发电技术代替传统化石能源技术必将成为主流。我国电力系统结构也将面临大的调整。但由于我国新能源研究较晚，技术方面并不是特别成熟，新能源发电技术还是小范围存在，没有成大规模投入使用，所以新能源发电技术的研究与发展还是当前需要工作人员继续努力推进的重点项目。

关键词：新能源；并网；发电电能；质量；分析

1导言

随着以新能源及可再生能源为代表的微型能源发电技术、分布式发电技术以及储能技术的飞速发展，新能源并网发电正在逐渐成为研究的热点。2007年9月国家发展改革委员会《可再生能源中长期发展规划》中明确将水电、风电、太阳能、生物质能等列为重点发展领域，并在2008年3月发布了《可再生能源发展“十一五”规划》作为“十一五”时期我国可再生能源开发利用和引导可再生能源产业发展的指导。

2分布式发电发展概述

2.1分布式发电的概念

分布式发电（distributedgeneration，DG）是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设施，经济、高效、可靠地发电。分布式发电系统中的发电设施称为分布式电源（distributedenergyresources，DER），主要包括风力发电、太阳能发电、燃料电池、微型燃气轮机等。DER投资小、占地少、建设周期短，操作简单，减少电能远距离传输所带来的线损和稳定方面的问题。

2.2分布式电源接入电网后对电力系统的影响

由于分布式发电在配电网上为任意潮流，因此可能对电网产生以下影响。一是DG将原来简单的单电源辐射网络变成复杂的多电源网络，使得原有的配电网馈线保护出现灵敏度低、拒动、误动等一系列问题。二是DG容易引起系统电压和频率的偏差，产生电压波动和闪变等电能质量问题。三是DG具有分布自主和不确定因素等特点，集中管理困难。

3新能源并网发电对电能质量产生的影响

3.1对电压的影响

3.1.1对馈线稳态电压产生的影响

调节电压的接入离不开投切电容器与LTC（变压器在线过滤）装置，也需要采取其他动态无功调节装置，在这一背景下，若接入电网新能源比例偏高，那么在发电站功率波动性的影响下，会给线路负荷造成一定的负担，给电压的调整带来了较大的难度。具体而言，也就是新能源发电站与主变电站的距离越大，馈线电压也会增高，新能源发电站容量在较小的情况下，负荷比例会增高，这会致使电站上游输送功率受到影响，情况严重时，往往会出现逆流问题，导致不同位置新能源运行方式和馈线电压分布之间出现问题。从总体上来说，新能源发电站以及电网的公共连接点，不仅会出现电压稳态的变化，还会受到发电穿透功率、电网短路容量、输电线路阻抗因素的影响。

3.1.2对闪边产生的影响

在电力系统的运行过程中，新能源发电站会在开机、停机、出力的运行过程中产生波动变化，在补偿电容器投切问题的影响下，电网很容易发生闪边和电压波动的问题，也就是说，致使电压波动与闪边的主要原因就是发电站输出功率的影响，对于风力发电而言，风速的变化影响是非常大的，针对这一问题，学界已经展开了深入的研究。在光伏发电站之中，光照强度与温度都会影响电网输出功率，新能源在接入到电网之中，电网健壮性以及电网短路容量会表现出正比关系，为了解决这一问题，必须要合理选择电压等级与并网点。

3.2对电网频率的影响

频率异常在电力系统的运行中并不常见，以我们常说的光伏发电为例，在发电站容量偏低的时候，避免多态机组的投切，也不会影响电网的频率。但是，在新能源发电过程中，机组出力具有随机性特征，在电网总发电量的变化下，新能源发电量比例会增加，那么在此时，电网中常常会出现频率波动，这也会对电网的运行造成不利影响。以常见的风力发电为例，电厂功率波动呈现出传递函数的变化，如果要构建评估模型，那么很小的频率波动都会对电网运行产生不利影响，如果机组穿透率为18%，那么最大频率偏差会接近限值，如果机组穿透率为5%，频率偏差则为－0、116Hz，可见，在大规模新能源发电并网中，必须要充分考虑到发电的波动性和间歇性问题，进行科学的组合，降低电网运行对其频率产生的不良影响。

3.3对电网谐波的影响

新能源并网发电站包括并网光伏发电站与并网风电场两种类型，其中，并网光伏发电站的运行会受到自身因素的影响，会出现电压电流谐波，在一定程度上影响了电网的电能质量。一般情况下，物体阴影变化、光照强度变化、浮云阴影问题都会导致输出功率出现谐波污染和波动间歇变化。在发电过程中，多云中午、傍晚、凌晨等都很容易出现电流谐波畸变问题。除此之外，导致新能源并网过程中产生谐波的因素还有不对称故障形成的负序电压和其自身电压谐波，其谐波的特性主要决定于变流器控制策略。为了解决这一问题，需要根据系统负荷参数来确定谐波阻抗，根据PCC（公共连接点）点谐波电流测量值来评估用户谐波电压发射水平，这可以帮助我们有效解决新能源并网中出现的谐波问题，对于谐波污染的治理与监测有着重要意义。

4电能质量指标

智能电网的另一重要特征就是要满足用户的电能质量需求。如果需要对电能质量越来越敏感，就需要实现用电设备的数字化，如果电能质量问题不断增加，其生产线将会面临大幅度的停产，从而很大程度上影响了社会经济发展。电能质量的主要指标有电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动和闪变、公用电网谐波和公用电网间谐波等。其中谐波、电压波动和闪变是衡量电能质量的重要指标。谐波是指对周期性电压或电流进行傅立叶分解，得到频率为基波整数倍分量的含有量。电压波动即电压方均根值一系列的变动或连续的改变，闪变即灯光照度不稳定造成的视感。

5电能质量下降的危害分析

暂态电能质量问题的类型多种多样，常见的有短时中断、电压跌落等等，一般情况下，暂态电能质量问题基本上不会对传统工业产生影响，其影响的主要为电子类设备，或者其他新型电子设备组成的传统工业中，不同的设备，对于电压跌落、中断的敏感性存在差异。随着我国半导体制造业以及高新技术领域的发展，暂态电能质量问题开始在部分经济发达地区得到了突出的表现，就现阶段来看，暂态电能质量问题也开始成为影响合资企业、高新技术企业甚至地方经济可持续发展的一个重要因素，也会影响外资政策的落实，因此，必须要采取科学有效的措施解决该种问题。

6结论

针对新能源并网过程中的电能质量问题，我们可以从以下几个角度入手:对新能源装置性能进行改善，比如使用性能更好地电力电子装置、利用电能质量治理装置、进行储能装置的配备以及提升风电机组低电压运行能力；对系统接纳新能源的能力进行提升，比如使用更为先进的FACTS技术、提升电网的智能性等。

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