谈新能源并网发电对电能质量的影响

谈新能源并网发电对电能质量的影响

张天翼

（国电科学技术研究院江苏南京210023）

摘要：新能源发电技术已经成为当今世界电力系统发展的趋势，尤其是在传统的消耗型能源不断匮乏而新兴能源技术在不断发展的今天，太阳能，风能，核能，地热能等清洁可再生能源发电已经在逐渐取代了传统的煤电等发电系统。本文针对新能源并网发电对电能质量的影响进行深入分析，以供电力系统从业人员参考。

关键词：新能源；并网发电；电能质量

1新能源并网发电简介

新能源向电力用户提供优质可靠的供电服务，主要依靠分布式发电技术和储能技术相结合。分布式新能源发电技术也称为分散式发电或分布式供能，一般是指将小型的发电装置就近布置在负荷附近，传统的大型火电站往往是修建在人烟稀少远离城市的区域，主要就是为了使污染源远离人群聚居地，而新能源和可再生能源发电不会对环境造成污染，因此，在能就近取得新能源的地方安装发电装置不会对环境造成影响，同时因为靠近负荷，不需要将电能远距离传输，节省了传输过程中所需要的设备及线路，降低了电能在传输过程中的损耗，从而提高了电能的使用效率。真正达到了环保，高效，分散，灵活的优势，其与大电网相结合已经成为新一代电力系统发展的趋势。

2新能源并网发电对电能质量产生的影响

2.1对电压的影响

2.1.1对馈线稳态电压产生的影响

电力系统中一般通过投切电容器和改变有载调压变压器（LTC）的分接头调压调节电压，此外很少配置其他的动态无功调节设备。若新能源发电接入电网所占比例较大，新能源发电站的功率波动性将使线路的负荷潮流也极易波动且变化较大，加大电网正常运行时的电压调整难度，从而使得原有的调压方案不一定能满足新能源发电站接入后的电网电压要求。图1中新能源发电站未接入时配电馈线1～13节点电压均在限制范围内，此时变电站有载调压变压器分接头位于+4档；当新能源发电站接入变电站低压侧时，由于流过主变压器功率减少，若分接头没有降档位仍位于+5档，则此时馈线后端节点的电压将越限。可见按原有的调压策略将可能使用户侧电压水平降低，因此针对新能源发电站接入电网改进传统的调压方案十分必要。

图1新能源发电接入前后馈线电压

图2为馈线最大和最小运行方式下新能源发电站接入配电馈线不同位置时馈线电压分布曲线。曲线1的接入位置为主变电站母线，曲线2～曲线4的接入位置则逐渐向线路末端靠近，可知当新能源发电站距离主变电站母线越远，则馈线电压升得越高。由于在最小运行方式下，新能源发电站容量相对于负荷的比例大，使得电站上游输送的功率减小甚至出现逆流，从而使得最小运行方式下新能源发电站不同位置并网的馈线电压分布，与最大运行方式相比馈线电压有着较大的上升。曲线5～曲线7为虚线代表新能源发电站多点接入时的稳态电压曲线，可见接入位置分散时的电压曲线比电源集中时电压曲线要平滑，布置越分散则馈线末端节点的电压也被抬得越高。

图2新能源发电接入不同位置时馈线电压

2.1.2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。

2.2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。

2.3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。

3总结

当前，我国的新能源利用还处于发展的初级阶段，一些技术还不够成熟，并网后运行过程中对电网的稳定性和可靠性还需要采取措施加以完善。在今后的发展过程中，行业专家要进一步创新思路举措，加强调查研究，促进新能源发电实现电网的资源节约、高效环保、经济安全。

参考文献：

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作者简介：

张天翼（1984.07-），女，江苏镇江人，荷兰代尔伏特理工大学电气工程专业硕士，工程师，单位：国电科学技术研究院，研究方向：电测，电能质量。