新 能源并网对电能质量的影响

新 能源并网对电能质量的影响

薛廷超

许继集团有限公司 河南省 许昌市 461000

摘要：新能源并网后，接入大量的逆变器，对原有的配电网造成影响，增加电网谐波、造成电压失恒、电压闪变、信息孤岛等问题，威胁到原有配电网的有序运行。因此，需要进一步完善新能源并网技术的相关研究。基于此，以下对新能源并网对电能质量的影响进行了探讨，以供参考。

关键词：新能源发电;并网;电能质量;影响分析

引言

大规模新能源集中接入电网后，系统调频成本增加、调峰能力不足等问题日益凸显。在应对新能源并网带来的一系列问题时，传统电力系统备用体系存在可靠性及经济性不佳的情况。因此，为适应大规模新能源并网，亟需对电力系统备用配置及优化展开研究。随着电力市场机制的引入、智能电网相关技术的发展，电力系统备用呈现出多形态、多等级、多种类的发展趋势，为应对大规模风、光等新能源并网带来的一系列问题提供了新思路、新方向。

1电能质量

对电能质量的概述不同国家对电能质量的要求有所不同。对于供电企业来说，电能质量意味着企业提供的电力的各种指标满足国家电网运行规范和技术标准的要求，为电力用户提供安全可靠的电力。对电力使用者而言，电力品质意味着使用者使用电力时，电力不会受到干扰。通常使用电压、频率和波形等指标进行测量。电气设备生产商的情况，他们生产的电气设备质量直接关系到电气质量的好坏。本文主要根据电网的实际运行情况，将电力质量分为电压质量、电流质量、供电质量三个方面。电压质量主要基于供电企业消耗的电能质量，包括电压偏差、三相不平衡、频率偏差、过电压、低压、电压谐波和电压波动，以及电网基本电压和实际输出电压之间的偏差来判断。电流质量包括电流谐波、陷波等。电源的质量包括技术和非技术两方面，非技术方面是供电公司对用户投诉(如电力价格、电力服务等)的反应速度。技术方面是电压的质量和可靠性。

2新能源发展的概况

新中国成立后，经济建设作为我国的重要任务之一，对煤、石油等化石资源的需求显著增加。随着电能的广泛应用，煤炭作为当时最易获取的资源，在很长的一段时间里，火力发电成为了最主要的发电方式。随后，我国的经济发展速度得到了世界的认可，但在发展过程中能源的使用量增加一倍。由于使用了不成熟的发电技术和环境治理技术，能量转化效率较低，且煤炭的过度使用排放了大量的有毒物质。经济发展和环境保护之间的不协调问题日益突出，经济发展步伐明显迟缓，为此我国提出了可持续发展战略，不断促进能源改革，改良发电技术提高能源转化率，并大力开发新能源，使环境和经济共同发展。目前，我国已形成多种能源结合的多元化能源体系。2012年，水电、风电、核电、太阳能等能源占一次能源消费比重已达到8.3%。

3新能源并网对电力系统电能质量的影响

3.1潮流分布

电力系统正常运行时支路潮流呈现单向流动。大规模分布式电源并网后，潮流分布转为双向流动。当分布式电源的输出功率大于负载时，部分线路可能会出现逆向潮流，出现电压越限行为影响电压可靠性。分布式电源的输出功率随机性和间歇性会造成潮流无法预测，为电力系统运行和电网调度带来极大困难，甚至影响发电厂的发电计划。

3.2新能源并网导致电网出现谐波

如果分布式电源访问配电网络，则需要大量的并网逆变器。这种逆变器采用脉宽调制控制方法，在并网时会产生大量电流谐波。太阳能发电设备和风力发电设备在运行过程中，由于照明强度、太阳照射角度、物体的影子、风速等因素，输出功率有所变化，可能产生很多谐波。并网风电机组电网谐波发生的主要因素有两个方面。一种是风力发电机并联补充电容器和线路阻抗发生谐振产生谐波；另一方面，风力发电机内部安装了很多电子设备，这些电子设备在运行中会产生一定的谐波。

3.3电力系统运行安全可靠性

部分分布式电源具有低电压穿越能力，可在系统发生故障时保持继续运行，避免电压骤降，保证电网可靠运行。若不具备这种能力，需要在系统故障时及时从电网中脱离，否则有可能造成节点电压大幅跌落。如果故障时分布式电源未快速脱网，短路电流过大会引起继电保护误动作，断路器非同期重合不成功甚至造成电网崩溃，从而增加用户停电时间而造成巨大的经济损失。因此，充分利用储能技术保证分布式电源输出稳定十分重要。

4优化电网质量和稳定的措施

4.1降低功率耗损以及电网压力

电网功率通常划分为两种：有功率消耗；无功率消耗。随着风电发电网在功率损耗方面的研究不断深入，通过功率计算的方式，能够及时有效发现电力线路中隐藏的故障以及潜在的安全隐患，在进一步降低风电网功率损耗的同时，还能够降低用电负荷，保证电力设备的使用寿命。所以，要想更好地对风电网的有效功率进行计算，需要选择合理的导线路径，在传输量最大的基础上降低电阻的压力值，最大范围内降低以及减少有效功率的损耗，保证有效功率传输的高效性。对产生的无效功率，要依据风力发电场的实际情况，有选择地选用专业变压器来负责电场的供电以及发电，针对性地进行无功补偿。在我国当前风电新能源的发展现状及其并网技术的发展现状来讲，整合风力电网资源，开展无功补偿，采用并联电容器、同步调相机以及静止无功电力补偿器三种电力损耗无功补偿的方式。充分结合电网的基本特点以及电网建设的基本需求，针对性选择可以最大限度降到风力电网运行负荷的建设方案，有效降低功率损耗，创造更多的经济价值与社会效益。

4.2优化对电能质量的控制

由于风能、太阳能等自身的特性，发电系统在不同时段输出的功率差距较大，对电网的安全运行带来了危害。为了减少电力系统发生故障的概率，最好在新能源并网处安装电能质量实时监控装置，实时监控电力系统中电压波动、电压偏差、谐波变化的情况。在不满足使用要求的情况下，通过安装有源电压滤波器和无功功率补偿器等措施来改善电能质量。

4.3电力项目工程管理进一步完善

风力发电工程的建设要求很高，需要工作人员严格依照工程建设的要求进行施工建设，深入调查并分析发电工程项目建设的进程以及当地的实际情况，在建设施工过程中，对新产生的问题进行分析，找出问题发生的根源，讨论合理的解决方案，保证风电能源工程在建设过程中安全、有效施工，保证工程建造的质量，保证投入生产使用后能够为社会带来更多经济效益

4.4强化并网管理

多样化的新能源发电方式并网后管理难度较大。为了更好地管理电力系统体系，相关的技术人员要建立信息管理平台，对电网电力的数据要做好收集、整理、分析。管理部门要成立专业的管理小组，通过技术手段大规模监控电网，及时发现其中存在的问题并作出改进，记录电力系统的运行情况，保证电网平稳安全运行。完善的管理体系可以在一定程度上提高用电质量，确保新能源发电及有关产业平稳发展。

结束语

随着社会经济的发展，绿色能源和生态环境得到了越来越多的关注。分布式电源作为能源低碳发展和电力系统改革转型的载体，有助于国内外微电网发展，保护环境，缩小供电距离，带动国民经济更好地发展。随着电力系统的不断发展壮大，储能技术和分布式电源协同规划成为电力系统发展的重要推动力。

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