浅谈新能源并网发电对电能质量的影响曹利敏

浅谈新能源并网发电对电能质量的影响曹利敏

曹利敏

（内蒙古电力勘测设计院有限责任公司内蒙古呼和浩特市010020）

摘要：新能源发电目前在我国迅速，其不仅有较低的碳排放量，而且是可再生再生资源，对于节能减排、保障电力安全具有重要意义。本文就新能源并网发电对电能质量的影响进行了简要论述，以供参考。

关键词：新能源；发电并网；电能质量；影响

1利用新能源进行发电的原理

1.1风力发电的原理

风能属于大自然当中的一种源源不断的能源,应用风能进行发电能够避免出现能源枯竭的情况。而风能就是通过风力来带动风车进行转动,把风能变成机械能,然后通过风轮轴把机械能变成电能,进而达到应用风力进行发电的目的。而风力发电机是由限速机构、调向器、发电机、存储能源的装置、风轮和塔架等构成。

1.2太阳能发电原理

与风能进行比较,太阳能的持久性要强很多。现在他太阳能发电主要包括了光伏发电以及光热发电两种,将这二者放到一起进行比较,光伏发电具有更加良好的发展潜力和空间。通常利用太阳能进行发电很少会应用到光热发电这种方式,一般都会使用光伏发电,例如：应用太阳能电池。当太阳能电池接收到太阳光时,电子就会从正极流向负极,而电洞从负极流入正极,进而在形成电流同时实现发电的目的。太阳能发电机由控制器、逆变器、蓄电池、电池板等构成。实际上太阳能发电,就是他通过太阳能电池板对太阳光进行接受,然后产生相应的电能,最后把产生的所有电能都存入到蓄电池当中,此时逆变器变会把直流电变为交流电,进而将电供给电器,同时还能够直接把产生的交流点输送到各个配电网当中,以为广大用户提供他们所需要的电能。

2新能源并网发电的类型和特点

2.1新能源并网发电的类型

新能源的主要形式都是由太阳或是地球通过运动产生的各种能源，包括风能、光能、太阳能等，新能源相较于传统能源而言，具有储量大、污染少的优点，因此，合理的运用新能源并网发电对于解决在当今世界最困扰人类的资源枯竭和能源污染两大难题具有里程碑式的意义。

2.2新能源并网发电的特点

新能源发电方式例如风力发电、太阳能发电都对时间和季节具有极强的要求，当拥有充足的风力或光照时，发电机组才能够进行满负荷运作，达到将大量的电能输出到相应的公共电网中的目的，但是一旦出现风力不足或无光照的情况，相应的发电机组就会停止工作，由此可以看出新能源并网发电具有极强的间歇性。

3新能源并网发电对电能质量的影响

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，此外，风电场无功出力也会在一定程度上影响电网稳态电压。

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。

3.4对电网安全稳定运行的影响

对于风力发电而言，电网动态稳定性一直是我们重点关注的问题。大自然的风只受大自然支配，依据人力很难对其进行控制，这是风力发电不稳定的重要影响因素之一。此外，风力发电在一定条件下为了补偿风电波动仍然需要电力系统的备用容量，尤其是在在风力发电机组与电网并联的情况下。然而，我国大量的风电场都处于比较偏僻的地区，大功率电能的供给很难满足风电场的要求，对风电电能质量的影响也就不可避免。

4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。

结语

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。

参考文献

[1]刘俊.可再生能源发电并网关键技术的研究现状与趋势分析[J].陕西电力，2013(4).

[2]王碧红.电网电能质量综合评估方法探微[J].中国外资，2013(9).

作者简介

曹利敏（1980.6-），男，内蒙古包头人，内蒙古工业大学工程硕士，高级工程师，单位：内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，研究方向：新能源设计及研究