新能源电力接入对电网规划的影响思考王军

新能源电力接入对电网规划的影响思考王军

王军杜娟

国网山西省电力公司忻州供电公司山西省034000

摘要：现阶段配电网络的主要建设内容就是解决能源的接入问题，如今很多的新能源出现，比如风能、光伏以及电动车充电等，这些涉及到新能源发电以及用电等问题，将新能源加入到配电网络中，涉及到很多的问题，新能源的加入对配电网络也有一定的影响，本文分析的是新能源的接入对配电网络会产生哪些影响，并进行详细的介绍，希望对国内电力事业的整体发展是有所促进的。

关键词：新能源；配电网络；规划；影响

引言

在电网系统中接入新能源，会对电能质量带来很大影响，因此，必须对新能源并网造成的电能质量情况加强研究，以确保新能源接入后电网系统运行的稳定性、可靠性。当前，新能源主要形式为光伏和风能，因光伏电力系统的光照强度及风电系统风速始终处于动态变化之中，这使得新能源在接入后其输出功率会产生一定的随机性波动，且此大功率的波动会对电网系统造成冲击，重点会对频率与电压产生影响。同时，新能源电力系统所采用电力电子装置较多，因电力电子属于非线性载荷，所以会引起谐波电流与电压，进而对电能质量造成影响。

1新能源发电技术

1.1风力发电

在现阶段的可再生能源中，风力发电以及光伏发电是整体发展速度最快，并且世界各国也是非常重视的领域，实现新能源的转换，各国的配电网络都是以此为重要的研究内容。而风力发电是现阶段在新能源开发中比较具备规模。并且技术手段比较成熟的一种发电的方式。风力发电是借助天然风将叶片吹动，通过叶片的转动来带动发电机的转子旋转进而产生电能。风力发电的运行可以是独立运行，也可以是运行，风电与其他的发电方式人也可以进行互补，比如风电可以与柴油机组、与光伏发电以及与燃料电池进行互补，都是非常好的方式。

1.2水力发电

对新能源进行开发的过程中，最为热门的一种能源就是水力发电，这种发电的循环利用效率很高，且属于清洁能源，不会对生态环境造成污染。水是大自然界中有着非常强大能量的一种资源，因此，其在发电方面有着很大的优势。水力发电简言之就是借助水本身的重力产生的能量来发电。可是，借助水能发电易于遭受到各方面的限制，比如说，会遭受水域分布的限制，在那些水资源紧缺的地方很难正常开展下去；会受到水量大小的限制，很依赖天气与降水量，常常无法提供充足的电能；会受到季节性因素所影响，夏天汛期可以确保正常供电，可是入冬以后很难确保供电的稳定性。

1.3光伏发电

光伏发电就是利用太阳能的一种发电方式，通过太阳电池不断接受太阳的光照，然后会形成光伏效应。光伏发电是将太阳能转变为电能的一种形式，借助光伏阵列以及传感器等装置，是现阶段技术手段比较成熟的一种技术。光伏发电的优势就是无污染、无噪声，光伏发电的能源来源是太阳能，基本上是随处可得，也不会受到地域以及资源的限制，不会对燃料形成消耗，运行的成本比较低，光伏发电的建设周期非常短，可以进行就地使用。在国际上光伏发电不断普及，国内的光伏发电产量居世界第一。但是光伏发电的安装量不高，主要的制约因素就是并网成本。

2新能源电力接入对电网规划产生的影响

2.1新能源发电对电能质量的影响

以风电和光电两种新能源发电方式来说，新能源发电是在很大程度上受到天气影响的，所以新能源发电有间歇性以及波动性的特征，通常来说新能源发电配有整流逆变装置，以及诸多的电子设备，这些会产生一些直流分量以及谐波。在电力系统中有谐波电流计入一些，就会让电网的电压产生畸变，因此新能源发电会对电能的质量造成一定的影响，让测量仪表变得不够准确，家中对电网的负荷，还可以导致电力系统的自动装置以及继电保护产生无动作，对电网的安全性会造成负面的影响。因为新能源发电的并网电力有着一定的随意性，可调度性不足，并网是会形成冲击电流，让电网的频率产生偏差，电压的闪变以及波动，就会导致馈线潮流的改变，对稳态电压以及无功特性造成影响，让电网调峰容量以及不可控性提升。由于新能源发电设备中有大量的电子设备，电压的调节以及控制都是不同于传统电网，这种情况下新能源发电正常运行中是不会注入功率给电网的，但若是配电系统出现了故障，短路的瞬间就会对电网注入电流，对电网运行会造成一定的影响。

2.2新能源接入对频率影响

电网系统在运行时较少出现频率异常状况，对光伏系统来说，当其容量偏小时，即便在投切多个机组时也不致造成电网系统频率的越限。如果新能源系统发电容量在电网发电总量中占比逐渐增加，那么因新能源机组出力的随机性，有可能会引起电网频率的波动，从而对电网系统自身与用户都将带来不好后果。因此，可通过把风电功率的波动对电网系统影响进行等效，产生一个传递函数，即火电机组转速改变和风电系统输出功率的波动传递函数，并基于此构建风电波动功率对电网频率影响评估的模型。通过评估可得当考虑火电机组自动发电控制体系时0.01~1.0Hz功率波动对于大电网影响为最大。低于1.0Hz频段的传递函数幅值较小，这是由于该频段功率的波动会受到火电机组转动惯量的限制。为研究新能源接入对于小电网的频率影响，可构建火电厂等效单机模型，并通过上述的风电场实际测量功率数据，对不同穿透功率下的电网频率改变情况进行分析。通过分析可得，新能源的大规模并网，应充分依据新能源系统发电出力的间歇性与波动性，并结合电网运行调度估测新能源的发电功率，以确保接入后电网系统可以稳定运行。

2.3新能源并网会产生孤岛问题

孤岛问题的是因为在电网系统降压后，接入的风电机组与光伏电站依旧在向电网供电，从而对降压电网进行持续性供电，因此要充分结合本地连接负荷，确保其单独运行，以防止引起孤岛问题。孤岛问题会造成电网系统频率、电压等的波动，在频率与电压波动范围超出安全限定值后，将对设备稳定运行造成较大影响。在孤岛事故下，电网会常常发生自动跳闸事故；同时，也可能在负荷容量中产生改变，在容量超出限定范围后，则将在便运器内引起超负载状况，进而造成逆变器的温度大幅升高，然后会引起起火等事故。此刻，逆变器维护检修人员将可能遭受重大伤害，严重时会威胁生命安全，即便再次闭合电路电闸，也将不起作用。因此，孤岛问题不但会严重威胁电网系统的安全运行，并且也将对用户人身安全造成重大隐患。

2.4对配电网系统实时监控的影响

如今配电网是无源放射性网络，信息的采集以及能源的调度都是简单的，对配电网展开监控通常是供电部门来进行负责。但是新能源的接入则是将这个过程变得比较复杂，新能源接入以后可能会造成孤岛现象，这对配电网的监测是一种挑战。新能源本电网实现与主配电网的分离，还是会继续向独立配电网进行输电，这样就会造成孤岛现象，在孤岛中电压以及频率是不会受到电网控制的。若是电网以及频率超过了一定的限制，就会损坏用户的设备，若是负载容量超过了孤岛逆变器的容量，逆变器就会被烧坏。

结语

总的来说，新能源电力接入对电网规划而言有着极大的影响，这部分影响因素需要依照新能源的种类进行判断，不一样的新能源发电对电网规划影响不同。现阶段，电力工业新能源接入还有着很多研发使用方面的问题亟待解决，新能源电力接入的安全性与可行性无法得到有效的保障，可是其发展与潜在能力均很令人满意。人类在未来发展过程中无法脱离新能源发展，所以，必须要增加对新能源电力的开发力度，提升能源转化技术。

参考文献

[1]田鑫，贾善杰，赵龙.考虑新能源接入的电力市场下的电网无功优化[J].电气应用，2018，37（15）：36-42.

[2]张弘鲲，孟祥星.塔影效应引起的风电机组输出功率波动问题[J].东北电力技术，2011（4）：33~35.