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

陈军军，张春生

国网新疆电力有限公司奎屯供电公司，新疆维吾尔自治区 奎屯市， 833200

摘要：新能源具有非常大的应用价值，而且符合生态与经济效益，面对新能源并网中的不良影响，需要强化研究和分析，然后通过相关的技术手段来消除谐波、孤网等问题，提升新能源并网的有效性和科学性。本文主要分析了在新能源并网的模式中给电网电能所造成的不良影响，并且就如何消除影响提出了建议。

关键词：新能源并网；电能质量；影响

1新能源发电并网的类型和特点

1.1新能源并网发电的类型

现阶段，新能源并网发电的形式逐渐得到推广。新能源具有无污染、可再生等优势，新能源发电的类型主要有风能发电、太阳能发电、以及水利发电等。随着社会的不断进步，传统能源发电以及人类活动给社会环境带来了严重的破坏，同时能源消耗持续增加，导致传统的能源日益减少。此时新能源发电开始逐渐替代传统的能源发电，因此加强对新能源发电的开发和研究对于人们的生活和社会发展都具有重要意义。

1.2新能源并网发电的特点

新能源发电对于环境保护和解决传统能源稀缺问题都具有十分积极的意义，但是与传统的能源发电相比，新能源本身具有一定的间歇性特点。例如，风能和太阳能，如果将风能和太阳能作为发电的主要能源，那么发电设备对于风能和太阳能的需求量就十分大；对于特殊季节或者是天气，如果出现光照或者是风力不足，就会导致发电设备无法满负荷的运行，进而无法制造出大量的电能来输送到公共电网中。

2电能质量

关于电能质量的概述，不同的国家根据自身的需求对电能质量的要求也有一定的差异。对于供电企业，电能质量指企业所提供的电能各项指标达到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、可靠的电能；对于电力用户，电能质量指用户在用电过程中，可以确保电力不会受到扰动。一般用电压、频率和波形等指标进行衡量。对于电气设备生产商，他们生产的电力设备质量直接关系到电能质量的好坏。本文主要根据电网实际运行情况，将电能质量分为电压质量、电流质量、供电质量三个方面。

电压质量主要是根据电网预设电压与实际输出电压之间的偏差判断供电企业消耗的电能质量，主要包括电压偏差、三相不平衡、频率偏差、过电压、欠压、电压谐波及电压波动等内容。电流质量包括电流谐波、陷波等。供电质量包括技术和非技术两个方面，非技术方面是供电公司对电力价格、电力服务等用户投诉问题的反应速度；技术方面是电压的质量和可靠性。

3新能源并网对电能质量影响的具体表现

3.1对电压的影响

光伏发电利用太阳辐射的光能和热能发电，易受到光照和温度等因素的影响。在不同的时间不同的地点，由于光照和温度不同，导致发电功率发生较大变化，引起电压的改变。风力发电是利用风力机组将风流动的动能转化为电能，受风力条件影响较大。为了减少这种影响，一般将风力发电厂建立在风速较大相对稳定的地点。电压产生波动和闪变的主要原因是输出功率的影响。在电力系统中，新能源机组会在开启、停止的运行过程中产生波动，电网同样也容易产生闪变和波动。闪变和波动程度与电网的短路容量比有关，因此需选用合适的线路阻抗比，并且使用电能质量抑制器减少对电力系统的冲击。

3.2对电能频率的影响

电能频率稳定是衡量电网安全平稳运行的一个重要指标。民用和工业用电有不同的频率要求，是居民正常用电和安全生产的保障。频率异常在电网的实际应用中并不多见，在发电机容量较低时，对电能频率的影响较小。但是，在新能源机组大规模并网后，新能源的发电量比例大幅增加，电网中会出现频率的变化，给电网的安全使用带来隐患。以目前最广泛使用的风力发电举例，风电厂功率波动符合某一函数关系，很小的频率改变都会对电网造成冲击。如果机组穿透率为18%，那么最大频率偏差会接近极限值。要想尽可能减少新能源发电机组发电对电网的冲击，又要提高使用新能源发电的比重，必须重视风力发电和光伏发电本身的间歇性问题，合理调整，降低其对电网的不良影响。

3.3对电网谐波的影响

新能源发电站的运行会受到自身和外界的影响，易出现电压电流谐波，影响电网的电能质量。由并网光伏发电特性可知，光照强度、阴影变化、浮云阴影问题都会导致发电功率的变化，会出现谐波污染和电压波动的问题。此外，在新能源发电过程中，由于发电机组自身的原因也会产生一定的谐波畸变。为了实现直流电到交流电的转换，光伏发电系统中会大量使用电子换流器，但这样会产生电流谐波畸变。这些谐波电流的波形不稳定，电抗器和电容器本身的谐振规律会加重其畸变的程度。同样，在风力发电系统中也存在电抗器和电容器，而电容和电抗的相互作用产生谐波畸变。以上这些原因导致的谐波电流电压畸变，给电网的安全稳定运行带来了隐患。

3.4对电网运行的影响

在新能源并网前，我国的电力系统是单电源模式。新能源作为电源接入电力系统后改变了这一现状。新能源和常规能源的相互作用影响电网的稳定性。在新能源比重逐渐加大后，增大了电网发生故障的几率，也增加了继电器保护电路的难度，发生故障时无法准确快速地做出保护动作，甚至扩大故障范围，所以必须改善电网架构。

4应对新能源发电并网对电网电能质量影响的措施

4.1加强对电能质量的控制

通过前面就新能源发电对电力系统的影响进行综合分析，建议针对影响电能质量的主要因素，对电力系统进行优化。一是电压闪变和波动方面，通过在电路中加装有源电力滤波器，来平衡并网的电压波动，通过加装动态电压恢复器，提高电网稳定性。二是减少谐波影响，通过加装静止无功补偿器，减少谐波干扰。

4.2统一并网标准

虽然新能源发电已经持续多年，也做了很多的相关研究，但是在统一标准方面的认知较低，对于电能稳定性缺乏必要的了解和分析，无法全面认知到其对电能品质的影响。同时，对于干扰电能运行状况的各项要素缺乏科学的掌握，相关的并网技术也处于探索阶段，关于新能源的并网还未能构建一致的标准，对于并网后系统的检测和控制技术也缺乏研究与应用。所以，为了完善统一的并网标准，一定需要强化对于并网标准的研究，发展出相关的科学技术，来支持并网标准的统一性。

4.3完善技术标准与规范

新能源具有环保和可再生的优点，近年来得到了广泛应用。新能源发电涉及的技术领域比较多，新能源发电并网则更为复杂，所以在实际应用中还存在一些问题。要不断加强对新能源发电并网的研究，不断完善新能源发电并网的技术标准，针对新能源并网中存在的问题进行攻关，减少并网对电力系统电能质量带来的不良影响。同时认真学习研究电力信息通信技术等先进技术，做好电力系统的智能化管理，及时监测并网对电网运行的影响，从而不断优化新能源并网技术，减少谐波、电压波动等对电力系统的危害，确保新能源发电行业可持续发展。

结束语：综上所述，新能源并网是电网发展的新模式，解决了电能供应中的很多问题，但是由于新能源自身的因素以及相关技术的不足，目前还无法很好地处理并网之后对于电网电能的质量影响，比如随着新能源发电量的扩大，出现了电网频率不稳定的问题和更多的谐波现象，必须要强化并网技术的研究，并且研究和分析这些影响因素，通过技术措施来处理新能源并网面临的问题。

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