新能源发电在电力系统中的应用

新能源发电在电力系统中的应用

杨阳

新疆圣雄能源股份有限公司

摘要：近些年来，我国社会迅速发展，随着全球气候变化和能源危机的加剧,新能源发电技术逐渐成为全球范围内关注的热点。新能源发电以其清洁、可再生等特点,被认为是替代传统化石能源的理想选择。目前,新能源发电已在全球范围内得到广泛应用,并在电力系统中发挥着越来越重要的作用。

关键词：新能源发电；电力系统；应用

引言

大部分的新能源发电系统都采用了电力电子设备来完成并网工作，由电力电子设备引起的电压、电流谐波是不可避免的，有时还会产生由不对称的电网故障引起的负序电压，电压谐波与新能源发电交流器相互作用，使交流器产生额外的谐波电流。在大电网具有足够的备用容量和调节能力的情况下，一般不会考虑新能源发电功率波动所导致的频率偏差，而主要考虑的是功率波动所导致的电压波动和闪变。当新能源发电并网缺乏有功调节能力时，新能源发电并网的限制因素为电网频率波动。

1新能源发电网特点

新能源具有种类繁多的特点，风能、太阳能以及海洋能等，其可以转取代传统能源，应促使新能源产业得到快速发展，减少环境污染，改善缺乏能源问题。在与传统能源进行比较后可得知，新能源还具有间歇性特点，如风能与太阳能。部分电力企业常常将太阳能和风能作为主要来源，不断推动太阳能发电产业与风力发电产业发展，因此对于太阳能与风能的需求也在逐渐增多。如果遇到没有风或者阴雨天的情况，新能源发电设备在实际运行过程中，将会受到不利影响，导致发电能力降低。当前，一些地区大力提倡经济发展，却忽视了保护环境，导致该地区发生严重的环境污染问题。同时，随着传统能源消耗量增加，传统的能源储量也随之减少。在此种情形下，电力企业加快新能源的开发与使用力度尤为重要。

2新能源发电并网对配电网运行的影响

影响电能质量。光伏发电系统的接入会对电网电压质量、电压控制等造成不利影响。在并网发电运行中，因日照问题带来的影响相对明显，而且由于多种不稳定因素的原因，使得发电量波动较为显著。然而在电网中，除了能用投切电容电抗器对电网电压做出调整之外，就很少存有其他动态无功调节的设备了。如果光伏发电量的比例出现过大的情况，那么就会极易出现易变性的情况，使得配电线路上的负荷潮流产生较大的波动，促使电网运行过程中电压调整的困难程度得到显著提高，倘若相关工作人员无法保证电压调节的合理性进行重点把控，就会致使超标现象趋向于严重化。系统容量的大小、安装位置与系统电压的影响程度有着一定关系，假如说光伏发电系统的建设规模相对较大，就会使该系统出现电源较少的问题。一般情况下，如果当地变压器为系统提供运行功率，那么系统就会对整个电网电压运行造成较为不利的影响。

电压偏差的影响。从新能源发电的角度来说，太阳能发电过程中所使用的是太阳能，发电效率与外界温度、光等相关因素存有直接关系，而晴天、阴天之间的温差和光纤有着较为明显的差异化，所以可以理解成没有阳光就没有发电，这也是太阳能发电输出功率变化较大的主要原因，且电压也会出现变化较大的情况。风力发电顾名思义与风速有着紧密连接，因此，风力发电厂大都建在风力资源较为丰富的地区。风度变化情况与风能有着直接关系，还会导致电压出现较为明显波动和闪烁的情况。当启动或者是停止新发电机组时，输出功率会产生剧烈波动状况，随之电压变化明显，这一情况的出现对电网运行产生极为不利影响，最终使得电压波动和闪烁情况出现。一般情况下，电网连接短路容量值越更高，相应的电压波动情况也越小。为此，就要求相关工作人员对电压变化的原因展开深入分析，并提出相应的有效解决对策，能在很大程度上降低电网重新接入电网而带来的不良影响，确保电网的正常运行。

3新能源发电在电力系统中的优化调度

3.1新能源发电预测技术

（1）太阳能发电预测技术

太阳能发电预测主要包括短期和长期预测。短期预测通过分析气象数据(如太阳辐射、云层覆盖等),预测光伏发电系统在未来几小时内的输出功率。长期预测则关注季节性变化和气候影响,为规划和调度提供参考。

（2）风能发电预测技术

风能发电预测主要依据气象数据(如风速、风向、气压等)进行短期和长期预测。短期预测关注未来几小时至几天内的风力发电机组输出功率,而长期预测则评估风资源在季节和年度尺度上的变化。

3.2电力系统调度模型

（1）确定性调度模型

确定性调度模型在调度过程中假设电力系统的各参数均为固定值。通过线性规划、非线性规划等方法,求解系统运行成本最低的发电计划和潮流分布。

（2）随机性调度模型

随机性调度模型考虑新能源发电的不确定性特点,采用随机优化方法(如蒙特卡罗模拟、鲁棒优化等),在概率约束下求解系统运行成本最低的发电计划和潮流分布。

3.3新能源发电调度策略

（1）最优潮流分析

最优潮流分析旨在在满足电力系统运行约束的前提下,优化新能源发电的输送和分布,降低线损和调度成本。

（2）存储设备的调度策略

储能设备(如蓄电池、抽水蓄能等)在新能源发电调度中具有重要作用。通过储能设备的充放电来平衡电网中的负荷波动,从而使供需之间保持平衡。在负荷高峰期,储能设备可以释放储存的能量以满足用电需求;在负荷低谷期,储能设备则可以充电以储存多余的能源。储能设备可以通过快速响应对电网频率波动进行调节。当频率偏高时,储能设备可以增加放电以将频率拉回正常范围;当频率偏低时,储能设备可以减少放电或增加充电以稳定频率。

4新能源发电并网的电网电能质量控制措施

4.1协调储能技术与新能源

首先，针对储能技术与新能源的控制问题，可以采用协同控制和分布式控制相结合的控制方式，将传统发电单元、储能单元和间歇性新能源有机结合，研究基于风险约束的大范围协同调度方法。其次，针对新能源发电并网，可以将储能技术用于大型新能源发电并网，以优化风电、光电爬坡速率，符合新能源发电并网中风电、光电有功变化的要求。考虑到在未来风电、光电的功率波动对充电、放电行为的影响，可以采用超前控制的方法，对于控制风电、光电功率的短期波动有较好的作用。也可以利用电池—超级电容器构成储能系统，以降低新能源发电在不同时段的出力波动。由于经济性和实用性等原因，储能技术尚未在电网中得到广泛应用，但为新能源发电并网提供了一种新思路。

4.2优化电网调度

在优化新能源发电并网的关键技术的同时，还要强化对新能源发电的运营管理，以科学、系统的电网调度和控制手段，使新能源得到更好的利用。需要实时协调发电，对发电量自动控制的各个机组的工作情况进行分析，通过对各机组进行有效的控制，促进各机组在运行过程中的相互配合，保持区域级电网的功率平衡。在此基础上，可以采用新型调频技术，通过电压、无功功率自动控制系统，对新能源发电并网发出调度命令，并对有功、无功进行监督控制。为提升电网运行的安全与稳定性，可以将控制系统并网，并将其作为电网安全控制体系的重要组成部分，与继电保护装置共同维护电网运行，可以妥善应对各类干扰和妨碍因素，降低电力损失，预防电力事故的发生。

结语

新能源发电被认为是未来社会可持续发展的主要方向，然而，新能源发电技术尚不成熟，仍存在对电网稳定性的不利影响。在目前的条件下，若增加新能源的并网比重，将对电网的安全性和稳定性构成威胁。要想更好地开发利用新能源，就必须在技术和设备上不断地创新，从而使新能源发电得到更大范围的应用。

参考文献

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