新能源发电并网对电网电能质量的影响及控制措施

新能源发电并网对电网电能质量的影响及控制措施

张鹏龙

新疆天富能源股份有限公司供电分公司，新疆省石河子市，832000

摘要：当前，能源形势越来越严峻，在此时代背景下，加大新能源的开发力度势在必行。电能作为一种加快设备运转速度的基本能源，其在众多领域得到了全面推广应用。新能源的开发主要是将不同能量向电能转化。新能源开发面临着技术瓶颈，并网发电对现有成熟电网具有一定的影响。鉴于此，本文立足于新能源发电优点，围绕新能源发电并网对电能质量的影响及控制措施展开如下探讨。

关键词：新能源发电；发电并网；电能质量

1.新能源发电优点与并网分析

通常情况下，新能源发电位置距离用户较近，布置较为合理，特别是在边远地区，电力能源的利用具有明显的优势，和传统的大型供电系统相比，电力能源的利用如下：（1）能源利用率高、节能效果好。新能源发电在用户附近，输电距离相对较近，输电损失小，能源利用率高；（2）对环境污染小，环保价值高。当前，新能源发电主要是以太阳能、风能、地热能以及潮汐能为主要能源，这些作为可再生清洁能源，不会污染环境，同时也省去了原料运输。（3）投资成本低，风险低。新能源发电的建设速度快，主要用到的是自然可再生资源，因此，要增加一定量的设备投入和人员投入，如果新能源和用户间的距离较近，则无需使用较大的配电设施，投资成本和运行成本都比较低，而且建设周期短[1]。新能源发电并网环节存在着很多不确定因素，比如，在新能源发电并网前启动和运行环节，要明确用户的实际需求，并和原有电网配合。新能源发电在环境因素的影响下，增加了并网压力。

2.新能源发电并网对电网电能质量的具体影响

2.1 影响电网谐波

新能源发电环节，电力电子装置的应用具有不同优势，主要是因为该装置的构造特殊，可能会面临直流谐波问题，进而会对电网电能质量产生影响。比如，在光伏发电环节，由于光照强弱会对发电效率产生一定程度的影响，甚至还会因为电流谐波而引起各种电能问题。基于新能源发电技术和自然环境之前的关系，功率的改变也有可能成为造成谐波污染的主要原因。

2.2 影响电网频率

新能源发电容量占比较小，随着电网总量占比的逐渐增加，传统的电网系统在融合过程中也会受到一定的影响，而且还会出现频率波动的现象。通常情况下，传统电力系统在正常运行过程中频率基本不会出现异常变动。但是，新能源发电过程具有随机性，可能会影响原有电网系统，出现频率波动方面的问题，致使用户在电力系统运行以及用电过程中出现变化，最终影响实际用电。相关研究表明，在风力发电环节，当频率在 0.01～1.0Hz 之间时，会严重影响整个电网系统[2]。

2.3 影响馈线电压稳定性

新能源发电需要接入多个设备，通常有分布式电源和变压器这两种。实际发电环节，可通过进行无功率调节装置使电压趋于稳定状态，并且在多个装置的相互配合下，能够将电压接入主电网，使电压处于稳定状态。但是，在接入新能源电能的时候，可能由于比例过高，就会出现负荷大的情况，最终因波动降低电网稳定性。

2.4 波动性和间歇性影响电能质量

大多数新能源发电存在着间接性的电能质量影响以及波动性影响，对于风力发电，由于风能自身具有季节性特点，而且不稳定，所以，产生的电能也具有间歇性波动的特点。在进行新能源电能和主屋电网并网环节，可能会因波动过大而影响整体质量。对新能源电能的开发应用，也会因受到电能的冲击而造成频率紊乱[3]。

3.新能源发电并网对电网电能质量控制措施

3.1协调新能源和控制储能的关系

最近这些年，电力企业设计、开发工作的开展主要用到的是以分散控制为主，协调控制为辅的控制方法，用来积极协调控制储能和新能源之间的关系。电力企业设计缺乏广域协调方法，以广域形式可实现对常规发电机组、间歇性新能源以及储能方式的有效调控。基于蓄电池和超级电容，可建立完善的储能体系，以便能够有效应对新能源各阶段的输出功率变化。尽管这种方法还没有在电力系统中得到广泛应用，但是储能为新能源发电并网奠定了良好的基础。

3.2无功电压的控制

新能源开发，必须严格遵循分区原则，做好无功电压控制工作，也就是基于光伏逆变器等设备，以此来实现各种控制功能。在此过程中，要对各无功设备进行统筹优化，借助无功设备的具体功能，使各区域中不同节点电压在合理范围内，实现创建安全的电力系统电压环境的目标。当前，人们正在致力于对无功电压控制技术的研究中，借助无功电压控制开展功率检测工作，根据无功设备的不同响应时间也不同，各种静态调解设备和大容量设备的使用，能够实现对新能源发电站中无功电压的有效调控，在暂态状态下提供稳定的电力能源，确保电力系统效用的充分发挥[4]。同时，用无功电压控制方式能够实现对升压站和汇集站的有效管控，有利于更好地控制电压，充分发挥出升压变压器的约束作用，使区域电压处于安全稳定的运行状态。

3.3控制电网调度

为确保电网管理效果，要求电力企业要持续优化升级新能源发电技术和并网技术，做好电网管理和调度工作，实现对新能源的充分利用。在此过程中，要明确各项任务机组的运行状态，加强对各机组的管控，使区域内的电网功率达到平衡状态。值得注意的是，联络线频率偏差技术的适应，能够为新能源并网系统下达各种指令，具有全方位监测和管控无功功率以及有功功率的作用。要想确保电网处于安全稳定的运行状态，就要在电网中添加控制系统，并且要逐步完善电网安全防御系统，尽可能降低电力损伤，以免出现电力事故，确保电网处于高效运转的状态。

3.4合理应对发电的波动性和间歇性

受自然因素的影响，使新能源发电具有间歇性和波动性的特点，对于技术层面的不足，即便不能改变自然环境，也可以通过有效改善发电装置予以优化。实际生产环节，需要当地政府及相关部门做好并网新能源设备调试工作，确保相关设备满足并网要求，保障用电及输电峰值调节效果，从而达到全面提升电网对间接性和波动性电能的接纳水平。新能源发电系统的建设要注重有功功率和无功功率的调节功能，只有这样才能够尽可能降低带能波动对电能质量造成的不利影响[5]。此外，无功补偿功能是所有新能源设备都具备的功能，在使用该设备的时候要尽可能避免光伏发电以及风能发电过程中对无功功率的损耗。

3.5做好风电场发电预测工作

风能大小、风速以及外力作用作为影响风力发电运行状况的关键因素，同时也会影响风电场的输出功率、输电能力以及电能质量。对此，整个风电场运行故那里工作的开展，要用到多项预测技术和管理方法。为了能够精准预测未来一段时间风力以及风速的大小，就要求风电场要按周期运行。随着预测能力的提升，可结合出现问题第一时间的状况采取最佳应对方案，尽可能降低电网的冲击，能够为风电场后期调研工作的开展提供可靠的保障，以免对电网造成冲击，或者避免二次波动影响电力系统，尽可能降低对风电场预测工作质量造成的不利影响。

结语

总而言之，在未来社会健康可持续发展过程中，新能源发电是主要的发展方向，但是，当前新能源发电技术仍然不成熟，影响了电网的稳定性。由此可见，如果在当前环境下增加新能源并网比重，将会严重威胁电网的稳定性和安全性。所以，要想加大对新能源的开发利用，就需要加大对技术和设备的优化创新力度，创建安全稳定的电网环境，提升电网电能质量。

参考文献：

[1]洪楠. 论新能源发电并网对电网电能质量的影响研究[J]. 科技风,2020,(23):139.

[2]李强军. 风电场并网对电网电能质量的影响[J]. 通信电源技术,2020,37(03):232-233.

[3]宋平凡,佟胜伟,段森园. 新能源发电并网对电网电能质量的影响分析[J]. 通信电源技术,2019,36(12):139-140.

[4]张超. 新能源发电并网对电网电能质量的分析研究[J]. 中国设备工程,2019,(19):230-231.

[5]黄朵. 微电网电能质量监测系统的设计与实现[D].华侨大学,2018.