新能源并網發(fā)電對配電網電能質量的影響

王豫琦

摘要：新能源接入配電網后，盡管擴大了發(fā)電容量，然而因新能源供電體系存在間歇性及不確定性問題的緣故，難免會影響原有配電網系統(tǒng)電能質量。因此本文將在分析新能源并網發(fā)電類型及特點的基礎上，對新能源并網發(fā)電對配電網電能質量的影響進行分析，并探討了提升新能源發(fā)電并網質量的措施，以供相關的工作人員參考借鑒。

關鍵詞：新能源;并網;發(fā)電;配電網;電能質量;影響

1新能源并網發(fā)電類型及特點

新能源形式主要包含由太陽或地球通過運動產生的太陽能、光能及風能等，與傳統(tǒng)能源相比具備污染少、儲量大等優(yōu)點，在化解當前資源枯竭、能源污染的難題方面發(fā)揮著至關重要的作用。太陽能及風力發(fā)電等新能源發(fā)電方式，在季節(jié)及時間方面的要求極強，發(fā)電機組在光照或風力充足的前提下方可滿負荷運作，從而達成向對應公共電網輸送大量電能的目標。然而，當發(fā)電機組面臨無光照或風力不足的情況時就會停止運轉，這也突出了新能源并網發(fā)電間歇性的特點。

2新能源并網發(fā)電對配電網電能質量的影響

2.1電壓的影響

現(xiàn)階段新能源發(fā)電主要包含風力和太陽能兩種類型，無論太陽能還是風能都屬于清潔性能源，并且可以實現(xiàn)循環(huán)應用。不過在發(fā)電過程中會受到自身特點影響，比如太陽能發(fā)電光照強度將會影響發(fā)電量，并且夜晚無法接受的光照自然難以產生電能，其次很多地區(qū)光照強度較大，這也導致在發(fā)電量上存在差異，并且出現(xiàn)發(fā)電率輸出功率波動較大的問題，而電壓變化大必然會對配電網系統(tǒng)造成負面影響。另外風力發(fā)電主要受到風速影響，相比太陽能發(fā)電更容易引發(fā)功率波動，風速高低始終處在不斷變化的狀態(tài)下，所以發(fā)電過程中功率波動較大，同樣會影響配電網與電能質量。除此之外新能源發(fā)電在開始階段、運行階段以及停止階段，都會存在顯著的變化，輸出功率變化也會影響電壓，同時會給電力系統(tǒng)造成較大壓力，引發(fā)嚴重的電壓波動事故。因此需要采取科學合理的防范措施，在電壓變化過程中進行預防，就能增強新能源發(fā)電并網的安全、穩(wěn)定。

2.2頻率的影響

相比傳統(tǒng)的發(fā)電方法，新能源發(fā)電技術最大的特點就是隨機性，如果采取新能源發(fā)電并網，電力系統(tǒng)總體發(fā)電容量超過規(guī)定，就會造成配電網頻率波動過大的問題，對配電網電能質量造成沖擊。例如在風力發(fā)電技術中，風電場存在的功率波動，會對電力系統(tǒng)造成很大影響，如果把影響通過函數(shù)的形式轉化，就能明確風電場輸出功率波動與火電機組轉速變化，從而獲取影響配電網運行質量的頻率數(shù)值。由此可見新能源發(fā)電并網過程中，需要注意對配電網頻率的沖擊，可以結合模型展開計算，對配電網頻率實施有效監(jiān)測，以此來減小對配電網電能質量造成的負面影響。

2.3并網諧波的影響

新能源發(fā)電技術會受到自身與外界等因素影響，從而形成相應的電壓電流諧波，這也會對配電網電能質量造成影響。比如在光伏發(fā)電技術中，光照強度、陰影變化都會影響發(fā)電功率，而發(fā)電功率的變化就會造成諧波污染與電壓波動問題。除此之外發(fā)電機組本身也會形成諧波畸變，為了能夠確保直流電與交流電轉換，光伏發(fā)電系統(tǒng)往往會使用大量電子轉流器，這也是產生電流諧波畸變的重要原因，電抗器與電容器的諧振規(guī)律則會大大提高諧波畸變強度，另外電容與電抗的相互作用也會產生諧波畸變，對配電網運行造成影響。雖然可以采取合理的補償措施，保證并網系統(tǒng)運行平衡，但是新能源配電網系統(tǒng)要更為復雜，及時采取合理補償措施仍然會造成諧波現(xiàn)象。

2.4孤網的影響

在新能源發(fā)電并網過程中，配電網出現(xiàn)失壓現(xiàn)象時，風力與光伏發(fā)電還會持續(xù)運行，并且對已經失壓的配電網繼續(xù)供電，這時就會產生獨立運行的狀態(tài)，最終形成新的平衡網也就是孤網。孤網中的電壓與頻率不受大配電網控制，并且無法借助大配電網對其展開操控，如果造成孤網現(xiàn)象，并且接收功率發(fā)生變化，必然會對孤網系統(tǒng)造成顯著影響，其中電壓與頻率的變化十分明顯，可能存在超出允許值的風險，對整個電力設備造成損害。

3提升新能源發(fā)電并網質量的措施

3.1優(yōu)化儲能及新能源的協(xié)調控制

首先，在管理和控制儲能及新能源整合發(fā)電的環(huán)節(jié)中，個別規(guī)劃中將分散式控制管理模式及協(xié)調控制分別設置為主要和次要管理方向，實現(xiàn)了一定的優(yōu)化。同時，也可引入與風險約束相關的廣域協(xié)調調度方式。其次，新能源并網后，通過儲能與大規(guī)模性能源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的綜合利用，在促進風電、光電爬坡率得以實現(xiàn)優(yōu)化的基礎上，盡可能地滿足國家規(guī)定的新能源并網中風電、光電有功功率變化。針對儲能充電、放電行為因光電、風電功率波動產生變化的情況，可引入超前控制方式，在光電、風電功率短期波動方面能夠達成一定的控制成效。在合并蓄電池與超級電容的基礎上形成儲能，能在一定程度上抑制不同時期新能源的輸出功率。盡管上述方法因實用性、經濟性等綜合因素影響的緣故，尚未全面投入實踐應用中，但其本身具備不可忽視的優(yōu)勢，拓展了新能源并網后優(yōu)化電能質量的新思路。

3.2合理控制電能質量

新能源并網后難免會影響電力系統(tǒng)，此時應以電能影響的具體內容為根據(jù)，做好配電網系統(tǒng)設備完善工作。通過優(yōu)化布局和設計電力系統(tǒng)，針對閃變及波動易發(fā)位置做好電力濾波器的加裝，控制電壓波動處于標準范圍內，從而為其運行穩(wěn)定性提供保障。

3.3配電網調度控制

在確保配電網調度控制科學性和系統(tǒng)性的同時，加大新能源的利用程度。以負責發(fā)電計劃、實時協(xié)調及自動控制發(fā)電量的各個機組為對象分析其運行情況，引入針對性的控制措施，能使各機組實現(xiàn)更密切地配合，平衡區(qū)域級配電網功率。該過程中，一般都應用了聯(lián)絡線頻率偏差控制技術。結合自動發(fā)電量控制技術、電壓無功功率自動控制系統(tǒng)，向新能源并網系統(tǒng)下達調度指令，監(jiān)測、控制系統(tǒng)無功功率及有功功率。要想實現(xiàn)配電網的穩(wěn)定、安全運行，需要在配電網中接入安穩(wěn)控制系統(tǒng)并作為配電網安全防御體系之一，在聯(lián)合繼電保護裝置的基礎上，最大限度地控制后續(xù)可能出現(xiàn)的各類干擾及影響因素，在避免電力受損的同時，還能消除發(fā)生電力事故的可能性。

3.4無功電壓控制

無功電壓控制系統(tǒng)功能的實現(xiàn)建立在風電機組、光伏逆變器及無功設備特性的基礎上，在各類無功設備統(tǒng)籌的前提下，結合各設備間性能的差異即可控制整個區(qū)域范圍內不同節(jié)點電壓，確保其始終處于規(guī)定范圍內，如此即可實現(xiàn)區(qū)域內電力系統(tǒng)電壓安全性的提高。就無功電壓控制技術而言，主要包含下述幾方面：一是同步開展功率預測與無功電壓控制，將功率預測結果融入無功電壓控制中，聯(lián)合各個無功設備形成的響應時長后，結合大容量、靜態(tài)調節(jié)設備合理調控大規(guī)模間歇性新能源場站內無功電壓。情況必要時，通過小幅波動動態(tài)裝置的運用，可使電力系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定、安全的運行狀態(tài)。二是以新能源場站群為對象，通過無功電壓控制方式的應用，確定電壓控制的中樞點為場站群匯集升壓站，形成場站內升壓變壓器的高壓側電壓，此時能體現(xiàn)出適當?shù)募s束效果，在與變電站與場站內無功調節(jié)裝置聯(lián)合之后展開有效處理。在該方式的運用下，能為區(qū)域內電壓提供穩(wěn)定性保障。

4結束語

隨著環(huán)境污染和能源短缺問題的日趨嚴重，新能源發(fā)電技術得到了快速發(fā)展。新能源并網發(fā)電在配電網的規(guī)模越來越大，其對配電網電能質量的影響也越來越大。為保證配電網運行的電能質量要求和促進新能源發(fā)電的發(fā)展，對新能源并網發(fā)電對配電網電能質量的影響進行探討具有重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1]劉娜.新能源并網對電能質量的影響[J].黑龍江科學，2020，11（14）：114-115.

[2]張陽玉，劉曉琳.新能源并網對電力系統(tǒng)電能質量的影響[J].價值工程，2020，39（14）：235-236.