新能源并网对电力系统电能质量的影响

新能源并网对电力系统电能质量的影响

席楚妍

国网太原供电公司 山西省太原市 030001

摘要：当前，我国传统的能源结构已经无法满足当前可持续发展的要求，而新能源的开发与利用成为当前能源战略目标的首要任务。以太阳能、风能资源为例，应用先进的技术，能够实现太阳能、风能向电能资源的转化，进而满足用电需求，实现电力网络的快速发展。新能源并网虽然实现了能源多元化，但是，对电力系统中的电能质量产生了一定的影响，因此，必须要采取必要的优化措施，提高新能源并网的应用效果。

关键词：新能源；电力系统；电能质量

1 新能源并网对电力系统电能质量的影响

1.1 新能源发电并网给电压带来的影响

1.1.1 对馈线稳态电压的影响

电力系统的运行过程中，电压的调节往往需要通过专有的设备来实现，比如，有载调压变压器分接头的改变、投切电容器，能够使得电压符合电力系统稳定运行的需求。新能源并网以后，电力系统中的新能源发电往往占据了较大的比例，这种情况下，当发电功率存在较大的波动时，电力线路中的负荷也会随之发生一定的变化，此时，如果依旧采用传统的调压方式，往往难以保障电压的质量。在电压调节过程中，必须要结合电力系统的运行需求，进行调压方案的改变，保障新能源发电良好的电压控制效果。

1.1.2 对电压波动、闪变的影响

与传统的发电方式相比，新能源发电具有特殊性，其随机性、波动性与不确定性明显，这种情况下，新能源并网使得电力系统的控制更为复杂，电能质量的管理也就更为艰难。新能源并网以后，存在着一些不可控电量，这些电量的存在，会对原有的电网系统产生一定的电流冲击作用，引发电网的剧烈波动、闪变与频率偏差，甚至会出现馈线潮流的变更，引起严重的电网运行问题，使得电力系统的电能质量难以保障。如果电网的调峰容量降低到最低限值以后，电力系统的可靠性大大降低。因此，新能源并网以后，相关人员还需要采取必要的控制措施，逐步提高电力系统的电量接纳能力，使得其调峰容量逐步提高，维持电力系统运行的可靠性与稳定性。无功补偿技术的应用，能够在一定程度上缓解电压波动与闪变的问题。

1.2 新能源发电并网给频率带来的影响

与普通的发电方式相比，新能源发电的随机性明显，一旦在新能源并网以后，电力系统的总体发电容量，超过了系统原有的限定，就会引发电力系统内电网频率的较大波动，降低电力系统供配电的整体质量。比如，以风力发电为例，风电场功率的波动，会直接对电力网络产生一定的影响，如果将这种影响转化为相应的传递函数，在该函数模型内，往往包含了风电场输出功率波动、火电机组转速变化，通过建立相应的评估模型，可以获得影响电网稳定运行的频率范围。

新能源并网以后，通过影响电力系统的频率，进而影响了电能的总体质量。为获得并网对小并网频率的具体影响，可以直接通过火电厂单机等效模型来加以分析。具体来说，在该模型内，可以直接通过电网频率的变动趋势，来进行相关影响情况的具体分析。比如，如果新能源发电机组的功率为1.5MW，当其频率偏差小于0.5Hz时，结合模型计算，可以得到，当发电机组的穿透率在18%时，其频率偏差最为合理。因此，新能源并网中，为大大降低并网对电能质量的影响，需要做好电网频率的实施监测。

1.3 新能源发电并网给谐波带来的影响

新能源并网对电力系统电能质量的影响，还体现在对谐波的影响方面。当前，在我国新能源并网中，最为常见的就是风电场与光伏发电，在这些并网技术下，电力电子装置是电力系统内不可或缺的设备。但是，在并网技术的具体应用过程中，常常存在着一些问题，比如，并网光伏逆变器的控制是由脉宽调制来实现的，这种特殊的控制方式，使得在并网过程中极易出现明显的电压与电流谐波。此外，并网效果还会受到光照、角度等因素的影响，这些影响因素加大了电力系统的谐波污染。因此，新能源并网上，有关人员要严格根据相关因素对谐波所产生的影响，实现良好的并网控制，保障新能源并网的电能质量。

以并网风电场为例，其电网谐波的出现主要是由以下因素造成的：风电场线路电抗与并联补偿电容器的谐振、电力电子设备的应用谐波。风电场线路电抗与并联补偿电容器的谐振作用下，谐波主要表现为变速谐波与恒速谐波。

谐波的出现会严重影响电力系统电能的质量。首先，谐波电流的出现，使得新能源并网存在畸形情况，电能质量无法达到电网稳定运行的具体需求，甚至使得电力系统运行过程中，存在着一定的安全威胁，电力事故隐患较多，严重时甚至会引发整个电力系统的瘫痪，影响人们正常的生产生活。因此，为有效避免新能源并网后电网谐波的产生，往往需要采取必要的控制措施。如果是风电场并网，在并网连接时，可以连接种类不同的风电机，避免同类型风电机的应用所产生的谐波。此外，为避免谐波的出现，还可以在整个并网系统内，安装相应的过滤装置。

2 提升新能源并网电能质量的相关措施

2.1 协调控制储能与新能源

由于新能源并网后对电力系统电能质量产生了一定的影响，因此，为提高电能质量，有关部门与人员需要协调控制储能与新能源。主要从以下方面来进行：(1)加强对储能与大面积新能源发电整合、并网的管理与控制，在一些特殊的环节，需要做好相应的协调控制工作，积极在相关领域分散控制管理模式的推广，保障新能源能够发挥其应有的作用，实现电力网络的多元化。(2)加大在专业储能技术方面的投入，主要从加强新能源电网的管理着手，比如，积极推广与应用新能源发电装置，优化相关的发电装置，升级风电与光电的爬坡率，避免新能源并网中相关的限制。

2.2 无功电压控制

新能源并网条件下，无功电压控制的实施，能够在一定程度上实现良好的电能质量控制。当前，我国电力系统的无功电压管控方面，新能源并网逐步朝着分区域、分层次与就地平衡的趋势发展。无功电压相关装置的管理上，相关部门需要结合电力系统电能质量的要求，科学进行无功装置的选择，保障多种无功设施能够实现良好的协调与配合，避免各种设备之间存在功能的差异性，将多个环节点电压控制在合理的范围内，保障在整个新能源并网电力系统的运行过程中，这些无功装置、设备设施能够发挥其应有的作用，实现良好的无功电压控制，提升电力系统运行的稳定性与安全性。

2.3 电网调度控制

新能源并网作为当前电力系统完善的一个重要措施，逐步成为电力系统优化的重要途径。但是，由于新能源并网会对原有电力系统的电能质量产生一定的影响，因此，要最大程度上减小这种影响，相关部门必须要结合新能源并网电力系统运行的具体情况，加强对电网调度的控制，尤其是要加强在并网流程方面的管理与控制，使得在电力系统的运行过程中，能够充分应用系统性的电网调度，提高新能源发电的效益。在电网调度的管理与控制方面，相关部门与人员需要保障所有的设备设施处于正常的运行状态下，使得各种设备可以在电力系统内，发挥其应有的作用。当前，在新能源并网电力系统的电网调度控制方面，有关电力企业逐步应用了联络线频率偏差掌控技术，该种技术的应用，大大提升了新能源并网电力网络的稳定运行。

3 结束语

当前，在可持续发展的背景下，太阳能、风能等新能源逐步被应用于电力系统中，新能源并网逐步成为当前电力行业发展的主要趋势，虽然并网实现了电力网络的多元化，但也对电能质量产生了一定的影响。因此，必须采取必要的控制措施，提高电力系统电能的总体质量。

参考文献

[1]何德良，贾宏伟.浅析并网光伏发电系统对电网电能质量的影响[J].电子产品世界，2018,25(12):81,88-89.

[2]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.