新能源并网发电对电网电能质量的影响分析

时间：2021-02-13 04:02:05　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：随着时代与科学技术的进步，风能、太阳能等新能源在电力行业也得到了广泛应用，但由于新能源分布的范围广而且分布的不均匀，导致了并网发电系统在运行过程中存在着间断性与不稳定性，不利于发电系统的正常、安全运行。本文将对新能源并网发电对电网电能质量带来的一些影响进行详细地阐述。
　　关键词：新能源；并网发电；电网电能质量
　　中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）16-0155-02
　　在社会经济的飞速发展下，人们的生活水平得到了一定程度上的提高，因此，对于电量的使用也有了新的要求，这也是我国电力行业要面临的一个挑战。虽然我国已经将新能源并网系统运用到电力事业中，但其在实际使用中还存在着一些问题，特别是对电能质量有着一些影响。
　　1 新能源并网发电影响电网电压
　　1.1 新能源并网发电对馈线稳态电压的影响
　　在电力系统中，配置的动态无功调节设备不多，通常是使用改变有载调压变压器的分接头和投切电容器来对电压进行调节。新能源并网发电系统的使用，会导致新能源发电在电网中占据比较大的比例，并且由于其发电功率所具有的波动性，会使得线路中的负荷潮流发生较大的变化，从而不能很好地进行控制、调整电网正常运行中的电压，最终导致现有的调压方案无法对新能源并网中的电压起到应有的作用。通过对实际数据的研究可以得出，如果按照原本的调压方案来控制新能源并网中的电压，就会降低用户使用的侧电压水平，无法满足人们对电力使用的要求。因此，要根据实际情况，积极改进调压方案，使其对新能源并网中的电压发挥出调控作用。
　　新能源发电穿透功率、输电线路阻抗以及接入电网短路容量共同决定着电网与新能源发电站公共衔接点的电压稳态状况。通过对某一地区50MW风电场公共衔接点电压在风电场输出功率波动性影响下得出的数据进行研究，可以看出风电场输出的功率在一定程度上支撑着电网中的电压。风电场输出的功率可以分为有功和无功，有功输出越多，电压支撑的就越强；而无功输出对电网的影响基本控制在0.5～1.0Mvar范围内[1]。
　　1.2 新能源并網发电对电网电压波动与闪变的影响
　　风力发电是将风能转变成电能的一种发电形式，但在与水电、火电等传统的常规能源比较下，其发电能力会受到风力的强弱、大小甚至是方向的影响，因此，其具有波动性的特点，同时，由于人们基本上不能对风力进行有效地控制，所以它还具有随机性和不可控制性等鲜明特征。
　　当这种具有波动性与间接性的风力发电与光伏发电并入到电网之中，对其电量的控制就会变得非常困难。同时，这些不稳定的、难以控制的电量一旦并入到电网中，就会对传统电网带来强大的电流冲击，从而导致电网波动、电网频率偏差以及电网闪变等现象的出现，并会引起馈线中潮流出现变更，对无功特性以及稳态电压分布造成一定的影响，加大电网的调峰容量余度和不可控制性。若是电网中的调峰容量较小，就会对电力系统的平稳、安全运行造成严重的阻碍。以风电场为例，如果风电机组的低电压穿越能力很差或者说是根本没有这种能力，那么当风电场的并网电压降低到一定程度时，电网很容易发生瞬间故障的状况，使得电网无法继续运行，会给人们的生活带来许多麻烦。接入点电网的短路容量、电压等级、电源类型、联网设备质量与控制方式以及并网容量等因素都会对电压带来一定的问题。因此，在保证新能源并网中光伏发电与风力发电系统均具有并网技术性能的基础上，新能源并网系统中的电网必须具有电量接纳能力以及充足的调峰容量。在新能源发电系统中，最重要的就是动态无功功率调整以及有功功率调整功能，同时，光伏电站与风电场的并网中也经常会出现无功损耗的问题，因此，新能源并网中的发电系统还需要具备无功补偿功能。只有具备这些功能，才能有效地应对并网运行中电压方面出现的问题，从而促进电网稳定、高效的进行工作。
　　2 新能源并网发电影响电网频率
　　电网频率出现异常的状况在电力系统运行中是基本不会发生的，比如在具有较小容量的光伏发电站中即便是多台发电机组共同投切时，电网频率也不会超出规定的限度。但在新能源发电站的并网发电中，当电力系统发电容量在电网中总的发电量所占有的比例不断扩大后，由于新能源发电机组具有着比较大的随机性，电网内的频率可能会出现一定的波动，从而对电力系统本身还有用户都会造成严重的影响。将风电场功率波动对电网的影响转换成火电机组转速变化和风电场的输出功率波动的一种传递函数，并建立起风电功率波动对系统频率进行评估的一个模型，通过模拟、运算，从而得出火电机组自动发电系统在0.01～1.0赫兹区间内的功率波动，会对大电网产生非常大的影响。
　　为了研究新能源发电站接入后对小电网频率产生的影响，可以建立一个火电厂单机等效的模型，并利用在风电场中实际测量出来的功率数据对具有不同穿透功率下的电网频率变化数据进行分析。以每台1.5MW新能源发电机组功率为例，假设电网频率偏差是在0.5赫兹的范围内，可以计算出频率偏差会在新能源发电机组具有18%的穿透率时最接近限定的范围值。因此，在新能源并网发电系统的运行中，为了有效地应对电网中大规模新能源的使用，必须要对新能源发电的间歇性与波动性进行详尽的研究，把对新能源发电功率的预测和对电网运行的调度计划结合在一起，严格监控电网的频率，以保障新能源发电系统的平稳运行，从而满足人们的生产生活需要[2]。
　　3 新能源并网发电影响电网谐波
　　新能源并网发电站主要有并网风电场与并网光伏发电站两种，在光伏发电系统与风力发电系统中，使用最广泛的就是电力电子装置。但在使用这种装置的过程中，会有许多问题的出现。并网光伏逆变器本身是采取脉宽调制的控制方法，同时，它具有绝缘栅双极型功率开关的物理特点，这就会导致电压电流谐波在并网光伏发电站的运行过程中产生，并且由于光照强度以及照射的角度发生变化，如浮云的阴影效应、自然光照的强度改变以及物体的阴影效应等，都会导致光伏发电站输出功率的波动间歇发生变化，从而造成电网谐波的污染。通过研究并网光伏发电站的数据，可以发现凌晨与傍晚的电流谐波畸变率较以往大，若是中午云量比较大的话，电流谐波畸变率也会有所上升。

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