新能源大量接入地区电网的利弊及对策探讨

保定供电公司 胡文丽 崔鸿斌 李士林

1 引言

新能源包括风能、太阳能、生物质能等，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。迫于环境问题及能源供应紧张的压力，新能源的利用迅速发展，成为能源界不断壮大的生力军。新能源在发电系统也得到了快速发展，与大型的发电厂一起构成现在及未来的电力系统。但新能源有不确定性、不可控性等不可回避的缺点，如何充分利用新能源的优势，适当消除它给电网带来的不利影响成为电网业内人士都在思考并想解决的问题。

2 保定电网新能源发展现状

近几年，新能源发电作为一种电源形式不断地接入保定电网，与大型电厂一起构成保定电网的电源支撑。截至目前，保定电网内接入的新能源发电容量已达到850MVA，占全网负荷的15-20%，绝大部分新能源为风电及光伏产业。根据规划部们提供的资料，预计在今后的几年内，仍有大量光伏、风电等新能源持续不断地接入保定电网，规模之大，居河北南网六市之首，这皆得益于与保定西北相邻张家口地区强劲的风能及保定西部山区丰富的日照和广阔的地域。

3 新能源大量接入的利弊分析

3.1 新能源接入地区电网的有利因素

新能源发电可以增加电力系统的电量，减少对一次能源的消耗，是低碳环保的绿色电力。在电网出现供电短缺的时期，特别是在夏季或严冬用电高峰时段电力供应不足时，大量新能源的绿色电力可以从一定程度上降低电力短缺造成的损失。

由于新能源发电工程投资小、建设周期短，因此可以分布在电网的各个角落，接入电网末端的新能源电站可以作为电网有力的电压支撑，对提升电网末端电压起到一定的作用。

3.2 新能源接入地区电网所带来的弊端

新能源发电具有间歇性、随机性、可调度性差等等一些缺点，因此给地区电网带来的弊端也多由此而来。保定电网新能源目前以风电与光伏发电为主，本文主要针对风力与光伏发电总结如下几点：

3.2.1 系统安全稳定问题

风力与光伏发电能力由风与光的大小、强弱而定，必然具有风与光的随机性、波动性和不可控性的特点。风力发电和光伏发电受天气影响均具有间歇性和波动性特点，并网电量随机波动较大、可调节性差，并网时会产生较大的冲击电流，从而会引起电网频率偏差、电压波动与闪变，引起馈线中的潮流发生变化，进而影响稳态电压分布和无功特性，使电网的不可控性和调峰容量余度增大，如果电网中没有足够的调峰容量，就会使电力系统的安全稳定性受到影响。如果风电机组或光伏设备不具备低电压穿越性能，并网点电压跌落时，极易引发电网瞬时故障，影响电网安全运行。

3.2.2 谐波与电能质量问题

由于并网风力发电和光伏发电系统均配有电力电子装置，会产生一定的谐波和直流分量。谐波电流注入电力系统后，会引起电网电压畸变，影响电能质量，还会造成电力系统继电保护、自动装置误动作，影响电力系统安全运行。

3.2.3 电网计算问题

在风电与光伏大量接入地区电网后，其对电网运行的影响越来越大。但是，目前业内风电机组与光伏矩阵均没有统一规范的电源仿真计算模型，专业人员不能够精确的计算新能源接入电网后电力系统的暂态电流、电网潮流分布及母线短路电流等，同时给继电保护及安全自动装置定值的整定也带来不便，专业人员不能准确预判故障发生后电网的运行状况，这些都给电网的正常运行及事故处理带来很大风险。

3.2.4 电力电量难送出问题

随着新能源不断地接入保定电网，保定地区局部的新能源额定容量已经超过该区域内负荷的需求，必须升压送出，不得不将该区域内公网的降压变压器作为升压变使用，网络损耗增大的同时也给设备运行带来风险；有些区域本地用电负荷较小，外送通道容量有限，若不加以调节控制，不久的将来，上一级电网的降压变容量即使全部用来上送新能源出力，仍将会出现弃风、弃光、限出力的现象，造成绿色新能源的浪费。

以保定市曲阳县是电网为例：曲阳境内目前已投运的110千伏及以下光伏电站总容量为160兆瓦，曲阳县2015年规划建设大型地面光伏电站总容量达到440兆瓦，连同境内110千伏及以下常规电厂总装机容量将达到500兆瓦。而曲阳境内仅有一座220千伏变电站--棋盘站，棋盘站的主变总容量为240兆伏安。就地平衡掉曲阳县负荷后需升压至220千伏网络送出的光伏出力将超过棋盘站主变的总容量，要解决这一问题，必须在曲阳境内投资新增主变或变电站，方可满足光伏出力全部送出，但因投资巨大且涉及多家新能源发电公司，协商起来困难重重，难以解决。

4 对新能源大量集中接入的对策及建议

1)新能源给电网带来的一系列安全稳定问题的严重程度与接入点电网的电压等级、短路容量、联网设备及其控制方法、电源的类型及其并网容量等密切相关。因此，并网风电和光伏等新能源发电系统除应具备一定的并网技术性能外，还必须要求电网具备足够的调峰容量和接纳能力，在大量接入新能源的地区电网配备相应容量的常规发电机组进行调峰，保证电网稳定。同时要求并网的新能源发电系统配置有功功率调整和动态无功功率调整控制功能，还需要配置一定的无功补偿，以补偿场（站）内的无功损耗。

2)谐波给电能质量造成的影响可通过在新能源发电设备附近增设滤波器等滤波装置降低系统谐波含量。同时配置相应的静止或动态无功补偿装置等，以抑制新能源设备注入电网的谐波含量，提高系统电能质量。可在并网点处装设电能质量谐波监测装置，实时数据远传至电网专业人员，通过监测到电能质量的水平及时调整新能源电站内治理谐波的方案。

3)建议电力行业统一制定风电、光伏等新能源发电设备的仿真模型标准，详细规范模型的内容、参数、公式等，使之与火电机组的仿真模型一样规范。

4)目前，在地区电网部分区域接纳能力不足的情况下，大量新能源发电并网会给该区域电力系统带来一些不利影响，电网必须控制接入容量在相应区域可控范围内，以最大限度地减小不利影响。另外，也可以积极发展新能源产地的用电市场，延伸产业链，扩大电力需求，缓解大规模新能源发展市场消纳能力不足的矛盾。

5 结论

大力发展新能源是国家的重大战略决策，一种新能源发电与常规式发电的互相补充、相互支持的新型电力工业体系逐渐形成，将源源不断的“绿色电能”送到千家万户，更好地促进我国经济和社会的可持续健康发展。在大规模新能源发展方面，保定电网已经走在河北南网的前列，如何更好更快地发展新能源，建立适合大规模新能源基地的电力协调发展机制，是需要我们不断探索的课题，今后我们还需更努力使保定地区的新能源以科学、高效的方式可持续发展，打造更美好的明天。

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