新能源并网对电力系统电能质量的影响

郑希如

摘要：近年来，中国大力发展太阳能、风能、生物质能等清洁可再生资源。新能源接入原有配电网，改变了配电网单向供电方式。由于新能源的间歇性和不确定性，新能源并网后，原有电网的质量将受到影响。为此，简要分析了电能质量的含义，探讨了新能源并网所引起的电网电压偏差和谐波，这些因素影响了电力系统的运行频率，造成了信息孤岛，影响了电力系统运行的安全性和稳定性。

关键词：新能源并网; 电力系统; 电能质量

导言：以风电、太阳能、生物质能为主导的新能源是我国能源发展战略的重要内容和组成部分，是中国未来能源结构的基石。光伏发电是一种新能源开发技术成熟、规模化开发和商业化发展前景的发电方式，符合我国产业政策和能源可持续发展战略，有利于改变山西省传统的能源结构，实现山西省能源的可持续发展能源供应多元化，对改善地方电力系统能源结构和经济发展也有积极作用。由于其并网发电系统输出具有间歇性和不确定性的特点，大规模的新能源整合对电力系统的稳定性影响很大，主要体现在电网谐波、电压波动、电压不平衡等方面。

1电能质量

在电能质量概述上，不同国家根据各自的需要对电能质量有不同的要求。对供电企业来说，电能质量是指企业提供的电能各项指标符合国家电网运行规范和技术标准的要求，为电力用户提供安全可靠的电能;对电力用户来说，电能质量是指用户能够保证用电的电能质量在用电过程中不受干扰。一般用电压、频率和波形来测量。对于电气设备制造商来说，他们生产的电力设备质量直接关系到电能质量。根据电网的实际运行情况，电能质量分为电压质量、电流质量和供电质量。

电压质量主要是根据预置电压与实际输出电压的偏差来判断供电企业消耗的电能质量，包括电压偏差、三相不平衡、频率偏差、过电压、欠压、电压谐波、电压波动等。电流质量包括电流谐波、陷波等。供电质量包括技术和非技术两个方面。非技术方面是供电公司对用户投诉如电价、供电服务等的反应速度;技术方面是电压的质量和可靠性。

2新能源并网对电力系统电能质量的影响

2.1新能源并网造成电网电压偏差

近年来，太阳能发电得到了广泛的应用和推广。然而，太阳能光伏发电容易受季节、日照和温度的影响。晴天和阴天在光照、温度等方面存在一定差异，因此光伏发电系统的发电能力也不同，导致输出功率和电压变化较大。风力发电受风速等方面的影响，导致风电机组的运行功率受到影响，造成电压闪变和波动。风力发电厂一般建在风能资源丰富的地区。同时，新能源发电设备在启停过程中的输出功率将出现较大波动。新能源容易受到外界因素的影响，导致输出电压的变化。如果并网，新能源所占比重比较大，将进一步提高调压难度。目前，电力系统采用开关电容器和LTC分接开关进行调压。然而，新能源并网后，这种传统的电压调节方式已经不能满足电力系统运行的安全性。

2.2新能源并网对电网频率的影响

电力系统频率稳定是电网安全稳定运行的基本要求，也是企业、公用事业和群众安全可靠用电的保证。通过对光伏电站频率的研究发现，当光伏发电量占比较小时，电网频率正常;当发电量占比过大时，电力系统频率波动较大，影响电网正常运行，给人民生产生活用电带来不利影响。在風力发电方面，发现0.01hz至1.0hz之间的功率波动对电力系统的影响最大，不利于电力系统的正常运行。为了减少新能源并网对电网频率的影响，既要保证电网的正常运行，又要满足大量新能源发电的需求。要充分考虑新能源发电不稳定的特点，减少新能源发电对电网频率的不利影响。

2.3新能源并网对电网谐波的影响

光伏发电并网后，由于其输出功率不稳定，会对电能质量产生不利影响。下面逐一进行分析。一是潮流方向的变化。各地光伏发电的发展情况不尽相同，这与当地天气密切相关。因此，光伏发电的位置和容量也不同。一旦光伏并网容量过大，即光伏发电规模大，输出功率大。并网时获得的输入功率很大，导致电压升高。如果电压超过一定值，会使潮流发生逆转，对整个电网造成很大影响，阻碍电网系统的正常运行。二是电压波动。光伏发电作为电力系统的动力源之一，其波动直接影响电网电压，导致电压波动。第三，谐波失真。光伏发电系统将使用大量的电力电子变换器，其作用是将光伏发电的直流电转换成交流电，方便电力的输送和利用，但并网后会产生大量的谐波电流。这些谐波电流波形不稳定，电抗器和电容器的谐振特性加强了谐波失真。通过以上几点，光伏发电对电网电能质量有很大影响。产生谐波的主要原因之一是风电系统中补偿电容器和电抗在运行过程中相互作用，对电网系统产生很大影响，这也是产生谐波的主要原因之一。二是不对称故障引起的电压谐波。三是风电机组运行产生的谐波。

2.4新能源并网导致电网出现信息孤岛问题

新能源并网后，太阳能光伏发电机组和风力发电机组为配电网供电。因此，有必要将新能源发电系统与当地电网供电衔接起来，使配电网达到新的平衡状态，保证电网的独立运行。由于新能源发电系统是一个独立的小功率电源，不属于同一个设备制造商，无法实现数据信息共享。新能源系统不受电网监管。如果不按实际配电网负荷运行，会造成严重的居民配电网负荷浪费。如果配电网提供的电力远远低于居民的实际需求，电网的负荷就会增加。一旦负荷超过电网的极限值，逆变器的温度会迅速上升，容易引起逆变器火灾，威胁居民的安全。

3优化新能源发电并网策略

3.1加强对电能质量的控制

通过综合分析新能源发电对电力系统的影响，提出根据影响电能质量的主要因素对电力系统进行优化。一是电压闪变和波动。在电路中安装有源电力滤波器以平衡并网电压波动，并安装动态电压恢复器以提高电网的稳定性。另一种是通过安装静止无功补偿器来降低谐波的影响。

3.2完善技术标准与规范

新能源具有环保和可再生的优势，近年来得到了广泛的应用。新能源发电涉及多个技术领域，而新能源发电的并网更为复杂，在实际应用中还存在一些问题。要不断加强新能源发电并网研究，不断完善新能源发电并网技术标准，解决新能源并网存在的问题，减少并网对电能质量的不利影响电力系统。同时，要学习研究电力信息通信技术等先进技术，做好电力系统智能化管理，及时监测并网对电网运行的影响，不断优化新能源并网技术，减少谐波和电压波动对电力系统的危害，保证新能源发电产业的可持续发展。

结束语

随着传统能源供应的日益紧张和人们对环境保护的重视，新能源的开发受到世界各国的重视。由于新能源的发展还处于初级阶段，在实际应用过程中还存在诸多问题，阻碍了新能源发电的可持续发展。我们要高度重视新能源发电并网技术的研究，借助互联网技术、电气自动化等技术，实现新能源并网发电的智能化管理，提高新能源发电在电网中的比重，使新能源发电在电网中的比重不断提高以减少传统能源发电带来的环境污染问题，减少珍贵的不可再生能源的浪费，确保新能源发电展览会的可持续发展。

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