深入分析新能源接入对电网电能质量的影响

胡丹 冷雪全

摘 要：目前，国家在社会经济发展道路上，始终将环保工作作为重中之重，而新能源作为落实节约电力资源、环境保护战略的关键一环，在电网电能质量的优化和改善、电网运行稳定和安全提升中发挥着不可或缺的作用。本文首先介绍了新能源接入电网系统的必要性，并以电压闪变和波动、频率、馈线稳态电压、孤岛等为切入点，全面讨论新能源接入后所产生的问题和影响，以便提升新能源开发利用的科学性与合理性。

关键词：新能源;电网;电能质量

一、新能源接入影响电网电能质量分析必要性

风能发电和光伏发电是目前最为常见的两种新能源发电方式，但上述两种发电方式在外界各类因素的影响之下，极易出现电能输出功率不稳定现象，甚至会严重冲击整个电网。且从另一角度来看，电网电能质量与社会生产生活息息相关，若电网安全性能无法保障，或者电能供应间歇频繁，不但会降低社会生产效率和生活质量，且严重妨碍和谐社会的建设和城市化进程。除此之外，目前各大电力企业对新能源的利用较为片面，导致新能源在分配过程中失去平衡性，故而影响新能源的可持续发展。鉴于此，相关企业应对新能源接入与电网电能质量两者关系进行客观全面的了解，并以当前所制定的电网电能质量优化方案为依据，探寻有效的新能源接入并网方式，在确保电网运行稳定性的同时，实现对电能质量的全面提升。

二、新能源接入对电网电能质量的影响

1.新能源并网对电压闪变和波动的影响

一般情况下，引起电网系统电压闪变和电压波动等现象的主要原因是因为新能源电力系统机组的停止、开启、出力过程中，会随一次能源的波动而改变或投切发电系统补偿电容器。而造成电网系统电压闪变与波动的主要因素是新能源输出功率的波动。通常，风速对风电系统输出功率产生影响，且风速湍流强度与电压的闪变、波动呈正比例状态。在切换风电恒速定桨距机组时所引发的一系列电压闪变和波动大于运行中的闪变和波动，但这一些现象在恒速变桨距机组则呈相反态势。

通过对变速恒频机组进行可调整可在确保功率波动平稳的同时，降低因波动功率所引起的异常，与此同时，由于不同地区所采取控制措施不同，如高风速地区和低风速地区，使得机组运行时的出力会在不同风速区间呈现出不同特性，一般，低风速地区风电场闪变相对较大，而高风速地区的恒速风电机组通过时速控制方式的应用电压闪变相对较小。

温度、光照是光伏电站输出功率不断波动的主要因素，电网在接入新能源发电系统后，如果短路容量值越来越高则表明该配电系统强度越高，因启停和波动功率所引起的公共连入点电压闪变情况则越少。若要更加全面的了解新能源系统功率波动所造成的电压波动情况，需详细区分新能源系统造成的电网其他情况和电压波动。与此同时，通过在电网中接入等效风电系统，使风电场实际测量出电流分解为有限的正弦波形，在分析整个电网系统电压波动频域的基础上，获取因新能源接入对电网电压波动的影响。

2.新能源接入对频率影响

电网系统在实际运行过程中，出现频率异常的情况极少，如果光伏系统容量较小时，即便多个机组处于投切阶段，也不会引起电网系统频率越限现象。当新能源发电站的发电容量占电量总发电量比例逐步扩大后，再加上新能源发电机组出力存在随机性特点，极有可能在电网内部形成波动性的频率，直接影响电力系统本身及广大用电用户。因此，可运用风电功率的波动等效处理电网系统的影响，并以此为基础实现对风电波动功率对电网频率影响评估模型的建立。根据评估结果，如果火电机组自动发电控制体系处于0.01-1.0Hz时，功率的波动将会严重影响整个电网。如果低于1.0Hz频段的传递函数幅值较小，这是由于该频段功率的波动会受到火电机组转动惯量的限制。為更加全面且深入的了解新能源接入对电网频率的影响，可进行火电厂等效单机模型的构建，并参考上述风电场实际测量功率数据，系统分析不同传功功率下的电网频率改变情况。除此之外，为与大规模新能源发电接入电网相适应，需将新能源发电处理的波动性和间歇性予以充分考虑，将电网运行调度与新能源发电的发电功率预测相结合。

3.新能源并网会产生孤岛问题

一般情况下，电网系统在完成降压后或多或少的会形成一定的孤岛问题，而系统所接入的光伏电站以及风电机组仍从中发挥着供电作用，即使电网处于降压状态也可确保供电的可持续性，因此要与本地连接负荷充分结合，确保其运行的单独性，将孤岛问题产生的可能性降至最低。

在电网系统中，一旦发生孤岛问题则会引起电网系统电压和频率方面的波动，如果频率和电压波动范围超出所设定的安全限定值后，将严重影响设备运行的稳定性。孤岛事故发生后，电网发生自动跳闸的频率将有所增加，与此同时负荷容量也将产生改变，特别是在容量超出限定范围后，变压器内可能产生超负载现象，导致逆变器温度大幅上涨，甚至会引发严重的火灾事故。此时，现场逆变器相关维护检修人员的生命安全将会收到严重威胁，及时确保电路电闸处于闭合状态，也有可能引发上述事故。因此，根据分析不难看出孤岛问题不仅会对电网系统运行的安全性与稳定性产生威胁，且危及用电用户的人身安全。

三、结语

综上所述，电网在接入新能源后，电网电能质量将会受到一定能源过度的影响，若要确保新能源接入后能够取得良好效果，除了要加大开发力度，科学合理的运用各种新技术之外，还要通过新能源接入电网后对电能质量影响的表现进行总结，以电压闪变和波动、频率和孤岛问题为切入点进行深入分析，以确保对电能质量的优化，提高电网运行的稳定性。相关领域研究人员需要掌握充分的专业理论知识，提高电能用户对用电的满意程度，这对新能源技术创新研究具有十分积极的影响，不但有利于我国新能源事业未来发展的可持续性，且有助于电网企业未来改革的持续深化和完善。

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