浅析新能源接入对电网稳定的影响及新能源稳定控制

张瑞杰

摘要：随着时代的与时俱进，全球的能源、环境以及气候等问题成为了各国最为关注的问题之一，特别是能源安全和环境保护已经成为了全球关注的焦点问题。不断发展新能源、推动能源战略转型已经成为了世界能源发展的趋势。但是新能源的大规模并网会对整个电力系统的稳定运行造成一定困扰，新能源的随机波动特性造成电力系统调峰容量、调频容量和备用容量很难准确确定，从而引发了弃风、弃光以及切负荷的问题。所以对于新能源接入对电网稳定的影响及新能源稳定控制进行分析研究是非常必要的，对于推动新能源发展具有现实意义。

关键词：新能源;电网稳定;控制

引言

目前，能源短缺问题日益严重，风能、太阳能等可再生能源进入了快速发展阶段，对于国家能源结构调整有着重要的促进作用，新能源接入电网已经成为了推动可再生能源规模化发展的趋势。新能源接入电网的容量不断提高，低压穿越运行的方式也随之增多，新能源电场规模化接入电网，由于其复杂的故障电流特性以及间歇性的运行方式不利于电网的继电保护功能，影响电网的安全稳定运行，因此，新能源接入电网的稳定性问题和稳定控制方法对于提高新能源接入电网的可靠性问题具有非常重要的意义。

1新能源接入对电网稳定的影响

1.1新能源接入造成的高频问题

此方面的问题主要发生在扰动冲击或者功率过剩的故障情况中，例如新能源系统在和电网其他部分联系通道在功率外送过程中所出现的解列故障以及闭锁故障等。对于新能源接入系统来说，其高频保护最主要的作用在于确保发电机组的正常运行，一旦由于设置方面的问题而发生系统故障就会造成新能源机组的大范围退出问题。随着新能源接入系统的规模不断增加，由于风电以及光伏缺少一次调频的能力，使得水电以及火电等机组调频压力有所上升，从而造成整个系统的调频情况较差，容易引起原有的高频保护装置无法和全新的工况进行匹配。为了最大程度上防止发生频率崩溃的问题，要根据新能源接入的具体情况来设定风电以及光伏的高频保护值，利用和连锁切机的紧密配合来确保一旦出现高频故障，并不会因为高频保护的不合理而引发低频问题。

1.2新能源接入造成的低频问题

新能源接入系统的低频问题一般出现于功率缺额类型的故障或扰动冲击的场景，例如该系统与电网其他部分的联络通道在受电端发生解列故障，进线故障等。新能源接入系统的低频问题通常情况下产生于功率缺额类型故障或扰动冲击的情况，例如：电厂机组掉闸等。新能源对低频振荡的影响主要体现在渗透率水平、控制器和并网点位置等，掌握无阻尼控制的新能源对低频振荡的影响具有非常重要的意義。一是光伏渗透率对低频振荡的影响非常重要。利用模式分析和时域仿真对电力系统的小信号稳定性的影响或者为正或者为负，主要决定因素为光伏的系统容量、渗透率和地点等。对于大型互联系统，光伏高渗透率对输电系统功角动态稳定性将产生重要的影响。光伏高渗透率不利于阻尼区间的低频振荡，分布式相对于集中式光伏能够获得更好的区间振荡抑制效果。光伏系统不会引入新的低频振荡模式，对低频振荡产生较大影响的光伏电站不一定具有高渗透率和大容量，小容量的光伏系统接入大容量的系统亦然能够形成较大的功率振荡[2]。二是风电渗透率对低频振荡模式的影响主要体现在系统的运行状态、网络拓扑、风电控制器等，渗透率高可以导致阻尼的增加或减少，提高渗透率和电压控制环路增益能够有效地改善阻尼。风电场自身属性如并网点位置、容量和控制方式等会对振荡模式产生重要影响，轻载运行有利于阻尼振荡，相反重载对阻尼振荡不利。

1.3新能源接入系统故障之后的孤岛问题

新能源接入系统之后一旦出现故障，此系统就会和电网脱开，从而使得新能源系统出现孤岛问题。在此情况下整个系统运行波动严重，为了防止发生孤岛情况，一旦出现故障就要降低电压，这就会造成风机的切记问题。若是电压降低处在风机需要实施低压穿越的界限范围内，那么要确保风机连续工作时间在625ms以上，在此过程中若是断路器发生切断就会造成孤岛问题。若是系统中发生过电压情况就会切断某些风机。若是还存在工作中的风机，那么孤岛系统也会处于波动状态，系统中的相应元件都会失效。孤岛问题的影响可以分为如下几方面：涉网保护不能正常的运行，一旦将故障清除之后，风机在爬坡过程中就会逐渐恢复有功功率，若是增加风机的控制方法就能够提升风机控制的效果，能够有效提升其适应性，风机涉网保护存在不相符的动作，除了去除掉的风机之后，其他的风机和本地负荷可以很好的进行匹配。

2新能源安全稳定控制系统分析

2.1新能源安全稳定控制系统结构分析

安全稳定控制系统主要是利用通道将多套稳定的控制装置形成为整体，构建起主从式的单层结构，采取主站—子站的设定方式，其中一个主站为核心部分，其余子站为执行层，两者之间利用光纤通道实施连接。

安全稳定系统除了可以进行主从式单层结构设置之外，也可以将其设置成为复合结构，可以设置两个以及多个主站，不同的子站能够支持接收各个主站的通信数据。

2.2站点结构

2.2.1主站情况

主站主机的作用在于如下几方面：和子站进行通信、对于从站采集的数据以及判定结果进行接收、对于相应的动作信号进行采集。一旦系统方面出现故障，主机收到动作信号后就会向子站发送跳闸指令。主站从机的作用在于如下几方面：数据采集以及计算，对于接入间隔电压进行判断、频率判据、功率判据、和主机进行通信以及报送数据结果等等。

2.2.2子站情况

子站主机的作用在于如下几方面：和主站装置实施通信、接收主站发出的指令、接收本站从机采集的数据以及动作。数据采集以及计算，对于接入间隔电压进行判断、频率判据、功率判据、和主机进行通信以及报送数据结果、接收主机下达的远跳指令就地判据执行跳闸出口，同时将动作上报主机。对于整个系统来说，要按照具体情况来确定主站以及子站的位置。但是常规情况下主站会设置在系统侧变电站，子站会设置在新能源侧站点。两者之间采取光纤进行通信，站间以及站内通信采取HDLC协议进行。

2.3工作原理

新能源安全稳定控制系统工程应用宜采用两层架构：主站系统和子站系统。主站系统用于判别系统侧继电保护保护动作、过频动作以及断路器偷跳等行为，当这些动作行为经就地判据确认，造成新能源电源孤岛运行时，为防止小电源对系统侧电网二次保护控制系统、用户用电设备以及人员安全构成威胁，主站系统向子站系统发远跳命令，切除新能源小电源，保证系统侧电网系统安全稳定运行。子站系统用于执行主站远跳命令，当接收到主站系统远跳命令后，子站系统经就地判据确认，跳开小电源联络开关。与子站从机配置使用的远跳装置用于接收子站的间隔跳闸命令，经就地判据确认子站侧间隔开关跳闸后，跳开对应间隔的本侧开关。

结语

本文主要分析了新能源接入对电网稳定的影响情况，在此基础上提出了新能源稳定控制的相关内容。通过本文的介绍能够对新能源的进一步应用提供参考和帮助。

参考文献

[1]桂永光.新能源发电接入泗洪电网的继电保护配置研究[J].机电信息，2017，（18）：54-55.

[2]方宇娟，王秀丽，师婧等.计及新能源接入的省级电网效率效益评估[J].电网技术，2017，（7）：2138-2145.

[3]姬煜轲，赵成勇，李承昱等.含新能源接入的柔性直流电网启动策略及仿真[J].电力系统自动化，2017，（4）：98-104.