新能源发展对电网运行的影响及应对策略探究

孙纪男

摘要：现代社会新能源的发展逐渐成为高新技术的重要组成部分，为电力系统的可持续发展提供了可行的方向。随着人们对能源利用效率的重视，新能源与电网的连接已成为中国电力系统发展的趋势。但由于新能源的特点其随机性比较大，易受环境和气候的影响。本文将对新能源发展对电网运行进行概念理解分析，对新能源进行前景发展、理念观点、发展困境等进行分析研究。

关键词：新能源;电网运行;策略研究

引言：

在电网运行系统中接入新能源将对电能的质量产生巨大的影响，因此必须对新能源并网所造成电能质量状况进行研究分析，为新能源能够安全接入电网系统做准备工作，且为日后其系统的稳定以及可靠作保障。

一、新能源发电的发展前景

先从新能源发电说起。新能源发电一般指使用除化石燃料等传统能源（如煤炭）外的能源形式发电，例如太阳能、地热能、风能、核能、生物质能、海洋能和氢能等。可以看出，新能源发电的手段多种多样，可以根据不同地理环境的特点将不同的能量形式转换成电能。同时，由于这些能量形式不像化石燃料会在燃烧时产生大量污染物，新能源发电更加清洁。（当然，新能源发电设备和系统的制造和建设过程中也会产生能源消耗和污染。）从长远来看，新能源因地制宜和相对清洁的特点的确符合人类社会的需求，既可以解决人口增长带来的能源需求，也可以降低能源生产中对环境造成的影响。值得注意的是，解决环境问题不只是简单解决了空气和水资源的污染问题，还可以同时解决环境污染带来的社会问题、健康问题甚至是生态平衡问题。所以尽管目前的新能源发电的发展遇到了不少困难，绝大多数国家和政府还是将其列为势在必行的能源解决方案。这就是为什么新能源发电中长期的发展前景很好的原因。

二、“新能源发电”和“微电网技术”关键概念解析

首先对“新能源发电”和“微电网技术”中的一些关键技术和概念进行明确。一方面是为了明晰些容易模糊的概念，二是便于梳理两者之间的共生关系。

（一）新能源发电

关于“新能源”有必要明确下与“可再生能源”的区别，二者的范畴经常被混淆。可再生能源指的是在自然界可以循环再生的能源。通常包括风能，太阳能，水力资源，生物质能，潮汐能等等。新能源是一个相对的概念，指以新技术和新材料为基础，使非传统能源得到现代化的开发和利用的能源形式。举两个例子进行明。（1）核能;核能是利用核聚变、裂变，释放出核矿石内的能源，不属于可再生能源。但核能尚不能归类为常规能源，从分类上属于新能源。（2）水能;水力资源毋庸置疑是可再生资源，但因已广泛应用，属于常规能源，不属于新能源[1]。

（二）微电网技术

微电网是将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统。从字面上就很好理解，微小的电网系统，可谓“麻雀虽小，五脏俱全”。整体来讲，微电网技术有许多优点：（1）可以充分利用一切可以利用的发电资源，主要以可再生分布式能源;（2）可以就近消耗，避免长距离输电的损耗和高额投资;（3）可灵活调整发电容量，改造费用小;（4）可离网运行也可并网运行可靠性高;（5）对于大电网来说，微网是一个可控单元，可有效减少间歇电源对大电网的冲击。

（三）二者融合观点

新能源及可再生能源可以有效的解决能源的短缺问题及相关的环境问题，但新能源发电技术的不够成熟和诸多限制因素制约了新能源的广泛利用。发电作为微电网中的重要一环，有诸多技术保驾护航，分层次多维度的运行控制技术，日益完善的储能技术，电力电子技术的全面应用等等。这些都有效的保证了新能源（及可再生能源）以分布式的方式，融入到微电网之中，使整个微电网在保证电能质量的前提下高效运行。

三、目前新能源对电网运行發展的困境

（一）新能源本身的技术的不成熟

新能源发电设备和系统的发电成本偏高，而与已经形成集中效应的传统化石能源发电系统相比，新能源发电设备和系统的每瓦建筑成本往往较高，再加上其使用寿命短、维修不到位等原因，导致整体发电成本较高。受设计思想和材料的限制，目前光伏等新能源的能量转换效率一般不到20%，而风能大约在40-50%左右。虽然传统燃煤发电机组单看效率也只有40%左右，但其集中效应良好以及可控性较高的因素使得实际成本下降不少。解决这一问题需要对新能源发电设备和技术的研究与开发持续、长期投入，无论是通过创造新的发电材料，还是采用新的能源形式，这些设备和技术的发电成本还需要进一步降低。然而，回顾过去十年，新能源发电的成本每五年就会下降30%～50%，如果这一势头持续下去，其竞争力很快就会达到与传统能源相当的高度。此外，为鼓励发展新能源发电，国家和地区还出台了相应的补贴政策。

（二）新能源受地方限制的影响过大

开发新能源并不取决于区域的需求，而是取决于区域的地理环境。举例来说，光伏发电适用于辐照程度和时间较好的地区，而风力发电则需要依靠当地的风能，更不用说潮汐能、地热能等需要更多特殊地理环境的发电方式了。地理环境决定了这种发电方式的特点，使得新能源发电设备和系统的建设不能跟上实际的能源消耗需求，尤其是在我国西北地区这种优质风能和光能资源普遍分布，而电力需求集中在东南沿海的情况下，新能源发电更难以满足实际需求。远距离输电的系统建设成本和电能损耗将进一步加重新能源发电的实际生产成本，从而制约其发展。在此情况下，可以通过建设特高压输电线路等方式，将西部相对丰富的新能源发电资源与东部发达地区的能源消费市场对接，但正如前面所说，特高压输电的成本和技术成熟度还有待进一步优化;另一个解决办法，是将部分耗能产业从东部向西部转移，但这又涉及到整个产业链及配套设施、服务的转移不可能一蹴而就，但总体上符合西部发展的规划方向。

四、新能源发展对电网负面影响的策略探究

新能源在电网系统中的发展，将对电网的稳定、电能质量等方面产生不利影响，制约新能源的使用效率和电网建设的安全，因此，必须采取相应的措施加以解决，这一问题主要可分为：

（一）消除对冲击电流的应对措施

让员工采用手动阻止的方式让发电厂中的多组发电机控制在不同时间段启动，这种差错启动控制法则能够有效减少风力发电对电网造成巨大冲击电流现象的发生，将电抗器分别放置在风力发电机以及三相电网当中，从而预防在电网系统中的电压出现骤降的现象。

（二）防止谐波现象的应对措施

由于风能发电并入电网时所产生的谐波量受滤波和变换装置的影响，因此可采取两项措施来防止谐波现象的发生：在风能发电机组中安装消除谐波的装置，或在公用端安装滤波装置，从而消除不良谐波，并提高电能质量，对多种不同型号的风能发电机组进行有序安排，使风能发电的电网中产生的谐波现象能得到有效地减少和降低。

五、结束语

作为一种新能源，微电网技术在实际运作当中有较好的发展前景，微电网可以充分利用一切可以利用的发电资源，主要以可再生分布式能源;可以就近消耗，避免长距离输电的损耗和高额投资，对于大电网来说，微网是一个可控单元，可有效减少间歇电源对大电网的冲击，以确保电网运行安全可靠。

参考文献：

[1]黄炳祥.高比例新能源并网对电力系统运行控制影响及对策研究综述[J].信息系统工程，2018，000（001）：14-16.