新能源发电并网对电网电能质量的影响分析

耿鹏 郭文慧

摘要：电力工程是我国基础建设中非常重要的组成部分，现如今，全球经济快速发展，国家对于能源的需求越来越大。随着化石能源的逐渐减少和人们环保意识的提高，我国开始关注新能源的发展。现在广泛使用的新能源有风能、太阳能、地热能，但新能源发电容易受环境影响，存在不稳定和易间断等缺陷，而大规模并網后会对电网产生一些不利影响。

关键词：新能源发电并网;电网电能质量;影响分析

引言

时代的进步，科技的发展推动我国整体经济建设快速发展的同时，对于能源的需求越来越大。能源是人类社会稳定发展的重要条件，各个领域的生产与工作都离不开能源的支持，但是自然界衍生的能源产量随着开采逐渐减少，因此对新能源的开发和研究成为重点。

1新能源发展的概况

新中国成立后，经济建设作为我国的重要任务之一，对煤、石油等化石资源的需求显著增加。随着电能的广泛应用，煤炭作为当时最易获取的资源，在很长的一段时间里，火力发电成为了最主要的发电方式。随后，我国的经济发展速度得到了世界的认可，但在发展过程中能源的使用量增加一倍。由于使用了不成熟的发电技术和环境治理技术，能量转化效率较低，且煤炭的过度使用排放了大量的有毒物质。经济发展和环境保护之间的不协调问题日益突出，经济发展步伐明显迟缓，为此我国提出了可持续发展战略，不断促进能源改革，改良发电技术提高能源转化率，并大力开发新能源，使环境和经济共同发展。目前，我国已形成多种能源结合的多元化能源体系。2012年，水电、风电、核电、太阳能等能源占一次能源消费比重已达到8.3%。

2新能源并网对电能质量影响的具体表现

2.1新能源并网对电压闪变和波动的影响

首先从分析新能源发电的特点入手，光伏发电是利用太阳能，其发电效率受到温度、光照等因素影响较大，白天因晴天和阴天的温度、光照有较大差异发电量不同，晚间因温度低、无阳光不发电，从而造成光伏发电输出功率变化较大，引起电压变化较大。风力发电受风速的影响较大，所以一般都在风能资源丰富的地区建立风力发电厂。风速变化造成风力发电功率变化较大，从而造成电压的闪变、波动。新能源发电机组的停止和开启、出力等过程中，输出功率会发生较大的波动，电压也随之发生较大的变化，对电网造成很大的冲击，导致电压闪变与波动。并网的短路容量值越高，电压闪变波动越少。通过对电压变化原因的研究，制定相应的措施可以有效减少新能源并网对电力系统造成的不良影响，保证电力系统正常运行。

2.2间接性和波动性发电

新能源的供应往往和自然环境息息相关，如果在新能源发电中遇到地理或者气象状况的影响，就容易出现间接性发电的情况，而能源的转换效率即为波动性。在风能发电中，由于风能与其速度之间为正向关系，而风速属于自然条件的范围，具有明显的不可预测性，也无法对其实施控制，这就限制了风能发电的稳定性。而在光伏发电中，主要的影响因素为光照情况，受气候天气的控制，也存在着稳定性较低的问题。正是由于这些客观情况的干扰，使得新能源发电中的电能本身就存在品质问题，在流入电网的过程中可能会对系统产生冲击，这是由于电能波动会导致加强的电流，在这些电流的影响下，就容易损伤到电网系统，比如风电场中的电压可能会突发性增强，再加上风电场设备中缺乏有效的调节装置，就会扩大强大电流对于风电场的冲击，非常容易导致风电装置的损坏。

2.3新能源发电并网导致电网谐波问题

以风力发电和光伏发电为例，风力发电产生的谐波是来自风电机组的电力电子元件。恒速风机本身一般不产生谐波，但是目前使用比较普遍的双馈异步发电机和同步发电机中应用了很多的电子元件，且直驱永磁同步发电机组中的交直交变器采用了很多具有电力电子非线性元器件的可控PWM整流或不控整流，因此会产生一定的谐波。新能源发电并网的光伏逆变器开关IGBT和脉宽调制控制会在光伏并网运行的过程中产生一定的谐波电流。此外，光伏输出功率的不稳定性以及光照的变化和不对称性都会导致谐波的出现。

3优化电网质量和稳定的措施

3.1优化对电能质量的控制

由于风能、太阳能等自身的特性，发电系统在不同时段输出的功率差距较大，对电网的安全运行带来了危害。为了减少电力系统发生故障的概率，最好在新能源并网处安装电能质量实时监控装置，实时监控电力系统中电压波动、电压偏差、谐波变化的情况。在不满足使用要求的情况下，通过安装有源电压滤波器和无功功率补偿器等措施来改善电能质量。

3.2针对波动性和间歇性的解决措施

波动性和间歇性是由自然因素而产生的影响，虽然不能对自然条件进行控制，但是可以对设备进行控制。首先，对于发电并网的新能源设备，可以加入拥有规定的并网技术性能。其次，提升电网对于峰值的调节能力，加大电网对于波动和间歇问题的接纳能力。当然，在新能源发电系统中，装置必须要要具备有功功率调整与无功功率调整的功能。最后，在风力发电和光伏发电的发电站中很容易出现没有功率还在继续运转的损耗，所以新能源发电设备必须要具备无功补偿功能。

3.3谐波问题的处理

谐波对于电网系统的损害较大，也是较为常见的影响之一，在很多电子设备中都会发生谐波现象，无论是新能源发电的相关设备，还是在线路或者电容器中都可能存在谐波情况。但是谐波问题基本都属于可控范围，能够通过相关的措施加以避免和防范，比如在风电场的系统内，为了消除谐波问题，就需要集中连接各种风电机设备，并且安装适宜的谐波过滤设施，全面控制电网系统中的谐波情况，在必要的时候，也需要利用到无功补偿设施。

3.4完善技术标准与规范

新能源具有环保和可再生的优点，近年来得到了广泛应用。新能源发电涉及的技术领域比较多，新能源发电并网则更为复杂，所以在实际应用中还存在一些问题。要不断加强对新能源发电并网的研究，不断完善新能源发电并网的技术标准，针对新能源并网中存在的问题进行攻关，减少并网对电力系统电能质量带来的不良影响。同时认真学习研究电力信息通信技术等先进技术，做好电力系统的智能化管理，及时监测并网对电网运行的影响，从而不断优化新能源并网技术，减少谐波、电压波动等对电力系统的危害，确保新能源发电行业可持续发展。

3.5发展相关先进技术

限制我国新能源产业发展的一个最重要原因是发电、输电技术的不成熟。先进的技术可以起到改善发电质量的作用。以光伏发电为例，一方面通过机械自动控制装置改变太阳能板的工作点来达到发电功率相对恒定的目的，另一方面利用储能装置的输出功率容易控制的特点，实现对功率的调节，但提高了对电池的要求。根据新能源并网规模改善供配电网的拓扑结构，可减小在发生故障后电力系统做出正确反应的难度，使供配电系统更加安全、稳定。

结语

中国的新能源产业发展水平走在世界前列，但仍存在阻碍新能源产业持续发展的问题，需要加强技术人员培养，改进新能源发电技术，借助其他行业的先进技术，解决发电过程产生的可能影响电网安全的问题。在发展新兴技术的同时，要拓宽新能源产品的市场，凸显新能源的优势。

参考文献

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