新能源并网发电对配电网电能质量的影响研究

马江峰

摘要：可再生能源发电技术不可避免要面临并网状态，为最大限度上保障可再生能源的发电利用率，并网系统要合理控制相关策略，从而在保证最大输出的基础上达到对电网电能质量影响的最小化。即使在这种策略控制下，由于风速或光照强度等动态波动变化因素的不断改变，使得新能源并网发电站的输出功率存在着较大波动，这种间歇性的功率波动对整体的电能质量会造成不利影响。新能源发电系统在并网设置时往往会采用电力电子装置，就会不可避免的产生电压电流谐波，从而使变流器产生附加谐波电流，从而在很大程度上会影响电网频率波动和稳定性。

关键词：新能源;并网发电;配电网;电能质量;影响

引言

由于受不同时期以及不同负荷水平的影响，用电情况往往不尽相同，并呈现出规律性循环变化。对于配电网电能质量优化来说，更应该切实考虑现实情况，推进优化技术的科学性、合理性、经济性。

1配电网电能质量状况

（1）低电压现状。由于城市人口越来越多，用电需求也逐渐增大，特别是在用电高峰期，最常见的低压电用电高峰期是在夏季，电压负荷量较大，极易造成电压不稳定，电能质量较不平衡。（2）电能质量问题成因分析。越来越多的用电需求导致了城市和农村用电负荷的加大，特别是针对用电高峰期，极容易造成电能供应的不稳定性，一定程度上对电能质量造成影响。随着用户用电需求的不断增加，越来越加重了供电厂的供电负荷，进而影响供电供电线路的正常使用和维护，造成电能质量减弱，出现低压电的情况。城市居民以及农村居民用电需求逐渐增大，电网的发展也应该不断满足人们用电需求，同时还要适应当前经济社会的发展，否则会加剧用电矛盾，使供电能力无法与人们用电需求相匹配，因此，这就需要有关部门加强供电系统的建设，着力推进用电技术更新和改进，同时也要加大供电设备投入力度，以更好地提高供电能力，保证电能质量，以满足当前城市和农村居民对于用电的需求，促进城市农村经济水平发展。

2新能源并网发电对配电网电能质量的影响

2.1对电网频率的影响

传统电力系统运行过程中出现频率异常的概率是很少的，根据相关并网光伏频率变化数据可以知道，即使光伏发电站容量较小时，也可以允许多台机组投切，而不会出现电网频率受限的情况。而在新能源发电站的发电容量占电网内总量比例逐渐增大时，由于新能源发电机出力的随机性，就可能导致整个电网系统频率出现波动，由此对用电用户或整个电力系统的正常运行产生不良的影响。根据相关实验数据并建立风电功率波动对电力系统频率的评估模型后，我们可以得出0.01～1.0Hz的功率波動对整个电网系统的影响最大。

2.2新能源发电的间歇和波动性对电能质量的影响

根据当今的实际情况来看，大部分的新能源发电都存在着间接性和波动性缺陷。以风力发电为例，风能本身的不稳定和季节性特点，就使得变电站产生的电能也就会随之出现间接性和波动性状态，进而使得新能源在发电并网过程中对电能的整体质量产生不良影响。对于这类新能源电能来说其控制手段比较复杂而且难以实现，在控制过程中还会产生电能冲击会直接导致电量频率紊乱，进而出现电力供应偏差或者电网闪变故障。为了有效改善这种故障情况，就需要在风力发电厂穿过低压时就把电厂的电压控制在一个较低的范围内。还要不断提升电网对于电量的接纳能力，不断调整将电网的电量峰值调整到合理的数值范围内，从而保证电网的稳定运行。并且在新能源发电并网过程中，动态无功功率和功率调整对于并网的影响是十分重大的，因此在新能源并网发电的系统中，无功补偿功能也是普遍存在的。

3改善新能源发电并网对电网电能质量影响的措施

3.1并网标准的一致化

虽然新能源发电已经持续多年，也做了很多的相关研究，但是在统一标准方面的认知较低，对于电能稳定性缺乏必要的了解和分析，无法全面认知到其对电能品质的影响。同时，对于干扰电能运行状况的各项要素缺乏科学的掌握，相关的并网技术也处于探索阶段，关于新能源的并网还未能构建一致的标准，对于并网后系统的检测和控制技术也缺乏研究与应用。所以，为了完善统一的并网标准，一定需要强化对于并网标准的研究，发展出相关的科学技术，来支持并网标准的统一性。相关部门和机构要系统完善风力发电和光伏发电的相关设施，严格管理逆变器和控制器。在运行过程不断加强技术方面的研究进度，并且针对新能源发电并网过程中可能出现的故障提出科学有效的解决措施。最后要不断统一各地多样的并网标准，明确新能源发电并网准入门槛，并规定相关部门严格执行并网标准，从基础条件保证新能源发电并网的安全性和有效性。

3.2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。

3.3波动性和间歇性的处理

这两种影响因素基本都是源于客观的自然环境，而自然状况无法控制，所以为了消除这两种影响和干扰，就需要从控制设备的角度出发解决，要想达到设备控制的目标，就需要把握好下述内容：一是科学地使用并网技术，强化新能源设备的技术含量，提升设备自身的性能和可靠性。二是关于电网系统的调节控制功能，关键是要确保对于峰值的调控功能，同时借助科学的电网设计来强化电网对于大电量的接纳水平。三是在部分新能源发电中经常会发生无功率运转的问题，进而导致能源损耗现象，为了避免该问题的出现，在系统中还需要应用到无功补偿技术。

结束语

以太阳能发电和风力发电为代表的新能源在解决能源短缺、环境污染和可持续发展等问题中扮演着重要的角色，新能源的应用和发展也越来越快，配电网中的新能源并网发电情况也越来越普遍，但分布式光伏和分布式风电的输出功率具有间歇性和不确定性，分布式电源并网发电会引起配电网电压偏差变化和电压波形畸变率变大等电能质量问题，而电能质量问题与人们的生活息息相关，人们对电能质量问题日益关注和重视。因此，为有效提高配电网的电能质量及运行的安全稳定性，并更好地发挥新能源并网发电的优势，相关部门要不断改进技术条件，以弥补新能源发电的自然条件缺陷。

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