新能源并网对电力系统电能质量影响的分析

摘 要：新能源是我国能源发展战略中的重要组成部分。新能源接入原有配电体系网后，尽管扩大了发电容量，然而因新能源供电体系存在间歇性及不确定性问题的缘故，难免会影响原有电网系统电能质量。该文在阐述新能源并网发电类型与特点的基础上，剖析了新能源并网带给电力系统电能质量的具体影响，并探讨了优化新能源发电并网质量的措施，以供参考与借鉴。

关键词：新能源并网  电力系统 电能质量 影响 优化措施

中图分类号： U464.235         文献标识码：A        文章编号：1672-3791（2021）10（c）-0000-00

Analysis on the Impact of New Energy Grid Connection on Power Quality of Power System

WEN Quan

（Anhui Jianyu Testing Technology Co.， Ltd.， Hefei， Anhui Province，230601 China）

Abstract： New energy is an important part of China's energy development strategy. Although the power generation capacity is expanded after the new energy connected to the original distribution system， the power quality of the original power grid system will inevitably be affected due to the intermittent and uncertain problems of the new energy power supply system. On the basis of expounding the types and characteristics of new energy grid connected power generation， this paper analyzes the specific impact of new energy grid connected on power system power quality， and discusses the measures to optimize the grid connected quality of new energy power generation for reference.

Key Words： New energy grid connection; Power system; Power quality; Influence; Optimization measures

我國能源发展战略中，以生物质能及太阳能为代表的新能源属于重要的组成内容，奠定了我国未来能源结构的基础。新能源开发技术中，光伏发电是一项相对成熟的发电方式，具备大规模开发的前景，有利于多元化能源供应的实现，且在电力系统能源结构改善和经济发展中发挥着不可忽视的作用。但是，其并网发电系统出力不确定且存在间歇性，会严重影响电力系统稳定性，如电压不平衡、电压波动等。因此，有必要探讨新能源发电并网质量的优化措施。

1新能源并网发电类型及特点

新能源形式主要包含由太阳或地球通过运动产生的太阳能、光能及风能等，与传统能源相比具备污染少、储量大等优点，在化解当前资源枯竭、能源污染的难题方面发挥着至关重要的作用。太阳能及风力发电等新能源发电方式，在季节及时间方面的要求极强，发电机组在光照或风力充足的前提下方可满负荷运作，从而达成向对应公共电网输送大量电能的目标[1]。然而，当发电机组面临无光照或风力不足的情况时就会停止运转，这也突出了新能源并网发电间歇性的特点。

2新能源并网对电力系统电能质量的影响

2.1对馈线稳态电压的影响

新能源并网后，一旦发电功率有较大波动出现，电力线路中的负荷也会受到影响，如果此时仍然选择传统调压方式很难为电压质量提供保障。电压调节期间，应当参照电力系统运行需求，对调压方案进行改进，以此优化新能源发电的电压控制效果。

通常而言，新能源发展点与电网间存在公共衔接点，影响其电压稳定状态的因素包含系能源发电穿透功率、接入电网短路容量等。要想促进电压稳定性的提高，有必要做好相关影响因素的控制及调节工作。

2.2对电压波动、闪变的影响

新能源在接入并网后，因其波动性、随机性及不可控等特点的影响，会导致电量控制面临更大的难度[2]。同时，此类不可控电量会向传统电网传递强烈的电流冲击，引起电网闪变、波动或频率偏差等，甚至会导致馈线潮流产生变更，最终使电网调峰容量余度或者不可控性增加。一旦出现低于一定范围的调峰容量，必定会带给电力系统运行稳定性巨大的影响，所以在关注并网技术性能的基础上，也要积极优化电网电量接纳能力，并不断提升其调峰容量。此外，并网中时常发生无功损耗问题，因此有必要在发电系统中增设无功补偿功能。

2.3对电网谐波的影响

光伏发电并网后，因输出功率有区别的缘故，难免会影响电能质量。首先，潮流方向转变中，不同地区有着各不一致的光伏发电发展情况，受该地天气变化的大幅度影响，而光伏发电并网区域及对应容量也会有差异产生，一旦光伏并网容量超过一定的标准，总体发电范围会因此拓展，且会增大定期输出功率，此时并网会接受更强的输出功率，且后期会提升电压。一旦电压值比标准更高，稍有不慎就会出现潮流导向，严重影响电网系统运行稳定性。其次，并网之后，一旦有浮动的情况出现在光伏发电功率中，会影响电网电压稳定性，扩大后期电压浮动状况。最后，谐波畸变。光伏装置中电力电子环流装置的配备，能以交流电为目标转化光伏发电中的直流电，虽然能使电力系统实现更高的传输与利用，然而并网后却会有谐波电流出现，此类波形稳定性相对较差，其中在电容器、电抗装置谐振特质的影响下，此时会呈现出更深程度的谐波畸变。

2.4对电网频率的影响

新能源发电具备更明显的随机性，并网后电力系统总体发电容量会严重超标，相应的也会加大系统内电网频率波动，供配电整体质量因此受影响。以风力发电为例，有波动的情况出现在风电场功率时，会直接影响电力网络，倘若能向对应的传递函数转化此类影响，该函数模型一般将火电机组转速变化、风电场输出功率波动等包含在内，通过对应评估模型的构建，即可完成对电网运行稳定构成影响的频率范围的计算[3]。新能源并网后，电能总体质量一定程度上取决于电力系统频率，此时结合火电厂单机等效模型能够准确计算小并网频率受并网的具体影响。

3提升新能源发电并网质量的措施

3.1优化储能及新能源的协调控制

首先，在管理和控制储能及新能源整合发电的环节中，个别规划中将分散式控制管理模式及协调控制分别设置为主要和次要管理方向，实现了一定的优化。同时，也可引入与风险约束相关的广域协调调度方式。其次，新能源并网后，通过储能与大规模兴能源联合发电系统的综合利用，在促进风电、光电爬坡率得以实现优化的基础上，尽可能地满足国家规定的新能源并网中风电、光电有功功率变化[4]。针对储能充电、放电行为因光电、风电功率波动产生变化的情况，可引入超前控制方式，在光电、风电功率短期波动方面能够达成一定的控制成效。在合并蓄电池与超级电容的基础上形成储能，能在一定程度上抑制不同时期新能源的输出功率。尽管上述方法因实用性、经济性等综合因素影响的缘故，尚未全面投入实践应用中，但其本身具备不可忽视的优势，拓展了新能源并网后优化电能质量的新思路。

3.2合理控制电能质量

新能源并网后难免会影响电力系统，此时应以电能影响的具体内容为根据，做好电网系统设备完善工作。通过优化布局和设计电力系统，针对闪变及波动易发位置做好电力滤波器的加装，控制电压波动处于标准范围内，从而为其运行稳定性提供保障[5]。

3.3电网调度控制

在确保电网调度控制科学性和系统性的同时，加大新能源的利用程度。以负责发电计划、实时协调及自动控制发电量的各个机组为对象分析其运行情况，引入针对性的控制措施，能使各机组实现更密切的配合，平衡区域级电网功率。该过程中，一般都应用了联络线频率偏差控制技术。结合自动发电量控制技术、电压无功功率自动控制系统，向新能源并网系统下达调度指令，监测、控制系统无功功率及有功功率。要想实现电网的稳定、安全运行，需要在电网中接入安稳控制系统并作为电网安全防御体系之一，在联合继电保护装置的基础上，最大限度地控制后续可能出现的各类干扰及影响因素，在避免电力受损的同时，还能消除发生电力事故的可能性。

3.4无功电压控制

实践控制中，无功电压控制系统功能的实现建立在风电机组、光伏逆变器及无功设备特性的基础上，在各类无功设备统筹的前提下，结合各设备间性能的差异即可控制整个区域范围内不同节点电压，确保其始终处于规定范围内，如此即可实现区域内电力系统电压安全性的提高[6]。就无功电压控制技术而言，主要包含下述几方面：一是同步开展功率预测与无功电压控制，将功率预测结果融入无功电压控制中，联合各个无功设备形成的响应时长后，结合大容量、静态调节设备合理调控大规模間歇性新能源场站内无功电压。情况必要时，通过小幅波动动态装置的运用，可使电力系统能够保持稳定、安全的运行状态。二是以新能源场站群为对象，通过无功电压控制方式的应用，确定电压控制的中枢点为场站群汇集升压站，形成于场站内升压变压器的高压侧电压此时能体现出适当的约束效果，在与变电站与场站内无功调节装置联合之后展开有效处理。在该方式的运用下，能为区域内电压提供稳定性保障。

4结语

综上所述，新能源并网后，发电系统尽管能将人们用电需求有效满足，然而因新能源供电体系存在间歇性及不确定性问题的缘故，原有电网系统电能质量难免会受影响，如电压不平衡、电压波动等。因此，有必要探讨新能源发电并网质量的优化措施。此时，通过优化储能及新能源的协调控制、完善相关技术标准、合理控制电能质量、电网调度控制、无功电压控制等措施的开展，即可最大限度消除电网系统受影响的情况，不仅能实现更稳定、安全的运行，且能大幅优化电能质量。

参考文献

[1] 杜强，郎泽萌，张小雷，等.新能源并网对电力系统电能质量的影响[J].电力设备管理，2020（12）：120-121.

[2] 王博，杨德友，蔡国伟.高比例新能源接入下电力系统惯量相关问题研究综述[J].电网技术，2020，44（8）：298-3007.

[3] 刘娜.新能源并网对电能质量的影响[J].黑龙江科学，2020，11（14）：114-115.

[4] 张阳玉，刘晓琳.新能源并网对电力系统电能质量的影响[J].价值工程，2020，39（14）：235-236.

[5] 徐嘉玮.新能源并网对电能质量的影响[J].通信电源技术，2020，37（5）：267-268.

[6] 袁志昌，郭佩乾，刘国伟，等.新能源经柔性直流接入电网的控制与保护综述[J].高电压技术，2020，46（5）：1460-1475.

作者：温全（1983—），男，硕士，工程师，研究方向为新能源发电系统。