新能源发展的电网规划关键技术分析

唐晓

（国网山东省电力公司聊城供电公司，山东聊城 252000）

1.新能源发展下的电网规划

伴随着电网的不断发展，新能源开始用于电网规划中，以此降低能源与资源的消耗，达到节能减排的效果，避免传统发电对环境产生的污染，通过能源开发降低发电成本和燃料运输成本，提高电力传输效率。但我国新能源发展还处于初步阶段，目前存在较多不确定因素，自动化系统及相关保护装置的规划还需加以改造。风力发电具有间歇性，如果将风电接入电网，将会引发电网等效负荷峰谷差变大的问题，使其具有反调节特点，增大电网调峰难度[1]。

2.新能源接入对电网产生的影响

2.1 对功率平衡的影响

电网运行的安全与可靠性取决于功率是否达到平衡标准。新能源没有接入电网前，应通过发电机组有功调节与输电元件的故障处理维持功率平衡。新能源接入电网之后，由于和发电机组有功调节存在冲突，比如风能并入电网后，风能发电产生剧烈波动，与电网设备造成矛盾问题，特别是夜间低谷阶段存在反调峰问题，导致电压不稳定[2]。

2.2 对电网潮流的影响

新能源并网之后，因新能源具有随机性特点，会导致电网潮流存在一定影响，电网潮流注入的功率呈现出多元化的特征，电力系统有功和无功分布混乱，不利于电网损耗监控分析。由于新能源并网方式不同，对电网的损耗也会不同，有必要建立风电与光伏发电潮流注入概率模型，经过计算比较接入时间点和接入位置的网损。

2.3 对电能质量的影响

大规模接入新能源会引发电网电压波动或闪变问题，为保证电能质量，应加强新能源分析，科学制定电能质量指标，评估新能源并网电能质量。这一过程中需认真研究新能源并网后对电力传输质量的影响，做好电能质量监测分析，依据评价指标进行评价研究，最终采取有效的措施提升电能质量。

2.4 对电网安全性的影响

新能源接入会实现发电设备的并网运行，给电网运行安全带来影响。因此，有必要针对不同新能源的发电特征与设备类型综合分析，依据并网规模研究电网整体运行情况，通过仿真模拟与矫正，对风力发电做好风电场低电压穿越能力检测分析。

3.新能源发展的电网规划关键技术

3.1 建立趋于完善的能源互联网

随着我国新能源发电量的逐年增加，基于《中国新能源发电分析报告》了解近年来我国新能源发电量情况，具体如表1所示。

表1 近年来我国新能源发电量

为了实现新能源的有效发展，有必要构建更完善的能源网络，发挥新能源在生态污染以及可再生的优势，构建能源互联网。为保证新能源的接入与输出，能源网络中应包含数据信息层、运营平台层以及实体层等架构，比如实体层中应涵盖电能销售平台、分布型发电平台的开发等内容，以大数据分析技术建立新能源交易平台，依靠人工智能加大对微电网的管理力度，基于现阶段新能源的实际应用需求，以高效需求测管控建立能源控制体系[3]。

3.2 选择合理的新能源接入方式

为规避新能源在电网接入中出现风险隐患，提升电网运行水平，应科学选择新能源接入方式，具体如下：（1）选择单点接入方式，明确节点电压和分布性电源在不同地点之间的联系，管控节点电压极限数值。分布型电源在电力系统尾部接入时会对电网产生影响，该接入方式可以让电网末端保持着较大间距，缩小电气传输距离。（2）选择多点接入模式，受分布型电源接入具体地点的影响，电源接入地点多为电网尾端，可降低对电网节点电压的影响，有效判断系统实时运行状态，确保新能源安全使用。采用物联网监视电网，对隐秘性较强的隐患提前预警，保证电网平稳运行。

3.3 深度完善综合评价体系

与传统能源相比，新能源可再生且污染小，但新能源并入电网也有一定的危害，比如增加电网运行风险。因此，有必要深度完善评价体系，准确辨识新能源应用中的隐患问题，监控电网及相关设备实际运行状态，判断设备故障情况，为故障预留充足的解决时间。人们可以综合分析故障问题，对电力系统优化设计，增强新能源在应用期间电网运行的安全性，建设电网评价体系，发挥人工智能与互联网技术，依靠大数据提高信息采集能力，做好电网远程监控，针对隐患与故障及时维修。

3.4 不同电网规划关键技术的应用

3.4.1 风力发电技术

随着新能源发电规模的快速增长，装机容量已经超过了1115.1万kW，其中风电、太阳能以及生物质发电装机容量分别为721.5万kW、132.7万kW、153.1万kW。与此同时，煤电超临界机组容量、效率、环保性能指标的不断提高，风电与太阳能等发电技术水平提升，直流输电技术的应用使特高压输电技术日益成熟，同塔双回路线路、GIS、钢管塔等新技术和新设备的应用，推动了变电站综合自动化系统的普及。风力发电系统一般应用电子背靠背变频技术实现控制与调整，风力发电机组中包含制动系统和变距系统等装置，电厂在应用这项技术时存在的并网方式差异较大。控制和处理并网过程中应保证并网频率稳定，采用永磁制取方式控制并网，保证电子器件可以正常作业。冲击电流参数比较小，这是风力发电技术应用的一项优势，能够对有功或无功状态有效控制，该技术的应用不会对电力系统产生任何不利的影响。

3.4.2 太阳能光伏发电技术

应用太阳能光伏技术需得到相应的技术支持。当前电力系统运行过程中，太阳能光伏技术主要存在着独立户用型、并网型、并网/独立型3种结构形式。其中，独立户用型指的是光伏系统采用电压的形式实现，并网是指电力系统依靠电压源电流完成控制，最后一种主要利用电压源控制的动作切换，实现PV和UPS间的融合。实际应用中，该技术主要的应用难度体现在对电能质量的控制方面，通过提升载波频率，优化滤波装置，可以达到对谐波电流参数的严格控制目的。除此之外，还应当采用有效的安装保护方式防止光伏发电介入改变系统方向，维持系统运行的稳定性。

3.5 科学设置双回线路

当前电力系统是能源供给的重要部分，关系到人类的社会生产生活，实现能源的高效转化。为解决能源紧张问题，应根据新能源运营现状设置双回线路。新能源在生产中有着较强的地域性与聚集性特点，电网内会为新能源设置较多接入点，但也有的地区设置的接入点比较少。因此有必要采取双回线路的设置模式，如果新能源的某条输电线路出现异常问题，新能源可利用其他线路传输电能，保证电能供应不出现任何间断的问题。未来新能源发展下的电网规划应进一步坚持绿色低碳的理念，深入落实节能优先发展战略，提高电力生产与输配效率，树立绿色与低碳发展理念，发展非化石能源和清洁能源发电，打造智能电网，提升电网资源的优化配置能力。

4.总结

随着新能源的日益发展，我国能源短缺与环境问题得到缓解，但由于新能源并网引发的不确定性问题，有必要利用现代技术实现电网科学规划。通过关键技术的应用促进新能源发展，为电网规划提供重要保障，大力推崇风力发电与太阳能光伏发电，实现整个电力行业的有序发展。