新能源并网对电力系统电能质量影响的分析

张赟

摘  要： 近年来，国家大力发展太阳能、风能、生物质能源等清洁可再生资源，新能源接入到原有的电网中，改变了传统电网潮流单向供电模式， 既满足了用电需求又降低了碳排放。但由于新能源具有间歇性和不可确定性，新能源并网以后，影响到原有电网供电质量。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;电能质量;影响

引言

中国传统能源结构已不能满足当前可持续发展的要求，新能源的开发 和利用已成为能源战略目标的重大举措。以太阳能和风能资源为例，先进 技术的应用可将太阳能和风能转化为电能资源，满足能源需求，实现电网 的快速发展。新能源的整合导致能源的多样化，但在一定程度上影响电力 系统的电能质量，需采取必要的措施以提高新能源整合的应用效率。

1 新能源并网对电力系统电能质量的影响

1.1  新能源并网对电压偏差的影响

首先从新能源的发电开始。太阳能发电是将太阳的光能转换为电 能，发电效率受气候环境等因素的影响很大，在白天、晴天和阴天之间 的光能有很大差异。所以太阳能发电的输出功率变化很大，并且电压变 化很大。风力发电依靠风能转换电能，这就是为什么风力发电厂通常建 在风能资源丰富的地区的原因。风速的变化会对风能产生很大影响，并 导致电压波动和闪烁。在停止和启动新发电机组的过程中输出功率会剧 烈波动，电压也会发生显著变化，这会对电网产生重大影响并导致电压 波动和闪烁。电网连接的短路容量值越高电压波动越小。通过研究电压 变化的原因并制定相应的措施，可有效减少新能源接入电网的不利影 响，并保证电网的正常运行。

1.2  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，功率的波动带来了电压的不稳定，此时如果仍然选择传统调 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，新能源发电站与电网间存在公共，在衔接点，能源发电穿透功率、 接入电网短路容量等都会影响其稳态电压。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。

1.3  新能源并网对电力系统频率影响

电网正常运行状态下，不易出现频率不正常的现象。一般电网通过 有功功率—频率平衡机制实现电网功率的平衡。平衡控制机制主要依据 电网对电能精准的预测。电网调度人员根据过去发电调度计划，预测电 力系统各个时段的电力负荷，从而根据各个时段的电力负荷，安排相应 的热电设备容量进行发电，以便更好地应对实际负荷偏差。这种预测方 式减轻了电网各个发电机组输出功率的调整，又减少了发电机组利用功 率预留一定的备用容量，确保了电网运行的经济性。而与传统发电方式 相比，新能源发电的隨机性明显，一旦新能源并网后电力系统总的发电 容量超过了系统限定，功率的不平衡将会引发电网频率的较大波动，需 要通过切机等方式来维持电网电能频率。以风力发电系统为例，风力发 电系统并网时，以并网的发电机组正常额定容量计算，由于风力发电机 组的输出功率随着风速的变化频繁波动，而接入系统的风力发电机组越 来越多，使得系统的总发电容量波动较大，随机性、不确定性较大，大 大增加了电网调节频率的负担。

1.4  新能源发电并网给谐波带来的影响

新能源并网对电力系统电能质量的影响，还体现在对谐波的影响方 面。当前，在我国新能源并网中，最为常见的就是风力发电与太阳能光伏 发电，在这些并网技术下，电力电子装置是电力系统内不可或缺的设备。 但是，在并网技术的具体应用过程中，常常存在着一些问题，比如，并网 光伏逆变器的控制是由脉宽调制来实现的，这种特殊的控制方式，使得在 并网过程中极易出现明显的电压与电流谐波。此外，并网效果还会受到光 照、角度等因素的影响，这些影响因素加大了电力系统的谐波污染。因此，新能源并网上，有关人员要严格根据相关因素对谐波所产生的影响， 实现良好的并网控制，保障新能源并网的电能质量。

2 提升新能源并网电能质量的相关措施

2.1  电网调度控制

新能源并网作为当前电力系统完善的一个重要措施，逐步成为电力系 统优化的重要途径。但是，由于新能源并网会对原有电力系统的电能质量 产生一定的影响，因此，要最大程度上减小这种影响，相关部门必须要结 合新能源并网电力系统运行的具体情况，加强对电网调度的控制，尤其是 要加强在并网流程方面的管理与控制，使得在电力系统的运行过程中，能 够充分应用系统性的电网调度，提高新能源发电的效益。在电网调度的管 理与控制方面，相关部门与人员需要保障所有的设备设施处于正常的运行 状态下，使得各种设备可以在电力系统内，发挥其应有的作用。当前，在 新能源并网电力系统的电网调度控制方面，有关电力企业逐步应用了联络 线频率偏差掌控技术，该种技术的应用，大大提升了新能源。

2.2  完善技术标准与规范

新能源具有环保和可再生能源的优点，近年来已被广泛使用。由于 新能源发电涵盖更多的技术领域，且新能源发电的连接更加复杂，因此在 实际使用的过程中仍存在一些问题。为减少并网对电网电能质量的负面影 响，必须不断加大对新型发电系统互联的研究力度，不断提高新型发电系 统互联的技术水平，解决新能源接入问题。同时应认真研究和检查能源信 息和通信技术等先进技术，针对新能源的特点制定相关的技术标准，对供 电系统进行智能管理，并及时监控电网连接对电网运行的影响，不断优化 新的电网技术、谐波治理和电能质量监测控制技术以减少电压波动，确保 新发电行业的可持续发展。

2.3  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，通过储能与大规模性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，尽可能地满足新能源并 网中风电、光电有功功率变化。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 结束语

在可持续发展的背景之下，太阳能和风能等其他新能源逐渐被添加到 电力系统当中，并且新电力系统的连接正在逐渐成为当前电力工业发展中 的重要趋势。现在的并网连接实现了电网的多样化，但对电能的质量在一 定程度上也有着不同的影响。所以应采取必要的控制措施从而进一步改善 电网中电能的整体质量。

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