新能源发电并网对电网电能质量的分析研究

发表时间:2020/7/20   来源:《当代电力文化》2020年7期   作者:杨秋勤
[导读] 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。
        摘要: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。本文以新能源发电并网为例进行分析,虽然新能源发电替代了传统的发电,但是其技术上还存在一些不成熟的因素。
关键词:新能源;发电并网;电网电能质量
一、影响分析
1、谐波
        在电力系统中,谐波的危害较为广泛,不仅会影响设备运行的可靠性,还会导致电能浪费的现象,所以必须控制谐波的产生,对风能发电而言,其发电设备本身就会造成谐波问题,尤其是恒速发动机的启动环节,非常容易出现谐波现象。而对于变速的发动机而言,主要是利用整流方式与电网相连接,比较容易在切换频率的环节引法产生谐波,而且产生的影响较大。另外一类导致谐波的情况是,发电系统中存在着相应的补偿装置,其与线路电抗一起时就可能会造成谐波问题。另外,由于新能源发电与自然环境情况息息相关,在光伏发电中,随着光照强度的不稳定,包括各种遮挡所产生的光照强度差异,都会让电网运行中的输出功率出现变动,进而造成一定程度的谐波问题,比如在并网后的光伏发电中,如果天气处于阴晴变化的状态,就监测到电网中的谐波污染程度随天气状态发生变化。
2、孤网
        这种影响会直接危害到电网的安全性,但大电网的电压减小时新能源发电往往会持续进行,不断给失压的大电网提供电能,同时与本地负载相联,进而生成了全新的平衡状况,导致孤网现象的出现。在这样的情况里,电网中的相关要素会发生波动情况,比如频率波动或者电压波动,如果这两种要素的波动过于严重,超过电网运行的可靠标准,就会增加设备的安全风险。而线路系统也可能发生紊乱,常见的就是自动跳闸问题,而且一旦负载容量大于安全标准,就会给逆变器造成严重的负荷,主要表现为设备的稳定上升,最终引发起火现象,这对于维修人员的安全是非常严峻的威胁。
3、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。
4、并网标准的问题
        虽然新能源发电具有很大的优势,但是各种新能源的分部状况较为复杂,在发电并网方面很难构建统一的标准,就当前的技术发展而言,仅仅是对规模很大的并网系统规定了一致的技术标准,但是缺乏相应的检测技术,所以必须要强化相关技术研究和应用,保障并网系统的稳定性与科学性。
5、电网频率
        在以往的电网运行模式中,几乎可以忽略频率异常的问题,对于容量不大的发电站而言,就算存在很多机组投切也无法导致频率异常。但是当新能源供电的比例扩大后,电网频率超额的现象就相对频繁,这主要源于风能发电的不稳定性,一旦出现频率异常的情况,对于发电过程以及用户用电都会产生影响。可以通过建模分析的方式来评估这样的频率异常现象,分析出何种情况下会出现频率越限的问题,然后全面考量新能源发电中的相关要素,尤其是间歇性与波动性的情况,尽量将发电频率控制在科学稳定的范围内,降低发电随机性对于系统运行频率的干扰。


二、应对新能源发电并网对电网电能质量影响的措施
1、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。
2、解决谐波带来的影响的措施
        谐波出现是因为电子设备而导致,无论是风力发电机本身存在问题还是并联补偿电容器与线路出现了问题,都是能够避免的。因此,在风力发电厂中,必须要避免单独升高或者是降低风速的情况,对于风电机要避免进行集中连接,以免局部的谐波电压增加。可以采用不同的风机混合装置,然后对电力系统装配合理的谐波过滤装置,避免电网中的谐波影响,同时在产生谐波时适当地应用动态及静止无功补偿装置。
3、解决孤网问题
        孤网主要是在大网失压的情况下出现,因此在新能源发电并入电网前,国家需要对电力调度进行合理的把控,严格审核电力调度,利用相关的手段进行控制。对于风力发电和光伏发电的系统,准入条件就是要必须具备功率预测功能。
4、统一并网标准
当前我国对于新能源的入网统一标准还不够全面,对于电力系统稳定性以及新能源并网发电会产生的电能质量影响均没有完全掌握。此外,对于电网的调度以及影响电网的因素都无法做出合理的解释。因此,必须要完善风力发电和光伏发电的相关设备,对于逆变器和控制器进行完善,加大技术方面的研究力度,尽快提出针对性的解决措施,然后统一并网标准。
三、优化新能源发电并网策略
1、加强对电能质量的控制
        通过前面就新能源发电对电力系统的影响进行综合分析,建议针对影响电能质量的主要因素,对电力系统进行优化。一是电压闪变和波动方面,通过在电路中加装有源电力滤波器,来平衡并网的电压波动,通过加装动态电压恢复器,提高电网稳定性。二是减少谐波影响,通过加装静止无功补偿器,减少谐波干扰。
2、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。
结束语
        综上所述,新能源并网是电网发展的新模式,解决了电能供应中的很多问题,但是由于新能源自身的因素以及相关技术的不足,目前还无法很好地处理并网之后对于电网电能的质量影响,比如随着新能源发电量的扩大,出现了电网频率不稳定的问题和更多的谐波现象,必须要强化并网技术的研究,并且研究和分析这些影响因素,通过技术措施来处理新能源并网面临的问题。
参考文献
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[2]何德良,贾宏伟.浅析并网光伏发电系统对电网电能质量的影响[J].电子产品世界,2018,25(12):81+88-89.
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