新能源发电并网对电网电能质量的影响分析

发表时间:2020/8/13   来源:《科学与技术》2020年3月第8期   作者:邓鸿刚
[导读] 能源是人类社会稳定发展的重要条件,
        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。为了提高可再生能源的利用率,在并网新能源发电系统中,一般都要采取一定的控制策略,确保有功功率的最大输出,在风电场中风速处于不断的变化当中,同样的,在光伏电站红光照强度也处于动态变化状态,因而,新能源并网发电站的输出功率具有一定的波动性,这种波动将无法确保电能质量。
        关键词:新能源发电并网;电网电能质量;影响

        1新能源并网发电的概述
        1.1新能源并网发电的类型
        新能源具有无污染、可再生等优势,新能源发电的类型主要有风能发电、太阳能发电、以及水利发电等。随着社会的不断进步,传统能源发电以及人类活动给社会环境带来了严重的破坏,同时能源消耗持续能加,导致传统的能源日益减少。此时新能源发电开始逐渐替代传统的能源发电,因此加强对新能源发电的开发和研究对于人们的生活和社会发展都具有重要意义。
        1.2新能源并网发电的特点
        新能源发电方式例如风力发电、太阳能发电都对时间和季节具有极强的要求,当拥有充足的风力或光照时,发电机组才能够进行满负荷运作,达到将大量的电能输出到相应的公共电网中的目的,但是一旦出現风力不足或无光照的情况,相应的发电机组就会停止工作,由此可以看出新能源并网发电具有极强的间歇性。
       
        2新能源发电并网对电网电能质量的影响
        2.1间接与波动性发电
        风速对于风能发电具有非常重要的影响,受到风速变化的影响,风力发电会出现间歇性的波动,同时,通过人为的力量很难改变风速的大小。另一方面,风速也具有很大的随机性,因而想要控制它几乎不可能。天气状况以及气温的变化也会对太阳能造成重大影响,与风速的变化具有异曲同工之处,太阳能不稳定性和间断性的特点,造成其发电电量的不稳定,这种电量并入电网,很难予控制,造成在电网中出现强大的电流冲击,引发电网闪变或者频率偏差。如果风电场电压出现大幅度下降,就难以穿过低压,导致瞬间故障的发生。因此为保证电网运行的可靠性,应该采取措施,提高电量的接纳能力、增强调峰的容量。
        2.2影响谐波
        新能源发电会给电网带来谐波的方法一共有两种。就风力发电来说,一种是风力发电机自身的电子设备就能够带来谐波。还有就是直接和电网相连的恒速发动机,在软启动阶段使用电力电子设施与电网连接,也会产生谐波。与恒速风力发动机相比,变速风力发动机是通过整流和逆变装置接入电网的,如果电力电子装置在进行频率的切换时出现了谐波,就会造成很严重的影响。另外一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振。因为需要对无功率进行就地的平衡,风力发电系统就要搭配着并联的补偿设施,但是谐波变化还有电网的复杂程度,在一些极端的条件下就会引起谐波,更有可能造成谐振。
        2.3孤岛现象
        孤岛现象是当电网失压时,并网风力发电和光伏发电系统仍然向失压电网的某一部分进行供电的状态,同时与本地负载连接,形成独立运行状态。这种情况下,孤岛中的电压和频率,几乎不受电网控制的影响,但是当电压和频率超出允许值,就会对电力设备造成损坏;如果负载容量大于孤岛中逆变器容量,会使逆变器过载,导致逆变器被烧毁。另一方面,也为检修人员带来很大的安全威胁;如果对孤岛进行重合闸操作,会造成线路的再次跳闸。因此,必须加强对孤岛现象的检测和预防。


        2.4对电网频率的影响
        在新能源发电并网的过程中,如果发电站的发电量在电力系统发电量中的比例增加,那么新能源发电机组会因为其本身的不稳定而出现随机性,进而导致电网内频率出现异常波动现象。这样的情况会导致电力系统和用户本身都受到严重影响。把风电场功率波动对电网的影响看作风电场与火电机组转速变化的输出功率波动产地函数,然后建立一个对系统频率进行评估的模型。由评估结果可知当功率波动在0.02~1.0赫兹的范围内,对电网的影响最大。
        2.5对馈线稳态电压产生的影响
        调节电压的接入离不开投切电容器与变压器在线过滤装置,也需要采取其他动态无功调节装置,在这种情况下,如果并入电网的新能源比例较高,那么受到功率波动的影响,会对线路负荷造成一定的压力,造成电压调整难度大的问题。简单的说,新能源发电站与主变电站的距离越大,馈线电压也会随之增高,如果新能源发电站容量较小,那么负荷比例就会增高,造成电站上游地区的输电影响,甚至有可能引发逆流,造成不同位置新能源运行方式和馈线电压分布之间出现问题。总得来说,新能源发电站以及电网的公共连接点,受到多项因素的干扰,会出现电压稳态的变化。
       
        3新能源发电并网发展的建议
        3.1针对波动性和间歇性的解决措施
        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。
        3.2解决谐波带来的影响的措施
        谐波的产生是电子设备中存在的问题,不管是风力发电机本身的问题还是风力发电机并联补偿电容器和线路发生的问题,都是可以避免的。所以在风电场中,都应该避免单独的升高和降低风速的现象,或者是风电机集中连接,只要这些现象存在都会产生很大的局部谐波电压,应该使用不同的风机混合装置。
        3.3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。
        3.4统一并网标准
        现在我国对于新能源统一标准的知识还比较缺乏,我国对分析电力系统的稳定性和大中型新能源并网会降低电能质量的问题都还没了解,还有对电网的调度、影响电网运行的因素的问题得不到合理解释。而且电网接纳的技术我国都还在探索和研究当中,这些问题都还没有得到解决,就更不可能形成统一的定论,完善系统的检测更是一件难事了。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。
       
        4结语
        综上,目前我国新能源发电并网对电网的电能质量还存在一定影响,极大地威胁了电力系统的正常运行。所以为了保证新能源发电并网能促进我国电力系统稳定发展,相关部门的工作人员应该不断改进和完善有关的技术标准,为广大群众提供安全稳定的电力资源。
       
        参考文献
        [1]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.
        [2]李海龙,黄红兵,谭晓东.并网光伏发电对电网电能质量的影响分析[J].电气技术与经济,2019.
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