新能源并网对电力系统电能质量的影响

发表时间:2020/9/2   来源:《当代电力文化》2020年3月第9期   作者:张晓斌
[导读] 以风能、太阳能、生物质能为主导的新能源是我国能源发展战略的重要内容和组成部分,是我国未来能源结构的基石
        摘要:以风能、太阳能、生物质能为主导的新能源是我国能源发展战略的重要内容和组成部分,是我国未来能源结构的基石。光伏发电是一种具有成熟的新能源开发技术、规模化发展和商业化发展前景的发电模式,符合我国产业政策和能源可持续发展战略,有利于改变传统能源结构,实现多元化对山西省的能源供应,对改善能源结构和地方电力系统经济发展具有积极作用。由于其并网发电系统的间歇性和不确定性,大规模新能源并网对电力系统的稳定性有很大影响,主要体现在谐波、电压波动、电压不平衡等方面。
        关键词:新能源并网;电力系统;电能质量;影响
        1新能源并网对电压偏差的影响
        1.1新能源并网对电压闪变和波动的影响
        首先,从分析新能源发电的特点入手,光伏发电采用太阳能,其发电效率受温度、光照等因素的影响很大。白天,由于晴天和阴天的温度和光线,发电量有所不同。晚上,由于气温较低,没有阳光照射,光伏发电的输出功率变化较大,导致电压变化较大。风力发电受风速的影响很大,因此风力发电厂一般建在风能资源丰富的地区。风速的变化导致风力发电功率的巨大变化,导致电压的闪烁和波动。新能源发电机组在停、启、出力过程中,输出功率波动较大,电压也会发生较大变化,对电网造成较大影响,导致电压闪变和波动。短路容量越大,电压闪变波动越小。通过研究电压变化的原因,采取相应的措施,可以有效降低新能源并网对电力系统的负面影响,保证电力系统的正常运行。
        1.2新能源并网对馈线稳态电压的影响
        由于新能源发电受外界因素的影响,输出电压变化较大,输出功率变化较大。当新能源容量占比较大时,电网运行调压难度增大。然而,目前的电力系统通常通过切换电容器和LTC调压抽头来调节电压。这种配置不能满足电网安全运行对并网后电压值变化的要求。新能源并网后,不科学、合理的电压调节将导致输出电压值降低,电能质量下降。因此,为了保证并网后电力系统的正常稳定运行,有必要针对新能源并网对电网的影响,对电力系统的调压方式进行优化。
        1.3新能源并网对电网频率的影响
        电力系统频率稳定是电网安全稳定运行的基本要求,是满足企业、公用事业和群众用电安全可靠的保障。通过对光伏电站频率的研究发现,当光伏发电容量占比较小的比例时,电网频率是正常的;当发电容量占比较大的比例时,电力系统频率波动较大,影响电网正常运行,给人民生产生活用电带来不利影响。在风力发电方面,发现0.01-1.0hz的功率波动对电力系统影响最大,不利于电力系统的正常运行。为了降低新能源电网对电网频率的影响,既要保证电网的正常运行,又要满足大量新能源发电电网的需要,必须充分考虑新能源发电不稳定的特点,减少新能源发电电网对电网频率的不利影响。
        1.4新能源并网对电网谐波的影响
        光伏发电并网后,由于其输出功率不稳定,将对电能质量产生负面影响。让我们逐一分析。一是趋势变化。光伏发电的发展因地而异,这与当地天气有很大关系。因此,光伏发电的位置和容量也是不同的。一旦光伏发电容量过大,即光伏发电规模大,输出功率大,并网获得的输入功率大,导致电压升高,超过一定的电压值,这将导致整个电网潮流的逆转,造成很大的冲击,阻碍电网系统的正常运行。二是电压波动。光伏发电作为电力系统的动力源之一,其波动直接影响电网电压,导致电压波动。三是谐波失真。光伏发电系统将使用大量的电力电子变换器,其作用是将光伏发电的直流电转换成交流电,从而方便电力的传输和利用,但并网后会产生大量的谐波电流。这些谐波电流波形是不稳定的,而电抗器和电容器的谐振特性又加剧了谐波失真。通过以上几点,光伏发电对电网电能质量有很大的影响。第一个原因是风电系统运行过程中补偿电容器与电抗之间的相互作用,对电网的影响很大,是产生谐波的主要原因之一。二是电网不对称故障引起的电压谐波。三是风电机组运行产生的谐波。


        2提升新能源并网电能质量的相关措施
        2.1协调控制储能与新能源
        由于新能源并网对电力系统电能质量有一定影响,为了提高电能质量,需要相关部门和人员对储能和新能源进行协调和控制。主要从以下几个方面:(1)加强储能与大规模新能源发电、并网一体化的管控,在一些特殊环节,要做好相应的协调控制工作,积极推进分散管控管理模式确保新能源发挥应有的作用,实现电网多元化。(2)加大对专业储能技术的投入,主要从加强新能源电网管理等方面入手,积极推广应用新能源发电装置,优化相关发电装置,提升风电、光电爬坡率,避免新能源并网的相关限制。
        2.2无功电压控制
        在新能源并网条件下,实施无功电压控制在一定程度上可以实现良好的电能质量控制。目前,在我国电力系统无功电压管理和控制方面,新能源并网正逐步向区域性、层次性和局部均衡的方向发展。在无功电压相关设备的管理方面,有关部门需要结合电力系统电能质量的要求,科学选择无功设备,确保各种无功设施能够实现良好的协调配合,避免各种装置之间的功能差异,将多个环节点电压控制在合理范围内,确保新能源并网电力系统在运行过程中,这些无功装置、设备和设施能够发挥应有的作用,实现良好的无功电压控制,提高电力系统运行的稳定性和安全性。在新能源并网电力系统的无功电压控制中,需要从以下几个方面进行:(1)无功电压的管理与控制与功率计算有着密切的关系。相关人员需要结合二者的关系,采用相关无功设施的内部响应机制,发挥静态和大容量开关设施的作用,对间歇式新能源领域的无功进行科学的电压管理。必要时,可采用小波动动态装置来提高新能源并网电力系统的稳定性和可靠性。(2)将新能源电站管理与无功电压管理相结合,提高了新能源并网发电系统的电能质量。
        2.3电网调度控制
        作为改善当前电力系统的重要措施,新能源并网已逐渐成为优化电力系统的重要途径。然而,新能源的并网将对原有电力系统的电能质量产生一定的影响。因此,为了将这种影响降到最低,有关部门必须结合新能源并网电力系统的具体运行情况,特别是并网过程的管理和控制,加强电网调度控制,使电力系统的运行过程更好此外,还可以充分利用电网系统调度,提高新能源发电效率。在电网调度管理和控制中,有关部门和人员需要保证所有设备设施处于正常运行状态,使各种设备在电力系统中发挥应有的作用。目前,在新能源并网电力系统的电网调度控制方面,相关电力企业已逐步应用联络线频率偏差控制技术。该技术的应用极大地提高了新能源并网电网的稳定运行。
        2.4加强电能质量控制,完善相关的技术标准
        在新能源并网电力系统运行中,存在着诸多干扰因素,严重降低了电能质量。因此,在日常工作中,相关人员需要加强对相关干扰因素的分析,在新能源电网系统中,严格控制这些干扰因素,确保电网系统能够得到最有效的控制和管理。具体来说,在电能质量控制和技术标准改进方面,主要从以下几个方面进行:(1)在电压闪变和波动控制方面,结合电能质量的要求,在电力系统中安装相应的电力滤波设备和装置是必要的。这些设备在并网系统中的应用,会在一定程度上引起电压波动,然后借助相应的动态电压恢复装置,使电网系统保持正常运行状态。(2)在谐波控制中,可以采用静止无功补偿装置。
        结束语
        新能源并网后,大量逆变器并网,将影响原配电网,增加电网谐波,造成电压损失、电压闪变、信息孤岛等问题,威胁原配电网的有序运行。因此,有必要进一步完善新能源并网技术的相关研究。
        参考文献
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        [2]陈玫珊.浅析新能源发电并网对电网电能质量的影响[J].电力系统装备,2018,(1):140-141.
        [3]赵彦,王思皓.新能源发电并网对电网电能质量的影响研究[J].电力系统装备,2017,(10):123-124.
        [4]杜梅,叶涛.新能源并网对电力系统电能质量的影响[J].数字通信世界,2019,(7):144-145.
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