浅谈新能源发电并网对电网电能质量的影响
蒋鹏
中国能源建设集团广东火电工程有限公司
摘要：新能源发电技术在我国已经形成比较完整的产业链条，具备大规模开发和应用的前景。新能源在并网过程中会对发电系统造成一些影响，主要表现在电网频率、谐波等方面的波动，造成电压不平衡等问题。这些问题的产生会给正常的电力生产带来冲击，影响电力系统的有效运行。因此，本文通过分析新能源并网对电力系统电能质量的影响，探索新能源发电对电力行业的积极影响。
关键词：新能源发电；电能质量；影响
引言
当前，社会经济发展对能源资源需求不断增加，为减少对传统化石能源的依赖，在新能源研究推广方面投入了大量资金，并取得了一定的成效。目前，我国新能源发电并网规模持续扩大，由此也暴露了一些问题，如新能源发电并网占比增大后，电网运行稳定性受到影响，电能质量下降，如何解决此类问题直接关系到新能源发电技术的未来进一步推广运用。
一、新能源发电并网的类型及特点
1.1类型
社会经济发展势头相对迅猛，尤其是传统能源发电模式对人类社会生态环境的影响较为深远，存在造成严重破坏问题的可能性。由此可见，新能源发电渐渐成为不可阻挡的主流发展趋势，促使新能源并网发电形式得到大范围推广及实施。按发电类型，新能源并网发电模式可划分为水力发电、太阳能发电及风能发电。受科学技术持续进步的影响，促使新能源发电形式日渐丰富多样，对社会大众日常生活及社会进步产生极其深远的影响。
1.2特点
即便新能源发电技术能彻底解决能源稀缺问题，对于保护生态自然环境具有不可比拟的积极作用，但是新能源不同于传统类型能源，具有间歇性的鲜明特点，例如：以太阳能及风能为例，将其作为发电能源时极大程度上扩大其能源使用需求缺口，一旦遭遇特殊天气情况或季节时则风力及光照可能出现翻天覆地的变化，导致发电设备难以满负荷运行，无法生产出大量电能输送至公共电网之中，对电网电能质量产生极其不利的影响。
二、新能源并网对电网电能质量的影响
2.1谐波对电能质量的影响
谐波是新能源并网影响电能质量的一个因素。产生这种影响因素的新能源形式主要为风能和光能。这是因为光能和风能都存在一定的间歇性，这种特性是不可控的，会导致发电过程中出现直流分量和谐波。谐波对电力系统危害非常大，不仅会造成电力系统运行失稳，严重时很可能出现安全风险，甚至会造成电网瘫痪无法正常运行。因此，新能源发电需要解决谐波的含量，降低其对电网的影响。
2.2间歇性与波动性影响
大部分自然性新能源都具备间歇性与波动性。例如，风能根据自然气候的不同，风力大小和持续时间都是随机的，太阳能同样根据光照强度的不同，产生不同质量的电能，潮汐能则与潮汐的涨落息息相关，这些变化会导致新能源具备间歇性和波动性的特点。能源形式的不稳定如果直接与电力系统并网，会干扰到电力系统的正常运行，从而使电力系统的可靠性下降，所以，并网发电需要解决新能源造成的不良影响问题。
2.3孤岛现象的影响
孤岛现象是一种电力系统安全风险。在电网失压时，接入电网的新能源发电系统就会与失压电网的局部区域产生一个闭合的供电整体，继续向电网中供电，形成一个电力系统孤岛。由于孤岛运行状态和电力情况已经与电网失去联系，不会受到电网的调节和管理，如果电网中供应的电能频率和电压超过设备的承受能力，就会造成设备的损坏。不仅如此，由于孤岛中电网正常运行，检修人员进行检查和维修时就会面临触电危险。因此，如何消除孤岛现象是实现新能源发电并网的一大难题。
2.4干扰电网频率
目前，我国新能源应用比例并不高，但是随着我国新能源技术的发展和装机量的不断增加，新能源所占比例将会逐渐提高，甚至超过目前电力系统电能供应的一半以上。这就意味着新能源发电会对电网运行的稳定产生更大的影响。由于新能源发电相较传统的发电技术可靠性低、稳定性差，一旦新能源发电输出频率发生异常，就会导致整个电力系统受到影响，威胁电网的正常运行。
2.5对电压造成影响
新能源并网电压需要通过变压器在线过滤装置进行调节，并且能够根据新能源发电的间歇性和波动性进行动态的无功调节。因此，如果新能源发电技术不成熟，电压调节管理不稳定，那么新能源发电并网就会对电网的电压造成干扰，导致电压出现不正常波动，严重时可能造成电气设备的损坏，出现安全事故。
三、改善新能源发电并网对电网电能质量影响的措施
3.1谐波的解决对策
谐波的产生是因为电子设备的问题。无论是风电机组本身的问题，风电机组补偿电容器和导线的组合问题都可以尽量去避免。因此，要避免风电场中单独增加或减少风速的现象。或者风电机组的集中连接会导致部分地方产生谐波电压，这就需要不同的风机混合装置。其次，电力系统应合理配置谐波滤波装置，以降低电网中存在谐波时的影响，合理使用动静态无功率补偿装置。
3.2波动性和间歇性问题的解决对策
新能源中出现波动性和间歇性，主要是受到自然环境的影响，自然条件我们很难去控制，但是经过对电力电子设备的深入研究，通过设备去控制和转化还是有可能实现的。因此，一是针对并网发电中相关的规定，应用并网技术实现控制；二是强化电网的调节能力，加强峰值的调节能力以及加大电量的接纳能力。除此之外，还需要进一步加强对新能源并网发电系统中有功功率和动态无功功率的调整功能；三是针对新能源中，比如风电场或者光伏电场中有时候容易出现没有功率但是仍在运转的损耗，对此还需要在新能源发电并网系统中安装无功补偿功能。
3.3孤岛现象的解决对策
在现在电力系统运行过程中，难免会出现一些不可抗力的因素，之所以产生孤岛现象，通常都是在电网失压的情况下发生的，针对新能源并网发电，在正式的接入电网之前，需要国家对电力进行调度控制，只有通过电力调度的把关以及审核，才有可能通过以上手段实现真正的控制。现如今，针对风力发电和光伏发电系统而言，要求的唯一的准入条件就是必须具备功率的预测功能。
3.4优化电能质量控制
由于风能和太阳能的特性，发电系统在不同时间段的输出功率变化很大，严重影响了电网的安全运行。为了降低电力系统发生故障的概率，采用新能源集成网络降低电力系统故障的风险，应建立实时监测装置，实时监测电力系统的电压变化、电压偏差和谐波变化。在不满足运行要求的情况下，应设置有源电压滤波器和无功率电力补偿器，提高电能质量。解决高压电网问题的高压电网是在大电网不承压的情况下产生的。因此，对光伏发电系统进行发电控制的唯一途径就是通过发电控制对发电系统进行检查。
3.5开发相关先进技术
制约我国新能源产业发展的主要原因是开发和输送技术不成熟，先进的技术可以提高发展质量。以太阳能电池板为例，通过对太阳能电池板进行机械化发电后，达到自动发电的目的。另一方面，利用储能装置容易控制的输出特性，实现功率调节，提高对电池的要求，根据新能源合并的规模，对电网合并进行正确的响应后，配电系统将更加稳定，降低故障的难度。
结束语
新能源的开发与利用符合当代社会发展的主题，被人们所广泛接受，新能源发电技术还是存在漏洞，需要日益完善，想必在不久将来，新能源发电会完全取代传统发电模式。国家在并网标准方面也严格控制，严格保障并网后电网电能的质量。
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