高渗透率新能源接入与调控关键技术分析

发表时间:2021/7/19   来源:《中国电业》2021年3月9期   作者:范传杰
[导读] 现阶段,在经济优质发展背景下,能源的缺乏日益严重,新能源的使用,尤其是光伏能源的大面积应用已成为当务之急。

        范传杰
        国网罗源县供电公司  福建福州  350600
        摘要:现阶段,在经济优质发展背景下,能源的缺乏日益严重,新能源的使用,尤其是光伏能源的大面积应用已成为当务之急。结合现状来看,利用太阳能光伏发电,意义非凡,属于重要发电方式,在现实应用中,要特别重视并网型的光伏发电。完成高渗透率新能源接入的同时,掌握调控关键技术,运用并网控制策略,维持电网的稳定,为光伏电源的应用夯实基础。
        关键词:新能源;调控技术;高渗透率
        引言:在新的历史时期,现代工业高速发展,环境危害加剧。目前,一种稳定且持续的清洁型能源正在被世界各国寻求,这方面的研究不断深入。现实表明,要努力转变能源结构,就要结合实际需求,重视可再生能源,将光伏发电广泛应用,掌握光伏并网关键技术,为电力事业的可持续提供多角度的保障。
1光伏电源分类与特点
        光伏发电除了离网光伏系统外,还有一种常见形态,那就是并网光伏系统。研究发现,离网光伏系统通常情况下是独立存在的,指有蓄电池的系统,比较适用于偏远地区。而并网光伏系统,功能性更强,构成相对复杂,指和电网相连,同时可以完成电网输电任务的光伏系统。并网光伏系统主要形式是分布式,具有投资少的优势,同时运行费用不高,供电可靠性非常理想。除此之外,还有靠近用户的优点,可以合理分布电网资源,有效节省配电网建设时间以及实际运营成本。
2 10千伏、0.4千伏光伏并网造成的影响
        结合实际经验可知,当光伏电站接入后,势必会对原有电网产生影响,影响主要体现在两方面,一是既有电能质量影响;二是继电保护的影响。10千伏、0.4千伏光伏并网造成的影响,涉及因素较多,光伏电站电源特点是最重要的因素,不容忽视[1]。除此之外,还要考虑到光伏电站接到后,诱发的电网结构与特点改变。发生故障时,首先要考虑的是电网稳定性,以及故障发生是否会降低原有的电能质量,这些都是需要综合考量的。现实工作中,可以通过分析静态电压规律和特点(光伏电站的),判断其对电网的影响,借助电源动态仿真,制定匹配度较高的低电压穿越方法以及对应的控制策略,全方位、多角度分析产生的影响(电网电压的)。
        现实表明,对无功电压(光伏电站)特点分析至关重要。随着科技进步,电力系统仿真软件更加成熟,有着很好计算功能,可以完成类型不同的计算。通过一系列分析可知,光伏接入后,无论处于那种运行方式下,电压越限问题难以避免,特别是部分线路末端电压在不同情况下会越限。实践证明,在大负荷运行方式下,0.4 、10kV母线有50%的电压波动超标问题。基于此,需要采取相应措施,弱化并网对电能的影响。
3调控关键技术
3.1解决电压偏差问题
        0.4、10千伏光伏并网,对电网调控的影响是非常显著的,需要结合实际情况,掌握调控的管控重点,在此基础上,将电压偏差问题充分解决以及有效根治,联系实际可知,目前最有效的方式是借助科学渠道改变接入位置(光伏电站的),实际操作中,只有确保光伏电站充分、合理接入,才能从源头实现光伏与实际负荷的平衡[2]。具体做法是改变功率因数(部分电站的),通过变压器分接头科学调节,将系统电压水平平稳控制,并将其调整到合理水平,在此基础上,调节部分功率因数,将电压越限问题最大程度解决。现实中安装储能装置属于相对理想的解决方案,可以将电压偏差问题有效规避。


3.2解决电压波动问题
        针对电压波动问题,想要有效治理,最有效的方式是将光伏电站接入位置完全改变,合理选择接入位置(光伏电站的)。实践表明,分布式安装储能装置性能非常优越,为了强化效果,可以和改变功率因数措施配套使用,单凭集中式安装储能装置无论从原理上,还是实施效果上都难以解决电压波动。
3.3静止无功补偿装置选择
        电网在实际运行阶段,为了强化运行效果,有效避免大范围电机组切机,从而发生电压不稳问题,需要采取措施在大容量发电厂停止阶段,进行无功补偿,完成无功功率的存储,这有这样,才能保证整个系统遭遇危险时,系统可以依然稳定。基于此,条件允许的情况下,应该在指定的电场接入位置,完成无功补偿设备安装。需要注意的是,无功补偿设备选择要谨慎,最理想状态是拥有双向补偿功能,同时可以进行大容量的无功功率存储。
        SVG性能稳定且完善,通过对电网动态补偿,完成功率连续调节,借此来提升电网稳定性。为了满足现实需求,SVG的选择至关重要,通过SVG即可满足现实供电要求,其容量选择最好要结合实际,一般情况下为5Mvar。
3.4低电压穿越
        低电压穿越极为重要,指在电压跌落的时刻,维持并网的能力,并且在此前提下给电网提供一定的功率,帮助其恢复正常的电压,满足无法正常供电期间,设备运行要求[3]。具体来说,就是当电网电压满足跌落条件时,并网机组才能够完成脱网,否则将继续保持并网状态。总而言之,并网后,涉及到的调控技术复杂而又全面,需要结合实际需求,灵活选择。或者多项技术整合,确保电网的运行能力,全方位辅助新能源的接入,借此缓解电网压力,保证电网供电持续性,从源头提升电网供电水平。
3.5谐波问题的合理解决
        由于光伏发电具有随机波动的特性,在实际应用中,容易受到机组运行尾流的影响,在尾流影响下,机组并网的输出功率会发生明显的波动,从而导致电网电压出现波动和闪变等现实问题,严重影响电网运行品质,降低电网稳定性。再加上,变速电机组应用中,会伴随大量电子变频设备,这些设备的加入会在一定程度上诱发谐波或者是间谐波等问题。基于这样的前提,为了将供电不良影响规避掉,在实际工作中需要对并入电网的电机综合性分析,并进行电能质量的相关测试,这是十分关键步骤,不容忽视。通过测试,从源头避免谐波问题的产生,借此来维持电网的稳定性。与此同时,为了强化效果,还应加强对接入点的自动监测和全方位管理,结合前文可知,主要是针对电能质量的监测,在此基础上实时管理,在实际工作中,为了从根本上改善电场造成的电压波动以及规避闪变现象,需要在条件允许时,尽可能选择规模适中的电场,结合现实情况,尽可能将其接入到短路容量理想(相对较大的)变电站中。
        随着用电需求加大,光伏电源接入与并网控制已经趋于理想化。结合现实可知,在能源紧张局面下,光伏发电作用显著,具有良好发电效果。我国太阳能储量丰富,在使用中没有污染,不仅好评度高,而且应用范围广泛,研究光伏电源特性,意义重大。在上述措施基础上,还要进行监测和设备日常维护,强化相关人员意识,注重管理和监督,为高渗透率新能源接入扫清障碍,建立相对匹配的机制,避免能源的浪费,发挥新能源优势,全方位保障电力系统优质运行,消除隐患与障碍,提高供电安全性,提升整个系统(并网后电力系统)运行质量,为早日实现“碳达峰”“碳中和”助力。
结论:综上所述,作为间歇性的能源,使用太阳能光伏发电随机性较强,也有一定波动性,为了保证发电质量,降低它对电网的影响,需要开展深入研究。从电能质量和继电保护两方面入手,采取针对性措施,掌握调控关键技术,完成高渗透率新能源接入。在新的历史时期,电力系统规模增大,系统构成越发复杂,借助成熟电力软件,可以制定相关的标准,确保光伏电站在并网后,始终保持平稳运行。
参考文献:
[1]王明慧. 新能源并网对吐鲁番电网电压和网损影响的研究[D].华北电力大学,2018.
[2]杨媛珍. 光伏电站并网路径中故障线路自动重合闸策略研究[D].华北电力大学,2018.
[3]郭楠. 分布式光伏电源并网影响分析与控制策略[D].江苏大学,2018.
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