新能源并网发电对配电网电能质量的影响研究

新能源并网发电对配电网电能质量的影响研究

马建新

新疆立新能源股份有限公司

摘要：随着社会对能源需求的不断扩大和传统化石能源的不断枯竭，能源短缺和环境污染问题日趋严重，新能源发电技术获得了人们的广泛关注和重视。新能源并网发电情况在配电网中越来越多，但新能源发电的出力具有间歇性和波动性等特征。而现有的配电网在其规划时一般并未考虑新能源发电的并网，导致电能质量在新能源并网发电后受到严重的影响。为保证配电网运行的电能质量要求和促进新能源发电的发展，需对新能源并网发电带来的配电网电能质量影响进行深入研究。

关键词：新能源并网发电；配电网；电能质量

引言

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能等。新能源发电也就是利用现有的技术，通过新型能源实现发电的过程。新能源发电具有间歇性、波动性等特点，大规模接入电网后需要进行协调配合，这要求电网侧不断提高适应性和安全稳定控制能力，降低新能源并网带来的安全稳定风险，并最终保证电网的安全稳定运行。

1新能源发电优点与并网分析

新能源发电的位置分布较为合理，离用户较近，尤其是在边远地区的电力利用方面具有较多优势，相比于传统的大型供电系统主要有如下优势：能源利用率高，更节能。新能源发电位于用户附近，输电距离近，因此输电损失也较小，能源利用率高；对环境污染小，更环保。目前新能源发电主要以风能、太阳能、潮汐能、地热能为主要的发电能源，都是可再生的清洁能源，对环境不构成污染，同时也避免了原料运输；投资成本低，风险较低。新能源发电的建设非常快，且主要利用自然可再生资源，因此主要为设备投入和人员投入，无资源投入且位于用户附近无需较大的配电设施投入，投资成本和运行成本都较低，且建设周期短。新能源发电并网时存在较多不确定因素。如在新能源发电并网前启动与运行时，要分析用户的实际需求，与原有的电网相互配合，而新能源发电受环境因素的影响较大，这些不确定因素对并网时造成了较大的压力。此外，新能源发电输出还没有达到50Hz的标准，因此在进行并网前要对其进行功率转换以达到并网的要求，新能源并网前要先进行逆变。但电力系统存在相应的非线性负载，电子设备在操作的时会对电网造成影响。

2新能源并网发电对配电网电能质量的影响

2.1新能源发电并网给馈线稳态电压带来的影响

分布式电源接入的电压稳定调节需要借助多种装置，如变压器、动态无功调节装置，多种装置相互配合。在开展电压调节时，如果新能源电网的接入比例较高，就可能会使发电站线路负荷过大，无法确保电力调整稳定开展，因为发电站功率存在波动现象。通常，在进行新能源发电并网时，两个发电站的距离设计十分重要。如果新能源发电站和主发电站的距离较大，那么负荷比例会随之变高；相反，如果新能源发电站和主发电站的距离较小，那么负荷比例会随之变小。负荷比例和距离大小存在密切联系，负荷比例不断增大时，发电站上游输送功率极易出现逆流，电压没有均匀分布。

2.2新能源发电并网给电网谐波带来的影响

在新能源发电系统中，电力电子装置是必要的发电装置。该装置具有多种优势，然而，其构造十分特殊，在实际运用时常常会发生直流谐波问题，影响电力系统的运行水平。光伏并网发电是一种先进的发电方式，时间的改变和光照的强弱都会影响发电效率，甚至导致电流谐波被污染，诱发各种问题。

2.3新能源发电并网给电网频率带来的影响

电力系统运行时几乎不会出现电网频率不正常的现象，即使运用光伏发电，发电站容量较少，也不会给电网频率带来过大的影响。近年来，电力企业开始广泛运用新能源发电并网，随着时间的流逝，其运行方式不断发生细微变化，电网频率出现异常现象的次数逐渐增多，电网频率异常给电网电能质量带来较大的影响。借助新能源发电时，受总发电量不断变化的影响，新能源发电机组的使用率会逐渐提高，发电站电网频率会出现不正常变化现象。

3新能源并网发电与配电网电能质量优化策略

3.1统一新能源发电并网标准

国家需要加强对新能源发电并网相关技术的深入研究，积极采取有效的针对性政策，不断完善新能源并网发电的检测系统，不断完善科技研究成果，进而将新能源发电并网的标准做到统一化。启动公司技术人员对整个电力系统的稳定性和新能源发电的负面影响认识不足，对影响电网质量的因素缺少科学的解释和应对。公司相关部门必须完善新能源风能路灯及其照明系统，严格投资管控。运营期间，公司将继续加强技术进步，为新能源和电网的潜在故障提供科学有效的解决方案。

3.2安装电能质量控制系统

提高电源性能最常用的方法是安装动态无功补偿装置，在不影响性能的前提下快速调整性能，保证电网电压稳定。动态故障补偿器的主要安装位置是潮流的新低压侧。通过控制接入点电压偏差的位移来稳定电源电压。当新能源和电网产生谐波干扰时，可安装多脉冲和电网滤波器，保证电网正常运行。在这种情况下，照明开关和电网都配备了多功能逆变器，以连接具有滤波功能的电网变流器。在风电场中，允许在高于谐波的导线上安装静态纠错码，并对谐波进行综合滤波。

3.3完善并网安全技术规范

制定相关的新能源发电并网规范并积极展开相关领域的研究，优化新能源发电的并网流程，做好技术管理。如针对10kV电压接入电网的电源，应在并网点完成拥有断开点的开断设备安装并确保电网侧接地；针对220V/380V电压接入的电源，除安装具有开断指示的设备还应在并网点完成漏电保护装置安装。

3.4加快智能电网建设

智能电网的自我调节能力更强，对于新能源发电的变化可进行自适应调整，有效提高了控制的即时性和高效性。且可一定程度上避免人为因素造成的影响。此外智能电网的自我保护能力也更强，当新能源发电对电网造成损害时可及时作出响应，避免损害进一步扩大，提高电网的稳定性和安全性。

结语

对新能源在不同并网位置、容量及并网方式下的配电网各节点电能质量进行了仿真计算，结果表明新能源并网发电的位置和容量对配电网电能质量有较大影响，并网节点越靠近配电网线路末端，并网新能源的额定容量越大，对节点电压的抬升作用和引起电压谐波畸变越明显，而各节点受影响的程度与其离并网节点的距离远近有关，离并网节点越近，受影响的程度越大，多个新能源的并网方式对电能质量也有较大影响，当额定容量较大的新能源并网位置越靠近配电网末端，电能质量受到的影响越大，当所有新能源均并网于末端时，对电压抬升和引起的电压谐波畸变最明显。

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