新能源发电并网对配电网运行的影响及应对措施

新能源发电并网对配电网运行的影响及应对措施

刘涛

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摘要：随着科技的进步，各个领域对新能源的开发利用已经逐渐得到了普及，在分布式光伏、水电、火电、风电以及生物等方面新能源的接入，使得传统式的配电网在实际运行的灵活性、经济性与安全性上都面临着巨大的挑战。现在社会经济的快速发展，对我们的配电网也提出了更高的要求，其核心就是促使配电网能够在供电的可靠性、适应性方面变得更强，更能适应现实电网的需要，在最大程度上减少因电网问题给用电带来的影响。应用电和安全方面的需求，现在传统模式下的配电网往主动配电网的过渡和转变必须完成。

关键词：新能源并网发电；电能质量；配电网

引言

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。

1新能源并网在发电系统应用中的具体影响

风力发电是新能源发电的重要途径之一，传统风力发电机一般由叶片及发电机两部分构成，风带动风车叶片旋转，同时利用增速器将原有的速度提高至所需速度，以动能转化为电能的方式使发电机发电。由于风为自然界现象，具有间歇性及波动性，且受客观因素影响较大，导致风力发电产生的电能质量不稳定。同时，风力发电并网时会引起风电场输出功率的波动和闪变，负荷波动越严重，电网电压波动越大。与风能发电有所不同，太阳能发电的介质为光伏电池，太阳能以光能转化为电能的方式进行发电。光伏发电系统一般配有储能装置，以保障电力系统稳定运行；通过加装控制器以控制充电电量；在电能输出变换装置的帮助下，以最优功率输出；最终与光伏电池板组成具有DC-DC变换装置的发电系统。在生活和生产中，新能源在电力系统中的应用已经十分成熟，但在电力系统的运转中仍然存在电场谐波、电力调度和电网电压等方面的问题。

2保障新能源并网后电网稳定运行的具体措施

2.1不同情况下的电能质量分析

新能源并网发电的位置对配电网电能质量有较大影响，新能源并网节点越靠近配电网线路末端，对节点电压的抬升作用越明显，但引起电压谐波畸变也越严重，其中分布式风电对配电网电能质量的影响程度要大于分布式光伏，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。

2.2新能源的接入对配电网系统在实时监控上的影响的解决对策

现在运行的配电网是一种无源的具有放射性的电网，在对信息的采集上、开关的实际操作上和在能源的调度方面的操作都相对简单，在进行监测、控制管理与高度上都是由供电部门进行具体实施的。由于新能源的接入造成在此方面变得较为复杂，重点需要注意在对新能源接入以后，容易出现的“孤岛”现象实施监测和预防。当新能源配电与主配电网实施分离后，仍然继续往独立配电网进行输电，就很容易会产生“孤岛”的现象。孤岛上的电压大小和频率的数值都无法用电网进行控制，一旦电压与频率严重超出允许范畴，可能造成用户的相应设备损坏；如果实际负载容量高于孤岛中的逆变器容量，就会造成逆变器容量过载，容易造成逆变器的损毁，同时也会给在这方面进行检测的人员带来安全危险。如果进行重新合闸操作，就会导致在这条线路上出现再次跳闸的问题，而且在负荷上容易出现在供需上的严重不平衡，在实际电能质量的损害上也是相当严重的，降低供电的可靠性。

2.3控制电场谐波问题

对于保障新能源发电并网后电网的稳定运行，往往最容易忽略的就是电场谐波问题。谐波问题对电力系统的稳定生产产生影响，控制电场谐波是新能源发电过程中需要极为重视的管理手段之一。目前，抑制新能源发电并网导致的电场谐波的方式主要是利用滤波器及无功补偿设备，使用性能较高的电力电子装备控制谐波。对于风力发电，为了避免单一性谐波电压升高的情况，在处理不同风速的电能转换时，可按照供电系统的总体容量做好对应容量值的分配，这样会大大避免电网谐波闪变的现象。而对于光伏发电，可通过PWM控制器和电抗器控制逆变电路开关器件，利用预先设定的规则对各脉冲的宽度进行适度调整，改变电网输出功率，减少光伏发电系统中的谐波干扰。

3对未来新能源接入主动配电网方面的展望

第一，将主动配电网进行智能化转变，这样就可以利用太阳能的光伏发电与风力发电在不受到地域限制的条件下，实现在新能源方面的使用管理，建立一套微型系统，构建成小型的电网，实现在电力上的自如使用。所谓自如使用就是指在实际配电网的低压侧，利用相关技术进行组网或者进行并网，然后再由智能控制器通过智能动作，一旦满足条件，就可以自行进行电力的组网与并网，达不到电网所需要的条件时，就会自动断开连接网。这种新型方式不需要建立相应的配电站设施，可以在一定程度上降低附加在配电上的成本和资源消耗，同时也减少配电网中在传输上的功率，最大程度上减轻在输配电网上的负荷，有利于提升在末端电压与系统针对实际电压在性能上的调节，减少在线路上的损耗，增加供电企业在这个方面的管理维护难度。第二，现在电动车行业的发展十分迅速，虽然电动汽车在普及上还没有达到标准。但是利用电动汽车，可以减少在不可再生资源上的消耗，同时也提高了在环境上的改善。但是，同时也要考虑在电力上的需求，一旦电动车普及，只利用大型电厂的电力来供应是不能满足现实对电力的需求的。只有在新能源的利用上进行突破，才能从根本上解决我国在能源的方面的问题。就目前来说，还不是电动汽车行业发展的最好时机，只有在解决了电力供应的问题以后再进行这方面的考虑。第三，主动电网在智能化方面主要包括在数据上的自动采集与应用，在信息上的双向进行传输。通过对配电网在运行商的相关数据进行自动采集，如电压、谐波、电量、电流等进行监测、控制与分析，从而实现对主动配电网的智能化实时监控功能的使用。

结语

本文对新能源并网发电造成的配电网电能质量影响进行了理论分析和仿真计算。研究结果表明，新能源并网发电会使配电网节点电压得到抬升、波动程度增大、谐波畸变加重，且影响的程度与新能源并网发电的位置和容量相关。并网位置越靠近配电网馈线末端，并网发电容量越大，则配电网电能质量受到的影响程度越大。配电网节点越靠近新能源并网发电所在位置，该节点电能质量受影响的程度越大，其中新能源并网节点的电能质量受影响的程度最大。新能源并网发电对配电网电能质量有很大的影响，为保证配电网电能质量在合格范围内，需对新能源并网发电的位置及容量进行合理的规划。本文研究成果可为配电网电能质量的提高及新能源并网规划提供有效的技术指导和理论参考。

参考文献

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