淺談新能源發電並網對電網電能質量的影響及解決方案

　　0、引言

　　當前，社會(hui) 經濟發展對能源資源需求不斷增加，為(wei) 減少對傳(chuan) 統化石能源的依賴，在新能源研究推廣方麵投入了大量資金，並取得了一定的成效。目前，我國新能源發電並網規模持續擴大，由此也暴露了一些問題，如新能源發電並網占比增大後，電網運行穩定性受到影響，電能質量下降，如何解決(jue) 此類問題直接關(guan) 係到新能源發電技術的未來進一步推廣運用。

　　1、新能源的發電狀況

　　根據新統計數據顯示，我國新能源發電一直保持平穩增長，截至2019年年底，我國新能源發電裝機容量4.1×108kW。預計2030年、2050年我國新能源裝機將分別達到1.15×109kW、2.80×109kW，占全國電源總裝機的比重提升至40%、53%。2019年我國三北地區（華北、東(dong) 北、西北）風電裝機容量1.27×108kW；8個(ge) 省級電力公司經營區風電裝機均超過1×107kW，依次為(wei) 新疆、冀北、甘肅、山東(dong) 、山西、寧夏、蒙東(dong) 、江蘇。三北地區太陽能發電累計裝機容量為(wei) 1.03×108kW；8個(ge) 省（自治區）太陽能發電裝機超過1×107kW，依次為(wei) 山東(dong) 、江蘇、浙江、安徽、青海、河南、新疆、山西。

　　近些年，我國新能源消納水平不斷提高，但是新能源發電並網也存在一些問題需要解決(jue) ，如：新能源發電出力不穩、隨機波動，給電網規劃建設、運行管理帶來了巨大的壓力。結合實踐分析可知，新能源發電並網對電網電能質量必將差生巨大影響，對此必須加強相關(guan) 研究，提出可靠的處理方案，在不斷提高新能源發電利用率的同事，保證電網穩定、可靠運行。

　　2 新能源發電並網對電網電能質量的影響

　　2.1對電網電壓的影響

　　饋線穩態電壓。當前我國電力係統主要是采用投切電容器、改變有載調壓變壓器分接頭的方式實現調壓。新能源發電並網規模增大後，其功率波動性影響變大，造成整個(ge) 電網電壓調節難度增大，原有調壓方案往往無法滿足電網實際運行要求。如圖1所示即為(wei) 新能源發電並網前後饋線電壓的變化情況，由圖分析可知，並網後饋線後端節點的電壓將越限，對此必須要根據並網情況合理改進調壓方案。

　　（2）電壓波動、閃變。新能源電站輸出功率波動，是影響電壓波動、閃變的直接因素。如風速變化影響風電場輸出功率，需根據實際情況合理選用變速風電機組、恒速風電機組，減小電壓瞬變；光照強度、溫度波動變化，也會(hui) 導致電站輸出功率出現變化。當新能源發電並網的電網短路容量大，則表明區域電網堅強，相應的並網後引發的電壓波動、閃變均較小，若是電網較為(wei) 薄弱，必須合理規劃並網點、電壓等級。

　　圖1新能源發電並網前後饋線電壓

　　2.2對電網頻率的影響

　　如圖2所示，當新能源在電網中占比較小時，對電網頻率影響較小，而隨著新能源發電量在電網占比的增大，容易造成電網內(nei) 頻率波動，直接影響電能質量。對此，必須加強新能源發電出力波動性、間歇性分析，將電網運行調度與(yu) 新能源發電電功率預測相結合。

　　圖2新能源發電穿透功率較小時電網頻率變化

　　2.3對電網諧波的影響

　　我國新能源並網主要以光伏發電站、風電場為(wei) 主，其在諧波方麵的影響如下：（1）並網光伏電站運行時，光照變化會(hui) 導致光伏電站輸出功率出現波動間歇變化、引發諧波汙染。（2）風電場並網諧波主要來源機組電力電子裝置、風電場並聯補償(chang) 電容器與(yu) 線路電抗諧振作用。

　　3、電網電能質量下降的危害與(yu) 處理措施

　　大量新能源發電並網極易導致電網電能質量下降，采取合理的處理措施具有重要意義(yi) ，為(wei) 我國新能源電力發展奠定堅實的基礎。

　　3.1電網電能質量下降的危害

　　電網電能質量下降的危害主要表現在以下幾個(ge) 方麵：（1）電壓暫降、偏差：電網運行中電壓暫降、偏差情況的出現，極易導致一些設備無法正常運行，如：自動化控製裝置誤動、係統失靈等，甚至出現長時間無法正常工作的情況，引發嚴(yan) 重的後果。（2）電壓波動、閃變：常見問題有燈光閃爍、電視機亮度頻繁變化、生產(chan) 線無法正常工作等。（3）諧波：諧波汙染對電網的危害大，包括：電力線路附加損耗、諧波影響設備運行、電容器組諧振、自動裝置與(yu) 繼電保護誤動。

　　3.2電能質量的處理措施

　　針對上述問題可知，新能源發電並網對電網電能質量的影響較大，為(wei) 保證我國新能源產(chan) 業(ye) 持續穩步發展，必須要采取以下處理措施：（1）安裝電能質量調節裝置。在電網運行中，改善電能質量常見的方法就是安裝動態無功補償(chang) 裝置，快速調節無功功率，保證電網電壓穩定。動態無功補償(chang) 器的主要安裝位置為(wei) 新能源出口低壓側(ce) ，根據接入點電壓偏差量控製所補償(chang) 的無功，穩定接入點電壓。針對新能源並網導致的諧波問題，可安裝多脈衝(chong) 換流器、電力濾波器，有效吸收諧波電流，保證電網穩定運行。其中，光伏電站並網，可采用多功能逆變器，使得光伏電站逆變器兼具濾波功能；風力發電場，可在諧波水平較高母線上安裝靜止無功補償(chang) 器，綜合濾除諧波。（2）采用超級電容器改善電能質量。超級電容器作為(wei) 一種儲(chu) 能裝置，可有效控製電網有功、無功功率，改善電網電能質量。從(cong) 超級電容器自身性能分析來看，其功率密度高、充電速度快，可有效解決(jue) 瞬時停電、電壓暫降/驟升等問題，平滑電壓波動。

　　此外，為(wei) 應對未來新能源發電並網規模的持續擴大，應從(cong) 電網結構入手，通過改善電網結構、合理選用線路電抗/電阻之比，有效抑製並網引發的電壓波動、閃變問題；同時新能源技術方麵，還需不斷革新，切實減少機組啟停次數、減小輸出功率變化情況，切實保證電網係統的穩定運行。

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　　5、結束語

　　新能源發電技術具有清潔、可再生的特點，但是其並網後對電網電能質量存在較大的不利影響，輕則導致供電質量下降，重則直接導致相關(guan) 生產(chan) 工作無法正常開啟。對此，必須要明確新能源發電並網對電網電壓、頻率、諧波等方麵的影響情況，並采取針對性處理措施，保證電力係統穩定運行。

　　參考文獻

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