張赟

摘? 要： 近年來，國家大力發(fā)展太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能源等清潔可再生資源，新能源接入到原有的電網(wǎng)中，改變了傳統(tǒng)電網(wǎng)潮流單向供電模式， 既滿足了用電需求又降低了碳排放。但由于新能源具有間歇性和不可確定性，新能源并網(wǎng)以后，影響到原有電網(wǎng)供電質(zhì)量。該文在闡述新能源并網(wǎng)發(fā)電 類型與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，剖析了新能源并網(wǎng)帶給電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的具體影響，并探討了優(yōu)化新能源發(fā)電并網(wǎng)質(zhì)量的措施，以供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞： 新能源并網(wǎng);電能質(zhì)量;影響

引言

中國傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)已不能滿足當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的要求，新能源的開發(fā) 和利用已成為能源戰(zhàn)略目標(biāo)的重大舉措。以太陽能和風(fēng)能資源為例，先進(jìn) 技術(shù)的應(yīng)用可將太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能資源，滿足能源需求，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng) 的快速發(fā)展。新能源的整合導(dǎo)致能源的多樣化，但在一定程度上影響電力 系統(tǒng)的電能質(zhì)量，需采取必要的措施以提高新能源整合的應(yīng)用效率。

1 新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響

1.1? 新能源并網(wǎng)對電壓偏差的影響

首先從新能源的發(fā)電開始。太陽能發(fā)電是將太陽的光能轉(zhuǎn)換為電 能，發(fā)電效率受氣候環(huán)境等因素的影響很大，在白天、晴天和陰天之間 的光能有很大差異。所以太陽能發(fā)電的輸出功率變化很大，并且電壓變 化很大。風(fēng)力發(fā)電依靠風(fēng)能轉(zhuǎn)換電能，這就是為什么風(fēng)力發(fā)電廠通常建 在風(fēng)能資源豐富的地區(qū)的原因。風(fēng)速的變化會(huì)對風(fēng)能產(chǎn)生很大影響，并 導(dǎo)致電壓波動(dòng)和閃爍。在停止和啟動(dòng)新發(fā)電機(jī)組的過程中輸出功率會(huì)劇 烈波動(dòng)，電壓也會(huì)發(fā)生顯著變化，這會(huì)對電網(wǎng)產(chǎn)生重大影響并導(dǎo)致電壓 波動(dòng)和閃爍。電網(wǎng)連接的短路容量值越高電壓波動(dòng)越小。通過研究電壓 變化的原因并制定相應(yīng)的措施，可有效減少新能源接入電網(wǎng)的不利影 響，并保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

1.2? 對饋線穩(wěn)態(tài)電壓的影響

新能源并網(wǎng)后，一旦發(fā)電功率有較大波動(dòng)出現(xiàn)，電力線路中的負(fù)荷也 會(huì)受到影響，功率的波動(dòng)帶來了電壓的不穩(wěn)定，此時(shí)如果仍然選擇傳統(tǒng)調(diào) 壓方式很難為電壓質(zhì)量提供保障。電壓調(diào)節(jié)期間，應(yīng)當(dāng)參照電力系統(tǒng)運(yùn)行 需求，對調(diào)壓方案進(jìn)行改進(jìn)，以此優(yōu)化新能源發(fā)電的電壓控制效果。通常 而言，新能源發(fā)電站與電網(wǎng)間存在公共，在銜接點(diǎn)，能源發(fā)電穿透功率、 接入電網(wǎng)短路容量等都會(huì)影響其穩(wěn)態(tài)電壓。要想促進(jìn)電壓穩(wěn)定性的提高， 有必要做好相關(guān)影響因素的控制及調(diào)節(jié)工作。

1.3? 新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)頻率影響

電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)下，不易出現(xiàn)頻率不正常的現(xiàn)象。一般電網(wǎng)通過 有功功率—頻率平衡機(jī)制實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功率的平衡。平衡控制機(jī)制主要依據(jù) 電網(wǎng)對電能精準(zhǔn)的預(yù)測。電網(wǎng)調(diào)度人員根據(jù)過去發(fā)電調(diào)度計(jì)劃，預(yù)測電 力系統(tǒng)各個(gè)時(shí)段的電力負(fù)荷，從而根據(jù)各個(gè)時(shí)段的電力負(fù)荷，安排相應(yīng) 的熱電設(shè)備容量進(jìn)行發(fā)電，以便更好地應(yīng)對實(shí)際負(fù)荷偏差。這種預(yù)測方 式減輕了電網(wǎng)各個(gè)發(fā)電機(jī)組輸出功率的調(diào)整，又減少了發(fā)電機(jī)組利用功 率預(yù)留一定的備用容量，確保了電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。而與傳統(tǒng)發(fā)電方式 相比，新能源發(fā)電的隨機(jī)性明顯，一旦新能源并網(wǎng)后電力系統(tǒng)總的發(fā)電 容量超過了系統(tǒng)限定，功率的不平衡將會(huì)引發(fā)電網(wǎng)頻率的較大波動(dòng)，需 要通過切機(jī)等方式來維持電網(wǎng)電能頻率。以風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為例，風(fēng)力發(fā) 電系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)，以并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)組正常額定容量計(jì)算，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī) 組的輸出功率隨著風(fēng)速的變化頻繁波動(dòng)，而接入系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組越 來越多，使得系統(tǒng)的總發(fā)電容量波動(dòng)較大，隨機(jī)性、不確定性較大，大 大增加了電網(wǎng)調(diào)節(jié)頻率的負(fù)擔(dān)。

1.4? 新能源發(fā)電并網(wǎng)給諧波帶來的影響

新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響，還體現(xiàn)在對諧波的影響方 面。當(dāng)前，在我國新能源并網(wǎng)中，最為常見的就是風(fēng)力發(fā)電與太陽能光伏 發(fā)電，在這些并網(wǎng)技術(shù)下，電力電子裝置是電力系統(tǒng)內(nèi)不可或缺的設(shè)備。 但是，在并網(wǎng)技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，常常存在著一些問題，比如，并網(wǎng) 光伏逆變器的控制是由脈寬調(diào)制來實(shí)現(xiàn)的，這種特殊的控制方式，使得在 并網(wǎng)過程中極易出現(xiàn)明顯的電壓與電流諧波。此外，并網(wǎng)效果還會(huì)受到光 照、角度等因素的影響，這些影響因素加大了電力系統(tǒng)的諧波污染。因此，新能源并網(wǎng)上，有關(guān)人員要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)因素對諧波所產(chǎn)生的影響， 實(shí)現(xiàn)良好的并網(wǎng)控制，保障新能源并網(wǎng)的電能質(zhì)量。

2 提升新能源并網(wǎng)電能質(zhì)量的相關(guān)措施

2.1? 電網(wǎng)調(diào)度控制

新能源并網(wǎng)作為當(dāng)前電力系統(tǒng)完善的一個(gè)重要措施，逐步成為電力系 統(tǒng)優(yōu)化的重要途徑。但是，由于新能源并網(wǎng)會(huì)對原有電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量 產(chǎn)生一定的影響，因此，要最大程度上減小這種影響，相關(guān)部門必須要結(jié) 合新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的具體情況，加強(qiáng)對電網(wǎng)調(diào)度的控制，尤其是 要加強(qiáng)在并網(wǎng)流程方面的管理與控制，使得在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，能 夠充分應(yīng)用系統(tǒng)性的電網(wǎng)調(diào)度，提高新能源發(fā)電的效益。在電網(wǎng)調(diào)度的管 理與控制方面，相關(guān)部門與人員需要保障所有的設(shè)備設(shè)施處于正常的運(yùn)行 狀態(tài)下，使得各種設(shè)備可以在電力系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。當(dāng)前，在 新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度控制方面，有關(guān)電力企業(yè)逐步應(yīng)用了聯(lián)絡(luò) 線頻率偏差掌控技術(shù)，該種技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了新能源。

2.2? 完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

新能源具有環(huán)保和可再生能源的優(yōu)點(diǎn)，近年來已被廣泛使用。由于 新能源發(fā)電涵蓋更多的技術(shù)領(lǐng)域，且新能源發(fā)電的連接更加復(fù)雜，因此在 實(shí)際使用的過程中仍存在一些問題。為減少并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的負(fù)面影 響，必須不斷加大對新型發(fā)電系統(tǒng)互聯(lián)的研究力度，不斷提高新型發(fā)電系 統(tǒng)互聯(lián)的技術(shù)水平，解決新能源接入問題。同時(shí)應(yīng)認(rèn)真研究和檢查能源信 息和通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，針對新能源的特點(diǎn)制定相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對供 電系統(tǒng)進(jìn)行智能管理，并及時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)連接對電網(wǎng)運(yùn)行的影響，不斷優(yōu)化 新的電網(wǎng)技術(shù)、諧波治理和電能質(zhì)量監(jiān)測控制技術(shù)以減少電壓波動(dòng)，確保 新發(fā)電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3? 優(yōu)化儲(chǔ)能及新能源的協(xié)調(diào)控制

首先，在管理和控制儲(chǔ)能及新能源整合發(fā)電的環(huán)節(jié)中，個(gè)別規(guī)劃中 將分散式控制管理模式及協(xié)調(diào)控制分別設(shè)置為主要和次要管理方向，實(shí)現(xiàn) 了一定的優(yōu)化。同時(shí)，也可引入與風(fēng)險(xiǎn)約束相關(guān)的廣域協(xié)調(diào)調(diào)度方式。其 次，新能源并網(wǎng)后，通過儲(chǔ)能與大規(guī)模性能源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的綜合利用， 在促進(jìn)風(fēng)電、光電爬坡率得以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，盡可能地滿足新能源并 網(wǎng)中風(fēng)電、光電有功功率變化。針對儲(chǔ)能充電、放電行為因光電、風(fēng)電功 率波動(dòng)產(chǎn)生變化的情況，可引入超前控制方式，在光電、風(fēng)電功率短期波 動(dòng)方面能夠達(dá)成一定的控制成效。在合并蓄電池與超級電容的基礎(chǔ)上形成 儲(chǔ)能，能在一定程度上抑制不同時(shí)期新能源的輸出功率。盡管上述方法因 實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性等綜合因素影響的緣故，尚未全面投入實(shí)踐應(yīng)用中，但其 本身具備不可忽視的優(yōu)勢，拓展了新能源并網(wǎng)后優(yōu)化電能質(zhì)量的新思路。

3 結(jié)束語

在可持續(xù)發(fā)展的背景之下，太陽能和風(fēng)能等其他新能源逐漸被添加到 電力系統(tǒng)當(dāng)中，并且新電力系統(tǒng)的連接正在逐漸成為當(dāng)前電力工業(yè)發(fā)展中 的重要趨勢。現(xiàn)在的并網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的多樣化，但對電能的質(zhì)量在一 定程度上也有著不同的影響。所以應(yīng)采取必要的控制措施從而進(jìn)一步改善 電網(wǎng)中電能的整體質(zhì)量。

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