新能源并网对电力系统电能质量的影响
发表时间：2020-03-18T02:34:42.935Z 来源：《福光技术》2019年33期作者：申跳 1 邓杰 2 [导读] 加强对新能源发电的开发和研究对于人们的生活和社会发展都具有重要意义。

1 五凌电力有限公司新能源分公司湖南长沙 410000
2 国家电投集团（北京）新能源投资有限公司北京丰台 100070
摘要：新能源是可再生能源，新能源的开发利用缓解了能源紧张的情况，常见的新能源有太阳能、风能、地热能，具有可再生、污染小等优点，但新能源发电受外界影响因素较多，存在间歇性和不稳定等缺陷，并网时会对电力系统造成一定的冲击，影响电网的正常运行。

关键词：新能源并网；电力系统；电能质量；影响分析
1新能源发电并网的类型和特点
1.1新能源并网发电的类型
现阶段，新能源并网发电的形式逐渐得到推广。

新能源具有无污染、可再生等优势，新能源发电的类型主要有风能发电、太阳能发电、以及水利发电等。

随着社会的不断进步，传统能源发电以及人类活动给社会环境带来了严重的破坏，同时能源消耗持续能加，导致传统的能源日益减少。

此时新能源发电开始逐渐替代传统的能源发电，因此加强对新能源发电的开发和研究对于人们的生活和社会发展都具有重要意义。

1.2新能源并网发电的特点
新能源发电对于环境保护和解决传统能源稀缺问题都具有十分积极的意义，但是与传统的能源发电相比，新能源本身具有一定的间歇性特点。

例如，风能和太阳能，如果将风能和太阳能作为发电的主要能源，那么发电设备对于风能和太阳能的需求量就十分大；对于特殊季节或者是天气，如果出现光照或者是风力不足，就会导致发电设备无法满负荷的运行，进而无法制造出大量的电能来输送到公共电网中。

2新能源并网对电力系统电能质量的影响
2.1新能源并网对电压偏差的影响
①对电压闪变和波动的影响
首先从分析新能源发电的特点入手，光伏发电是利用太阳能，其发电效率受到温度、光照等因素影响较大，白天因晴天和阴天的温度、光照有较大差异发电量不同，晚间因温度低、无阳光不发电，从而造成光伏发电输出功率变化较大，引起电压变化较大。

风力发电受风速的影响较大，所以一般都在风能资源丰富的地区建立风力发电厂。

风速变化造成风力发电功率变化较大，从而造成电压的闪变、波动。

新能源发电机组的停止和开启、出力等过程中，输出功率会发生较大的波动，电压也随之发生较大的变化，对电网造成很大的冲击，导致电压闪变与波动。

并网的短路容量值越高，电压闪变波动越少。

通过对电压变化原因的研究，制定相应的措施可以有效减少新能源并网对电力系统造成的不良影响，保证电力系统正常运行。

②对馈线稳态电压的影响
因新能源发电受外界因素影响，输出电压变化较大，输出功率变化也较大，并网后当新能源容量占比较大时，便提高了电网运行电压调节的难度。

而现有电力系统一般都是通过投切电容器和 LTC 调压分接头来调节电压，这样的配置不能满足并网后电网安全运行对电压值的变化要求。

新能源并网后，不科学合理的电网调压方式会导致输出电压值的下降，导致用电电能质量的降低。

所以要保证并网后电力系统正常稳定运行，必须针对新能源并网对电网的影响，考虑优化电力系统的调压方式。

2.2对电力系统频率影响
由于新能源发电具有随机性、不确定性，可能会造成电网频率变化。

以风力发电系统为例，由于电力系统是一个动态系统，风力发电系统并网时，电网通过有功功率——频率平衡机制实现电网功率的平衡。

平衡控制机制主要依据电网对电能精准的预测。

电网调度人员根据过去发电调度计划，预测电力系统各个时段的电力负荷，从而根据各个时段的电力负荷，安排相应的热电设备容量进行发电，以便更好地应对实际负荷偏差。

这种预测方式减轻了电网各个发电机组输出功率的调整，又降低了发电机组利用功率预留一定的备用容量，确保了电网运行的经济性。

但是由于风力发电机组的输出功率随着风速的变化频繁波动，反而进一步增加了电网调节频率的负担。

风力发电机组并网后，将原有的功率波动注入到电力系统相对稳定的一个动态系统中。

将风力机组输出功率看作负功率，那么电网调度可以根据负荷和风力发电机组电力的预测结果进行叠加后得到等效的负荷，以确定电网调度曲线。

2.3对电网谐波的影响
新能源接入电网，主要有风电场与光伏发电站接入电网两种形式，对光伏电站来说，在接入电网后，因受逆变器 IGBT 物理特性及其本身的脉宽调节控制特点影响，光伏电站并网运行中会引起相应的电流、电压谐波，同时由于光照强度改变（如浮云阴影影响、自然光强度改变、物体阴影影响等），使得光伏系统输出功率发生间歇性波动改变，再加上不对称光照等，都将造成谐波被污染。

对风电系统来说，在其接入电网后它的谐波主要来自于：风电机组自身所配置电力电子设备会产生谐波；风电机组并联补偿电容器和线路电抗产生谐振而造成谐波。

全功率变速变频风电系统，它的电流谐波值主要由调制形式与开关频率所决定，针对定开关频率调制，会在其开关频率及其倍频附近出现峰值谐波，而变开关频率调制，则会产生很宽的整次谐波与间谐波频带。

为了对新能源系统与配网所承担谐波职责进行区分，按照系统与负载参数得到谐波阻抗，然后通过 PCC 点谐波检测电流值评估用户的谐波电压水平。

针对含有新能源的电网系统，准确鉴别新能源与配网在公共接入点引起的电流电压谐波情况，对于处治与监测新能源电力系统谐波污染十分有利。

2.4电网的信息孤岛问题
新能源并网后，太阳能光伏发电机组和风力发电机组向配电网提供电能，因此需要将新能源发电系统和本地电网电源连接在一起，让配电网达到一个新的平衡状态，确保电网独立运行。

由于新能源发电系统是功率比较小的独立电源，系统并不受到电网调控。

如果配电网提供的电能大于居民实际需求，则造成配电网空载运行，可能造成严重的浪费。

如果配电网提供的电能远远小于居民的实际需求，则导致电网的负荷增大，一旦超过电网负荷的限值，逆变器的温度会迅速升高，容易发生逆变器起火，将威胁到居民用电安全。

3优化新能源发电并网策略
3.1加强对电能质量的控制
通过前面就新能源发电对电力系统的影响进行综合分析，建议针对影响电能质量的主要因素，对电力系统进行优化。

一是电压闪变和波动方面，通过在电路中加装有源电力滤波器，来平衡并网的电压波动，通过加装动态电压恢复器，提高电网稳定性。

二是减少谐波影响，通过加装静止无功补偿器，减少谐波干扰。

3.2完善技术标准与规范
新能源发电涉及的技术领域比较多，新能源发电并网则更为复杂，所以在实际应用中还存在一些问题。

要不断加强对新能源发电并网的研究，不断完善新能源发电并网的技术标准，针对新能源并网中存在的问题进行攻关，减少并网对电力系统电能质量带来的不良影响。

同时认真学习研究电力信息通信技术等先进技术，做好电力系统的智能化管理，及时监测并网对电网运行的影响，从而不断优化新能源并网技术，减少谐波、电压波动等对电力系统的危害，确保新能源发电行业可持续发展。

结语
目前，我国新能源发电并网对电网的电能质量还存在一定影响，极大地威胁了电力系统的正常运行。

为了保证新能源发电并网推动我国电力系统的稳定发展，相关的技术部门与工作人员必须要不断研究和完善相关的技术标准，进而确保广大群众能够拥有安全稳定的电力资源。

参考文献
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