新能源发电并网对电网电能质量的影响研究

李岩

摘要：近年来，我国经济保持稳步发展，诸多行业表现出良好的发展势头，能源消耗总量逐渐增加。人们开始积极寻找替代传统能源的方式，目前已经取得一些成果。新能源基本不会污染环境，可以逐步代替传统能源。在运用新能源的过程中，人们要考虑使用成本和能源利用率。本文首先概述了新能源发电并网，然后分析了新能源的种类和特点，详细说明新能源发电并网对电网电能质量的影响，最终提出建议，以推动新能源发电并网的持续发展。

关键词：新能源;发电并网;电能质量

可再生能源发电技术已经成为当今时代十分具有开发潜力的技术项目，其中风力发电和光伏发电等分布式发电技术对于满足我国整体的用电需求起到了重要的作用。但是可再生能源发电技术不可避免要面临并网状态，为最大限度上保障可再生能源的发电利用率，并网系统要合理控制相关策略，从而在保证最大输出的基础上达到对电网电能质量影响的最小化。即使在这种策略控制下，由于风速或光照强度等动态波动变化因素的不断改变，使得新能源并网发电站的输出功率存在着较大波动，这种间歇性的功率波动对整体的电能质量会造成不利影响。新能源发电系统在并网设置时往往会采用电力电子装置，就会不可避免的产生电压电流谐波，从而使变流器产生附加谐波电流，从而在很大程度上会影响电网频率波动和稳定性。

1新能源发电并网概述

新能源具有诸多优点，种类较多，如太阳能、海洋能、风能等，其逐渐替代传统能源。人们要大力发展新能源产业，缓解环境污染，解决能源短缺问题。和传统能源相比，新能源具有间歇性，如太阳能、风能。一些电力企业将风能和太阳能当作电能的主要来源，大力发展风力发电和太阳能发电产业，使得风能和太阳能的需求不断增加。但是，一旦遇到无风、阴雨天等情况，就会影响新能源发电设备的正常运行，导致发电能力下降。现阶段，部分地区大力发展经济，却忽视环境保护，酿成严重的环境污染，各种传统能源的消耗量快速增加，导致传统能源储量快速减少。在这种情况下，积极开发和使用新能源具有十分重要的作用。新能源发电并网形式多样，当前，人们要大力研究新能源发电技术和并网技术，大力推广和应用新能源，拓展新能源的发展空间。

2新能源发电并网的特征和类型

2.1新能源并网发电的特点

新能源发电对于解决传统的能源稀缺问题和保护生态环境具有十分重要的意义，但是与传统的能源发电相比来说，新能源本身具有间歇性特点。风能和太阳能在作为主要发电能源时，发电设备对于风能和太阳能的需求量是十分巨大的。但是特殊季节或者天气情况下光照和风力往往会出现变化，这就会很大程度上导致发电设备无法满负荷运行，也就意味着无法制造出大量的电能来输送到公共电网中，最终对整体的电动质量产生不利影响[1]。

2.2新能源并网发电的类型

随着经济社会的迅速发展，传统的能源发电给人类社会生态环境造成了严重的破坏。因此新能源发电逐渐成为新的环保趋势，能源并网发电形式也逐渐得到了推广。目前阶段新能源并网发电的类型主要有风能发电、太阳能发电以及水力发电等。随着科技条件的不断进步，更多类型的新能源发电形式也会逐渐出现，这些都对人们的生活和社会进步产生了十分重要的影响。

3新能源发电并网对电网电能质量产生的影响

3.1对电网频率的影响

传统电力系统运行过程中出现频率异常的概率是很少的，根据相关并网光伏频率变化数据可以知道，即使光伏发电站容量较小时，也可以允许多台机组投切，而不会出现电网频率受限的情况。而在新能源发电站的发电容量占电网内总量比例逐渐增大时，由于新能源发电机出力的随机性，就可能导致整个电网系统频率出现波动，由此对用电用户或整个电力系统的正常运行产生不良的影响。根据相关实验数据并建立风电功率波动对电力系统频率的评估模型后，我们可以得出0.01～1.0Hz的功率波动对整个电网系统的影响最大[2]。

3.2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。

3.3新能源发电的间歇和波动性对电能质量的影响

根据当今的实际情况来看，大部分的新能源发电都存在着间接性和波动性缺陷。以风力发电为例，风能本身的不稳定和季节性特点，就使得变电站产生的电能也就会随之出现间接性和波动性状态，进而使得新能源在发电并网过程中对电能的整体质量产生不良影响。对于这类新能源电能来说其控制手段比较复杂而且难以实现，在控制过程中还会产生电能冲击会直接导致电量频率紊乱，进而出现电力供应偏差或者电网闪变故障。为了有效改善这种故障情况，就需要在风力发电厂穿过低压时就把电厂的电压控制在一个较低的范围内。还要不断提升电网对于电量的接纳能力，不断调整将电网的电量峰值调整到合理的数值范围内，从而保证电网的稳定运行。

4推动新能源发电并网发展的建议

4.1协调新能源和控制储能的关系

近几年，电力企业设计和开发出一种以分散控制为主、协调控制为辅的控制模式，积极协调新能源和控制储能的关系。电力企业设计并开发出广域协调方式，通过广域形式协调常规发电机组、储能和具有间歇性的新能源。电力企业可以借助超级电容和蓄电池构建储能系统，有效应对新能源每个阶段输出功率的变化[3]。

4.2统一新能源发电并网标准

根据相关实践可以得知当前情况下，我国对于新能源的发电并网标准不够统一，相关的规定条例还不完善。相关技术人员对于整个电力系统的稳定性和新能源并网发电会产生的负面影响掌握程度不够，并且对于系统的电网调度以及影响电网输电整体质量的因素都无法做出科学的解释和并制定应对措施。因此相关部门和机构要系统完善风力发电和光伏发电的相关设施，严格管理逆变器和控制器。在运行过程不断加强技术方面的研究进度，并且针对新能源发电并网过程中可能出现的故障提出科学有效的解决措施。最后要不断统一各地多样的并网标准，明确新能源发电并网准入门槛，并规定相关部门严格执行并网标准，从基础条件保证新能源发电并网的安全性和有效性。

结论：新能源发电并网会影响电网电能质量，可能影响电网的正常运行。要想实现新能源发电并网，推动电力系统的可持续发展，电力企业需要不断努力，积极优化电力系統，升级电力技术标准，为大众提供安全和稳定的电力资源。

参考文献：

[1]吕志盛，闫立伟，罗艾青，王强钢，周念成.新能源发电并网对电网电能质量的影响研究[J]华东电力，2021，40（02）：251-256.

[2]宋平凡，佟胜伟，段森园.新能源发电并网对电网电能质量的影响分析[J].通信电源技术，2020，36（12）：139-140.

[3]盛万兴，吴鸣，季宇，寇凌峰，潘静，施海峰，牛耕，王中冠.分布式可再生能源发电集群并网消纳关键技术及工程实践[J].中国电机工程学报，2021，39（08）：2175-2186+1.