新能源發(fā)電并網對電網電能質量的影響及決解方案

一、引言

如今社會經濟發(fā)展對能源資源需求不斷增加，為減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴，在新能源研究推廣方面投入了大量資金，并取得了一定的成效。目前，我國新能源發(fā)電并網規(guī)模持續(xù)擴大，由此也暴露了一些問題，如新能源發(fā)電并網占比增大后，電網運行穩(wěn)定性受到影響，電能質量下降，如何解決此類問題直接關系到新能源發(fā)電技術的未來進一步推廣運用。

二、新能源發(fā)電并網概述

新能源具有諸多優(yōu)點，種類較多，如太陽能、海洋能、風能等，其逐漸替代傳統(tǒng)能源。人們要大力發(fā)展新能源產業(yè)，緩解環(huán)境污染，解決能源短缺問題。和傳統(tǒng)能源相比，新能源具有間歇性，如太陽能、風能。一些電力企業(yè)將風能和太陽能當作電能的主要來源，大力發(fā)展風力發(fā)電和太陽能發(fā)電產業(yè)，使得風能和太陽能的需求不斷增加。

但是一旦遇到無風、陰雨天等情況，就會影響新能源發(fā)電設備的正常運行，導致發(fā)電能力下降?，F階段，部分地區(qū)大力發(fā)展經濟，卻忽視環(huán)境保護，釀成嚴重的環(huán)境污染，各種傳統(tǒng)能源的消耗量快速增加，導致傳統(tǒng)能源儲量快速減少。在這種情況下，積極開發(fā)和使用新能源具有十分重要的作用。13774430992

新能源發(fā)電并網形式多樣，當前人們要大力研究新能源發(fā)電技術和并網技術，大力推廣和應用新能源，拓展新能源的發(fā)展空間。

三、新能源并網對電網造成的影響

（一）對電網頻率的影響

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行過程中出現頻率異常的概率是很少的，根據相關并網光伏頻率變化數據可以知道，即使光伏發(fā)電站容量較小時，也可以允許多臺機組投切，13774430992而不會出現電網頻率受限的情況。而在新能源發(fā)電站的發(fā)電容量占電網內總量比例逐漸增大時，由于新能源發(fā)電機出力的隨機性，就可能導致整個電網系統(tǒng)頻率出現波動，由此對用電用戶或整個電力系統(tǒng)的正常運行產生不良的影響。根據相關實驗數據并建立風電功率波動對電力系統(tǒng)頻率的評估模型后，我們可以得出0.01～1.0 Hz的功率波動對整個電網系統(tǒng)的影響較大。

（二）電力諧波

新能源發(fā)電在進行并網時需通過電子電力設備進行功率轉換，而新能源發(fā)電的特點決定了其需較為頻繁地啟動與關閉，會產生諧波分量。諧波分量對電網和用戶的影響都較大，如造成諧波污染會導致電壓共振等問題。諧波污染的程度主要受功率變換器的連接、電機繞組、電機接地等因素的影響，如諧波污染程度較大對電網的穩(wěn)定運行構成威脅，電網調度機構可能會選擇將新能源發(fā)電斷開，保證電網的穩(wěn)定運行。13774430992因此，在新能源發(fā)電安裝時要認真評估分析諧波影響并建立模型進行模擬，以保證新能源發(fā)電的質量。

（三）電壓穩(wěn)定性

新能源發(fā)電在并網時電網由單電源變?yōu)槎嚯娫磥碓?，會引發(fā)潮流方向與大小的變化，造成電網的穩(wěn)態(tài)電壓發(fā)生變化，而新能源發(fā)電由于其時間性的特點需要退出電網時，又會再一次對電網造成影響，致使部分節(jié)點失去電壓支撐，導致電網的線路出現電能問題。為避免以上影響，新能源發(fā)電并網時要保持高功率，這樣在新能源發(fā)電退出時不會導致電壓出現較大的波動。但不同的新能源發(fā)電并網時對電網電壓造成的影響不同，現階段還沒有更好的方式去避免。13774430992

四、改善新能源發(fā)電并網對電網電能質量影響的措施-系統(tǒng)功能

顯示有源濾波和無功補償裝置運行情況，包括補償電流、負荷電流，電網電壓，IGBT上下橋臂溫度等。

六 電能質量在線監(jiān)測裝置硬件選型

本辦法對發(fā)電企業(yè)（包括分布式電源）、電網企業(yè)、用電企業(yè)的電能質量管理均有明確要求，要求在發(fā)電企業(yè)并網點、電網企業(yè)非線性設施、用電企業(yè)公共連接點設置電能質量監(jiān)測裝置，這會促進市場對電能質量在線監(jiān)測裝置的需求。安科瑞APView500電能質量在線監(jiān)測裝置滿足Q/GDW 10650.2-2021《電能質量監(jiān)測技術規(guī)范第2部分 電能質量監(jiān)測裝置》中A級電能質量監(jiān)測裝置要求，可以滿足辦法對發(fā)電企業(yè)、電網企業(yè)和用電企業(yè)電能質量在線監(jiān)測要求。13774430992

表1 電能質量監(jiān)測裝置功能要求(來源于Q/GDW 10650.2-2021)

APView500YG電能質量在線監(jiān)測裝置通過對引入的電壓、電流信號進行分析處理，裝置每周波采樣高達 1024 點，實現對電能質量指標進行高精度監(jiān)測。集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制、數據通信等功能為一體，通過國家電網江蘇省電力試驗研究院入網要求檢測。13774430992能夠滿足發(fā)電、輸電、用電系統(tǒng)電能質量監(jiān)測的要求，廣泛適用于分布式電源并網點和化工、鋼鐵、冶金、醫(yī)院、數據中心、交通建筑等用電企業(yè)公共連接點的電能質量監(jiān)測。

七 電能質量治理裝置

隨著新型電力系統(tǒng)建設高速推進，預期未來高比例電力電子設備會持續(xù)接入電網，給電網的電能質量帶來的“污染”愈加嚴重，成為電力系統(tǒng)未來面臨的新問題。對此，本辦法提前謀劃，加強管控，明確電能質量管理應當遵循“標準指引、預防為主、綜合治理”的方針，發(fā)電企業(yè)、電網企業(yè)和用電企業(yè)應當開展電能質量監(jiān)測，指標超標時應當主動采取治理措施。且電能質量治理設備、在線監(jiān)測裝置應當與主體工程同時設計、同時施工、同時驗收、同時投運。

安科瑞電能質量治理裝置包括有源濾波裝置、有源無功補償裝置、中性線安防保護器及諧波保護器等產品，協(xié)助用電企業(yè)治理和改善電能質量，打造“連接”-“監(jiān)測”-“治理”閉環(huán)模式。

連接收集：通過智能化終端、本地、云平臺等方式，采集海量設備運行狀態(tài)，進行預防性維護和治理；

監(jiān)測分析：通過電能質量數據分析、記錄事件過程和擾動方向、報警事件過程順序分析等方式，做到系統(tǒng)運行風險全掌握。

治理優(yōu)化：通過無功補償、諧波治理、潮流分析等提供系統(tǒng)運維優(yōu)化建議，維護改造升級前后效果對比。13774430992

八 結束語

安科瑞具備電能質量在線監(jiān)測裝置、電能質量治理設備以及電能質量管理平臺，可以高度契合本辦法要求的發(fā)電企業(yè)、電網企業(yè)和用電企業(yè)對電能質量監(jiān)測、電能質量治理以及信息管理的要求，為建立更加堅強、低碳的新型電力系統(tǒng)持續(xù)努力。