新能源并网对电力系统电能质量的影响分析

发表时间:2020/7/20   来源:《中国电业》2020年2月第6期   作者:谭起超
[导读] 随着我国太阳能、风能、水能等新型发电模式的不断发展
        摘要:随着我国太阳能、风能、水能等新型发电模式的不断发展,近年来新能源已经成功接入到原有配电网内,促使传统配电网潮流单向供电模式发生转变。就新能源并网整体效果来讲,受其不确定性与间歇性特点的影响,并网后会对配电网的原有供电质量产生一定影响。因此就需要从专业角度进行分析,确认新能源并网对电能质量产生的影响问题,以提高系统电能质量为目的,采取积极有效的措施进行改善优化,本文就此进行了简单的探讨研究。
        关键词:新能源并网;电力系统;电能质量
        随着对太阳能、低热、风能、水能等清洁能源的不断开发利用,大大缓解以往电力行业的供需矛盾问题,并且更加符合可持续发展理念,对整个行业的发展具有积极的促进作用。但是新能源发电自身所具有的随机性、波动性以及不可调和性均决定了其在并入配电网时会存在系列问题,包括闪避变、电压波动以及谐波污染等,对电网电能质量造成影响,这是目前必须要研究解决的重要问题。
一、电能质量分析
        对于电能质量来讲,应用需求不同的国家对电能质量的要求并不完全统一,在我国电力行业发展中,将电能质量确定为供电企业所提供的电能各项指标达到国家电网运行规范以及技术标准,满足用户供电安全、可靠要求。而从电力用户角度出发,电能质量即用户的整个用电过程不会受到任何因素的影响,电压、频率以及波形等保持恒定。电能质量是电网建设与供电的研究要点,正常情况下所用电力设备知否达标,也会影响到电网的电能质量好坏。基于电网实际运行情况,可从电压、电流以及供电质量三个方面来分析判断电能质量好坏。其中,电压质量是通过比较电网预设电压和实际输出电压的偏差,确认供电企业所消耗的电能质量,分为电压偏差、频率偏差、三相不平衡、过电压、欠压、电压谐波以及电压波动等多项内容[1]。电流质量分为电流谐波以及陷波等内容。供电质量则可分为技术与非技术两个层面,技术层面便是电压质量与可靠性,非技术层面则是供电企业对电力价格、电力服务等用户投诉问题的反应速度。
二、新能源并网对电能质量的影响
        1.对电网电压的影响
        1.1馈线稳态电压
        电力系统运行必须要通过专业设备来调节电压,常见的如有载调压变压器分接头的改变、投切电容器,确保电压可以满足电力系统稳定运行要求。实现新能源并网,新能源发电便成为电力系统的主要部分,如果发电功率波动过大,便会造成电力线路内的负荷发生相应的变化,依然应用传统调压方式处理,就无法保证系统电压的质量。根据实际需求,必须要对传统调压方式进行调整,保证新能源发电可以维持良好的电压控制效果。大部分情况下,电网和新能源发电站会设置公共衔接点,这样接入电网短路容量、新能源发电穿透功率以及输电线路阻抗等就会影响电压稳定性,在进行并网研究时,必须要针对各项影响因素进行管理,通过有效的调压方式,保证系统电网的稳定性[2]。
        1.2电压波动与闪变
        新能源发电具有明显的不确定性、随机性以及波动性,如果不采取任何措施直接并网,必定会对电网电能质量产生影响,增大管理难度。新能源并网后会存在部分不可控电量,对冲击原有的电网电流,导致电网出现闪变、波动以及频率偏差,甚至还会造成馈线潮流变更,导致电网无法正常运行。在电网调峰容量下降到最低限值后,会大大削弱电力系统的可靠性。在实际操作中,新能源并网必须要采取系列措施来提供保障,不断提升电力系统的电量接纳能力,提高系统调峰容量,保证电网可以维持可靠稳定的运行状态。


        2.对电网谐波的影响
        目前我国新能源并网的主要对象为风电场和光伏发电,想要维持稳定可靠的供电状态,就需要有专业的电力电子装置作为支持。对现状进行分析可知,并网技术的应用还存在较多的缺陷,例如并网光伏逆变器的控制是以脉宽调制为基础,导致在新能源并网过程中很容易出现严重的电压与电流谐波问题[3]。并且,光照、角度等因素也会对并网结果产生较大影响,均会造成电力系统谐波污染。必须要重视导致谐波问题发生的各影响因素,采取有效措施进行控制,提高新能源并网电能质量。
        3.对电网频率的影响
        新能源发电还具有较强的随机性,在并网后电力系统总体发电容量超出最大限定,就会造成系统内电网频率产生较大波动,影响电力系统的供配电质量。例如风力发电受到风电场功率波动影响,如果直接将其对电力网络产生的影响转化为传递函数,在函数模型内包括风电场输出功率波动以及火电机组转速变化,再建立相应评估模型,便可确定对电网运行产生影响的频率范围。新能源并网首先会影响到的是电力系统的频率,然后便会反映到电能质量上,在实际操作中必须要做好电网频率的实时监测,将此方面的影响控制到最小。
三、新能源并网电能质量优化措施
        1.协调控制储能与新能源
        为消除新能源并网对电网电能质量产生的影响,首先就需要供电企业的相关人员协调控制储能和新能源。进一步强调储能与大面积系能源发电整合、并网的管理控制,尤其是针对部分特殊环节,更是要实现各部门之间的协调控制工作,推行电力网络的多元化建设。以及还需要加大对专业储能技术的研究与投入,以提高新能源电网管理质量为根本,积极推广应用新能源发电装置,对系统发电装置进行更新,升级风电与广电爬坡率,消除新能源并网中存在的限制[4]。
        2.新能源电网调控控制
        新能源并网已经是电力行业发展的主流趋势,是实现电力系统优化的重要措施。面对新能源并网中存在的问题,为排除其对电网电能质量的影响,相关部门必须要加强对此方面的研究,优化电网调度控制方法,强调并网流程方面的管理与控制,保证可以在电力系统运行过程中,实现科学化电网调度,保证电能质量的同时,获取更高经济效益。要保证新能源并网的所有设备均处于正常运行状态,可以满足电网运行要求。目前对于新能源电网调控控制的研究,存在部分供电企业应用联络线频率偏差掌控技术,可以进一步提升新能源并网电力系统运行的稳定性。
        3.无功电压控制
        电网系统无功电压管控在不断调整,新能源并网逐渐实现了分区域、分层次和就地平衡发展。针对无功电压相关装置的管理,需要基于电网电能质量要求,对各无功装置进行合理选择,保证可以达到相互协调配合的效果,消除不同设备之间的差异性,将多个环节电压控制在合理范围内,使其能够在新能源并网中发挥作用,达到预期的无功电压控制效果,维持电网系统的安全稳定运行。
结束语:
        为实现电力行业的持续健康发展,有越来越多的新能源得以开发和利用,新能源并网已经成为了行业发展的主流趋势。目前来讲,新能源并网还存在诸多的不足,为避免其对电网电能质量的不利影响,还需要进行针对性的研究,积极采取有效措施来解决问题,保证电力系统可以安全稳定运行,提升系统电能质量。
参考文献:
[1] 张阳玉,刘晓琳.新能源并网对电力系统电能质量的影响[J].价值工程,2020,39(14):235-236.
[2] 张哲闻.新能源并网对电力系统电能质量的影响[J].通信电源技术,2019,36(12):211-212.
[3] 杜梅,叶涛.新能源并网对电力系统电能质量的影响[J].数字通信世界,2019(07):144+185.
[4] 安向勇,张立伟,樊习英,苏晓学,张春茹,李峰.新能源并网对电力系统电能质量的影响[J].现代工业经济和信息化,2018,8(16):49-50+53.
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