张健
国网山东省电力公司乐陵市供电公司 山东德州 253600
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。本文论述了风力发电和光伏发电对电网电能质量的影响，对新能源发电具有一定的指导意义。
关键词 ：新能源；并网；电能质量；影响
当前，我国传统的能源结构已经无法满足当前可持续发展的要求，而新能源的开发与利用成为当前能源战略目标的首要任务。以太阳能、风能资源为例，应用先进的技术，能够实现太阳能、风能向电能资源的转化，进而满足用电需求，实现电力网络的快速发展。新能源并网虽然实现了能源多元化，但是，对电力系统中的电能质量产生了一定的影响，因此，必须要采取必要的优化措施，提高新能源并网的应用效果。
1. 电能质量的概述
对于供电企业，电能质量指企业所提供的电能各项指标达到国家电网运行规范和技术标准的要求，为电力用户提供安全、可靠的电能；对于电力用户，电能质量指用户在用电过程中，可以确保电力不会受到扰动。一般用电压、频率和波形等指标进行衡量。对于电气设备生产商，他们生产的电力设备质量直接关系到电能质量的好坏。
电压质量主要是根据电网预设电压与实际输出电压之间的偏差判断供电企业消耗的电能质量，主要包括电压偏差、三相不平衡、频率偏差、过电压、欠压、电压谐波及电压波动等内容。电流质量包括电流谐波、陷波等。供电质量包括技术和非技术两个方面，非技术方面是供电公司对电力价格、电力服务等用户投诉问题的反应速度；技术方面是电压的质量和可靠性。
2. 新能源并网对电力系统电能质量的影响
2.1对馈线稳态电压的影响
电力系统的运行过程中，电压的调节往往需要通过专有的设备来实现，比如，有载调压变压器分接头的改变、投切电容器，能够使得电压符合电力系统稳定运行的需求。新能源并网以后，电力系统中的新能源发电往往占据了较大的比例，这种情况下，当发电功率存在较大的波动时，电力线路中的负荷也会随之发生一定的变化，此时，如果依旧采用传统的调压方式，往往难以保障电压的质量。在电压调节过程中，必须要结合电力系统的运行需求，进行调压方案的改变，保障新能源发电良好的电压控制效果。
一般情况下，电网与新能源发电站往往存在着公共衔接点，在此衔接点，接入电网短路容量、输电线路阻抗、新能源发电穿透功率都会对电压稳态产生一定的影响，因此，新能源并网对电压的影响，需要通过对这些因素的控制与调节来实现，以保障良好的电压稳定性。
2.2 新能源并网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。
2.3新能源并网对电力系统频率影响
当电网正常工作时不容易产生异常频率。
大多数分散式电源都是小型、模块化的独立电源，功率从几千瓦到50兆瓦不等，主要是为满足旺季期间城市居民和商业区居民的电力需求。在现场或附近安装相对较小的发电机组不仅可以满足你的电力需求，而且还可满足有配电网的运行要求。这些相对较小的发电机组包括燃料电池、小型太阳能、小型燃气轮机、燃气轮机和混合燃料电池单元。对大量分布式能源的访问继续增加了网格上分布式能源的比例，电网的频率可能由于新发电的随机性和不确定性而改变。
以风力发电系统为例。电力系统是动态系统，因此当风力发电系统连接到电网时，电网会通过主动工频平衡机制实现电网的平衡。平衡控制机制主要基于对网络中电能的准确预测，电网调度员根据先前的发电计划预测每个时间段的电力负荷，并据此组织该发电的热电容量时间以更好地应对实际负载偏差。该预测方法减少了电网中每个发电机组的输出功率的设置，并减少了使用能量的发电机组的备用容量，从而确保了电网的经济性。然而由于风力涡轮机的功率输出经常随风速的变化而波动，因此调节电网频率的负担甚至更大。当风力涡轮机连接到电网时，原始功率波动被注入到电力系统的相对稳定的动态系统中。
2.4新能源并网对电网谐波的影响
光伏发电并网后，因为其输出功率的不稳定性，会对电能质量带来不利影响。下面逐一进行分析。一是潮流方向变化。光伏发电在各地的发展情况不尽相同，与当地的天气有很大关系，所以光伏发电并网位置和容量也不一样，一旦光伏并网容量过大，也就是光伏发电规模较大，输出功率较大，在并网处获得的输入功率大，造成电压增加，超过一定的电压值，就会导致潮流倒向，对整个电网造成很大的冲击，妨碍电网系统的正常运行。二是电压波动。并网后作为电力系统的电源之一光伏发电功率的波动，直接影响了电网电压，导致电压波动。三是谐波畸变。光伏发电系统会大量使用电力电子换流器，作用是将光伏发电的直流电转变为交流电，这样方便电力的传输和利用，但是并网后会产生大量的谐波电流。这些谐波电流波形具有不稳定性，而电抗器、电容器的谐振特性，加强了谐波畸变。通过以上几点光伏发电对电网电能质量造成了较大的影响。风力发电并网造成谐波原因，一是由于风力发电系统中的补偿电容器与电抗在运行过程中相互作用产生，对电网系统的影响较大，是造成谐波的主要原因之一。二是电网不对称故障产生的电压谐波。三是风力发电机组自身运行产生的谐波。
3. 提升新能源并网电能质量的相关措施
3.1完善技术标准与规范
新能源具有环保和可再生能源的优点，近年来已被广泛使用。由于新能源发电涵盖更多的技术领域，且新能源发电的连接更加复杂，因此在实际使用的过程中仍存在一些问题。为减少并网对电网电能质量的负面影响，必须不断加大对新型发电系统互联的研究力度，不断提高新型发电系统互联的技术水平，解决新能源接入问题。同时应认真研究和检查能源信息和通信技术等先进技术，对供电系统进行智能管理，并及时监控电网连接对电网运行的影响，不断优化新的电网技术、谐波和技术以减少电压波动，确保新发电行业的可持续发展。
3.2 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。
4.结语
当前，在可持续发展的背景下，太阳能、风能等新能源逐步被应用于电力系统中，新能源并网逐步成为当前电力行业发展的主要趋势，虽然并网实现了电力网络的多元化，但也对电能质量产生了一定的影响。因此，必须采取必要的控制措施，提高电力系统电能的总体质量。
参考文献
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