新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響及決解方案

一、引言

如今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源資源需求不斷增加，為減少對(duì)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(guó)新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，由此也暴露了一些問題，如新能源發(fā)電并網(wǎng)占比增大后，電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性受到影響，電能質(zhì)量下降，如何解決此類問題直接關(guān)系到新能源發(fā)電技術(shù)的未來進(jìn)一步推廣運(yùn)用。

二、新能源發(fā)電并網(wǎng)概述

新能源具有諸多優(yōu)點(diǎn)，種類較多，如太陽能、海洋能、風(fēng)能等，其逐漸替代傳統(tǒng)能源。人們要大力發(fā)展新能源產(chǎn)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(fēng)能。一些電力企業(yè)將風(fēng)能和太陽能當(dāng)作電能的主要來源，大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)，使得風(fēng)能和太陽能的需求不斷增加。

但是一旦遇到無風(fēng)、陰雨天等情況，就會(huì)影響新能源發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行，導(dǎo)致發(fā)電能力下降。現(xiàn)階段，部分地區(qū)大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，卻忽視環(huán)境保護(hù)，釀成嚴(yán)重的環(huán)境污染，各種傳統(tǒng)能源的消耗量快速增加，導(dǎo)致傳統(tǒng)能源儲(chǔ)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(wǎng)形式多樣，當(dāng)前人們要大力研究新能源發(fā)電技術(shù)和并網(wǎng)技術(shù)，大力推廣和應(yīng)用新能源，拓展新能源的發(fā)展空間。

三、新能源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)造成的影響

（一）對(duì)電網(wǎng)頻率的影響

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)頻率異常的概率是很少的，根據(jù)相關(guān)并網(wǎng)光伏頻率變化數(shù)據(jù)可以知道，即使光伏發(fā)電站容量較小時(shí)，也可以允許多臺(tái)機(jī)組投切，13774430992而不會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)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(wǎng)內(nèi)總量比例逐漸增大時(shí)，由于新能源發(fā)電機(jī)出力的隨機(jī)性，就可能導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)頻率出現(xiàn)波動(dòng)，由此對(duì)用電用戶或整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不良的影響。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并建立風(fēng)電功率波動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)頻率的評(píng)估模型后，我們可以得出0.01～1.0 Hz的功率波動(dòng)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響較大。

（二）電力諧波

新能源發(fā)電在進(jìn)行并網(wǎng)時(shí)需通過電子電力設(shè)備進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，而新能源發(fā)電的特點(diǎn)決定了其需較為頻繁地啟動(dòng)與關(guān)閉，會(huì)產(chǎn)生諧波分量。諧波分量對(duì)電網(wǎng)和用戶的影響都較大，如造成諧波污染會(huì)導(dǎo)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(jī)繞組、電機(jī)接地等因素的影響，如諧波污染程度較大對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅，電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)可能會(huì)選擇將新能源發(fā)電斷開，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。13774430992因此，在新能源發(fā)電安裝時(shí)要認(rèn)真評(píng)估分析諧波影響并建立模型進(jìn)行模擬，以保證新能源發(fā)電的質(zhì)量。

（三）電壓穩(wěn)定性

新能源發(fā)電在并網(wǎng)時(shí)電網(wǎng)由單電源變?yōu)槎嚯娫磥碓?，?huì)引發(fā)潮流方向與大小的變化，造成電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)電壓發(fā)生變化，而新能源發(fā)電由于其時(shí)間性的特點(diǎn)需要退出電網(wǎng)時(shí)，又會(huì)再一次對(duì)電網(wǎng)造成影響，致使部分節(jié)點(diǎn)失去電壓支撐，導(dǎo)致電網(wǎng)的線路出現(xiàn)電能問題。為避免以上影響，新能源發(fā)電并網(wǎng)時(shí)要保持高功率，這樣在新能源發(fā)電退出時(shí)不會(huì)導(dǎo)致電壓出現(xiàn)較大的波動(dòng)。但不同的新能源發(fā)電并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)電壓造成的影響不同，現(xiàn)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(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量影響的措施-系統(tǒng)功能

顯示有源濾波和無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行情況，包括補(bǔ)償電流、負(fù)荷電流，電網(wǎng)電壓，IGBT上下橋臂溫度等。

六 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置硬件選型

本辦法對(duì)發(fā)電企業(yè)（包括分布式電源）、電網(wǎng)企業(yè)、用電企業(yè)的電能質(zhì)量管理均有明確要求，要求在發(fā)電企業(yè)并網(wǎng)點(diǎn)、電網(wǎng)企業(yè)非線性設(shè)施、用電企業(yè)公共連接點(diǎn)設(shè)置電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，這會(huì)促進(jìn)市場(chǎng)對(duì)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置的需求。安科瑞APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置滿足Q/GDW 10650.2-2021《電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范第2部分 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置》中A級(jí)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置要求，可以滿足辦法對(duì)發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和用電企業(yè)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)要求。13774430992

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

APView500YG電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置通過對(duì)引入的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行分析處理，裝置每周波采樣高達(dá) 1024 點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行高精度監(jiān)測(cè)。集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測(cè)、電壓不平衡度監(jiān)測(cè)、事件記錄、測(cè)量控制、數(shù)據(jù)通信等功能為一體，通過國(guó)家電網(wǎng)江蘇省電力試驗(yàn)研究院入網(wǎng)要求檢測(cè)。13774430992能夠滿足發(fā)電、輸電、用電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的要求，廣泛適用于分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)和化工、鋼鐵、冶金、醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心、交通建筑等用電企業(yè)公共連接點(diǎn)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)。

七 電能質(zhì)量治理裝置

隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)高速推進(jìn)，預(yù)期未來高比例電力電子設(shè)備會(huì)持續(xù)接入電網(wǎng)，給電網(wǎng)的電能質(zhì)量帶來的“污染”愈加嚴(yán)重，成為電力系統(tǒng)未來面臨的新問題。對(duì)此，本辦法提前謀劃，加強(qiáng)管控，明確電能質(zhì)量管理應(yīng)當(dāng)遵循“標(biāo)準(zhǔn)指引、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和用電企業(yè)應(yīng)當(dāng)開展電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，指標(biāo)超標(biāo)時(shí)應(yīng)當(dāng)主動(dòng)采取治理措施。且電能質(zhì)量治理設(shè)備、在線監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)當(dāng)與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)驗(yàn)收、同時(shí)投運(yùn)。

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

連接收集：通過智能化終端、本地、云平臺(tái)等方式，采集海量設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)和治理；

監(jiān)測(cè)分析：通過電能質(zhì)量數(shù)據(jù)分析、記錄事件過程和擾動(dòng)方向、報(bào)警事件過程順序分析等方式，做到系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)全掌握。

治理優(yōu)化：通過無功補(bǔ)償、諧波治理、潮流分析等提供系統(tǒng)運(yùn)維優(yōu)化建議，維護(hù)改造升級(jí)前后效果對(duì)比。13774430992

八 結(jié)束語

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