光風(fēng)發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)有何影響？

在新能源特征和分布情況的影響下，新能源在發(fā)電的過(guò)程中依舊存在不穩定性和間斷性等無(wú)法控制的情況，而這樣的電網(wǎng)接入形式必定會(huì )對電網(wǎng)系統的穩定性和安全性帶來(lái)較大的負面影響，對電能質(zhì)量的影響較為突出。本研究主要系統地分析新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量所產(chǎn)生的影響以及相應的應對措施。

前言

人們的生活水平隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的不斷提高也在逐漸提升，對用電的需求也逐漸變高，這樣的需求給我們國家的電力供應系統帶來(lái)了巨大的壓力。雖然一些新的發(fā)電能源不斷的被發(fā)掘出來(lái)，但是新能源發(fā)電的不可控性會(huì )對電網(wǎng)中電能質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，所以有必要對新能源的接入引起的電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以確保新能源發(fā)電系統的穩定運行和可靠性。因此，有關(guān)部門(mén)以及相關(guān)工作人員應該重視起來(lái)對這方面的工作研究。

新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能影響

在新技術(shù)的基礎上，系統的利用和開(kāi)發(fā)可再生能源，例如核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能、氫能、生物質(zhì)能、地熱能等等。非常規能源通常情況下說(shuō)的就是除了傳統能源以外的新能源。相較于化石能源來(lái)說(shuō)，新能源有兩個(gè)明顯的優(yōu)勢，一個(gè)是排污量比較少且儲備量大，另一個(gè)優(yōu)勢是新能源是可循環(huán)及可再生的。21世紀以來(lái)，化石能源的大量使用給社會(huì )帶來(lái)了環(huán)境污染、能源枯竭和氣候變化等問(wèn)題，人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展和進(jìn)步受到了嚴重的挑戰。然而可再生能源和新能源進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代，在未來(lái)必定會(huì )變成社會(huì )發(fā)展的戰略方向和世界能源體系的生力軍。我國今后發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)就是掌握新能源技術(shù)。

由于我國對新能源發(fā)電的技術(shù)研究發(fā)展較晚，且具有一定的局限性，因此造成我國在利用新能源發(fā)電時(shí)缺乏穩定性，主要表現在較強間斷性、波動(dòng)性和隨機性，并且新能源發(fā)電的控制技術(shù)有很大難度?，F階段，電網(wǎng)接納的能力尚且不足，很難大規模的去接納新能源所產(chǎn)生的發(fā)電量，主要表現在以下幾個(gè)方面：

（1）波動(dòng)性與間斷性發(fā)電的影響

對于風(fēng)力發(fā)電來(lái)說(shuō)，風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率與風(fēng)速的大小有關(guān)。由于風(fēng)的能量與風(fēng)速的立方成正比，而自然界的風(fēng)速是極不穩定的，要想人為控制風(fēng)力大小是很難實(shí)現的，導致風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率變化很大。對于光伏發(fā)電來(lái)說(shuō)，光伏方陣的輸出功率與光照的強度有關(guān)，因此受天氣和氣溫的影響較大，和風(fēng)力發(fā)電一樣易出現波動(dòng)。大量的易波動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并入到傳統的電網(wǎng)中，會(huì )導致電網(wǎng)受到巨大的電流沖擊，造成電網(wǎng)頻率偏差、電壓波動(dòng)與閃變這些問(wèn)題。比如當風(fēng)電場(chǎng)的電壓出現下降情況時(shí)，如果風(fēng)電機組不具備低電壓穿越能力，很容易出現瞬間故障的情況。因此，為了避免這些情況的發(fā)生，首先要求并入電網(wǎng)的新能源設備具備規定的并網(wǎng)技術(shù)性能，其次需要電網(wǎng)具備足夠的調峰容量以及電量接納能力。其中新能源發(fā)電系統裝置中最不可缺少的是有功功率調整和動(dòng)態(tài)無(wú)功功率調整功能。此外，風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站站內容易出現無(wú)功損耗，因此，新能源發(fā)電系統配置應用的功能中還需要配置無(wú)功補償功能。

（2）諧波的影響

新能源發(fā)電系統中，可能給電網(wǎng)帶來(lái)諧波的途徑主要有兩種。以風(fēng)力發(fā)電系統為例，一種是風(fēng)力發(fā)電機本身配備的電力電子裝置會(huì )帶來(lái)諧波問(wèn)題。對于直接和電網(wǎng)相連的恒速風(fēng)力發(fā)電機，在軟啟動(dòng)階段要通過(guò)電力電子裝置與電網(wǎng)相連，會(huì )產(chǎn)生一定的諧波。對于變速風(fēng)力發(fā)電機，是通過(guò)整流和逆變裝置接入電網(wǎng)系統，如果電力電子裝置的切換頻率恰好在產(chǎn)生諧波的范圍內，則會(huì )產(chǎn)生很?chē)乐氐闹C波問(wèn)題；另一種是風(fēng)力發(fā)電機的并聯(lián)補償電容器可能和線(xiàn)路電抗發(fā)生諧振。為了對無(wú)功功率進(jìn)行就地平衡，風(fēng)力發(fā)電系統需配置并聯(lián)補償裝置，但由于諧波在不斷變化，加之電網(wǎng)的復雜性，在某些條件下可能會(huì )引起諧波放大，甚至系統諧振。

因此，在風(fēng)電場(chǎng)中，應盡量避免單一的變速或恒速風(fēng)電機組集中連接，這樣會(huì )在局部造成過(guò)高的諧波電壓，應采用不同類(lèi)型的風(fēng)機混合配置。其次是電力系統應該對濾波裝置進(jìn)行適當的配置，將電網(wǎng)中的諧波含量降低，在抑制諧波的同時(shí)合理使用動(dòng)態(tài)或者靜止無(wú)功補償裝置。

（3）孤網(wǎng)的影響

當大電網(wǎng)失壓以后，并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電會(huì )對電網(wǎng)中的某一部分繼續供電，并與本地負載形成連接，達到一個(gè)新的供需平衡狀態(tài)，形成孤網(wǎng)運行。此時(shí)，孤網(wǎng)中的電壓和頻率不受大電網(wǎng)控制，得不到大電網(wǎng)的調整支持，當負荷側負載發(fā)生變化或是發(fā)電側輸出功率發(fā)生變化，都會(huì )導致孤網(wǎng)供需失衡，使得孤網(wǎng)的電壓和頻率容易發(fā)生波動(dòng)，如果波動(dòng)范圍超過(guò)了允許的安全范圍，將嚴重影響設備的安全。當供大于需時(shí)，電壓和頻率會(huì )超出允許的范圍，可能會(huì )對用戶(hù)的設備造成損壞。當供小于需時(shí)，會(huì )使逆變器過(guò)載，可能會(huì )燒毀逆變器。因此，在新能源并入電網(wǎng)前，電力調度必須進(jìn)行嚴格把關(guān)、審核，對于風(fēng)力發(fā)電系統和光伏發(fā)電系統，具備功率預測功能，是必備的準入條件之一。

（4）并網(wǎng)標準不統一的影響

新能源的分布范圍較廣，但是分布不夠均勻，我們國家暫時(shí)還難以實(shí)現一個(gè)比較統一的新能源發(fā)電并網(wǎng)標準。按照我國現在的技術(shù)發(fā)展現狀，只能統一那些大型并網(wǎng)系統的技術(shù)標準，卻沒(méi)有統一其檢測技術(shù)，并且在系統檢測當中存在著(zhù)一定的缺陷，因此應該繼續進(jìn)一步完善系統的認證。

現階段，我國缺乏用專(zhuān)業(yè)的知識來(lái)分析破壞電力系統穩定性和大中型新能源并網(wǎng)中會(huì )降低電能質(zhì)量的主要原因，甚至對電網(wǎng)調度和影響電網(wǎng)運行的影響因素都缺少較為合理的認定，而且電網(wǎng)接納技術(shù)中所存在的問(wèn)題還在不斷的研究和探索當中，目前還沒(méi)有真正的形成統一的定論，對于接入系統進(jìn)行完善的檢測我國現階段的技術(shù)能力還很難完成。例如，對逆變器和控制器的檢測我們還需要不斷的完善。另外，雖然我們在不斷發(fā)展與探索輸配電設備和雙向計量設備的檢測技術(shù)，但是同一些西方發(fā)達國家的技術(shù)相比我國的技術(shù)還存在著(zhù)很大的差距。

今后應該采取的應對措施

從我國現階段新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響狀況來(lái)看，以后我國的并網(wǎng)技術(shù)在直流輸電技術(shù)、并網(wǎng)方式、智能化控制技術(shù)以及調度技術(shù)這四個(gè)方面的研究與開(kāi)發(fā)上需要進(jìn)行更大的努力與強化，在并網(wǎng)方式中發(fā)揮出可再生能源的支柱性作用，并且要在技術(shù)方面進(jìn)行有效的操作和控制。隨著(zhù)越來(lái)越廣泛的應用信息技術(shù)不斷地發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，人為控制必將會(huì )在今后的某一天被智能控制所取代。為了有效地提升電網(wǎng)系統安全保障的技術(shù)水平，就必須要使用智能控制技術(shù)；在輸電技術(shù)中看，對直流輸電技術(shù)和大規模的儲能技術(shù)的研發(fā)要不斷的加強與改善，進(jìn)而將電網(wǎng)運行系統的可靠性和穩定性通過(guò)直流輸電技術(shù)展現出來(lái)，這樣就會(huì )通過(guò)大規模的蓄能技術(shù)降低并網(wǎng)的時(shí)候對電網(wǎng)的損害。與此同時(shí)，在對新能源相對貧乏地區或者新能源比較多的地區進(jìn)行相互調度工作時(shí)，調度技術(shù)在工作的同時(shí)也得到了廣泛的應用，相應的技術(shù)水平也會(huì )隨之提高。

總結

由于新能源特性和我國現階段技術(shù)水平較低的原因，現階段的新能源并網(wǎng)在我國的電網(wǎng)電能應用上產(chǎn)生了一些消極的影響，較大程度的威脅著(zhù)電力系統的安全穩定運行。（備注：按照歐洲發(fā)達國家的經(jīng)驗，當光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電超過(guò)總電網(wǎng)功率的6%時(shí)，就會(huì )影響電網(wǎng)的穩定運行，必須要加裝儲能裝置）因此，面對這種情況，要讓相關(guān)人員以及有關(guān)政府部門(mén)對有關(guān)的技術(shù)和標準進(jìn)行完善，保證在消除新能源并網(wǎng)在我國電網(wǎng)電能上帶來(lái)不良影響的同時(shí)，有效地推動(dòng)我國電力系統的發(fā)展，最終提供給人們安全穩定的電力資源，保證人們的正常生產(chǎn)生活的需求，提高和改善人們的生活質(zhì)量。