可再生能源并网发电研究报告

可再生能源并网发电研究报告

本报告首先结合可再生能源发电自身局限性、并网运行时对电网造成的不

利影响以及市场机制调节作用分析了目前可再生能源并网发电面临的阻碍。重点针对风电、太阳能发电、生物质发电、分布式能源发电等领域，从产业发展的宏观角度，对我国的可再生能源并网发电政策、发展现状和产业发展过程中存在的问题，进行了深入分析，并展望了未来发展趋势，给出政策建议。

可再生能源并网发电面临的阻碍

1、自身局限性

（一）发电稳定性问题

如小水电的发电能力随雨量变化而变化，各地还各有其特点，不但丰水

年枯水年不同，全年也有季节性变化。即便一日之间，其可用的来水量也有很大的不确定性。由于库容不大，下级径流电站几乎无调节性，风能发电的稳定性较小水电更差，需要电网来支持。太阳能只能白天发电，照射量的强度和角度一日间也有变化。云层移动和厚薄的变化等，都会影响其发电功率，不满足工业用电的稳定需求。

（二）调频调压能力有限

调频调压能力有限。常规能源发电机组对电网调频和调压有着重要的作

用，而目前可再生能源机组由于容量较小，很多小电站无人值守，所以无法参与系统调整，即便参与调节，其调节能力也极为有限。至于风电机组，当系统运行参数超过一定范围时会自动停机，如果运行条件进一步恶化，还可能造成电网稳定雪崩效应。

（三）地区差异大

地区差异大。如小水电集中在四川、广东、浙江、湖北等南方省份。中

国虽是风能资源丰富的国家，仅次于俄罗斯和美国，但主要分布在东南沿海、山东半岛、辽东半岛及海上岛屿、内蒙古等。我国西藏、青海、内蒙古等高原的年太阳辐射热量和日照时数均较高，属太阳能资源丰富地区，东部、南部及东北等地区为太阳能资源较丰富和中等地区，四川盆地、贵州等地太阳能资源稍差#受原料收、储、运体系的限制，稍有规模的生物质能发电项目集中分布

在山东、吉林和新疆等地；对于发电有开发价值的高温地热，主要分布在藏南、滇西等地；潮汐发电则必须在潮差较大的海湾或河口筑坝构成水库，受地形影响较大。

2、对电网运行的不利影响

（1）并网过程对电网的冲击

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部分可再生能源发电机组由于容量小，常常采用异步发电机。由于没有独

立的励磁装置，并网前发电机本身没有电压，因此并网时必然伴随一个过渡过程，会出现5~6倍额定电流的冲击电流。对小容量的电网而言，大量异步电机同时并网瞬间将会造成电网电压的大幅度下跌，从而影响接在同一电网上的其它电器设备的正常运行，甚至会影响到整个电网的稳定与安全。目前可以通过装设软起动装置和风机非同期并网来削弱冲击电流，但可能给电网带来一定的谐波污染。

（2）对系统稳定性的影响

大型电网一般具有足够的备用容量和调节能力，风电进入一般不必考虑频

率稳定性问题，但是对于孤立运行的小型电网，风电带来的频率偏移和稳定性问题不容忽视。若大型风电场多台风力发电机组同时直接并网会造成电网电压骤降当风速超过切出值，风力发电机会从额定出力状态自动退出并网状态，风力发电机组的大量停会造成损失大量的机端电容补偿，从而会导致电网电压的突降，而电网电压突降必然会导致系统电压稳定性水平的降低。

（3）对电能质量的影响

随机性较强的可再生能源发电机组对电能质量的影响主要表现为频率波动、

电压波动、电压闪变、电压跌落及谐波等。当并网的可再生能源发电机组启停或输出功率波动时，将导致电网频率波动、电压波动，引起电压闪变和跌落等问题。谐波问题主要出现在风电上，主要有两种方式：一种是风力发电机本身配备的电力电子装置，另一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振。

（4）对发电计划与调度的影响

传统的发电计划基于电源的可靠性以及负荷的可预测性，但部分可再生能

源电站出力的不可控性和随机性使得对其既不能进行可靠的负荷预测，也不可能制定和实施正确的发电计划。随着这类随机电源容量比例的增加，必将给电网调度带来不少压力

（5）对保护装置的影响

异步发电机在发生近距离三相短路故障时不能提供持续的故障电流，在不

对称故障时提供的短路电流也非常有限。相关保护应根据有限的故障电流来检测故障的发生，使保护装置准确而快速的动作。另一方面，尽管其提供的故障电流非常有限，但也有可能会影响现有配电网络保护装置的正确运行。此外，对于风电来说，为了减少风电机组的频繁投切对接触器的损害，有风期间风电机组都保持与电网相连，当风速在起动值附近变化时，允许风电机组短时以电动机运行。因此，风电场与电网之间联络线的功率流向有时是双向的，风电场继电保护装置的配置和整定应充分考虑到这种运行方式。

（6）对电网运行经济性的影响

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大部分可再生能源发电的运行成本很低，与火电机组相比可以忽略不计。

但是部分可再生能源具有很强的随机性，目前的预报水平还不能满足电力系统实际运行的需要，在安排运行计划时只能将其作为未知因素考虑。为了保证其并网以后系统运行的可靠性，需要在原有运行方式的基础上，额外安排一定容量的旋转备用以跟随其发电功率的随机波动，维持电力系统的功率平衡与稳定。由此可见其并网对电网经济运行具有双重影响：一方面分担了传统机组的部分负荷，降低了电力系统的燃料成本。另一方面又增加了电力系统的可靠性成本。

3、市场的调节作用难以充分发挥

我国可再生能源发电行业带有强烈的行业垄断和地方保护色彩,条块分割比

较严重。在可再生能源行业的内部,远没有形成一种优胜劣汰的良性循环机制,产品检验标准和质量检测体系远未建立,市场无序竞争的现象比较严重。市场对资源优化配置的主导作用难以充分发挥。

可再生能源并网发电发展策略

一、风电发展对策

（一）国家政策鼓励

我国已经制定了2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%，以及单