新能源发电并网对电网电能质量的影响

浅议新能源发电并网对电网电能质量的影响

1.目前大规模风电、光伏发电等新能源发电并网存在的主要问题新能源发电站的接入对于电网电能质量将产生较大影响，有必要研究新能源发电站引起的电能质量问题，以保证并网新能源发电系统的可靠和稳定运行。新能源发电的目的是增加电力系统的电量，减少电力系统对一次能源的消耗。新能源发电具有间歇性、随机性、可调度性差的特点，目前，在电网接纳能力不足的情况下，大规模新能源发电并网会给电力系统带来一些不利影响，电网必须控制接入容量在可控范围内，以最大限度地减小不利影响，存在的主要问题也有很多，主要总结如下几点。

1.1间歇性和波动性发电特点

风力发电是通过风能转变为电能实现发电，因此风力发电与水电、火电等常规电源相比，其发电能力由风的大小、强弱而定，必然具有风的随机性、波动性和不可控性的特点。太阳能发电是将太阳能转变为电能，由于天气及地球运动原因，同样具有上述的特点。风力发电和光伏发电受天气影响均具有间歇性和波动性特点，并网电量随机波动较大、可调节性差，并网时会产生较大的冲击电流，从而会引起电网频率偏差、电压波动与闪变，引起馈线中的潮流发生变化，进而影响稳态电压分布和无功特性，使电网的不可控性和调峰容量余度增大，如果电网中没有足够的调峰容量，就会使电力系统的安全稳定性受到影响。如果风电机组不具备低电压穿越性能，风电场并网点电压跌落时，极易引发电网瞬时故障，影响电网

安全运行。这些问题的严重程度与接入点电网的电压等级、短路容量、联网设备及其控制方法、电源的类型及其并网容量等密切相关。因此，除并网风电和光伏发电系统应具备一定的并网技术性能外，还必须要求电网具备足够的调峰容量和接纳能力。同时要求并网发电系统配置有功功率调整和动态无功功率调整控制功能，还需要配置一定的无功补偿，以补偿场（站）内的无功损耗。

1.2注入电网的谐波

由于并网风力发电和光伏发电系统均配有电力电子装置，会产生一定的谐波和直流分量。谐波电流注入电力系统后，会引起电网电压畸变，影响电能质量，还会造成电力系统继电保护、自动装置误动作，影响电力系统安全运行。所以，需配置滤波装置、静止或动态无功补偿装置等，以抑制注入电网的谐波含量。

1.3孤岛现象

孤岛现象是当电网失压时，并网风力发电和光伏发电系统仍保持对失压电网中的某一部分供电的状态，并与本地负载连接形成独立运行状态。这时，孤岛中的电压和频率不受电网控制，如果电压和频率超出允许的范围，可能会对用户设备造成损坏；如果负载容量大于孤岛中逆变器容量，会使逆变器过载，可能会烧毁逆变器。同时，会对检修人员造成危险；如果对孤岛进行重合闸操作，会导致该线路再次跳闸。由此可见，对孤岛现象的检测和预防是十分重要的，这也是目前并网风力发电和光伏发电系统急需解决的关键技术之一。目前研究的重点技术包括功率预测和储能技术，具备功率预

测系统是并网的必备技术。

1.4并网标准

目前，我国还没有统一的关于新能源发电的并网标准，现有的多是关于大中型并网系统的技术规定，相关并网和检测技术标准、系统检测和认证体系等都还在逐渐完善中。事实上，目前关于大中型新能源发电并网对电力系统安全稳定性、电能质量、电网调度和运行等的影响因素，以及电网接纳能力等方面的技术问题尚没有确切定论，对接入系统的有功/无功控制能力、电能质量及低电压穿越能力等的检测手段也不完善，包括对控制器、逆变器、输配电设备、双向计量设备及系统安全性方面的检测。随着大中型新能源并网系统的发展，对电网的接纳能力、电量调度运行、配套政策等方面会提出新的要求。

2.光伏发电系统并网电能质量测试数据分析

太阳能是可再生能源，它资源丰富，既可免费使用，又无需开采和运输，是清洁无污染的能源。太阳能光发电是指不通过热过程直接将太阳的光能转换成电能的太阳能发电方式，可分为光伏发电、光感应发电、光化学发电、光生物发电。其中光伏发电是太阳能光发电的主流，通常所说的太阳能光发电就指光伏发电。光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳能电池（光伏电池）将太阳能直接转化成电能。它的优点是清洁、安全、可靠性高，故障率低，寿命长；缺点是能量分散，间歇性大，地域性强。太阳能光伏发电系统由太阳能电池组件、直流监测配电箱、并网逆变器、计量装置

及上网配电系统组成。太阳能通过太阳能电池组件转化为直流电力通过直流监测配电箱汇集至并网型逆变器，将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，经过升压（隔离）变压器并网。并网测试点应设在光伏电站并网点和公共连接点处。

2.1谐波分析

光伏电站并网后谐波含量是否合格是由并网接入点的短路容量、光伏电站的装机容量以及逆变器注入电网的谐波电流大小决定的。光伏电站的谐波含量应控制在《gb14549-1993电能质量公用电网谐波》规定的允许值的范围内，35kv母线电压总谐波畸变率不超过3%，各奇次谐波含有率不超过2.4%，各偶次谐波含有率不超过1.2%，否则应配备相应的滤波装置，从而避免对公用电网造成谐波污染。

2.2电压偏差分析

光伏电站接入电网后，公共连接点的电压偏差应满足《gb/t 12325-2008 电能质量供电电压偏差》的要求，35kv及以上公共连接点电压正负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%。

2.3闪变分析

光伏电站接入电网后，公共连接点的电压闪变应满足《gb/t 12326-2008 电能质量电压波动和闪变》的要求，长时闪变每次的测量周期取 2h，对于35kv出线，长时间闪变测试值为0.11，满足国标的要求。

2.4电压不平衡度分析

光伏电站接入电网后，公共连接点的电压不平衡度应不超过

《gb/t15543-2008 电能质量三相电压不平衡》的要求。

2.5功率分析

光伏发电受日夜季候的影响，造成输出功率随机波动性较强，发电稳定性较差。光伏电站输出功率随着太阳辐射量、太阳能电池组件的倾斜角度及组件效率、温度特性、灰尘损、最大输出功率跟踪（mppt）、线路损失、控制器及逆变器效率、蓄电池效率等因素的变化而变化。

3.应对措施

为解决上述问题，我国提出了借由煤电通道“打捆”输送风电的解决方案：结合国家在西部和北部地区开发建设煤炭基地的总体部署，在煤炭基地集约化建设大型煤电基地，通过特高压等输电通道向东部、中部缺能地区输送电力，实行“输煤输电并举”。截至目前，锡盟、哈密、准东和陕北、安徽两淮地区、呼伦贝尔二期等煤电基地及其特高压交直流外送通道前期工作基本就绪，具备近期加快启动建设的条件。而从基本流向看，西北部地区丰富的风电资源，也需要扩大到东部、中部电网进行消纳。因此，“建设大基地，融入大电网”的风电开发模式，可以借助煤电基地的外送通道，“打捆”输送风电基地风能资源。这将大幅度降低风电输送成本。