浅析大规模新能源发电对电力系统稳定性的影响

浅析大规模新能源发电对电力系统稳定性的影响
摘要：本文简要介绍了新能源的分类，着重讨论了各类新能源的特点及优势。

分析了大规模新能源并网对于电力系统稳定性的影响，重点分析了大规模风电场
并网对系统产生的影响，并给出了合理性建议。

关键字：新能源；电力系统；稳定性影响
1 引言
随着社会经济的飞速发展，社会用电量逐年增加，同时，传统化学能源的大
量使用给环境造成了越来越大的压力。

近年来，为缓解经济发展与环境污染日益
突出的矛盾问题，各国抓紧发展新能源并网发电项目。

我国也是积极响应，大力
发展以风力发电、太阳能光伏发电等为代表的新能源发电技术。

与此同时，随着
各类并网新能源发电容量越来越大，对电网带来了各种影响。

2 新能源分类及发展状况
新能源指的是风能、太阳能、地热能、海洋能以及生物质能等非化石能源，
相应地，新能源发电的种类由其所利用的一次能源进行区分，主要有风力发电、
光伏发电、地热发电、海洋能发电以及生物质能发电等。

目前，世界范围内发展速度较快的为风电与光伏。

自2008 年起，美国和中
国的风电发展势头强劲，美国超过德国成为世界风电装机总量第一的国家，与此
同时，中国也第一次超过印度，风电装机总量位居亚洲第一。

到2012 年，中国
风电发展迎来了前所未有的高峰，第一次超过美国，位居世界第一。

同时，预测
中国风电装机总容量2015 年将达到 1 万兆瓦，2020 年将达到 3 万兆瓦。

同风力发电一样，光伏发电也逐渐受到世界范围内的重视与青睐。

我国地处
北温带与亚热带，全年日照时间在2300小时以上的地域占我国总领土面积的2/3，太阳能资源十分丰富，对其进行开发和利用将起到缓解能源紧缺的作用，有利于
实现我国社会的可持续发展，有利于提高人民的生活水平。

光伏发电可以通过配
备蓄电池组的方式孤立运行，也可以作为大电网的补充备用，以电源的形式并入
电力系统，在负荷较重的区域采用并网光伏系统将有利于缓解用电高峰时期电网
安全供电的压力。

据统计，光伏发电设备销量中近一半的用途是建立并网光伏系统，光伏并网将成为电网结构优化的新趋势。

加大对风电与光伏的有效利用，对
遏制环境污染及缓解能源紧缺有着十分重要的意义。

图三地热能发电
图四海洋能发电
3 大规模新能源发电对电力系统稳定性的影响
风速、光照是随时变化的，风电机组、光伏电站的出力主要由风速、光照强度的大小决定，因此风电场、光伏电站的出力也是波动的。

其不稳定性将会导致大规模风电、光伏电站
并网之后，造成电网电压、电流和频率的波动，影响电网的电能质量。

电网公司为消除不利
影响，需要增加额外的旋转备用容量，从而增加了电网运行成本，也会间接影响新能源的发展。

风电近几年发展尤为迅速，已经成为继火电、水电后的第三大电能生产形势，本文将着
重介绍大规模风电机组并网对电网稳定性产生的影响。

大规模新能源并网对电网暂态稳定性存在影响。

在新能源发电装机比例较大的电网中，
由于改变了电网原有的线路传输功率、潮流分布以及电能质量等，因此，大规模新能源并网
后电力系统的暂态稳定性会发生变化。

比如，大规模风机并网系统，如果地区电网较弱，风
电机组在系统发生故障后无法重新建立机端电压，风电机组运行超速失去稳定，将会引起地
区电网暂态电压稳定性破坏[2]。

大规模风电机组并网电力系统，其中风电机组的低电压穿越能力将会对电力系统稳定性
造成较大影响。

低电压穿越（LVRT）指在风机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，
甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复电压，直到电网恢复正常，即成功“穿越”这
个低电压区间。

当风电在电网中所占比例较大时，若风机在系统发生故障时采取被动保护式
解列方式，将会增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧故障，并最终导致系统其他机组全
部解列。

因此，在大规模风机并网的电力系统中，风电机组必须具备相应的低电压穿越能力。

4 结束语
环境的日益恶化与传统化石能源的不可再生性以及公众对于核能发电安全性的顾虑促进
了风能和太阳能等可再生能源发电形式的持续快速发展。

但这些新能源发电形式都具有间歇
性和随机性的运行特点，不稳定的输出特性与不可控的能源形式都给电力系统的安全稳定运
行带来了消极的影响，因此非常需要针对各类新能源特性，对大规模新能源并网电力系统的
稳定性进行深入研究分析。

参考文献：
[1] 迟永宁.大型风电场接入电网稳定性的研究[D].北京：中国电力科学院，2006.
[2] 张乐丰，王增平.风电并网对电力系统的影响，南京:电机工程，2011.
[3] 高玉洁.风电场接入电网后的电能质量问题分析[J].南方电网技术,2009,3（4）:68-72.
作者简介：
马冲，男，华北电力大学电力系统及其自动化硕士研究生研究方向：电力系统及其自
动化，单位：国网山东省电力公司滨州供电公司。