摘要：以风电、太阳能、生物质能为首的新能源是我国能源发展战略的重要内容和组成部分，是中国未来能源结构的基石，光伏发电是新能源开发技术较为成熟、具有大规模开发和商业化发展前景的发电方式，符合我国的产业政策和能源可持续发展战略，对改变传统的能源结构、实现能源供应的多元化是有益的；对改善电力系统的能源结构，经济发展都具有积极的作用。由于其并网发电系统出力的间歇性和不确定性等特点，大规模新能源并网对电力系统稳定性存在很大影响，其影响主要体现在诸如电网的谐波、引起的电压波动、电压不平衡等方面。
关键词：新能源；并网；电能质量
引言
新能源是可再生能源，新能源的开发利用缓解了能源紧张的情况，常见的新能源有太阳能、风能、地热能，具有可再生、污染小等优点，但新能源发电受外界影响因素较多，存在间歇性和不稳定等缺陷，并网时会对电力系统造成一定的冲击，影响电网的正常运行。本文论述了风力发电和光伏发电对电网电能质量的影响，对新能源发电具有一定的指导意义。
1光伏电站概况及其接入方案简介
该光伏发电项目，总规划装机容量20MWp，并网发电系统分20个子系统，单子系统装机容量1MWp。每个子系统连接一座1.25MVA箱式升压变压器，该单元接线将逆变组件输出电压升至35kV；经集电后，通过一回35kV线路接入电网。结合装机容量、周边电网及消纳能力、潮流、短路等综合计算结果，考虑电网网架结构以及方案的可实施性，接入系统方案考虑采用35kV电压等级接入海音11kV站35kV母线。
2新能源并网对电力系统的影响
通过对我国电力系统的研究可以看出，新能源发电已经在我国各地得到了大力的推广，成为主要的新能源发电方式。因为我国电力系统普遍是单电源放射型布设，光伏发电等新能源发电并网，改变了原来的单电源模式，所以必须优化电网的拓扑结构，否则会引起继电保护的错误动作。一是在过流保护方面，当电力系统出现异常情况时，因为新能源并网后电流不稳，增加了继电保护线路在对异常情况的电流进行判断时的难度，从而影响了馈线保护电路的灵敏度，导致判断错误，造成拒动或误动等情况的发生。二是距离保护，并网后电网的拓扑结构发生了变化，导致距离保护缩短。
3新能源并网对电压偏差的影响
3.1新能源并网对电压闪变和波动的影响
首先从分析新能源发电的特点入手，光伏发电是利用太阳能，其发电效率受到温度、光照等因素影响较大，白天因晴天和阴天的温度、光照有较大差异发电量不同，晚间因温度低、无阳光不发电，从而造成光伏发电输出功率变化较大，引起电压变化较大。风力发电受风速的影响较大，所以一般都在风能资源丰富的地区建立风力发电厂。风速变化造成风力发电功率变化较大，从而造成电压的闪变、波动。新能源发电机组的停止和开启、出力等过程中，输出功率会发生较大的波动，电压也随之发生较大的变化，对电网造成很大的冲击，导致电压闪变与波动。并网的短路容量值越高，电压闪变波动越少。通过对电压变化原因的研究，制定相应的措施可以有效减少新能源并网对电力系统造成的不良影响，保证电力系统正常运行。
3.2新能源并网对馈线稳态电压的影响
因新能源发电受外界因素影响，输出电压变化较大，输出功率变化也较大，并网后当新能源容量占比较大时，便提高了电网运行电压调节的难度。而现有电力系统一般都是通过投切电容器和LTC调压分接头来调节电压，这样的配置不能满足并网后电网安全运行对电压值的变化要求。新能源并网后，不科学合理的电网调压方式会导致输出电压值的下降，导致用电电能质量的降低。所以要保证并网后电力系统正常稳定运行，必须针对新能源并网对电网的影响，考虑优化电力系统的调压方式。
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4新能源并网对电网频率的影响
电力系统频率稳定，这是对电网安全稳定运行的基本要求，是满足各企业、公共事业及广大人民群众的用电安全可靠的保障。通过对光伏发电站的频率进行研究发现，光伏发电的容量占比较小时电网频率正常；发电容量占比过大时，电力系统的频率会出现较大波动，影响电网的正常运行，给人们生产生活用电带来不利影响。在风力发电方面，经研究发现在0.01～1.0Hz的功率波动，对电力系统造成的影响最大，不利于电力系统的正常运行。要想减少新能源并网对电网频率的影响，既要保证电网正常运行，同时满足大量新能源发电并网需求，必须充分考虑新能源发电不稳定性的特点，减少新能源发电并网对电网频率的不良影响。
5新能源并网对电网谐波的影响
光伏发电并网后，因为其输出功率的不稳定性，会对电能质量带来不利影响。下面逐一进行分析。一是潮流方向变化。光伏发电在各地的发展情况不尽相同，与当地的天气有很大关系，所以光伏发电并网位置和容量也不一样，一旦光伏并网容量过大，也就是光伏发电规模较大，输出功率较大，在并网处获得的输入功率大，造成电压增加，超过一定的电压值，就会导致潮流倒向，对整个电网造成很大的冲击，妨碍电网系统的正常运行。二是电压波动。并网后作为电力系统的电源之一光伏发电功率的波动，直接影响了电网电压，导致电压波动。三是谐波畸变。光伏发电系统会大量使用电力电子换流器，作用是将光伏发电的直流电转变为交流电，这样方便电力的传输和利用，但是并网后会产生大量的谐波电流。这些谐波电流波形具有不稳定性，而电抗器、电容器的谐振特性，加强了谐波畸变。通过以上几点光伏发电对电网电能质量造成了较大的影响。风力发电并网造成谐波原因，一是由于风力发电系统中的补偿电容器与电抗在运行过程中相互作用产生，对电网系统的影响较大，是造成谐波的主要原因之一。二是电网不对称故障产生的电压谐波。三是风力发电机组自身运行产生的谐波。
6优化新能源发电并网策略
6.1加强对电能质量的控制
通过前面就新能源发电对电力系统的影响进行综合分析，建议针对影响电能质量的主要因素，对电力系统进行优化。一是电压闪变和波动方面，通过在电路中加装有源电力滤波器，来平衡并网的电压波动，通过加装动态电压恢复器，提高电网稳定性。二是减少谐波影响，通过加装静止无功补偿器，减少谐波干扰。
6.2完善技术标准与规范
新能源具有环保和可再生的优点，近年来得到了广泛应用。新能源发电涉及的技术领域比较多，新能源发电并网则更为复杂，所以在实际应用中还存在一些问题。要不断加强对新能源发电并网的研究，不断完善新能源发电并网的技术标准，针对新能源并网中存在的问题进行攻关，减少并网对电力系统电能质量带来的不良影响。同时认真学习研究电力信息通信技术等先进技术，做好电力系统的智能化管理，及时监测并网对电网运行的影响，从而不断优化新能源并网技术，确保新能源发电行业可持续发展。
结语
随着传统能源供应的日趋紧张和人们对环境保护的重视，我们必须高度重视新能源发电并网技术的研究，借助互联网技术、电气自动化等技术，实现新能源并网发电的智能化管理，加大新能源发电在电网中的占比，从而减少传统能源发电带来的环境污染问题，确保新能源发电的可持续发展。
参考文献：
[1]中国电力企业联合会.GB50797-2012光伏发电站设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.
[2]戴成弟，蒋勇.大规模光伏发电并网后对电力系统的影响[J].经营管理者，2016（34）：519.
[3]国家质量技术监督局.GB／T12326-2008电能质量电压波动和闪变[S].北京：中国电力出版社，2000.
论文作者:王凯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/4
标签：新能源论文; 电网论文; 电压论文; 电力系统论文; 谐波论文; 光伏论文; 较大论文; 《基层建设》2019年第23期论文;