新能源接入对电网的影响

吴晓榕，蒋翔，杨扬

(1.云南保山电力股份有限公司，云南 保山 678000；2.中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，昆明 650011)

新能源接入对电网的影响

吴晓榕1，蒋翔2，杨扬2

(1.云南保山电力股份有限公司，云南 保山 678000；2.中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，昆明 650011)

介绍某地区针对新能源保山的消纳、新能源对潮流分布、稳定特性，系统短路水平、电能质量等多方面的影响展开深入研究。

消纳空间；潮流分布；安全稳定；电能质量

0 前言

至2020年保山市新能源规划装机共计1 158 MW，其中风电793 MW，光伏365 MW，占保山电源比例超过30%，规模较大。目前保山地区已投产的新能源项目为木瓜山光伏30 MWp，其余的新能源项目均已开展前期工作，部分核准在建。

1 新能源消纳能力

1.1 滇西北的新能源消纳能力

根据相关研究，“十三五”期间新能源在云南省的发展空间约为10 000 MW左右。平水年丰期全省已有弃水，无法消纳新能源的电力电量。如果不考虑平水年丰期新能源的电量，弃风、弃光电量约为10%左右。

滇西北地区水电丰富，2020年盈余电力9 660 MW，丰期大量电力需外送，已经超过滇西北大理+仁和断面外送极限9 500 MW。从网架送出能力的角度，在滇西北地区新能源开发过多，丰期会加重受阻的问题。从远期来看，若怒江中下游电站 (20 000 MW)开发，则现有的滇西北网架更不能满足要求。因此建议滇西北地区的新能源合理开发，有条件的新能源可以考虑直接送出至负荷中心消纳。

1.2 保山市新能源消纳能力

保山市风速特点符合滇西北片区已投产风电场出力特性，本研究结合相关成果，将滇西北已投产风电场历史出力情况作为保山市规划风电场预计的出力特性，并作为后续平衡计算的参考依据。

风电平均出力最大一般出现在枯期的1月、2月，出力在50%左右，最小平均出力一般出现在丰期的7月、8月，出力在10%左右，呈现出丰小枯大的情况，与水电特性互补。滇西北风电最大出力趋势上与风电平均出力一致。

光伏日出力曲线丰期、枯期较为相同，晚上不发电，午间腰荷方式出力最大，呈现较为明显正态分布曲线，且受到短时天气因素影响较大。

图1 光伏日平均出力曲线

对2020年保山市进行电力电量平衡计算，其中电力平衡计算选取光伏出力最大的午间腰荷方式，电力平衡方面，考虑了新能源参与平衡后，保山市全年均有电力盈余。总体来看，在保山市发展新能源有利于补充当地的电力电量缺额。就地消纳新能源电能后，仍有少量的电能需在全省范围内寻求消纳空间。

由于全省弃水电量集中在丰期的7月～9月，在考虑了保山规划的新能源后，有必要根据不同的调度运行方式，对新能源弃电情况进行分析。

方式一：全省按水电、新能源可发电量等比例弃电，则保山全年将产生0.43亿kW.h的弃风、弃光电量，2.93亿kW.h的弃水电量。

表1 2020年保山弃风、弃光电量 (等比例)单位：亿千瓦时

方式二：考虑优先弃风、弃光，则保山全年将产生2.77亿kW.h的弃风、弃光电量，占新能源全年可发电量的8.5%，此情况下无弃水电量。

由于全省丰期消纳空间不足，在不同的调度运行方式下，均存在保山市新能源丰期弃电情况，建议新能源企业在保山择优开发新能源项目，充分考虑弃电可能造成的经济损失。

表2 2020年保山弃风、弃光电量 (优先弃新能源)单位：亿千瓦时

1.3 分片区新能源消纳能力

选取新能源较为集中的中部地区施甸县作为典型片区，对110 kV电网接纳能力进行分析。220 kV施甸变的下网负荷最大约150 MW，施甸变三回110 kV线路断面按照N-1校核，最大送出能力285 MW，扣除负荷后线路部分对应最大可接纳新能源435 MW；目前施甸县规划约330 MW的新能源，能够满足送出要求。

2 新能源并网对电网运行影响

2.1 潮流分析

考虑新能源以后，保山电网均不存在110 kV主变及110 kV送出线路送出受阻问题，各相关节点电压均处于合理范围，但滇西北送出断面潮流增至9 637 MW，存在约150 MW的电力受阻。

2.2 稳定分析

低电压穿越功能是对并网风电、光伏在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行要求。下面分别以蒲薸光伏 (一、二期共65 MW)为例，分析有无低电压穿越能力对新能源稳定运行的影响。结果表明，若新能源电站不具备低电压穿越能力，则近区电网线路两侧发生三相短路故障，均会导致机组退出运行，运行稳定性较差；若具备低电压穿越能力，则近区多数三相短路故障情况下，新能源稳定运行。因此，建议新能源电站并网时需确保低电压穿越功能投入使用。

保山地区位于电网末端，500 kV永昌变建成前，当发生220 kV大理～苏屯双回线路N-2故障时，保山电网孤网运行，若不采取相应措施，将出现频率失稳；且随着新能源接入的规模增加，保山电网孤网时频率偏差问题更为严重，降低了频率稳定的裕度。

2.3 短路水平

根据计算结果，新能源接入后对各节点均造成短路电流水平增加，增加幅度在2%～28%之间，但各节点增加的绝对值相对较小，一般不会引起设备超过遮断容量。

2.4 电能质量

新能源电源并网后容易引起电压偏差、无功平衡、谐波畸变等电能质量方面的问题。以松子山风电场作为典型代表，对上述问题进行分析。

图2 随风电场出力增加相关变量的变化曲线

图3 相关变电站110kV母线电压波形及频谱图

在丰期腰方式下，保山地区水电出力较大，潮流较重。随着风电场出力的不断增加，对电网侧相关母线电压的影响较小，但对于电网的无功需求逐渐增加。

建议新能源电站的无功就地平衡，在电站低压侧安装无功补偿设备，同时为了平滑无功补偿设备的调节效应、减小无功设备的响应时间，建议采用SVG进行无功调节。

图3给出了松子山风电场接入后相关变电站110 kV母线上各次谐波电压含有率。柯街变110 kV母线的总电压畸变率为0.31%，不高于2%，满足规程规定。但随着新能源发电规模的逐渐增大，建议在新能源侧安装谐波监测装置。

3 结束语

1)“十三五”期间云南省平水年丰期已有弃水，无法消纳新能源的电力电量，可能造成丰期弃风、弃光电量约10%左右。同时，滇西北电网的网架送出能力在丰期无法满足全部电力的送出，建议有条件的新能源可以考虑直接送出至负荷中心消纳。

2)发展新能源有利于补充当地的电力电量缺额，但由于丰期云南省消纳空间不足，在不同的调度方式下均会造成保山市的新能源出现丰期弃电。建议新能源企业在保山择优开发新能源项目，充分考虑弃电可能造成的经济损失。

3)新能源并网后，电网仍能够保持安全稳定运行，但新能源接入的规模增加，保山电网孤网时的频率稳定裕度将下降。同时，低电压穿越能力对于新能源稳定运行至关重要。

4)新能源并网后，会造成一定的电压偏差和无功波动，会增加电网的谐波。目前对电能质量影响相对较小，随着新能源并网规模的增大，建议加强电能质量的在线监测。

[1] 云南电网有限责任公司规划研究中心，云南省电力设计院有限公司.云南电力工业 “十三五”及中长期规划 [Z] .2014，53-X07101K.

[2] 云南省电力设计院有限公司.云南省新能源示范区建设研究 [Z].2014，53-X06271.

[3] 云南省电力设计院有限公司.云南 “十二五”风力发电出力特性与集群效应研究 [Z].2012，53-X05921K.

Study on the Effect of New Energy Access to Baoshan Power Grid

WU Xiaorong1，JIANG Xiang2，YANG Yang2
(1.Yunnan Baoshan Electric Power Ltd.Co.，Baoshan，Yunnan 678000，China；2.Yunnan Electric Power Design Institute Ltd.Co.，Kunming 650011，China)

With the accelerating development of new energy，it is very necessary to do the Research of new energy consumption，power flow distribution，stable characteristics，short circuit level，power quality and other aspects of the problem.

consumptive space；power flow distribution；security and stability；power quality

TM74

B

1006-7345(2015)05-0074-03

2015-05-05

吴晓榕 (1970)，女，工程师，云南保山电力股份有限公司，主要从事电网规划、建设、运行管理工作 (e-mail)wxr0730＠126.com。

蒋翔 (1986)，男，工程师，中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，主要从事电网规划、系统设计 (e-mail) jotti159＠126.com。

杨扬 (1986)，男，工程师，中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，主要从事电网规划、系统设计。