新能源并网对电力系统电能质量的影响

杜 梅，叶 涛

（1.河北工业大学城市学院，天津 300132：2.国网山西省阳泉市供电公司物资部，阳泉 045000）

1 新能源并网对电压偏差的影响

1.1 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。

1.2 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。

2 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。

3 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。

4 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。

5 优化新能源发电并网策略

5.1 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。

5.2 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，减少谐波、电压波动等对电力系统的危害，确保新能源发电行业可持续发展。

6 结束语

随着传统能源供应的日趋紧张和人们对环境保护的重视，新能源开发得到了世界各国的重视。因为新能源的开发还处于初级阶段，所以在实际的应用过程中还存在许多的问题，阻碍了新能源发电的可持续发展。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，减少珍贵的不可再生能源的浪费，确保新能源发电的可持续发展。