分布式新能源接入电网的电能质量问题

李雪云 陈亚辉 董新 谢笑寒

摘要：在电网中纳入分布式新能源，给电网电能的供应和继电器的管理都带来许多的影响。站在电能质量的维度上分析，目前，风能、太阳能、微型燃气轮机等三种常见的发电方式，所产生的电能质量问题作出深度分析，同时还提出若干对策。

关键词：分布式发电;并网;电能质量;智能微电网

引言：

近年，伴随着社会科技技术飞速的发展，社会公众和企业对电能需求量日益增多，传统煤炭石油资源的短缺，及国家对绿色环保环境要求力度加大，促使电力业要拓宽电能的来源，不断发展新能源。同时，加快推动绿色循环能源的使用，使电网及分布式电能技术相融合新型供電方式。分布式电能，掌握基本的救援工作技能，增强救援人员自身的思想素质，分布式电能技术是指利用那些新能源、绿色能源等小型的分类设施，这些发电机组往往发电量只有几百千瓦，如燃料电池，光伏、风力发电。

一、分布式电源并网对电能质量带来的影响研究

（一）风力发电并网

在过去，风力发电单个机组电能的容量偏小，要使用与电网相连接的电动设备，而该设备会放置于电力网络中的末端位置上，抗冲击力比较弱，双馈电机在新发电机组上获得大范围的应用，可有效提高风力发电设备的效率。大型风电设备的引入，对于电力设备稳定性和电能质量都会产生一些不良的影响，这类影响都需要重点的关注。

风能不够稳定，有随机性的特点，因而风电发电机组产生的电力输出也为动态波动的。风是随机变化的，有不可或缺的特征，同时风电稳定度较弱，不可能够确保不间断电能供应。尽管国内一些风力发电设备，通过使用软并网的方式来连接，但是变化瞬时，会产生极大的电流冲击。

（二）太阳能光伏并网

光伏并网，生态光伏设备来发出直流电，并且使用电力变换设备，来将直流电转变交流电，再送到变压器内，接入到外部的电网中，国内太阳能供发电，也呈现出了分色发电低、电压的变化，及在荒漠等地区大规模集中开发利用，中高压介入并区的发展特征。光伏电站最大功率的特点，要提升系统运转效率，并且可以充分使用分布特点，来实现削峰的目的。太阳能发电也是当前国内发电的一个重要优势，光发电受到外的环境，如温度、光照和天气变化的影响，有随机波动性，会产生发电功率扰动[1]。

由太阳光昼夜的改变，光伏设备是在白天运作，夜晚就会缺少电能，断开电网，这会影响到设施运作效能。而且频繁的切断电网，也会给电网电能供应稳定性带来干扰。因此，要尽可能最大化提高太阳能利用效率，使用最大功率电力设备的方法，但是最大功率方法往往不能够达到有功率可以调节，既有功率调节技术，还要使用储能，这样才能对电网有功支持[2]。

（三）微型燃气轮机并网

使用微型燃气轮是当前最新型小功率发电机，该发电功率只有几百千瓦，发电机组的体积小、质量较轻，而且产生了污染小、运作维护时比较简便，结合该发电机组特征，小型燃气轮是通过使用高速燃气推动永磁电机来生电。在通过电子电流设备转变为工频，连接接入点，直接向客户去供电。另一类是使用变速齿箱轮来驱动机组，实现电能的组网，一般状况下，小型燃气轮发电功率与使用燃料量密切关联[3]。

受到外界气候条件等多种要素影响及国家政策法规的影响，分布式发电机组的启停影响，就会出现电网的电压电流的波动和电网的闪电问题，使用DG技术设备也会出现直接和间接的原因，而产生电压的突变。

分布式供电设备往往处于被电网最末端，离负电荷相对比较近，输送无功会造成负电负荷节点的电压值提升，也会产生一些电压移动的问题。当分布式电源进入电网时，受分布式供电设备制约性较大的节点负荷，因为电压值减小，而出现低电压现象突出，欠缺电能。

二、电能质量改善方法和微电网技术

（一）改善电能质量方法

提高电能质量的方法就是通过加装响应补偿设备，如静止状态无功补偿设备，即电力质量统一的控制设施。使用静止同步补偿装置来用于电力发电，应用在风力发电设施设备上，通过对发电系统内风电厂风速变化及电厂内部产生了故障等情况进行系统的模拟仿真研究分析。安装的VCDs装置给整个风电场产生的电压稳定值和暂态的稳定具有更好的影响作用。通过在风电系统内部安装SVC作为例子，仿真说明了在SVC稳定的风电场内部，可提高电力网络运行的安全性[4]。

使用超导的储能设备可以处理分布式发电系统内部发电质量的问题，使用SMS及GPU的双桥结构换流设备，它可以有电能的转换速度高，而且响应率高，可以为电网系统来提供功率的补偿，并且能够及时跟踪电火中电能能量的波动。

（二）微电网技术的应用

为调整大电网和多类分布式能源间产生的冲突，要减少组网对组网带来的冲击，为了提升电能系统运作的灵活性，可使用微电网有效途径。微电网是由小型负荷电源组建的系统，它可以产生电能及热量，小型电网的基础结构是将复合核发电机及各分布式电源装置联合起来。依靠微电网的DJ控制装置和能量控制装置及保护装置，来共同管理和调控，用电网可以解决多种分布式电路混合并网不良问题。电力公司购置微电网设备，区域的光伏发电和风力发电连成网，并将微型电网纳入整体电网中。

三、结束语

分布式发电是当前具有竞争力发电模式，它在当前社会的电网系统中的地位也在逐年提升。采用光伏、风能发电，减少对化石燃料的依赖。伴随分布式电能技术水平的提升，设备性能也在逐渐的改进，分布式电能可以成为传统电能供电的有效补充，而可以在能源综合利用上面，有明显的推动作用。因此，电力公司要重点关注于新能源风力、太阳能的相关能源的发电，在分布式新能源发电领域不断投入更多的技术和资金，在市场搜寻最新的发电技术，减少发电过程给外界带来的污染，保证新能源并网时电容的稳定性，为社会公众提供优质的分布式电能能源。

参考文献

[1]国栋张.分布式新能源接入电网的电能质量问题[J].2020.

[2]刘澄，王辉，李天慧，等.分布式新能源发电对配电网电压影响研究[J].可再生能源，2019（10）.

[3]方响，马笛，侯伟宏，等.分布式新能源接入下的区块链共识机制研究[J].浙江电力，2019（7）：1-6.

[4]桂前进，江千军，徐瑞翔，等.关于电力系统分布式电源接入电网承载力估算研究[J].通讯世界，2020，v.27;No.360（05）：176-177.