新能源接入对电网安全稳定的影响思考

(宁夏灵武市宁东镇国网宁东供电公司，宁东 750411)

0 引 言

由于新能源存在间歇性、不稳定等特点，所以在新能源接入过程中很容易出现新的问题，对电网安全稳定运行产生不利影响，造成电网电能质量出现下降等问题。所以在研究新能源接入问题时需要从实际情况出发，明确新能源运行影响因素，了解对电网所产生的崇明及，在结合具体信息的基础上制定出有效的接入对策，展现新能源优势。

1 新能源发展优势

在我国主要以太阳能、风能发展为主，尤其是对于可再生能源行业来讲，风力发电占据主要地位，且在社会中针对风力发展所进行的研究也是相对较多的，技术发展也是比较成熟的。可以说风能发展具有较高的发展空间，已经成为规模化开发中的重点。通过对新能源发电中各项参数检测、状态细致表面特征等进行研究，以此来解决存在的问题。根据联合国相关会议中中针对可再生新能源的定义，新能源为：油页岩、太阳能、风能、海水温差能等几大类，而我国所提出的新能源主要包含风能、太阳能、地热能等几个分类。

我国新疆戈壁、吉林、黑龙江、内蒙古草原等地区中具有丰富的风力资源，借助风力资源能够产生大量电力资源。随着风机控制、驱动技术等的不断升级，又涉及到定桨距失速调解、变速变桨距调节等。目前我国光能较为强烈的区域主要集中在西北、西部、西南部地区中，因这些区域中的日照强烈度较高，能够借助光能完成发电，同时也可以实现大规模开发目标。在沿海地区中经济发展速度相对较快，建筑规模较大，可以开发与建筑物一体化的楼顶太阳能，同时也可以建设光伏发电设施[1]。

2 新能源接入中的问题

2.1 低频与高频问题

一是低频问题。新能源接入系统中所出现的低频问题其实就是功率缺额类型所产生的故障、扰动冲击场景等，如新能源接入系统与电网中相关联络通道的受电端出现解列故障、进线故障等。一般情况下低频问题的发生原因为功率缺额类型故障、扰动冲击等，电厂机组出现掉闸问题等。对低频振荡所产生的影响为渗透率水平、并网点位置等，只有了解无阻尼控制情况，才能明确新能源对低频振荡所产生的影响。一是光伏渗透率的影响。使用模式分析、时域方针针对习题中小信号稳定性所产生的影响进分析，其中决定因素主要包含系统容量、地点等。而大型互联系统中，光伏高渗透率所产生的影响则是相对较大的，在出现光伏高渗透率时势必会影响到阻尼区间低频振荡，而对于分布式来讲则可以产生良好的区间振荡抑制作用。在光频系统中很少使用新低频振荡模式，所以针对低频振荡所产生影响相对较大的光伏电站，并不是完全具备高渗透率以及大容量的，即便是小容量光伏系统在接入到大容量系统后也会产生相对比较大的功率振荡。二是风电渗透率所产生的影响集中在系统运行状态、风电控制器等方面，如果渗透率相对较高，势必会造成阻尼出现增加、减少等问题，所以想要解决这一问题，就需要不断提升渗透率，或是可以做好电压控制环路增益等工作，以此来达到改善阻尼的效果。对于风电场自身属性来讲，如容量、所使用的控制方式等均会对振荡模式产生相对较大的影响，而使用轻载运行方法则可以满足阻尼振荡要求，如果在出现重载问题，则会影响到了阻尼振荡[2]。

二是高频问题。在新能源接入系统中高频问题主要是针对功率过剩类型故障、扰动冲击等来说的。在联络通道中功率外送阶段中很容易产生解列故障或是直流出现闭锁故障等。而对于新能源接入系统中的高频保护来讲，能够保护发电机组，一旦出现设置合理性不足，则会咋成系统出现故障，如新能源机组不断退出等。在新能源接入系统接入后，由于风电等的一次调频能力不足，很容易出现常规机组调频压力增加等问题，且随着比例的不断增加，还会出现系统调频能力降低等问题，甚至风电等所具备的高频保护配置与新工况之间存在较大差距。所以在新能源接入电能时需要结合具体接入情况，确保风电等高频保护值设定的合理性，并使用连锁切机措施之间的有效配合，确保在发生高频故障是不会出现保护值不合理等问题。

2.2 孤岛问题

新能源接入系统故障中表现为系统与电网发生脱离问题，使得新能源接入系统呈现出孤岛运行状态，表现出稳定性不足等问题。为避免出现孤岛问题，需要在故障发生以后及时降低电压，且风机呈现切机现象。当电压降低范围处于界限内，风机连续工作时间超出625 ms，如果在这一时间内切断断路器，势必会产生孤岛现象。在出现过电压现象时还需要及时减少部分风机，如果风机处于工作状态，那么孤岛系统难以保持稳定状态，最终造成系统中不同元件发生失效等问题。通过对孤岛影响因素进行分析可以发现其主要包含以下几种：第一，在故障消除后风机尚处于爬坡阶段，且有功功率输出也逐渐恢复。第二，在风机涉网保护中存在不良动作，在除去风机后剩余风机与当地负荷一致。第三，涉网保护难以正常工作。第四，随着风机控制方法的不断增加，使得风机控制效果逐渐提升，其适应性也在逐渐增加[3]。

2.3 调风能力问题

对于我国的电源结构来讲，具备良好调风性能的电站数量相对较少，且发电水电站数量也是比较少的。所以在水电运行阶段中很容易出现一系列的制约因素。通过对这一问题进行分析可以明确我国目前的调风能力还需要不断提升，如北方电网中由于风电大法与枯水期、冬取暖期重合，使得调峰工作难度也在随之增加。

2.4 地区分布问题

通过对风电光能资源具体分布情况进行分析可以发现，我国的新能源风电水电资源主要集中在西南西北地区中，且所占据比例相对较大。但是对于电力需求量相对较大的地区来讲主要集中在中部、东部沿海地区中，而这也就出现供给、需求地区分布差距相对较大等问题，同时在距离成本运输费用方面的相对较大。另外受到网电气性的影响，使得全国范围内大规模供电需求实现难度相对较大。

2.5 系统安全问题

从暂态稳定性层面来讲，异步发电机没有攻角稳定性方面的问题。而在风电场并网以后还会对系统中同步机之间攻角稳定产生较大的影响。在故障发生时随着势能的不断释放，能够转变成为惯量相对较小的发电机转子功能，难以保障系统的稳定运行。过去所制定的发电计划主要是从电源可靠性、负荷可预测性等方面来进行的，通过对共性特点进行分析，如果将其作为负荷，那么也就没有可预测性，如果将其作为电源，其可靠性难以保障。通过使用配合储能装置、快速反应机组等，能够有效提升可调度性，同时也可以实现不同能源之间的有效互补，提升运行我内定性。与传统发电计划相比，电网新能源接入系统具备智能调解优势，能够分散协调控制理论体系，通过对下分级分层调解方式等进行分析，在做好计算、在电力电量平衡等的基础上收集相关理论方法，进而设计出适合的调度，实现对发电工业的有效预测，利用所制定的方法实现对系统协调的可控性，不断提升系统的安全性，保障运行稳定性，确保新能源的安全使用。

3 新能源安全稳定控制系统

3.1 系统结构

新能源接入对电网安全稳定有着较大的影响，通过设计出合理化的新能源安全稳定控制系统，能够确保电力系统在遇到扰动问题时依然可以保持良好的稳定性，及时完成切机、切负荷等，保障各项功能的正常发挥，保持电力系统安全稳定运行。新能源安全稳定控制系统中的控制装置主要是借助通信联络的方式构成，能够实现对电力系统的稳定控制。在系统结构方面主要以多套稳定控制装置为主，在通道的配合下形成稳定控制系统，且系统为主从式单层结构，其中包含一个主站与其他子站，各站之间连接主要是通过光纤通道完成。另外安全稳定控制系统也包含复合结构，其中包含两个及以上主站，而不同子站中能够接收主站通信数据[4]。

3.2 主站结构

在系统结构中主站装置与子站装置在硬件结构方面具有一致性特点，主要由一台主机及1-4台从机组成，主站主机主要接收所采集到的数据与信息、主变动作信号，当系统出现故障时通过接收信号能够及时下发相应的命令。而对于主站从机来讲，主要承担数据采集、计算等任务，借助2M光纤与主机通信，及时上传所手机的数据与结果。子站主机需要完成与主站装置之间的通信，接收所下达的远跳命令、数据、动作情况等，而子站从机需要采集相关数据，做好计算等工作，并针对电压、频率等进行判别，并使用2M光纤实现与主机之间的通信，输送采集数据与结果，接收远跳命令的同时进行判断，将具体动作情况发送到主机中。系统中主站与子站之间的位置应当从具体情况出发，一般将主站设置在系统侧变电站中，而子站则设置在新能源电源侧站点附近。利用专用或是复用2M光纤，能够满足直连要求，同时不同站之间均使用HDLC协议。

3.3 工作原理

对于新能源安全稳定控制系统来讲，主要以两层架构为主，其中包含主站与子站系统。借助主站系统能够针对系统侧继电保护动作、过频动作等行为进行准确判别，在出现新能源电源孤岛运行状态后，为避免小电源所产生的安全威胁，主站系统应当及时向子站系统发布命令，采取切除等措施，确保运行的安全性与稳定性。对于子站系统来讲主要是执行命令的，在接收平明后需要做好的就地判据确认工作，还是跳开联络开关，同时也可以借助远跳装置接收命令等。主站系统与子站系统均为一台主机装置、1～4台从机所组成，主机系统能够协调从机就地判据、通讯处理等，同时也可以接收判别结果，发送跳闸指令。从机主要承担模拟量采集任务，同时进行接地电气量判别等，将判据结果发送到主机中。

4 新能源影响应对措施

4.1 解决电压波动问题

随着新能源的不断发展，对电网运行稳定性、基础性电能质量等方面有着直接影响。所以就需要结合使用情况，针对电网建设安全要求等进行分析，做好统筹管理工作，从实际情况出发，在维护效果的基础上确保管理模式与要点的平衡发展。为减少新能源接入所产生的负面影响，就需要工作人员及时整合管理要点，建立出有效的控制机制，确保在发电系统中可以满足无功功率等方面的要求，最大限度降低电压波动所产生的不利影响，并通过集中设置合理性务工补偿装置等方式，结合具体要求与控制规范，全面提升操作管理有效性。目前所使用的无功补偿装置中主要涉及到动态电压恢复器、静止无功补偿器等，通过制定出有效的、完善的补偿机制，能够避免出现电压异常波动等问题，同时也可以提升整体运行有效性，减少对运行质量等方面所产生的影响[5]。

4.2 提升频率管理效果

在进行新能源接入对电网安全运行影响研究工作时，就需要从具体情况出发，针对实际应用处理工序等进行分析，以降低新能源发电与电网频率等方面所产生的不利影响，就需要结合具体情况，找准应用要点，采取有效的管理措施，展现调度运行功能优势，针对设备备用容量处理方式等进行研究，构建出合理化的管理机制，不断提升控制效果，配备无功补偿、调解机制，满足电网安全运行需求，提升运行稳定性。此外还需要针对项目进行情况进行分析，避免谐波对整体运行产生不利影响，最大限度提升频率管理有效性，提高和谐化水平，构建出完善的处理机制，及时降低、控制谐波所产生的不利影响，进而保障电网运行安全。

4.3 降低冲击电流影响

冲击电流会对电网安全稳定运行产生直接影响，所以在保障电网安全稳定运行质量是就需要工作人员做好深入研究工作，针对具体问题进行具体分析，构建出合理化的控制管理机制，并使用科学有效的方式做好控制工作，加大控制力度。一是发挥人工干预作用，保障发电过程中发电机组能够及时启动，在提升整体合理性的基础上减少对电网所产生的冲击电流。二是借助串接电抗设备被，做好风力发电机、三相电网调整工作，全面提升应用协同效果，避免电压运行体系中出现大福度电压降低等问题，保障管理工作的高效开展，解决存在的问题。

5 结束语

综上所述，新能源接入对电网安全稳定运行有着直接的影响，所以在分析中需要及时找出影响因素，并分析出影响出现的原因，做好新能源安全稳定控制系统设计与研究工作，结合所产生的影响制定出有效的应对策略，加大对新能源接入的研究力度，展现新能源的作用与优势，减少环境污染问题，促进社会快速发展。