新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響及解決辦法

安科瑞 徐浩竣

江蘇安科瑞電器制造有限公司

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一、引言

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的重視，新能源發(fā)電（如風(fēng)能、太陽(yáng)能）在電力系統(tǒng)中的占比日益增加。然而，新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響也逐漸凸顯，成為電力行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。本文將從多個(gè)角度分析新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，并提出相應(yīng)的解決措施。

二、新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響

新能源發(fā)電設(shè)備（如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能光伏板）的輸出功率受自然條件（如風(fēng)速、光照）的顯著影響，具有間歇性和波動(dòng)性。這種不穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致并入電網(wǎng)的電能數(shù)量不穩(wěn)定，進(jìn)而影響電網(wǎng)的頻率和電壓穩(wěn)定。當(dāng)新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模增大時(shí)，其功率波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)電壓的影響更加明顯，原有調(diào)壓方案往往無(wú)法滿足實(shí)際運(yùn)行要求，可能導(dǎo)致饋線后端節(jié)點(diǎn)的電壓越限。

新能源發(fā)電的接入點(diǎn)通常位于配電網(wǎng)末端，大規(guī)模接入可能會(huì)引發(fā)電網(wǎng)頻率波動(dòng)。當(dāng)新能源發(fā)電量在電網(wǎng)中的占比逐漸增大時(shí)，這種頻率波動(dòng)現(xiàn)象尤為顯著，直接影響電能質(zhì)量。新能源發(fā)電的間歇性使得電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度難度增加，必須結(jié)合新能源發(fā)電電功率預(yù)測(cè)進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度，以減輕頻率波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的影響。

新能源發(fā)電設(shè)備中廣泛使用電力電子變換器來(lái)調(diào)節(jié)輸出，這些變換器會(huì)產(chǎn)生非線性電流，向電網(wǎng)注入諧波。諧波污染不僅會(huì)增加電力線路的附加損耗，還會(huì)影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致電容器組諧振、自動(dòng)裝置與繼電保護(hù)誤動(dòng)。光伏發(fā)電站和風(fēng)電場(chǎng)作為新能源并網(wǎng)的主要形式，其電力電子裝置和并聯(lián)補(bǔ)償電容器是諧波的主要來(lái)源。

當(dāng)電網(wǎng)故障時(shí)，如果新能源發(fā)電系統(tǒng)仍繼續(xù)向局部電網(wǎng)供電，可能會(huì)形成孤島，對(duì)維修人員和電網(wǎng)恢復(fù)造成安全威脅。此外，新能源發(fā)電設(shè)備可能無(wú)法提供足夠的無(wú)功功率支持，導(dǎo)致電網(wǎng)的功率因數(shù)下降，增加了輸電損耗，進(jìn)一步影響電網(wǎng)的整體電能質(zhì)量。

三、解決措施

通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)、需求側(cè)管理和智能電網(wǎng)技術(shù)提高電網(wǎng)的響應(yīng)速度和適應(yīng)能力。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在新能源發(fā)電不足時(shí)提供電能支持，減輕電網(wǎng)負(fù)荷壓力；需求側(cè)管理可以調(diào)整用戶用電行為，降低電網(wǎng)峰谷差；智能電網(wǎng)技術(shù)則能實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)狀態(tài)，快速響應(yīng)各種突發(fā)情況。

利用先進(jìn)的控制算法優(yōu)化新能源發(fā)電的并網(wǎng)過(guò)程，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。通過(guò)精確預(yù)測(cè)新能源發(fā)電量，提前調(diào)度和平衡電網(wǎng)，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)新能源發(fā)電設(shè)備的監(jiān)控和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在問(wèn)題。

使用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)預(yù)測(cè)新能源發(fā)電量，提高預(yù)測(cè)精度和實(shí)時(shí)性。通過(guò)安裝電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理電能質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)，建立電能質(zhì)量數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，為電網(wǎng)運(yùn)行和管理提供數(shù)據(jù)支持。

安裝適當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償裝置，維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置可以快速調(diào)節(jié)無(wú)功功率，穩(wěn)定接入點(diǎn)電壓；多脈沖換流器和電力濾波器則可以有效吸收諧波電流，改善電網(wǎng)諧波問(wèn)題。

制定和執(zhí)行更嚴(yán)格的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，確保新能源發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量符合要求。通過(guò)規(guī)范新能源發(fā)電設(shè)備的接入和管理，減少其對(duì)電網(wǎng)的不利影響，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

四、安科瑞相關(guān)產(chǎn)品

4.1電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置

APView500

APView400

電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置 安裝現(xiàn)場(chǎng)照片：

4.2 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀表APM系列

4.3 有源諧波治理/有源無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)/混合動(dòng)態(tài)諧波無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)

新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響是多方面的，包括電壓、頻率、諧波等方面。為了緩解這些影響，電力系統(tǒng)需要采取一系列技術(shù)和管理措施，增強(qiáng)電網(wǎng)靈活性、改進(jìn)控制策略、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)、增加無(wú)功補(bǔ)償和完善標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。通過(guò)這些措施的實(shí)施，可以在提高新能源發(fā)電利用率的同時(shí)，保證電網(wǎng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。