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光电、风电并网对电网有何影响?
发表于:2019-07-12 08:33:47
来源:光伏领跑者创新论坛

在新能源特征和分布情况的影响下,新能源在发电的过程中依旧存在不稳定性和间断性等无法控制的情况,而这样的电网接入形式必定会对电网系统的稳定性和安全性带来较大的负面影响,对电能质量的影响较为突出。本研究主要系统地分析新能源发电并网对电网电能质量所产生的影响以及相应的应对措施。

前言

人们的生活水平随着社会经济的不断提高也在逐渐提升,对用电的需求也逐渐变高,这样的需求给我们国家的电力供应系统带来了巨大的压力。虽然一些新的发电能源不断的被发掘出来,但是新能源发电的不可控性会对电网中电能质量产生较大影响,所以有必要对新能源的接入引起的电能质量问题进行进一步的研究,以确保新能源发电系统的稳定运行和可靠性。因此,有关部门以及相关工作人员应该重视起来对这方面的工作研究。

新能源发电并网对电网电能影响

在新技术的基础上,系统的利用和开发可再生能源,例如核能、风能、太阳能、海洋能、氢能、生物质能、地热能等等。非常规能源通常情况下说的就是除了传统能源以外的新能源。相较于化石能源来说,新能源有两个明显的优势,一个是排污量比较少且储备量大,另一个优势是新能源是可循环及可再生的。21世纪以来,化石能源的大量使用给社会带来了环境污染、能源枯竭和气候变化等问题,人类社会的发展和进步受到了严重的挑战。然而可再生能源和新能源进入了一个快速发展的时代,在未来必定会变成社会发展的战略方向和世界能源体系的生力军。我国今后发展的一个重点就是掌握新能源技术。

由于我国对新能源发电的技术研究发展较晚,且具有一定的局限性,因此造成我国在利用新能源发电时缺乏稳定性,主要表现在较强间断性、波动性和随机性,并且新能源发电的控制技术有很大难度。现阶段,电网接纳的能力尚且不足,很难大规模的去接纳新能源所产生的发电量,主要表现在以下几个方面:

(1)波动性与间断性发电的影响

对于风力发电来说,风力发电机的输出功率与风速的大小有关。由于风的能量与风速的立方成正比,而自然界的风速是极不稳定的,要想人为控制风力大小是很难实现的,导致风力发电机的输出功率变化很大。对于光伏发电来说,光伏方阵的输出功率与光照的强度有关,因此受天气和气温的影响较大,和风力发电一样易出现波动。大量的易波动的风力发电和光伏发电并入到传统的电网中,会导致电网受到巨大的电流冲击,造成电网频率偏差、电压波动与闪变这些问题。比如当风电场的电压出现下降情况时,如果风电机组不具备低电压穿越能力,很容易出现瞬间故障的情况。因此,为了避免这些情况的发生,首先要求并入电网的新能源设备具备规定的并网技术性能,其次需要电网具备足够的调峰容量以及电量接纳能力。其中新能源发电系统装置中最不可缺少的是有功功率调整和动态无功功率调整功能。此外,风电场和光伏电站站内容易出现无功损耗,因此,新能源发电系统配置应用的功能中还需要配置无功补偿功能。

(2)谐波的影响

新能源发电系统中,可能给电网带来谐波的途径主要有两种。以风力发电系统为例,一种是风力发电机本身配备的电力电子装置会带来谐波问题。对于直接和电网相连的恒速风力发电机,在软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连,会产生一定的谐波。对于变速风力发电机,是通过整流和逆变装置接入电网系统,如果电力电子装置的切换频率恰好在产生谐波的范围内,则会产生很严重的谐波问题;另一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振。为了对无功功率进行就地平衡,风力发电系统需配置并联补偿装置,但由于谐波在不断变化,加之电网的复杂性,在某些条件下可能会引起谐波放大,甚至系统谐振。

因此,在风电场中,应尽量避免单一的变速或恒速风电机组集中连接,这样会在局部造成过高的谐波电压,应采用不同类型的风机混合配置。其次是电力系统应该对滤波装置进行适当的配置,将电网中的谐波含量降低,在抑制谐波的同时合理使用动态或者静止无功补偿装置。

(3)孤网的影响

当大电网失压以后,并网风力发电和光伏发电会对电网中的某一部分继续供电,并与本地负载形成连接,达到一个新的供需平衡状态,形成孤网运行。此时,孤网中的电压和频率不受大电网控制,得不到大电网的调整支持,当负荷侧负载发生变化或是发电侧输出功率发生变化,都会导致孤网供需失衡,使得孤网的电压和频率容易发生波动,如果波动范围超过了允许的安全范围,将严重影响设备的安全。当供大于需时,电压和频率会超出允许的范围,可能会对用户的设备造成损坏。当供小于需时,会使逆变器过载,可能会烧毁逆变器。因此,在新能源并入电网前,电力调度必须进行严格把关、审核,对于风力发电系统和光伏发电系统,具备功率预测功能,是必备的准入条件之一。

(4)并网标准不统一的影响

新能源的分布范围较广,但是分布不够均匀,我们国家暂时还难以实现一个比较统一的新能源发电并网标准。按照我国现在的技术发展现状,只能统一那些大型并网系统的技术标准,却没有统一其检测技术,并且在系统检测当中存在着一定的缺陷,因此应该继续进一步完善系统的认证。

现阶段,我国缺乏用专业的知识来分析破坏电力系统稳定性和大中型新能源并网中会降低电能质量的主要原因,甚至对电网调度和影响电网运行的影响因素都缺少较为合理的认定,而且电网接纳技术中所存在的问题还在不断的研究和探索当中,目前还没有真正的形成统一的定论,对于接入系统进行完善的检测我国现阶段的技术能力还很难完成。例如,对逆变器和控制器的检测我们还需要不断的完善。另外,虽然我们在不断发展与探索输配电设备和双向计量设备的检测技术,但是同一些西方发达国家的技术相比我国的技术还存在着很大的差距。

今后应该采取的应对措施

从我国现阶段新能源并网对电网电能质量的影响状况来看,以后我国的并网技术在直流输电技术、并网方式、智能化控制技术以及调度技术这四个方面的研究与开发上需要进行更大的努力与强化,在并网方式中发挥出可再生能源的支柱性作用,并且要在技术方面进行有效的操作和控制。随着越来越广泛的应用信息技术不断地发展,科技的不断进步,人为控制必将会在今后的某一天被智能控制所取代。为了有效地提升电网系统安全保障的技术水平,就必须要使用智能控制技术;在输电技术中看,对直流输电技术和大规模的储能技术的研发要不断的加强与改善,进而将电网运行系统的可靠性和稳定性通过直流输电技术展现出来,这样就会通过大规模的蓄能技术降低并网的时候对电网的损害。与此同时,在对新能源相对贫乏地区或者新能源比较多的地区进行相互调度工作时,调度技术在工作的同时也得到了广泛的应用,相应的技术水平也会随之提高。

总结

由于新能源特性和我国现阶段技术水平较低的原因,现阶段的新能源并网在我国的电网电能应用上产生了一些消极的影响,较大程度的威胁着电力系统的安全稳定运行。(备注:按照欧洲发达国家的经验,当光伏发电和风力发电超过总电网功率的6%时,就会影响电网的稳定运行,必须要加装储能装置)因此,面对这种情况,要让相关人员以及有关政府部门对有关的技术和标准进行完善,保证在消除新能源并网在我国电网电能上带来不良影响的同时,有效地推动我国电力系统的发展,最终提供给人们安全稳定的电力资源,保证人们的正常生产生活的需求,提高和改善人们的生活质量。

索比光伏网(solarbe.com)责任编辑:杨然

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