風(fēng)、光發(fā)電并網(wǎng)的優(yōu)劣

在21世紀(jì)的今天，人們開始對(duì)環(huán)境越來越重視，傳統(tǒng)的火力發(fā)電等等都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，這就促使人們不斷開發(fā)新能源技術(shù)，這就帶動(dòng)了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。在新能源特征和分布情況的影響下，新能源在發(fā)電的過程中依舊存在不穩(wěn)定性和間斷性等無法控制的情況，而這樣的電網(wǎng)接入形式必定會(huì)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性帶來較大的負(fù)面影響，對(duì)電能質(zhì)量的影響較為突出。本研究主要系統(tǒng)地分析新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量所產(chǎn)生的影響以及相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

前言人們的生活水平隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷提高也在逐漸提升，對(duì)用電的需求也逐漸變高，這樣的需求給我們國(guó)家的電力供應(yīng)系統(tǒng)帶來了巨大的壓力。雖然一些新的發(fā)電能源不斷的被發(fā)掘出來，但是新能源發(fā)電的不可控性會(huì)對(duì)電網(wǎng)中電能質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，所以有必要對(duì)新能源的接入引起的電能質(zhì)量問題進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以確保新能源發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和可靠性。因此，有關(guān)部門以及相關(guān)工作人員應(yīng)該重視起來對(duì)這方面的工作研究。新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能影響在新技術(shù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的利用和開發(fā)可再生能源，例如核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能、氫能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿鹊?。非常?guī)能源通常情況下說的就是除了傳統(tǒng)能源以外的新能源。

相較于化石能源來說，新能源有兩個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)，一個(gè)是排污量比較少且儲(chǔ)備量大，另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是新能源是可循環(huán)及可再生的。21世紀(jì)以來，化石能源的大量使用給社會(huì)帶來了環(huán)境污染、能源枯竭和氣候變化等問題，人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。然而可再生能源和新能源進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代，在未來必定會(huì)變成社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略方向和世界能源體系的生力軍。我國(guó)今后發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)就是掌握新能源技術(shù)。由于我國(guó)對(duì)新能源發(fā)電的技術(shù)研究發(fā)展較晚，且具有一定的局限性，因此造成我國(guó)在利用新能源發(fā)電時(shí)缺乏穩(wěn)定性，主要表現(xiàn)在較強(qiáng)間斷性、波動(dòng)性和隨機(jī)性，并且新能源發(fā)電的控制技術(shù)有很大難度。

現(xiàn)階段，電網(wǎng)接納的能力尚且不足，很難大規(guī)模的去接納新能源所產(chǎn)生的發(fā)電量，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)波動(dòng)性與間斷性發(fā)電的影響對(duì)于風(fēng)力發(fā)電來說，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率與風(fēng)速的大小有關(guān)。由于風(fēng)的能量與風(fēng)速的立方成正比，而自然界的風(fēng)速是極不穩(wěn)定的，要想人為控制風(fēng)力大小是很難實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率變化很大。對(duì)于光伏發(fā)電來說，光伏方陣的輸出功率與光照的強(qiáng)度有關(guān)，因此受天氣和氣溫的影響較大，和風(fēng)力發(fā)電一樣易出現(xiàn)波動(dòng)。大量的易波動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并入到傳統(tǒng)的電網(wǎng)中，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)受到巨大的電流沖擊，造成電網(wǎng)頻率偏差、電壓波動(dòng)與閃變這些問題。

比如當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的電壓出現(xiàn)下降情況時(shí)，如果風(fēng)電機(jī)組不具備低電壓穿越能力，很容易出現(xiàn)瞬間故障的情況。因此，為了避免這些情況的發(fā)生，首先要求并入電網(wǎng)的新能源設(shè)備具備規(guī)定的并網(wǎng)技術(shù)性能，其次需要電網(wǎng)具備足夠的調(diào)峰容量以及電量接納能力。其中新能源發(fā)電系統(tǒng)裝置中最不可缺少的是有功功率調(diào)整和動(dòng)態(tài)無功功率調(diào)整功能。此外，風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站站內(nèi)容易出現(xiàn)無功損耗，因此，新能源發(fā)電系統(tǒng)配置應(yīng)用的功能中還需要配置無功補(bǔ)償功能。(2)諧波的影響新能源發(fā)電系統(tǒng)中，可能給電網(wǎng)帶來諧波的途徑主要有兩種。以風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為例，一種是風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身配備的電力電子裝置會(huì)帶來諧波問題。對(duì)于直接和電網(wǎng)相連的恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在軟啟動(dòng)階段要通過電力電子裝置與電網(wǎng)相連，會(huì)產(chǎn)生一定的諧波。對(duì)于變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是通過整流和逆變裝置接入電網(wǎng)系統(tǒng)，如果電力電子裝置的切換頻率恰好在產(chǎn)生諧波的范圍內(nèi)，則會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的諧波問題;另一種是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并聯(lián)補(bǔ)償電容器可能和線路電抗發(fā)生諧振。

為了對(duì)無功功率進(jìn)行就地平衡，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)需配置并聯(lián)補(bǔ)償裝置，但由于諧波在不斷變化，加之電網(wǎng)的復(fù)雜性，在某些條件下可能會(huì)引起諧波放大，甚至系統(tǒng)諧振。因此，在風(fēng)電場(chǎng)中，應(yīng)盡量避免單一的變速或恒速風(fēng)電機(jī)組集中連接，這樣會(huì)在局部造成過高的諧波電壓，應(yīng)采用不同類型的風(fēng)機(jī)混合配置。其次是電力系統(tǒng)應(yīng)該對(duì)濾波裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲?，將電網(wǎng)中的諧波含量降低，在抑制諧波的同時(shí)合理使用動(dòng)態(tài)或者靜止無功補(bǔ)償裝置。(3)孤網(wǎng)的影響當(dāng)大電網(wǎng)失壓以后，并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電會(huì)對(duì)電網(wǎng)中的某一部分繼續(xù)供電，并與本地負(fù)載形成連接，達(dá)到一個(gè)新的供需平衡狀態(tài)，形成孤網(wǎng)運(yùn)行。此時(shí)，孤網(wǎng)中的電壓和頻率不受大電網(wǎng)控制，得不到大電網(wǎng)的調(diào)整支持，當(dāng)負(fù)荷側(cè)負(fù)載發(fā)生變化或是發(fā)電側(cè)輸出功率發(fā)生變化，都會(huì)導(dǎo)致孤網(wǎng)供需失衡，使得孤網(wǎng)的電壓和頻率容易發(fā)生波動(dòng)，如果波動(dòng)范圍超過了允許的安全范圍，將嚴(yán)重影響設(shè)備的安全。當(dāng)供大于需時(shí)，電壓和頻率會(huì)超出允許的范圍，可能會(huì)對(duì)用戶的設(shè)備造成損壞。

當(dāng)供小于需時(shí)，會(huì)使逆變器過載，可能會(huì)燒毀逆變器。因此，在新能源并入電網(wǎng)前，電力調(diào)度必須進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)、審核，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)，具備功率預(yù)測(cè)功能，是必備的準(zhǔn)入條件之一。(4)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的影響新能源的分布范圍較廣，但是分布不夠均勻，我們國(guó)家暫時(shí)還難以實(shí)現(xiàn)一個(gè)比較統(tǒng)一的新能源發(fā)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。按照我國(guó)現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，只能統(tǒng)一那些大型并網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，卻沒有統(tǒng)一其檢測(cè)技術(shù)，并且在系統(tǒng)檢測(cè)當(dāng)中存在著一定的缺陷，因此應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)一步完善系統(tǒng)的認(rèn)證。現(xiàn)階段，我國(guó)缺乏用專業(yè)的知識(shí)來分析破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和大中型新能源并網(wǎng)中會(huì)降低電能質(zhì)量的主要原因，甚至對(duì)電網(wǎng)調(diào)度和影響電網(wǎng)運(yùn)行的影響因素都缺少較為合理的認(rèn)定，而且電網(wǎng)接納技術(shù)中所存在的問題還在不斷的研究和探索當(dāng)中，目前還沒有真正的形成統(tǒng)一的定論，對(duì)于接入系統(tǒng)進(jìn)行完善的檢測(cè)我國(guó)現(xiàn)階段的技術(shù)能力還很難完成。例如，對(duì)逆變器和控制器的檢測(cè)我們還需要不斷的完善。

另外，雖然我們?cè)诓粩喟l(fā)展與探索輸配電設(shè)備和雙向計(jì)量設(shè)備的檢測(cè)技術(shù)，但是同一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)相比我國(guó)的技術(shù)還存在著很大的差距。今后應(yīng)該采取的應(yīng)對(duì)措施從我國(guó)現(xiàn)階段新能源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響狀況來看，以后我國(guó)的并網(wǎng)技術(shù)在直流輸電技術(shù)、并網(wǎng)方式、智能化控制技術(shù)以及調(diào)度技術(shù)這四個(gè)方面的研究與開發(fā)上需要進(jìn)行更大的努力與強(qiáng)化，在并網(wǎng)方式中發(fā)揮出可再生能源的支柱性作用，并且要在技術(shù)方面進(jìn)行有效的操作和控制。隨著越來越廣泛的應(yīng)用信息技術(shù)不斷地發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，人為控制必將會(huì)在今后的某一天被智能控制所取代。

為了有效地提升電網(wǎng)系統(tǒng)安全保障的技術(shù)水平，就必須要使用智能控制技術(shù);在輸電技術(shù)中看，對(duì)直流輸電技術(shù)和大規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)要不斷的加強(qiáng)與改善，進(jìn)而將電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性通過直流輸電技術(shù)展現(xiàn)出來，這樣就會(huì)通過大規(guī)模的蓄能技術(shù)降低并網(wǎng)的時(shí)候?qū)﹄娋W(wǎng)的損害。與此同時(shí)，在對(duì)新能源相對(duì)貧乏地區(qū)或者新能源比較多的地區(qū)進(jìn)行相互調(diào)度工作時(shí)，調(diào)度技術(shù)在工作的同時(shí)也得到了廣泛的應(yīng)用，相應(yīng)的技術(shù)水平也會(huì)隨之提高?？偨Y(jié)由于新能源特性和我國(guó)現(xiàn)階段技術(shù)水平較低的原因，現(xiàn)階段的新能源并網(wǎng)在我國(guó)的電網(wǎng)電能應(yīng)用上產(chǎn)生了一些消極的影響，較大程度的威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

按照歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電超過總電網(wǎng)功率的6%時(shí)，就會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須要加裝儲(chǔ)能裝置。因此，面對(duì)這種情況，要讓相關(guān)人員以及有關(guān)政府部門對(duì)有關(guān)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善，保證在消除新能源并網(wǎng)在我國(guó)電網(wǎng)電能上帶來不良影響的同時(shí)，有效地推動(dòng)我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展，最終提供給人們安全穩(wěn)定的電力資源，保證人們的正常生產(chǎn)生活的需求，提高和改善人們的生活質(zhì)量。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)回不斷改進(jìn)提升，為我們的社會(huì)發(fā)展帶來更多清潔高效的能源。