关键词：新能源并网；风能发电；光伏发电；电能质量
一、前言
随着我国环境问题的日益凸显，在人们日常的生产和生活中，对于新能源的应用越来越广泛。特别是在利用新能源进行发电的过程中，风能发电和光伏电源是新能源的典型代表，取得了一定的应用成效。不过需要注意的是，由于新能源系统对于传统的配电网系统有着很大程度的影响，会对电力系统造成一定的冲击，进而影响到电力系统中的电能质量。因此，需要分析清楚相应的影响因素，进而采取有针对性的措施加以解决。
二、新能源并网发电的概述
新能源并网是一个比较敏感的问题，同时，它也是在具体的实践过程中针对电力系统进行设计的过程中所遇到的普遍性问题，小到一个单体工程的接入系统，大到一个区域的新能源的电网消纳，都涉及新能源并网的相关内容，并且新能源并网发电对电网也有很大程度的影响。新能源所涉及的类型包括很多内容，例如，风电、光伏和分布式电源等，特别是分布式电源中的小型光伏等。在本文中所探讨的是风能发电和光伏发电这两种新能源发电形式，着重谈及的分布式光伏发电主要是指将光伏列阵上产生的直流电通过逆变器转换成与电网中交流电，并实现二者的同频同相，在这样的情况下，最终接入到配电网络中。与传统能源进行有针对性的对比，分布式光伏发电有着很多方面的优势，然而，在应用的过程中，受到环境因素的影响也特别大，例如：光照强弱的不稳定会在很大程度上严重影响接入电网的电压质量。当前，光伏发电的过程中采取两种形式，分别是：通过中高线路接入电网和通过低压线路接入电网。当前，在广大的农村地区通常情况下会应用到低压线路接入电网。光伏发电并网系统所涉及的组成要素主要包括光伏阵列、逆变器、控制系统等。
三、新能源并网对电力系统电能质量的影响以及对策
1、光伏并网对电能质量的影响
（1）对网损的影响和对策
新能源发电在接入配电网中时，将会在很大程度上改变整个配电网中的负荷，具体情况包括三方面内容：第一，可能出现该节点处的输出量不足的情况；;第二，可能会出现该节点的负荷量超过配电网中某一节点的负荷量，但与整个配电网的总负荷量进行有针对性的对比，却明显小很多；第三，可能出现该节点的负荷量大于配电网中某一节点的负荷量，与整个配电网的总负荷量进行有针对性的对比，也要远远超过。这三方面内容对于电路损耗都有着不同程度的影响，其中第一种情况会在很大程度上严重降低电路中所有的损耗，而第二种对于线路中某一部分的损耗会造成比较明显的增加，第三种可能在很大程度上严重增加整个配电网线路的损耗。因此针对这样的情况，在有效配置发电系统设置中电源的位置的过程中，要确保其科学性和合理性，这样才能够更有效的减少配电网系统的损耗。
（2）对线路上潮流的影响和对策
光伏发电在很大程度上受到自然环境的直接影响，有着十分典型的不稳定性，在实际运行过程中有可能出现三种线路交叉负荷情况，这样的情况可以在很大程度上改变整个配电网中的潮流。对于这样的情况，必须要有效改变潮流的算法，以此应对潮流变化的影响。如果不改变潮流算法，可以有针对性的结合具体情况控制好线路中的负荷，维持线路中的潮流
（3）对电压的影响和对策
当分布式光伏发电接入到配电网中，在很大程度上受到太阳光能的影响，无法真正意义上和当地的负荷进行协调运行，而且不能有效控制好这种不协调。针对这样的情况，就需要从根本上有效改变传统的电压控制方式，可以结合具体情况在分布式光伏发电总容量比较大时适当调节电压调节器，通过这样的方法使母线的电压得以降低。
（4）对系统保护的影响和对策
在传统辐射状的配电网中潮流通常是单向流动的，并且大部分故障都是在瞬间出现，因此传统的配电网保护设计在变电站安装反向过流继电器，主路上安装自动重合闸，支路上设置熔断器。然而，在引入分布式光伏发电后，配电网有了重大转变，成为一个多电源的系统，针对这样的情况，就需要相应的保护设备有十分典型的方向性，而传统的熔断器和自动重和装置不具备方向性。对于这样的情况，就需要在故障出现时跳开所有的分布式光伏电源，再延用传统的保护系统。
2、风能并网对电能质量的影响
（1）谐波问题的研究
在控制以及处理功率的过程中，电力系统中的电力电子设备时会由于电磁特性的作用受到非正弦波的干扰。当在电力系统注入谐波时，注入点的电压就会发生变形，进而对电力电子系统造成较强的电磁干扰。影响整个系统的稳定性，同时也给周边电气环境造成严重污染。
谐波的影响作用很强大，其涉及范围主要包括两大方面，一是对电力系统本身的正常运行造成了干扰，使一些对频率敏感的电力设备出现异常情况，导致其寿命减少、损耗增加;比如使发电机额外地增加了负载，导致效率低下;还有可能使通信线路产生干扰;造成电缆的老化加速，电缆随着时间推移，容量不断下降。风力发电机等设备会存在过多的损耗，并且存在严重的发热现象，会致使风力发电机的寿命不断下降。
（2）扰动对电网的影响
在电压控制模式下，当电网中35kV 系统即节点 2、3之间出现扰动时，风电场输出的电压、电流、有功、无功功率变化如图1所示：
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图1： 扰动对风电场的影响仿真图
仿真结果显示，扰动在t=5s出现，持续了0.5s。风电场在1处的电压在扰动出现后产生波动，波动最大时为电压下降至 0.9（p.u.），但基本上维持在额定值附近。节点电流在扰动出现后发生了变化，扰动结束后变回扰动前的电流值，风电场输出的有功功率也发生了波动，波动较电流来说剧烈一些，扰动结束后较扰动之前略微下降了一些。无功功率的波动较大一些，扰动期间上升到了 5MW，产生的这些无功用于维持发电机电压保持在门槛值0.9（p.u.）以上。
在无功功率控制模式下，当电网中 35kV 系统即节点 2、3 之间出现扰动时，风电场在节点1 处的电压在扰动出现后开始下降，降至门槛值0.9（p.u.）以下， 扰动结束后回到额定值附近。节点电流经过短暂的波动后，变回扰动前的电流值，但基本上保持不变。风电场输出的有功功率的波动程度与电压控制模式相比较轻，扰动结束后保持在 1.9MW 左右。因为系统处于无功功率控制模式下，所以无功功率的波动较小，基本上维持在0左右。
四、结束语
综上所述，我国电力系统在利用新能源进行发电的过程中，还存在一定的技术缺陷，使得新能源发电实现并网以后对电力系统中的电能质量造成了一定的影响。针对于这一现状，需要相关人员不断加强对新能源发电技术的研究力度，提出有效的措施来解决新能源并网所造成的电能质量问题，从而确保我国的新能源并网能够更好地服务于社会，促进我国新能源发电事业的进一步发展。
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[3]潘晓悦.风力发电系统输出功率随机波动的仿真分析[J].电力与能源，2018（2）：165-168.
论文作者:刘龙
论文发表刊物:当代电力文化》2019年第19期
论文发表时间:2020/4/23
标签：新能源论文; 光伏论文; 电压论文; 电力系统论文; 节点论文; 电网论文; 电能论文; 当代电力文化》2019年第19期论文;