摘要：随着社会的发展，风力发电以及光伏发电等获得了非常大的应用。但是在这些新能源发电并网的过程中，由于动态波动比较大，因此输出功率并不是很稳定，这容易给电能质量造成一定的影响。此外，由于当前新能源发电的并网过程多需要电力电子装置来实现，这也会在一定程度上产生附加谐波电流。基于此，本文对新能源并网对电力系统电能质量的影响进行分析讨论。
关键词：新能源并网；电力系统；电能质量；影响
在社会经济的飞速发展下，人们的生活水平得到了一定程度上的提高，因此，对于电量的使用也有了新的要求，这也是我国电力行业要面临的一个挑战。虽然我国已经将新能源并网系统运用到电力事业中，但其在实际使用中还存在着一些问题，特别是对电能质量有着一些影响。
1新能源并网发电的类型和特点
1.1新能源并网发电的类型
新能源的主要形式都是由太阳或是地球通过运动产生的各种能源，包括风能、光能、太阳能等，新能源相较于传统能源而言，具有储量大、污染少的优点，因此，合理的运用新能源并网发电对于解决在当今世界最困扰人类的资源枯竭和能源污染两大难题具有里程碑式的意义。
1.2新能源并网发电的特点
新能源发电方式例如风力发电、太阳能发电都对时间和季节具有极强的要求，当拥有充足的风力或光照时，发电机组才能够进行满负荷运作，达到将大量的电能输出到相应的公共电网中的目的，但是一旦出F风力不足或无光照的情况，相应的发电机组就会停止工作，由此可以看出新能源并网发电具有极强的间歇性。
2新能源并网对电力系统电能质量的影响
2.1新能源发电并网的间接性和波动性发电影响
风力发电是通过风能转变为电能实现发电，因此风力发电与水电、火电等常规电源相比，其发电能力由风的大小、强弱而定，必然具有风的随机性、波动性和不可控性的特点。太阳能发电是将太阳能转变为电能，由于天气及地球运动原因，同样具有上述的特点。
风力发电和光伏发电受天气影响均具有间歇性和波动性特点，并网电量随机波动较大、可调节性差，并网时会产生较大的冲击电流，从而会引起电网频率偏差、电压波动与闪变，引起馈线中的潮流发生变化，进而影响稳态电压分布和无功特性，使电网的不可控性和调峰容量余度增大，如果电网中没有足够的调峰容量，就会使电力系统的安全稳定性受到影响。如果风电机组不具备低电压穿越性能，风电场并网点电压跌落时，极易引发电网瞬时故障，影响电网安全运行。这些问题的严重程度与接入点电网的电压等级、短路容量、联网设备及其控制方法、电源的类型及其并网容量等密切相关。因此，除并网风电和光伏发电系统应具备一定的并网技术性能外，还必须要求电网具备足够的调峰容量和接纳能力。同时要求并网发电系统配置有功功率调整和动态无功功率调整控制功能，还需要配置一定的无功补偿，以补偿场（站）内的无功损耗。
2.2孤岛现象
孤岛现象是当电网失压时，并网风力发电和光伏发电系统仍保持对失压电网中的某一部分供电的状态，并与本地负载连接形成独立运行状态。这时，孤岛中的电压和频率不受电网控制，如果电压和频率超出允许的范围，可能会对用户设备造成损坏；如果负载容量大于孤岛中逆变器容量，会使逆变器过载，可能会烧毁逆变器。同时，会对检修人员造成危险；如果对孤岛进行重合闸操作，会导致该线路再次跳闸。由此可见，对孤岛现象的检测和预防是十分重要的，这也是目前并网风力发电和光伏发电系统急需解决的关键技术之一。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前研究的重点技术包括功率预测和储能技术，具备功率预测系统是并网的必备技术。
2.3电网频率方面的影响
在电力系统运行的过程中，频率异常是比较少见的情况。以光伏发电来说，在其发电站容量比较小的时候，即使在多台机组投切时也不会导致电网频率越限。但是由于新能源发电过程中，其机组出力是具有一定随机性的，因此伴随着电网总发电量中新能源发电量比例的不断提升，电网中是有可能出现频率波动的，实践及理论也很好地证明了这一点，这种电网频率的问题会对电力系统以及其用户造成不好的影响。
以风力发电为例进行分析，电网中风电场功率波动的影响可以看做一个传递函数，也就是风电场的输出功率波动和火电机组转速变化的传递函数，因此在构建风电功率波动对电网系统频率影响的评估模型中，当频率波动为0.1～1.0Hz的时候将会给电网产生最大的影响。此外，在机组穿透率取为18%的时候，其最大频率偏差和限值是非常接近的，而穿透率取为5%的时候，频率偏差的最大值则取为－0.116Hz，相应频率偏差的有效值则是0.08Hz，因此，在大规模新能源发电并网过程中，我们要对新能源发电出力的间歇性以及波动性进行充分的考虑，并将新能源发电功率预测和电网运行调度计划相结合，这样才能够降低其对于电网频率方面的影响。
2.4新能源并网发电影响电网谐波
新能源并网发电站主要有并网风电场与并网光伏发电站两种，在光伏发电系统与风力发电系统中，使用最广泛的就是电力电子装置。但在使用这种装置的过程中，会有许多问题的出现。并网光伏逆变器本身是采取脉宽调制的控制方法，同时，它具有绝缘栅双极型功率开关的物理特点，这就会导致电压电流谐波在并网光伏发电站的运行过程中产生，并且由于光照强度以及照射的角度发生变化，如浮云的阴影效应、自然光照的强度改变以及物体的阴影效应等，都会导致光伏发电站输出功率的波动间歇发生变化，从而造成电网谐波的污染。通过研究并网光伏发电站的数据，可以发现凌晨与傍晚的电流谐波畸变率较以往大，若是中午云量比较大的话，电流谐波畸变率也会有所上升。
造成并网风电场中的电网谐波出现的原因主要有以下两方面：一是风电场的并联补偿电容器和线路电抗发生谐振而导致谐波产生，可以分为恒速风力发电机谐波与变速风力发电机谐波，恒速风力发电机是要通过电力电子装置在软启动阶段与电网进行直接的相连从而导致谐波的产生，而变速风力发电机是要依靠逆变和整流装置才能与电网系统相接，并且若是电力电子装置切换的频率刚好在会产生谐波的范畴里的话，产生的谐波会造成非常严重的影响；二是风力发电机组自身所具有的电子设备会造成谐波出现。通过对风电场中全功率变频的变速发电机组进行研究，可以看出其调制的方式与开关的频率是影响电流谐波大小的关键因素。定开关频率调制一般是在开关频率或者是开关频率的倍数前后会出现谐波的高峰数值，但变开关频率的调制是有着比较宽的间谐波与整次的谐波频带
结束语：
新能源并网发电系统虽然可以满足人们对于用电的需求，但由于我国相应的技术水平较低，其对电网中的电压、频率、谐波等方面存在着一些不好的影响，威胁着电力系统的平稳运行。因此，相关部门要加大对技术的研究力度，建立统一的并网标准并不断完善，从而促进电力企业的进一步发展。
参考文献：
[1]吕志盛，闫立伟，罗艾青，等.新能源发电并网对电网电能质量的影响研究[J].华东电力，2014，40（02）：256.
[2]黄蓓，喻凌翔，温晓荃.新能源发电并网对电网电能质量的影响研究[J].求知导刊，2017，（03）：50.
[3]康珲，屈玮琦.探讨新能源发电并网对电网电能的影响[J].科技经济市场，2014，（08）：52.
[4]徐群.分布式电源并网对电能质量的影响分析与评估[D].华北电力大学（北京），2014：50.
论文作者:王雷雷
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/11
标签：电网论文; 新能源论文; 谐波论文; 频率论文; 电能论文; 并网发电论文; 光伏论文; 《电力设备》2019年第1期论文;