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摘要：以风电、太阳能、生物质能为首的新能源是我国能源发展战略的重要内容和组成部分，是中国未来能源结构的基石，光伏发电是新能源开发技术较为成熟、具有大规模开发和商业化发展前景的发电方式，符合我国的产业政策和能源可持续发展战略，对改变传统的能源结构、实现能源供应的多元化是有益的；对改善当地电力系统的能源结构，经济发展都具有积极的作用。由于其并网发电系统出力的间歇性和不确定性等特点，大规模新能源并网对电力系统稳定性存在很大影响，其影响主要体现在诸如电网的谐波、引起的电压波动、电压不平衡等方面。
关键词：新能源并网；配电系统；继电保护；影响；分析
引言
新能源发电技术的诞生给世界能源发展带来了新的研究方向。以风发电、光伏电池和微型燃气轮机等为主的新能源发电技术引起了人们的关注。本文依托保定电网现状，从新能源对保定电网的影响入手，综合考虑新能源并网产生的孤岛效应，对继电保护、安全自动装置、电网设备承载能力等方面的影响，对新能源调度并网工作提供借鉴和参考。
1新能源并网对配电系统继电保护影响研究背景
近年来，伴随生态环境问题的出现，加之能源资源的大量消耗，使得新能源发电技术的重要性逐渐突显出来。而光伏并网发电就是新能源发电技术的一种形式，尤其是基于光伏产业的全面可持续发展，使得此行业发展取得了理想的成绩。基于光伏行业的进步，此行业市场容量也将以逐年增长的趋势呈现。根据科学合理的预测，我国光伏累计的装机容量在2022年能够达到141GW。值得注意的是，在运用光伏发电系统的过程中，实际的输出功率会被光照与温度等诸多环境因素影响，所以在实现光伏系统并网以后，也一定会影响到配电网的运行。基于光伏发电系统并网的发展，既有配电系统内部的拓扑结构与潮流分布情况也随之发生了变化，而且短路电流大小与流向也很容易改变，使得既有系统保护作用无法发挥出来。
2新能源并网对配电系统继电保护系统的应用要点
2.1对保护装置进行优化
为解决风电机组在运行中由于各种因素对风力发电效率造成影响的问题，应用必要的保护性措施，对风电机组及其相关设备进行保护。也就是说，要对原来的保护装置进行各种优化，同时，引入先进的技术，以实现发电量的进一步提高。目前主要采取的方式是：采用动态方式进行无功补偿，目的是对系统的暂态特点加以改善，实现风电场安全容量再提高。这方面应主要注意的是：在设计动态无功补偿装置所有的容量时，应将电网结构、SVC调节的特点、风电场容量都列为设计的依据。对电网结构进行强化，也是个好的措施。在负荷功率因数得到提高的同时，也会使系统暂态稳定性以及风场的安全容量得到同步性提升。此外，以低电压方式，实现风电机组的自动切除，对于在调控系统产生故障后，保持在电网维护后稳定也是十分有效的。但应该注意的是，对电网的调控能力要良好把握和了解，必要时，可以用直流方式接入到电网中。
2.2分布型新能源发电工艺
分布型产电又叫分布型输能或分散型产电，一般是指以目前开发的新能源或可循环利用的能源为支撑的各种小型产电机构，分设在负载周边区域的产电模式。基于此，要想更好地依靠新能源来进行优质的供电作业，就要配置完备的电能储存技术及分布型产电技术，进而保证供电的顺利进行。时下较为普遍的且应用比较广泛的新式能源和可循环利用能源有水力能、日光能、风力能、潮汐能、地质能，以及生物性潜能等若干种类，参照国际上先进的新能源工艺开发成果，风力产电、热能电池以及日光能光伏产电是属于现阶段电气领域的主导发展方向。在这其中，风能产电工艺即是指借助于风能来驱动制电装置运转，实现电力产出的发电工艺。针对风能发电装置来说，其在联网供电过程中必须严密管控电网输出电流频率，使其和热力发电机组的输出电流频率相匹配，以便实现并网供电的合理性及稳定性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆风能制电技术重点包括两种形式，其一是恒定速度恒定频律的风能制电，基本是选用主动式失速调配或常规性失速调配的发电装备，另一类是属于变速恒频型的风能制电模式，主体化配置异步感应型发电机组。将其二者进行具体对照之后可知，变速稳频型制电工艺能够有效收集和利用当地的风能，而且其装置的转速可调范围比较宽阔，调配机制更为便利高效，是属于当今时期应用最广泛的风力制电工艺；日光能光伏制电工艺，即是指在可控硅半导体材料本身具有光电效应效能的基础上，就地把日光能转换成电力能源的发电工艺。现阶段，光伏制电机构重点包括并网式光伏制电机构及独立式光伏制电机构两种类型；燃料式电池工艺，此项技术一般是以燃料型电池的模式展现出来，也就是直接把储存于化学氧化剂及燃料中的化学能迅速转换成电能的一款发电机构，一般具备排气清洁、燃料适应性强、噪声低等优点。
2.3从设计方面确保电压与系统稳定性
风电组对风力发电来说，起到控制其发电质量的关键性作用。因此，应该从装置设计方面，提升科技含量，确保其质量，以使其电子控制装置更加合理，以更好地解决风力发电方面的缺陷。同时，还要对风电场因规模扩大，对大量使用异步发电机产生的电压崩溃问题，也要采取相应稳定措施。
2.4对并网变电站电压和功率因数的影响
目前新能源并网电压等级多为35kV或10kV。在变电站负荷水平一定的情况下，新能源并网向变电站输送有功，有时会从系统侧吸收无功，尤其在光伏电站起机阶段会从电网大量的吸收无功，导致变电站从系统接受的有功减少，无功增加，从而导致变电站功率因数下降和并网母线电压升高，个别情况下功率因数会下降至0。以保定地区110kV拔茄站为例，35kV系统侧负荷相对10kV负荷较低，呈现出35kV母线电压在正常范围内偏高，10kV电压正常范围内偏低的两端分化现象。拔茄站35kV母线接有35kV西下素光伏电站，光伏站在35kV母线并网导致35kV侧负荷减少，进一步提高了35kV母线电压水平。使拔茄站出现功率因数偏小，35kV母线电压偏高的现象。
2.5微网运行工艺分析
微网即微型电网是由各种微型能源、电力电子装置以及电力储能机构组成的一种小型配电网络，通过与大电网的“柔性联网”，可有效解决多种分布式电源并网过程中的扰动问题，提高系统整体的运行安全性和可靠性。但微网系统整体的抗扰动能力较弱，在实际运行过程中，还需重点解决微网中不同微电源间的协调控制问题、不同运行状态的切换问题以及高级能量管理运行的优化问题。
2.6新能源并网发电时对并网站的功率和电压影响
对于新能源并网发电时对并网站的功率和电压影响，要求新能源站安装SVG静态无功自动补偿装置且容量不能低于装机容量的15%，保证并网计量点功率因数不低于95%，必要时需要系统侧通过方式调整来增减负荷以保证功率因数、电压维持在合格水平。
结束语
综上所述，根据以上研究分析与仿真验证发现，在配电系统电源侧或者是光伏电源所在馈线上游发生短路问题的情况下，并不会对电网内部继电保护装置的运行效果产生不利的影响。但需要注意的是，若所在馈线下游发生短路问题，上游短路电流量就会随之降低，导致继电保护出现拒动作的情况。在实践过程中，如果下游短路的电流不断增加，那么继电保护也很容易出现误动作的问题。
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论文作者:龚继春
论文发表刊物:《河南电力》2018年17期
论文发表时间:2019/3/5
标签：新能源论文; 电网论文; 系统论文; 光伏论文; 电压论文; 能源论文; 功率因数论文; 《河南电力》2018年17期论文;