摘要：分析新能源發(fā)電趨勢(shì)，從電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)頻率、電網(wǎng)諧波等方面出發(fā)，闡述新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，電網(wǎng)電能質(zhì)量下降的危害及其處理措施。

關(guān)鍵詞：新能源發(fā)電；并網(wǎng)；電能質(zhì)量

0引言

當(dāng)前，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源資源需求不斷增加，為減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，在新能源研究推廣方面投入了大量資金，并取得了一定的成效。目前，我國(guó)新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，由此也暴露了一些問題，如新能源發(fā)電并網(wǎng)占比增大后，電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性受到影響，電能質(zhì)量下降，如何解決此類問題直接關(guān)系到新能源發(fā)電技術(shù)的未來進(jìn)一步推廣運(yùn)用。

1新能源的發(fā)電狀況

根據(jù)新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)新能源發(fā)電一直保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，截至2019年年底，我國(guó)新能源發(fā)電裝機(jī)容量4.1×108kW。預(yù)計(jì)2030年、2050年我國(guó)新能源裝機(jī)將分別達(dá)到1.15×109kW、2.80×109kW，占全國(guó)電源總裝機(jī)的比重提升至40%、53%。2019年我國(guó)三北地區(qū)（華北、東北、西北）風(fēng)電裝機(jī)容量1.27×108kW；8個(gè)省級(jí)電力公司經(jīng)營(yíng)區(qū)風(fēng)電裝機(jī)均超過1×107kW，依次為新疆、冀北、甘肅、山東、山西、寧夏、蒙東、江蘇。三北地區(qū)太陽能發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量為1.03×108kW；8個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)）太陽能發(fā)電裝機(jī)超過1×107kW，依次為山東、江蘇、浙江、安徽、青海、河南、新疆、山西。

近些年，我國(guó)新能源消納水平不斷提高，但是新能源發(fā)電并網(wǎng)也存在一些問題需要解決，如：新能源發(fā)電出力不穩(wěn)、隨機(jī)波動(dòng)，給電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)行管理帶來了巨大的壓力。結(jié)合實(shí)踐分析可知，新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量必將差生巨大影響，對(duì)此必須加強(qiáng)相關(guān)研究，提出可靠的處理方案，在不斷提高新能源發(fā)電利用率的同事，保證電網(wǎng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

2?新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響

2.1對(duì)電網(wǎng)電壓的影響

饋線穩(wěn)態(tài)電壓。當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)主要是采用投切電容器、改變有載調(diào)壓變壓器分接頭的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模增大后，其功率波動(dòng)性影響變大，造成整個(gè)電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)難度增大，原有調(diào)壓方案往往無法滿足電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行要求。如圖1所示即為新能源發(fā)電并網(wǎng)前后饋線電壓的變化情況，由圖分析可知，并網(wǎng)后饋線后端節(jié)點(diǎn)的電壓將越限，對(duì)此必須要根據(jù)并網(wǎng)情況合理改進(jìn)調(diào)壓方案。

（2）電壓波動(dòng)、閃變。新能源電站輸出功率波動(dòng)，是影響電壓波動(dòng)、閃變的直接因素。如風(fēng)速變化影響風(fēng)電場(chǎng)輸出功率，需根據(jù)實(shí)際情況合理選用變速風(fēng)電機(jī)組、恒速風(fēng)電機(jī)組，減小電壓瞬變；光照強(qiáng)度、溫度波動(dòng)變化，也會(huì)導(dǎo)致電站輸出功率出現(xiàn)變化。當(dāng)新能源發(fā)電并網(wǎng)的電網(wǎng)短路容量大，則表明區(qū)域電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)，相應(yīng)的并網(wǎng)后引發(fā)的電壓波動(dòng)、閃變均較小，若是電網(wǎng)較為薄弱，必須合理規(guī)劃并網(wǎng)點(diǎn)、電壓等級(jí)。

圖1新能源發(fā)電并網(wǎng)前后饋線電壓

2.2對(duì)電網(wǎng)頻率的影響

如圖2所示，當(dāng)新能源在電網(wǎng)中占比較小時(shí)，對(duì)電網(wǎng)頻率影響較小，而隨著新能源發(fā)電量在電網(wǎng)占比的增大，容易造成電網(wǎng)內(nèi)頻率波動(dòng)，直接影響電能質(zhì)量。對(duì)此，必須加強(qiáng)新能源發(fā)電出力波動(dòng)性、間歇性分析，將電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度與新能源發(fā)電電功率預(yù)測(cè)相結(jié)合。

圖2新能源發(fā)電穿透功率較小時(shí)電網(wǎng)頻率變化

2.3對(duì)電網(wǎng)諧波的影響

我國(guó)新能源并網(wǎng)主要以光伏發(fā)電站、風(fēng)電場(chǎng)為主，其在諧波方面的影響如下：（1）并網(wǎng)光伏電站運(yùn)行時(shí)，光照變化會(huì)導(dǎo)致光伏電站輸出功率出現(xiàn)波動(dòng)間歇變化、引發(fā)諧波污染。（2）風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)諧波主要來源機(jī)組電力電子裝置、風(fēng)電場(chǎng)并聯(lián)補(bǔ)償電容器與線路電抗諧振作用。

3電網(wǎng)電能質(zhì)量下降的危害與處理措施

大量新能源發(fā)電并網(wǎng)極易導(dǎo)致電網(wǎng)電能質(zhì)量下降，采取合理的處理措施具有重要意義，為我國(guó)新能源電力發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.1電網(wǎng)電能質(zhì)量下降的危害

電網(wǎng)電能質(zhì)量下降的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）電壓暫降、偏差：電網(wǎng)運(yùn)行中電壓暫降、偏差情況的出現(xiàn)，極易導(dǎo)致一些設(shè)備無法正常運(yùn)行，如：自動(dòng)化控制裝置誤動(dòng)、系統(tǒng)失靈等，甚至出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無法正常工作的情況，引發(fā)嚴(yán)重的后果。（2）電壓波動(dòng)、閃變：常見問題有燈光閃爍、電視機(jī)亮度頻繁變化、生產(chǎn)線無法正常工作等。（3）諧波：諧波污染對(duì)電網(wǎng)的危害大，包括：電力線路附加損耗、諧波影響設(shè)備運(yùn)行、電容器組諧振、自動(dòng)裝置與繼電保護(hù)誤動(dòng)。

3.2電能質(zhì)量的處理措施

針對(duì)上述問題可知，新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響較大，為保證我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，必須要采取以下處理措施：（1）安裝電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置。在電網(wǎng)運(yùn)行中，改善電能質(zhì)量常見的方法就是安裝動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，快速調(diào)節(jié)無功功率，保證電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器的主要安裝位置為新能源出口低壓側(cè)，根據(jù)接入點(diǎn)電壓偏差量控制所補(bǔ)償?shù)臒o功，穩(wěn)定接入點(diǎn)電壓。針對(duì)新能源并網(wǎng)導(dǎo)致的諧波問題，可安裝多脈沖換流器、電力濾波器，有效吸收諧波電流，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。其中，光伏電站并網(wǎng)，可采用多功能逆變器，使得光伏電站逆變器兼具濾波功能；風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，可在諧波水平較高母線上安裝靜止無功補(bǔ)償器，綜合濾除諧波。（2）采用超級(jí)電容器改善電能質(zhì)量。超級(jí)電容器作為一種儲(chǔ)能裝置，可有效控制電網(wǎng)有功、無功功率，改善電網(wǎng)電能質(zhì)量。從超級(jí)電容器自身性能分析來看，其功率密度高、充電速度快，可有效解決瞬時(shí)停電、電壓暫降/驟升等問題，平滑電壓波動(dòng)。

此外，為應(yīng)對(duì)未來新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，應(yīng)從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)入手，通過改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、合理選用線路電抗/電阻之比，有效抑制并網(wǎng)引發(fā)的電壓波動(dòng)、閃變問題；同時(shí)新能源技術(shù)方面，還需不斷革新，切實(shí)減少機(jī)組啟停次數(shù)、減小輸出功率變化情況，切實(shí)保證電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4安科瑞產(chǎn)品選型

名稱	型號(hào)	圖片	功能
電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置	APView500		16 路交流電壓/電流通道，16 路可編程無源繼電器出口、22 路有源開關(guān)量輸入通道，2路 RS485 接口，4 路以太網(wǎng)接口； 1 路 GPS 對(duì)時(shí)接口，支持 IRIG-B 對(duì)時(shí)方式；1 路 RS232 接口； 1路USB接口
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀表	APM830		網(wǎng)絡(luò)：三相三線，三相四線 功能：全電量測(cè)量、電能統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì)量分析、錄波功能、事件記錄功能 精度：0.5S級(jí)
多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表	APM520		具有三相(I、U、kW、kyar、kWh、kvarh、Hz、cas中)、電能統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì) 量分析(包括諧波、間諧波、閃變)、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的DI/DO模塊、A0模 塊、無線通訊模塊、漏電測(cè)溫模塊，可以靈活實(shí)現(xiàn)電氣回路全電量測(cè)量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控
有源諧波治理系統(tǒng)	AnSin/

審核編輯 黃宇