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新能源并网对电力系统电能质量的影响分析
摘要:在当下风能、太阳能,以及水能等各种不同类型的清洁可再生能源得到了广泛的应用和全面的推广。在未来能源技术发展进步的过程中,可再生清洁能源将会成为国家电力能源发展过程当中的主流。随着其中各项先进技术的有效使用,新能源已经可以在原有的配电体系网中接入,且发电容量正在不断的上升,但是因为新能源供电体系还有一定的不确定性,进而影响到了原有的电网系统电能质量。
关键词:新能源;电力系统;电网;电能
目前我国传统的能源结构的应用无法满足当下不断增加的电力能源需求,从而新能源的有效开发和利用也成为能源战略发展的主要任务。虽然说太阳能和风能能够实现太阳能和风能向电力能源的有效转化,满足对于电力能源的高度需求,实现电力网络的发展和进步,新能源并网能够实现能源的多元化发展,但同时也会影响到电力系统的电能质量,面对这样的问题有必要采取相关优化措施。本文将根据新能源并网的具体情况展开针对其中电力系统电能质量面临的影响分析,希望能够落实有效的优化策略,提高新能源并网的效果。
1电能质量
对于电能质量的简单概述在以下的内容中,不同的国家提出的对于电能质量的要求也是不一样的,因为他们想要达成的需求是不同的。对于供电企业来说,电能质量是指企业所提供的电能各项指标,要尽量的达到国家电网运行的具体规范和在技术标准上提出来的相关要求,给更多的电力用户提供教育安全以及具有可靠性的电能。对于这些电力用户来说,电能质量是指用户在用电的整个过程当中,要保证其中的电力资源不会受到严重的干扰。一般情况下,用电压频率和波形等指标来展开有效的衡量,对于电气设备的生产商来说他们生产的电力设备质量直接会影响到电能的质量高低。因此本文将从不同的方面根据电网运行的实际情况对此进行研究,将电能的质量要划分成为电压质量以及电流质量和供电质量这三个不同的方面。
电压的质量主要就是根据电网预设的电压和实际输出电压之间的偏差,从而对供电企业所需要消耗的电能质量进行判断,涵盖电压偏差和频率偏差以及过电压等不同的内容。电流质量还涵盖电流的谐波和线波等等,供电的质量有技术以及非技术这两个不同的方面,非技术方面是指供电公司对于电力的价格和服务等用户投诉问题反映的具体速度,而在技术方面则主要是指了电压的质量以及电压所具有的可靠性。
2对于电力系统电能质量所造成的的具体影响
2.1对于电网系统发电运行发展稳定性的相关影响
太阳能的发电技术在多个不同的行业和领域被广泛的应用,但是在实际应用的过程当中,太阳能的优点及缺陷也是较为突出的。在实际应用的过程当中,太阳能会受到天气以及温度,还有地理环境位置等不同因素的影响。比如说在阴雨天或者是冬季太阳能发电的效果就会受到一定的打击。在不同环境因素的影响下,太阳能光伏发电系统的发电量是有一定差异存在的,在输出功率上也会有一定的变化,这就导致出现电压波动等的问题。
风力发电会受到风能资源、风电场选址、机组选型等一系列影响,最终产生的电能质量和功率有一定的区别,使得出现了电压波动和闪变的现象。风电场选址比较复杂,同样的机组在不同地区由于受局部风速的影响,发电量也有很大差别。
新能源发电系统在设备的开关和功率的输出等不同的方面会因为技术和自然等原因产生波动的状况,外界因素对于电能的质量和电压的稳定性也会造成严重的影响,所以说在新能源并网后会提升电压调节的难度。传统的调压设备和方式在进入新能源以后,原有的电力系统无法满足并网后电力系统的安全性,所以其中所应用的技术以及所采取的管理方法也需要进行科学的改变和优化。
2.2新能源并网标准方面的问题
新能源技术所产生的影响以及最终的成果是比较突出的,风能、太阳能以及水能等各种不同的能源,在科学技术的发展下也取得了更多的成果。但是新能源对于自然环境有过分依赖性,新能源的地理位置分布相对复杂,比如说风能发电更多的是在海域以及高原等开阔区域进行建设,太阳能则是在海拔较高或者是光照时间比较长的区域进行有效的建设。这些发电系统和设备在并网以后很难形成统一化的标准,因为当前的技术问题和电力部署问题,导致产生了应用比较困难,资金成本较高等问题,没有相关的标准以及技术进行有效的协调,所以无法保证在新能源并网以后电力系统本身的安全稳定性。
2.3新能源并网后对于电网频率的相关影响
利用新能源进行发电,在环保节能以及可持续进步等不同方面是有一定优势的,但是在稳定方面还需要技术性的科学突破。原有的电网系统当中电能的生产以及存储传输等不同的系统所具有的系统完整性比较强,在运行的频率方面很少会出现异常问题,尤其是对于一些容量不大的城镇发电站来说,即使很多机组的投切也很少产生频率异常的情况。但是在新能源并网以后,供电的比例正在逐渐上升,超频现象也出现的更加频繁,而这种问题产生的主要原因是太阳能和风能发电的不稳定性。自然因素的变化对最终电力系统的发电过程和效果造成了严重的影响,所以电网技术管理人员就需要全方位多层次的对新能源发电影响因素进行考虑,对于这种类型的间歇性波动问题需要尽早的进行研究,提出科学有效的解决对策,保证电网稳定的运行。
2.4导致电网出现孤岛效应
孤岛效应是指电网突然失压时,并网光伏发电系统仍保持对电网中的邻近部分线路供电状态的一种效应。新能源并网以后太阳能光伏发电机组和风力发电机组可以向配电网提供更多的电能,为了使得配电网形成新的平衡状态,就需要将本地电网电源和新能源发电系统两者进行有效的连接,保证电网可以稳定独立的运行下去。因为新能源发电系统是功率相对较小的独立电源,并且不是同一个设备生产商进行生产的。在数据信息上面也是无法形成有效贡献的,新能源系统并不会受到电网的调控。如果配电网所提供的电能和居民实际的需求两者不相匹配,那么就会使得配电网空载运行下去,可能会由此产生更加严重的浪费。如果配电网所提供的电能和居民的实际需求相比比较小,那么也会使得电网的负荷随之而增加,一旦超出电网负荷的现值,那么逆变器的温度也会随着上升,容易产生逆变器起火的情况,威胁到居民用电的安全稳定性。
2.5导致电网出现谐波
分布式电源在接入到配电网的时候也需要更多并网逆变器,这些逆变器利用的是脉宽调制控制的方式,在并网的时候出现的电流谐波会比较多。太阳能光伏发电设备和风力发电设备在实际运行的过程当中也会受到太阳强度以及太阳照射的角度等各方面的影响,输出的功率会出现一定的变化,从而使其产生大量的谐波。造成并网风力发电机组电网谐波产生的原因主要是有两个方面,首先是风力发电机组并联补偿,另一方面则是风力发电机组内部安装的电子设备数量相对较多,这些电子设备在实际运行的时候也容易产生谐波。
2.6对电网偏差的影响
首先需要对新能源发电所具有的特点进行分析,光伏发电就是对太阳能进行使用发电,效率也会因温度以及光照等各种因素造成一系列影响。白天因为晴天和阴天的温度,还有光照的较大差异,导致发电量不同;晚上因为温度较低,没有阳光所以不能发电。这就导致光伏发电输出的功率正在不断变化,引起的相关联变化相对来说也是比较大。风力发电会受到风速的一系列影响,所以一般情况下在风能资源相对丰富的地区会建风力发电厂,风速的变化会使得风力发电的功率不断的变化,造成电压波动。新能源发电机组的停止以及开启的各个操作过程当中,输出的功率也会产生严重的波动变化,电压随之而出现更多的改变,容易冲击电网,导致电压闪变和波动情况出现。如果并网的短路容量值相对较高,那么电压的闪变波动也比较少,通过研究电压变动的具体原因,可以制定有效的措施尽量减少新能源并网对电力系统所造成的一些不良影响,使得其中的系统可以正常稳定的运行下去。
考虑到新能源发电非常容易受到外界因素的一系列影响,输出电压变化相对来说也是比较大的,输出的功率变化也比较高。并网以后当新能源容量占比较大的时候,就使得电网运行电压调节的难度随之提升,而现有的电力系统一般情况下都是通过别的方式对电压进行调节,这样的配置很显然无法满足并网后电网运行安全性对电压值变化的具体要求。在新能源并网以后,如果采取的电网调控方式不合理,会使得输出电压值随着下降,为了保证并网后电力系统能稳定的运行下去,要针对新能源并网对电网产生的一系列影响进行考虑,对电力系统调压方式进行优化。
3对新能源并网电能质量进行提高发展的科学措施
3.1完善技术标准与规范
新能源本身具有环保以及可再生的特点是比较突出的,近几年来应用是非常广泛的。新能源发电涉及到的技术领域也相对比较多,而在其中新能源发电并网则更加复杂。因此在实际应用过程当中还是有一定问题存在的。要主动的加强对于新能源发电并网的深入研究,对新能源发电并网的技术标准进行完善,针对新能源并网当中所存在着的具体问题进行有效的公关,这样才能够尽量的减少并网对于电力系统电能质量所造成的一些负面的不良的影响。同时还需要主动认真的学习研究电力信息通信技术等一些先进的技术手段,加强电力系统的智能化管理,及时的对并网产生的对于电网运行的影响进行有效的监测,从而对新能源并网技术进行优化,尽量减少谐波和电压波动等各方面因素针对电力系统所造成的危害,确保新能源发电行业达成可持续发展的主要目标。
3.2对电能质量的控制力度进行加强
新能源并网电力系统运行中存在着更多干扰因素,这些干扰因素也使得电能质量下降,所以工作人员在工作的过程当中也需要分析干扰因素,对于在系统当中所存在着的这些干扰因素,进行有效的控制。从而进一步保障电网系统可以稳定的运行下去。在电能质量控制和技术标准的完善方面,也需要对电能质量的相关需求进行结合,安装合理的动态无功补偿装备,使得电网系统可以维持正常稳定的运行状态。根据电能质量计算结果,接入系统时注入母线侧的3次、5次、7次谐波电流超过限值指标时,需要在主变低压侧采取相应的谐波治理措施,以满足运行时产生的谐波满足国标要求。在配置谐波治理装置时,应使谐波治理装置与动态无功补偿装置组合之后的总无功容量输出范围满足接入电网系统设计的要求。
结束语
在目前可持续发展进步的大背景下,对于更多的清洁能源应用是比较频繁、比较广泛的,这也是电力行业未来发展的一个主要趋势。虽然已经能够实现电力网络的多元化进步,但是也会对电能的质量造成一系列影响,因此一定要采取有效的控制措施,进一步提高电能质量的水平。其中新能源并网技术有广泛的应用,但是还需要注意到的是在新能源并网以后,会接入在其中大量的逆变器,所以这就会形成对于原有配电网的一系列影响,使得电网斜波不断的增加,导致产生电压失衡和电压闪变以及信息孤岛等各方面的问题,这对于原有配电网的有序运行会造成严重的威胁和影响。所以说就需要对新能源并网技术进行充分的完善,有效的加强针对其中的一些研究。
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