新能源发电并网对电网电能质量的影响和解决方案

一、引言

如今社会经济发展对能源资源需求不断增加，为减少对传统化石能源的依赖，在新能源研究推广方面投入了大量资金，并取得了一定的成效。目前，我国新能源发电并网规模持续扩大，由此也暴露了一些问题，如新能源发电并网占比增大后，电网运行稳定性受到影响，电能质量下降，如何解决此类问题直接关系到新能源发电技术的未来进一步推广运用。

二、新能源发电并网概述

新能源具有诸多优点，种类较多，如太阳能、海洋能、风能等，其逐渐替代传统能源。人们要大力发展新能源产业，缓解环境污染，解决能源短缺问题。和传统能源相比，新能源具有间歇性，如太阳能、风能。一些电力企业将风能和太阳能当作电能的主要来源，大力发展风力发电和太阳能发电产业，使得风能和太阳能的需求不断增加。

但是一旦遇到无风、阴雨天等情况，就会影响新能源发电设备的正常运行，导致发电能力下降。现阶段，部分地区大力发展经济，却忽视环境保护，酿成严重的环境污染，各种传统能源的消耗量快速增加，导致传统能源储量快速减少。在这种情况下，积极开发和使用新能源具有十分重要的作用。

新能源发电并网形式多样，当前人们要大力研究新能源发电技术和并网技术，大力推广和应用新能源，拓展新能源的发展空间。

三、新能源并网对电网造成的影响

（一）对电网频率的影响

传统电力系统运行过程中出现频率异常的概率是很少的，根据相关并网光伏频率变化数据可以知道，即使光伏发电站容量较小时，也可以允许多台机组投切，而不会出现电网频率受限的情况。而在新能源发电站的发电容量占电网内总量比例逐渐增大时，由于新能源发电机出力的随机性，就可能导致整个电网系统频率出现波动，由此对用电用户或整个电力系统的正常运行产生不良的影响。根据相关实验数据并建立风电功率波动对电力系统频率的评估模型后，我们可以得出0.01～1.0 Hz的功率波动对整个电网系统的影响较大。

（二）电力谐波

新能源发电在进行并网时需通过电子电力设备进行功率转换，而新能源发电的特点决定了其需较为频繁地启动与关闭，会产生谐波分量。谐波分量对电网和用户的影响都较大，如造成谐波污染会导致电压共振等问题。谐波污染的程度主要受功率变换器的连接、电机绕组、电机接地等因素的影响，如谐波污染程度较大对电网的稳定运行构成威胁，电网调度机构可能会选择将新能源发电断开，保证电网的稳定运行。因此，在新能源发电安装时要认真评估分析谐波影响并建立模型进行模拟，以保证新能源发电的质量。

（三）电压稳定性

新能源发电在并网时电网由单电源变为多电源来源，会引发潮流方向与大小的变化，造成电网的稳态电压发生变化，而新能源发电由于其时间性的特点需要退出电网时，又会再一次对电网造成影响，致使部分节点失去电压支撑，导致电网的线路出现电能问题。为避免以上影响，新能源发电并网时要保持高功率，这样在新能源发电退出时不会导致电压出现较大的波动。但不同的新能源发电并网时对电网电压造成的影响不同，现阶段还没有更好的方式去避免。

四、改善新能源发电并网对电网电能质量影响的措施-系统功能

显示有源滤波和无功补偿装置运行情况，包括补偿电流、负荷电流，电网电压，IGBT上下桥臂温度等。

六 电能质量在线监测装置硬件选型

本办法对发电企业（包括分布式电源）、电网企业、用电企业的电能质量管理均有明确要求，要求在发电企业并网点、电网企业非线性设施、用电企业公共连接点设置电能质量监测装置，这会促进市场对电能质量在线监测装置的需求。安科瑞APView500电能质量在线监测装置满足Q/GDW 10650.2-2021《电能质量监测技术规范第2部分 电能质量监测装置》中A级电能质量监测装置要求，可以满足办法对发电企业、电网企业和用电企业电能质量在线监测要求。

表1 电能质量监测装置功能要求(来源于Q/GDW 10650.2-2021)

APView500YG电能质量在线监测装置通过对引入的电压、电流信号进行分析处理，装置每周波采样高达 1024 点，实现对电能质量指标进行高精度监测。集谐波分析、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测、电压不平衡度监测、事件记录、测量控制、数据通信等功能为一体，通过国家电网江苏省电力试验研究院入网要求检测。能够满足发电、输电、用电系统电能质量监测的要求，广泛适用于分布式电源并网点和化工、钢铁、冶金、医院、数据中心、交通建筑等用电企业公共连接点的电能质量监测。

七 电能质量治理装置

随着新型电力系统建设高速推进，预期未来高比例电力电子设备会持续接入电网，给电网的电能质量带来的“污染”愈加严重，成为电力系统未来面临的新问题。对此，本办法提前谋划，加强管控，明确电能质量管理应当遵循“标准指引、预防为主、综合治理”的方针，发电企业、电网企业和用电企业应当开展电能质量监测，指标超标时应当主动采取治理措施。且电能质量治理设备、在线监测装置应当与主体工程同时设计、同时施工、同时验收、同时投运。

安科瑞电能质量治理装置包括有源滤波装置、有源无功补偿装置、中性线安防保护器及谐波保护器等产品，协助用电企业治理和改善电能质量，打造“连接”-“监测”-“治理”闭环模式。

连接收集：通过智能化终端、本地、云平台等方式，采集海量设备运行状态，进行预防性维护和治理；

监测分析：通过电能质量数据分析、记录事件过程和扰动方向、报警事件过程顺序分析等方式，做到系统运行风险全掌握。

治理优化：通过无功补偿、谐波治理、潮流分析等提供系统运维优化建议，维护改造升级前后效果对比。

八 结束语

  安科瑞具备电能质量在线监测装置、电能质量治理设备以及电能质量管理平台，可以高度契合本办法要求的发电企业、电网企业和用电企业对电能质量监测、电能质量治理以及信息管理的要求，为建立更加坚强、低碳的新型电力系统持续努力。