電能質(zhì)量讓新能源并網(wǎng)有了保護傘
2022-05-27
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1、背景
隨著“30-60碳達峰-碳中和”戰(zhàn)略的提出，必將加快推動風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源的跨越式發(fā)展，高比例可再生能源對電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力將提出更高要求，為了實現(xiàn)2030年碳達峰目標(biāo)，可再生能源裝機將超過火電裝機，從補充能源變?yōu)橹髁δ茉?，基本實現(xiàn)新增電力來自新能源。
2、新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響
以風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)、余熱、燃料電池等可再生能源發(fā)電為手段的多能并網(wǎng)成為實現(xiàn)目標(biāo)不可或缺的方式；電氣化鐵路、城市軌道交通建設(shè)的加速，新能源汽車充電樁的大規(guī)模使用和各種新型電子設(shè)備的出現(xiàn)，由此產(chǎn)生了一系列新的電能質(zhì)量問題，也放大了一些以往的電能質(zhì)量問題。
新能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響具體表現(xiàn)以下幾個方面：
（1）新能源發(fā)電對電網(wǎng)頻率的影響
我們知道電力系統(tǒng)的頻率會影響電能的總體質(zhì)量，新能源的發(fā)電是具有隨機性的，所以在新能源并網(wǎng)后，會引起電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)頻率波動，它一旦出現(xiàn)大浮動的波動就會就會影響電能質(zhì)量，比如風(fēng)力發(fā)電，通過運用定理來看風(fēng)電場功率的變動去分析，把分析到的答案轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的函數(shù)，再通過函數(shù)模型建立相應(yīng)的評估模型，這樣可以獲得電力系統(tǒng)的頻率范圍，在這個評估模型中，可以通過電網(wǎng)的起伏頻率來對相關(guān)的現(xiàn)象進行具體分析，所以我們在新能源并網(wǎng)后要對電網(wǎng)頻率進行實時監(jiān)控、監(jiān)測。
（2）新能源發(fā)電對諧波的影響
新能源并網(wǎng)不僅對電壓、頻率會帶來影響，還會對諧波帶來影響。在并網(wǎng)的應(yīng)用過程中，會存在一些問題，比如并網(wǎng)光伏逆變器的控制，會受光線、燈光等因素的影響，這會加大電力系統(tǒng)對諧波的影響。諧波電流影響電網(wǎng)運行的穩(wěn)定，影響人們的正常生活。當(dāng)電能質(zhì)量無法達到電力系統(tǒng)運行的要求，致使對電力系統(tǒng)造成安全隱患，甚至有時候會引起電力系統(tǒng)的解列運行，所以我們可以為了避免類似事情發(fā)生，我們可以安裝類似江陰和源HYPQM6000系列電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，避免諧波出現(xiàn)。
（3）新能源并網(wǎng)造成電網(wǎng)電壓偏差的影響
近年來，太陽能發(fā)電得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。然而，大陽能光伏發(fā)電容易受季節(jié)，日照和溫度的影響。晴天和陰天在光照、溫度等方面存在一定差異，因此光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力也不同，導(dǎo)致輸出功率和電壓波動幅度較大。風(fēng)力發(fā)電受風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)密度等方面的影響，導(dǎo)致風(fēng)電機組的運行功率受到影響，造成電壓閃變和波動。風(fēng)力發(fā)電廠一般建在風(fēng)能資源豐富的地區(qū)。同時，新能源發(fā)電設(shè)備在啟停過程中的輸出功單將出現(xiàn)較大波動，新能源容易受到外界因素的影響，導(dǎo)致輸出電壓的變化。如果并網(wǎng)，新能源所占比重比較大，將進一步提高調(diào)壓難度，目前，電力系統(tǒng)采用開關(guān)電容器和LTC分接開關(guān)進行調(diào)壓。然而，新能源并網(wǎng)后。這種傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)方式已經(jīng)不能滿足電力系統(tǒng)運行的安全性。
（4）新能源發(fā)電對電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定的影響
在現(xiàn)在電力系統(tǒng)運行過程中，難免會出現(xiàn)一些不可抗力的因素，通常都是在電網(wǎng)失壓的情況下發(fā)生的，當(dāng)大電網(wǎng)失壓以后，并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電會對電網(wǎng)中的某一部分繼續(xù)供電，并與本地負載形成連接，達到一個新的供需平衡狀態(tài)，形成孤網(wǎng)運行。此時，孤網(wǎng)中的電壓和頻率不受大電網(wǎng)影響，得不到大電網(wǎng)的調(diào)整支持，當(dāng)負荷側(cè)負載發(fā)生變化或是發(fā)電側(cè)輸出功率發(fā)生變化，都會導(dǎo)致孤網(wǎng)供需失衡，使得孤網(wǎng)的電壓和頻率容易發(fā)生波動，如果波動范圍超過了允許的安全范圍，將嚴重影響設(shè)備的安全。當(dāng)供大于需時，電壓和頻率會超出允許的范圍，可能會對用戶的設(shè)備造成損壞。當(dāng)供小于需時，會使逆變器過載，可能會燒毀逆變器。因此，在新能源并入電網(wǎng)前，電力調(diào)度須進行嚴格把關(guān)、審核，對于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)，具備功率預(yù)測功能，是必備的準(zhǔn)入條件之一。
3、結(jié)束語
綜合需求側(cè)的能源發(fā)展，新能源并網(wǎng)將會是電能質(zhì)量治理產(chǎn)業(yè)的一個長期增長點，廣泛的加裝電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，同時對治理設(shè)備合理有序，因地制宜的加裝將對我國能源戰(zhàn)略產(chǎn)生重要意義。
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