吴 鹏

北京京能清洁能源电力股份有限公司华南分公司，广东 湛江 524033

0 引言

随着近几年全国新能源发电机组并网总负荷比例的持续稳定提高，电力系统的安全性、稳定性再次受到了前所未有的重大技术挑战，研究与建立新能源机组惯量动态控制模型及研究技术、方法等仍是当前国内外的重要学术难题[1]。文章首先通过理论分析新能源并网对电力系统电能质量的影响，分析了提高新能源并网电力系统的电能质量的措施。最后以风力发电为例，专门分析了风力发电系统的发电对策，以期为相关人员提供更具体的参考。

1 新能源发电系统并网概述

新能源分布式发电系统大部分为分布式电源，分布式电源系统由美国的研究人员于1978 年提出，是一种目前较主流的新型光伏供电系统。在出现之初主要是为了服务偏远地区特定用户的用电需求，是一种建设在用户附近的小型供电系统[2]。随着对可再生能源的利用研究，可再生能源发电的比例逐年提高，如新能源发电、光伏发电、潮汐发电等的利用。新能源发电也指不稳定的小型发电系统。传统的新能源发电主要建于用户附近，能源利用率高，经济性较强。新能源发电的发电功率越来越高，而新能源发电建设区域一般经济发展较为不足，电力需求不大，这造成了能源的极大浪费，因此新能源发电有了并网需求。我国新能源发电主要由可再生能源发电系统组成，如光伏发电、新能源发电等。因此新能源发电的发电功率并不稳定，有一定的时间性与季节性特点，这对新能源发电并网时造成了不良影响。新能源并网流程图如图1 所示。

图1 新能源并网示意图

2 新能源并网对电力系统的影响

2.1 新能源并网对电压稳定性的影响

新能源分布式发电的特点是在网络转换过程中会由单线路电源变为多线路节点电源，造成整个分布式电网系统内的电压发生相应变化[3]。当用户需要或临时需要退出分布式电网时，必然会对电力系统运行质量造成严重影响，部分节点系统失去稳定高电压线路的支撑，整个电网节点上所有的低压供电线路也会出现低电能问题[4]。为避免以上问题，新能源并网或者启动发电时应尽量持续保持极高的功率，这样在新能源发电机组退出电网时，电力系统电压波动较小。但不同地区的新能源并网后，其启动运行时对电网电压造成的影响有所不同，现阶段还没有更好的并网技术可以避免所有并网问题。

2.2 新能源并网对谐波的影响

首先，电网谐波是电压的剧烈波动带来的最直接的影响。当不同新能源系统接入同一个主供电网时，谐波会通过主动电网给外部提供电力资源以作为主要生产能源，从而在发电的过程中引起系统电压的波动，严重影响低电压系统运行的整体稳定性。其次，谐波实际上是功率输出放大后的效果。新能源的发展取决于当地环境特性，如果当地太阳能很强，且每年总太阳能发电量较大，则谐波取决于并网点和发电量。如果网络连接容量太大，则输出的功率大幅度增加。太阳能并入电力系统时，在并网的电源点达到其最大传输功率时，系统电压将随之上升，从而将导致电源输出电压功率产生倒流等现象，进而影响系统可靠与安全运行。

3 提升新能源并网电能质量的措施

3.1 加快智能电网的建设

智能电网的负荷自我调节处理能力更灵活，针对各类新能源负荷发电需求，可快速进行负荷自适应和优化调整，有效地提高机组负荷控制能力、及时响应能力和安全高效性。新能源并网机组可于一定程度上完全避免各类人为负荷因素造成的负荷波动影响。此外，智能电网的自我保护管理能力更强，智能电网能够及时、主动作出故障防护响应，避免事故进一步发展扩大，提高整个电网的稳定性和安全性。

3.1.1 做好顶层设计，加强行业引导

相关部门应该坚持规划先行，基于新形势新要求进一步组织深化智能电网研究，明确新时代智能电网发展的技术路线和发展模式；建立健全智能电网相关标准体系，推动智能电网国际合作创新；统筹加强对行业发展的指导，加大各行业之间的协调力度，为智能电网未来发展指明方向。

3.1.2 完善配套机制，培育创新土壤

相关部门应该逐步完善智能电网配套政策体系，在项目建设、并网、交易等方面予以政策支持；完善相关机制建设，培育开放共享的市场环境，支持储能、微电网、分布式能源等能源形态健康发展；推动构建智能电网创新创业体系，引导各方共同参与，激发产业链发展活力，培育创新土壤。

3.1.3 全面加快智能电网建设

全面加快智能电网建设是落实新时代能源转型与能源革命要求的有效途径，也面临极大的挑战。相关部门应该应准确把握我国新形势和智能电网的发展定位，科学谋划合理可行的发展路线，以创新示范、统筹引领智能电网建设，推进能源电力行业高质量发展。

3.2 合理降低电网压力

电网损耗研究包括无功损耗分析与有功损耗，电力企业可通过直接计算总功率损失损耗，分析电网系统功率损耗状况，并最终利用综合降耗的方式减少综合用电的负荷，最大程度地发挥用电设备的优势[5]，同时延长电气设备的使用寿命。电路导线的选择设计、布线过程复杂且烦琐，电力企业需根据有功损耗的计算结果，结合实际电路情况，合理设计、选择电路导线，以降低实际电路系统中的电阻功率的损耗。电力企业需合理选择接地变压器线路，尽量减少系统无功损耗。为全面加强电网无功综合补偿项目的针对性，电力企业需在电网基础设施的配套建设中，整合现有电网资源条件，运用同步谐调补偿相机与静止无功补偿器等，进一步优化发电系统无功自动补偿。根据我国电网特征合理规划并选择配套设备，以降低现有电网投入运行前的负荷，切实加速新能源产业现代化发展步伐，不断提高经济效益。

3.3 加强对风电技术的关注和研究

风能属于新能源的一种，风力发电在新能源发电中的占比达到10%。如图2 所示。所以在新能源应用过程中，电力企业应深入研究风能并网控制技术和最大限度风能获取系统技术。风电场运行受风力新能源发电和风机控制系统理论的影响，经常出现发电与需求不平衡的问题，对风能电网运行的使用效益造成了严重的负面影响。为了进一步提高我国风电系统的整体性能，确保系统工作的稳定性、可靠性，提高机组处理复杂故障事件的响应能力，需要对风电场与并网工程的最新发展技术方向进行长期动态跟踪，同时对世界各地风能利用的能量密度情况进行全面比较，思考今后如何捕捉更多有用的新能源，这也是未来中国风电系统并网利用技术的工作方向之一。目前，获取风能的最佳利用方式之一是人工调整风轮机叶片直径比和改变发电机组的水轮机功率系数和最大转速。风电系统中的风电集成控制技术和风能的最大风能捕获量，是实现今后实现风电新能源跨越式发展规划的重要研究任务之一。

图2 新能源占比示意图

3.4 优化风力发电项目

随着中国可持续发展的深入推进，风电工程发展作为我国电力可持续发展的重要改革举措，加大对国内新能源风力发电项目模式的创新对促进产业发展的意义重大[6]。在推动新能源风力发电工程项目模式的创新建设与规范使用时，电力企业应当及时发现潜在的共性问题，多角度深入分析问题产生的原因，以进一步推动新能源风力发电工程项目持续健康发展。要全面加强对设计施工作业现场情况的监督管理，及时发现缺陷与缺陷记录和分析发现设计存在偏差问题，综合考量各种可能影响工程建设的因素，及时合理调整项目施工安排，最大限度减少重大工程项目的变更，促使重大风电工程项目建设有序、顺利、高效开展。

4 新能源发电并网的未来发展展望

新能源发电虚拟智能同步机的顺利投产将进一步加快科技创新，协助打造信息高效可互联、智能高效可互动、灵活便捷可柔性、安全稳定可控、持续发展的新型智能化和新一代电力系统标准化建设系统。示范及试点电网工程也能帮助客户实现未来的发电运营成本效益安全保障，保障电网系统的安全性、高效性及稳定性，提高电网系统节能水平。新能源并网技术的应用已证明其能较好地满足未来智能系统的高效、智能、可控、灵活的要求。

5 结束语

在可持续发展的市场背景之下，新能源逐渐替代传统能源，投入现代电力系统，而且在电力系统中的重要性越来越大。随着低碳生活、清洁生产等相关政策的出台，新能源势必会发展得越来越快。现在，大规模的集中式并网促进了电网系统的能源多样化，但并网对电能系统的电能质量也存在一定的程度的影响。电力企业应采取可行的安全控制措施，进一步改善电网电能的整体质量。