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新能源并网发电对配电网电能质量的影响研究

沈海维 李成章

青海省绿色发电集团股份有限公司,青海省西宁市城西区,811603

摘要: 在微网、物联网技术飞速发展的进程中,未来智能配电网也开始融入了新能源,确保负荷侧的交互顺利实现,支持多元化电源灵活接入。新能源接入的智能配电网,其中一个最主要的优势是十分便捷,不必受空间的束缚和限制,实现了即插即用。在本文的概述中,明确了新能源接入对配电网实际的影响,并提出了相关的建议,旨在为具体工作的开展提供借鉴。
关键词: 新能源;并网发电;配电网;相关建议
DOI:10.12721/ccn.2021.157082
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引言

我国在近年来始终致力于新能源发电技术的研发与应用,并取得了一定的成绩。但由于诸多因素的影响,制约了新能源发电技术的进一步发展。因此,在未来发展阶段,相关部门需要提高对新能源发电技术研究的重视程度,并将研究的重点放在新能源并网发电关键技术的应用上,结合时代发展的趋势和要求,有效提高新能源并网发电系统运行的效率和质量,从而推动新能源并网发电技术的运用,促进我国电力事业的可持续发展。

1新能源

1.1 风能发电

风能是一种可再生资源,属于新能源的范畴。风力发电的原理是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。伴随着更加安全、更加智能、更加开放、更加低碳的智能配电网发展,风力发电在未来能源供给中将扮演更加重要的角色。截止2020年底,我国风电装机达2.81亿千瓦,其中陆上风电装机2.71亿千瓦、海上风电装机为900万千瓦,中国的风电规模领跑全球。风力发电技术在多项新能源开发中占据着非常关键的地位,技术的成熟度和规模化也备受瞩目。

1.2 光伏发电

光伏发电的原理是利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。光伏发电系统分类,一种是集中式(如大型地面光伏发电系统)和分布式(以6MW为分界,如工商企业厂房屋顶光伏发电和民居屋顶光伏发电系统)两种。光伏发电具有可持续性、清洁性和无地域限制等突出优势。截止2020年底,我国太阳能发电装机容量达253.43GW,2020年新增装机量为48.2GW,增长24.1%。

1.3 新能源发展预判

(1)可再生能源已成为全球能源发展的主流方向。以光伏发电、风力发电为代表的新能源行业逐渐成为替代传统化石能源的重要主力军。一方面,新能源具有清洁、可再生等特性,另一方面,传统化石能源不可再生,且已探明的储存量难以支持人类社会可持续发展。因此,新能源是未来经济社会发展的重要能源动力。(2)市场需求空间巨大。随着中国、印度等新兴市场及美国、日本、欧洲等发达国家传统新能源市场需求的快速增长,全球光伏发电装机规模呈现高速增长的快车道。(3)国家政策支持。近年来全球各国推出多项扶持政策,为新能源快速发展提供了有力的政策支持和技术创新资金支持,为光伏、风力发电营造了宽松有利的发展环境,指导新能源发展方向、引导市场资源向新能源消纳倾斜、提升新能源的关注起到了重要作用。

2新能源接入对智能配电网的影响

2.1电能质量受到的影响

风力发电和光伏发电很容易受到外界因素的干扰,体现出较为明显的波动性和间歇性的特点,通常配有整流逆变设备以及电力电子设备,甚至产生谐波以及直流分量。谐波电流合理的注入至电力系统之后,通常会让电网电压产生明显的畸变,降低电能的基本质量,使得测量仪表无法准确的使用,还会让电力系统继电保护和自动装置误动作,威胁到电力系统的稳定运行状态。因为并网电量随机波动相对明显,实际的可调节性并不理想,并网阶段还会产生较大冲击电流,从而引起明显的电压波动及闪变情况,让馈线的潮流呈现出显著地变化,对稳态电压分布以及无功特性等产生一定的干扰,使得电网出现不可控状态,相应的调峰容量余度也能明显增加。新能源发电单元的频繁启动过程中,也会让配电线路的负荷潮流逐步变大,电压调整的难度明显提高。

2.2网损受到的影响

当新能源适当的接入至智能配电网后,配电系统一般会由原有单电源辐射式网络逐步的转变为用户互联及多电弱环网络。电网在实际分布形式发生了较为明显的变化之后,负荷大小和方向均难以合理的预测。整个过程中,会直接的影响网损,除与负载因素存在着密切联系外,还和系统连接的电源位置及容量大小存在着密切的联系。

2.3实时监控受到的影响

当前智能配电网属于无源放射形电网,信息采集以及开关的基本操作等相对简易,在落实科学化监测和控制的过程中,重点是由供电部门统一的执行。新能源接入让整个过程相对复杂,尤其是在新能源接入之后易产生“孤岛”问题,需要进行科学的监测预防。新能源的本电网和主配电网进行分离时,还需向着独立的配电网加以输电,由此便会产生上述提及到的“孤岛”情况。孤岛内部的电压以及相应的频率并不能受到电网的控制,如果电压以及相应的频率超出了特定的范围,会直接的影响到用户设备。负载容量在孤岛逆变器容量之上时,会使得逆变器产生过载的问题,从而引发烧毁的情况。

3新能源接入智能配电网的相关建议

3.1实现智控模式下的有序充电

电网智能控制模式也被称作是V1G模式,电网智能化程度一般。在合理运用新能源的过程中,通过适当的接入智能配电网实现单向电能交换,也就是在允许的时间段内合理的充电时,但无法及时的对电网反馈电能。此类模式的科学使用,可以将新能源的优势之处充分的体现,促使着响应速度明显提高,依照电网负荷特性科学安排充电的时间,强化配网供电效率以及实际的经济性。

3.2双向互动模式下有序充电

双向有序充放电模式也被称作是V2G模式,主要是将电网的交流电变为直流电,以便实现充电的目的,将电池中的直流电反向变为交流电,以此实现对电网的科学供电,实现削峰填谷。这种模式可以有效增强电网自身的调节能力,对于用电高峰和低峰的差值进行调节,智能化的运行模式科学减小电网峰谷差,使得智能配电网稳步运行起来。

3.3改善电网实际的负荷特性

电网的负荷特性能够产生十分重要的影响,应该对其适当的改善。智能配电网中,负荷峰谷差较大,当面对着电网负荷高峰时段时,应该拥有足够容量的电厂科学的调节负荷的实际变化状态,当低谷时,应该合理运用闲置容量,避免出现浪费的问题。但是整个工作开展的阶段,受到多种因素的干扰相对明显,极易出现资源浪费的情况。运用新能源接入智能配电网的手段,可以让资源有效的节省,缩小电网的峰谷差,起到理想化的移峰填谷的效果。适当的减少电网负荷的波动,强化电网设备的基本利用率,合理延缓电网投资,提升电网供电的具体效率及供电经济性。

结束语

在微网、物联网技术飞速发展的进程中,未来智能配电网也开始融入了新能源,确保负荷侧的交互顺利实现,支持多元化电源灵活接入。新能源接入的智能配电网,其中一个最主要的优势是十分便捷,不必受空间的束缚和限制,实现了即插即用。在本文的概述中,明确了新能源接入对配电网实际的影响,并提出了相关的建议,旨在为具体工作的开展提供借鉴。

参考文献

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