新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響

新型電力系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型智能電網(wǎng) 智能裝備三個不同維度的概念，新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響。

新型電力系統(tǒng)需要“四個轉(zhuǎn)變”。“功能定位、電源結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)形態(tài)、調(diào)控運行模式”通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型實現(xiàn)四個轉(zhuǎn)變。通過建設(shè)智能裝備實現(xiàn)智能電網(wǎng)控制。

新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響

一、世界性技術(shù)·難題

未來幾十年里會有大規(guī)模光伏、風(fēng)電等新能源電站納入電力系統(tǒng)，但新能源功率有效的消納和電網(wǎng)系統(tǒng)安全運行確仍然是世界性的技術(shù)難題。

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電力系統(tǒng)仍將維持以交流電為基礎(chǔ)的技術(shù)形態(tài)，交流電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題將長期存在。隨著我國新能源電力轉(zhuǎn)型的深入推進(jìn)，新能源發(fā)電裝機大幅增長，電力電子設(shè)備高比例接入，電力系統(tǒng)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、運行機理、功能形態(tài)等正在發(fā)生深刻變化，低慣量、低阻尼、弱電壓支撐等問題凸顯，電力供需失衡引發(fā)頻率、電壓等穩(wěn)定問題的風(fēng)險增加，故障形態(tài)及連鎖反應(yīng)路徑更加復(fù)雜。新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

1、隨機波動性

新能源發(fā)電具有波動性和隨機性，發(fā)電設(shè)備的低抗擾性和弱支撐性。

隨著光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等電站并網(wǎng)電力系統(tǒng)中系統(tǒng)慣量下降，自身頻率、電壓耐受能力比較低，進(jìn)而使功率擾動引發(fā)的頻率波動問題更大，引發(fā)連鎖故障，該問題隨著新能源規(guī)模的快速增長日益突出。

2、消納容量不足

雖然目前新能源大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電存在一定的隱患，通過管理系統(tǒng)的合理調(diào)度，新能源的消納得到緩解。

波動性和間歇性是由自然因素而產(chǎn)生的影響，雖然不能對自然條件進(jìn)行控制，但是可以對設(shè)備進(jìn)行控制。首先，對于發(fā)電并網(wǎng)的新能源設(shè)備，可以加入擁有規(guī)定的并網(wǎng)技術(shù)性能。其次，提升電網(wǎng)對于峰值的調(diào)節(jié)能力，加大電網(wǎng)對于波動和間歇問題的接納能力。當(dāng)然，在新能源發(fā)電系統(tǒng)中，裝置必須要要具備有功功率調(diào)整與無功功率調(diào)整的功能。

3、局部電網(wǎng)接入能力不足：

風(fēng)電場大多處于電網(wǎng)末梢，大規(guī)模接入后，風(fēng)電大發(fā)期大量上網(wǎng)，電網(wǎng)輸送潮流加大，重載運行線路增多，熱穩(wěn)定問題逐漸突出。提高輸送能力，但風(fēng)場棄風(fēng)問題仍然長期存在。

4、增加電網(wǎng)穩(wěn)定風(fēng)險：

風(fēng)電的間歇性，隨機性增加了電網(wǎng)穩(wěn)定運行的潛在風(fēng)險。一是風(fēng)電引發(fā)的潮流多變，增加了有穩(wěn)定限制的送電斷面的運行控制難度；二是風(fēng)電發(fā)電成分增加，導(dǎo)致在相同的負(fù)荷水平下，系統(tǒng)的慣量下降，影響電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定；三是風(fēng)電機組在系統(tǒng)故障后可能無法重新建立機端電壓，失去穩(wěn)定，從而引起地區(qū)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定破壞。

5、保護(hù)問題：

（1）潮流的改變，一、導(dǎo)致本線路保護(hù)的靈敏度降低及拒動；二、導(dǎo)致本線路保護(hù)誤動；三、導(dǎo)致相鄰線路的瞬時速斷保護(hù)誤動并失去選擇性；四、導(dǎo)致重合閘不成功。

應(yīng)對措施：

一是限制分布式電源的并網(wǎng)容量；

二是增加分布式電源隔離變壓器阻抗；

三是分布式電源出口增設(shè)方向功率保護(hù)；

其中最關(guān)鍵一點在于分布式電源并網(wǎng)之前，要在充分調(diào)查發(fā)電設(shè)備阻抗的基礎(chǔ)上，計算分布式電源可能帶來的短路電流的增加，以確定分布式電源的并網(wǎng)容量。

（2）電壓問題：

一、是分布式電源啟停的影響，二、是分布式電源供電間歇性的影響。

（3）應(yīng)對措施：

一、是從電壓支撐角度，分布式電源有明顯積極作用。這取決合理選擇接入地點、合理選取容量并適當(dāng)調(diào)度；

二、是正常情況下，分布式電源應(yīng)多發(fā)有功少發(fā)無功，保持高功率因素運行；減少線路電壓對分布式發(fā)電依賴；

三、是在分布式電源接入地點，應(yīng)安裝適當(dāng)無功電壓支撐設(shè)備，在分布式電源退出運行時投運。

二、供電質(zhì)量穩(wěn)定問題

1. 間歇性和波動性：

新能源出力固有特性，規(guī)模化并網(wǎng)后對電網(wǎng)影響變大，需要配合電力系統(tǒng)中的可調(diào)資源實現(xiàn)能量平衡。

2. 頻率問題：

系統(tǒng)中大規(guī)模新能源接入帶來常規(guī)電源比例下降，系統(tǒng)慣量下降，功率擾動引發(fā)的頻率波動問題更大。

3. 電壓越限：

新能源電壓支撐能力相對有限，隨機性出力可能導(dǎo)致電網(wǎng)局部電壓越限問題突出。

4. 抗擾動能力下降：

故障大擾動下新能源脫網(wǎng)可能惡化電網(wǎng)抗擾動能力，造成事故規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大（支愣不起來）。

5. 諧振問題：

電力電子設(shè)備可能與系統(tǒng)交互引發(fā)諧振，典型的雙饋風(fēng)電和串補之間這種，比較關(guān)注的是次同步振蕩。

三、新型電力系統(tǒng)成套智能裝備

電氣成套智能裝備（新型電力系統(tǒng)智能裝備）

研究解決分布式光伏大規(guī)模接入帶來的電壓越限、反向過載等問題，實現(xiàn)配電網(wǎng)大規(guī)模分布式電源有序接入、靈活并網(wǎng)和多種能源協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度，提升配電網(wǎng)運行效能，支撐高比例光伏接入下電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。對新型電力系統(tǒng)存在慣量低、電壓支撐能力不足的“弱網(wǎng)”特性和電能質(zhì)量惡化問題，利用儲能高靈活性特點，研究具備構(gòu)網(wǎng)能力的虛擬同步機慣量/電壓支撐和電能質(zhì)量綜合治理技術(shù)，以及高比例新能源接入電網(wǎng)調(diào)峰需求的儲能電站穩(wěn)定運行及控制技術(shù)。

1）電氣成套智能裝備，指電網(wǎng)電氣設(shè)備在傳統(tǒng)的功能中加裝電子儀表，是的電氣設(shè)備具有狀態(tài)感知、數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程控制功能的電氣裝備，是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合的新型裝備。

2）電氣成套智能裝備功能強大、操作簡便；幫助分析電網(wǎng)故障特征，指出運行調(diào)整策略。智能化的成套裝備處于生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵工序環(huán)節(jié)，其停機及故障對整個生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。智能設(shè)備的復(fù)雜程度和精密程度很高，都帶有計算機程序控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的基于機械設(shè)備而形成的維修方法和維護(hù)經(jīng)驗，已完全不適合這類設(shè)備。智能裝備新增智能系統(tǒng)的維護(hù)工作，包括智能裝備運行數(shù)據(jù)的定期備份及恢復(fù)，控制計算機的軟件運行和維護(hù)。

3、智能裝備的制造業(yè)（機器人、數(shù)控機床、服務(wù)機器人、其他自動化裝備），工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（機器視覺、傳感器、RFID、工業(yè)以太網(wǎng)）、工業(yè)軟件（ERP/MES/DCS等）有機結(jié)合的自動化系統(tǒng)集成及生產(chǎn)線集成等。

4、基于智能裝備制造領(lǐng)域的成熟性與壟斷性，產(chǎn)品性能差異化、設(shè)備成套系統(tǒng)化是企業(yè)追求技術(shù)優(yōu)勢增長及市場規(guī)模擴(kuò)張最為常見的模式。創(chuàng)新企業(yè)更加重視依托其核心技術(shù)產(chǎn)品，特定應(yīng)用領(lǐng)域的定制化解決方案。

編輯：黃飛

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