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新能源发电并网对电网电能质量的影响研究
 
   
 
 
 
 
 
 
 
     
 
 
 
 
 
摘要：阐述了由于新能源并网发电系统出力的间歇性和不确定性等特点，接入电网后将对电网电能质量造成不利影响。利用风电场和光伏发电站的实测电能质量数据，从馈线稳态电压偏差、电压波动和闪变、频率质量以及谐波等方面，系统地分析了新能源发电站对电网电能质量可能产生的影响; 结合仿真实例分析了不同穿透比例时新能源发电功率波动引起的电网频率波动，以及电网不对称故障使新能源发电机组产生的附加谐波电流。指出亟需建立新能源并网发电系统量测平台和综合评价体系。
关键词：新能源并网发电; 电能质量; 频率波动; 不对称故障
0 引言
风力发电和光伏发电等分布式发电技术已成为最具开发潜力的可再生能源发电技术。为保证可再生能源的最大利用率，并网新能源发电系统都采用适当控制策略尽可能保证有功功率的最大输出，由于风电场风速( 或光伏电站光照强度) 动态波动变化，新能源并网发电站的输出功率存在较大随机波动，间歇性的功率波动将对大电网的电能质量造成不利影响。
通常新能源发电系统大部分采用电力电子装置实并网，电力电子装置产生的电压电流谐波也是不可避免的，甚至电网不对称故障产生的负序电压以及电网自身的电压谐波，与新能源发电站变流器相互作用，将导致变流器产生附加谐波电流[1]。当大电网具有足够的备用容量和调节能力，一般不必考虑新能源发电站功率波动引起的频率偏差，而主要考虑功率波动引起的电压波动和闪变。一旦新能源发电站所接入电网的有功调节能力不足，则决定新能源发电站穿透功率极限的主要因素是电网频率波动和稳定性[2]。
1新能源发电对电网电压的影响
新能源发电对馈线稳态电压的影响
电力系统中一般通过投切电容器和改变有载调压变压器( LTC) 的分接头调压调节电压，此外很少配置其他的动态无功调节设备。若新能源发电接入电网所占比例较大，新能源发电站的功率波动性将使线路的负荷潮流也极易波动且变化较大，加大电网正常运行时的电压调整难度，从而使得原有的调压方案不一定能满足新能源发电站接入后的电网电压要求。新能源发电站与电网的公共连接点电压稳态变化由新能源发电穿透功率、接入电网短路容量和输电线路阻抗共同决定。
新能源发电对电网电压波动和闪变的影响
电网电压波动和闪变主要由新能源发电站中机组的开停机、出力随一次能源波动变化，以及发电站补偿电容器投切造成。新能源发电站输出功率波动是其引起电网电压波动和闪变的直接原因，其中风速变化是风电场输出功率波动的主因，风速的湍流强度与电压波动和闪变近似成正比关系增长。文献[3]中分析了恒速定桨距和恒速变桨距风电机组在切换过程中产生的电压波动和闪变，并与持续运行过程中产生的电压波动和闪变作了比较，得出恒速定桨距风电机组在切换过程中产生的电压波动和闪变要比持续运行过程中产生的电压波动和闪变大，而对于恒速变桨距风电机组结论相反。
2 新能源发电对电网频率的影响
电网系统在运行时较少出现频率异常状况， 对光伏系统来说，当其容量偏小时，即便在投切多个机组时也不致造成电网系统频率的越限。 如果新能源系统发电容量在电网发电总量中占比逐渐增加，那么因新能源机组出力的随机性，有可能会引起电网频率的波