新能源并网对电网的影响

新型电力系统数字化转型智能电网 智能装备三个不同维度的概念，新能源并网对电网的影响。

新型电力系统需要“四个转变”。“功能定位、电源结构、系统形态、调控运行模式”通过数字化转型实现四个转变。通过建设智能装备实现智能电网控制。

新能源并网对电网的影响

一、世界性技术·难题

未来几十年里会有大规模光伏、风电等新能源电站纳入电力系统，但新能源功率有效的消纳和电网系统安全运行确仍然是世界性的技术难题。

 

电力系统仍将维持以交流电为基础的技术形态，交流电力系统稳定问题将长期存在。随着我国新能源电力转型的深入推进，新能源发电装机大幅增长，电力电子设备高比例接入，电力系统生产结构、运行机理、功能形态等正在发生深刻变化，低惯量、低阻尼、弱电压支撑等问题凸显，电力供需失衡引发频率、电压等稳定问题的风险增加，故障形态及连锁反应路径更加复杂。新型电力系统安全稳定面临更加严峻的挑战。

1、随机波动性

新能源发电具有波动性和随机性，发电设备的低抗扰性和弱支撑性。

随着光伏发电、风力发电等电站并网电力系统中系统惯量下降，自身频率、电压耐受能力比较低，进而使功率扰动引发的频率波动问题更大，引发连锁故障，该问题随着新能源规模的快速增长日益突出。

2、消纳容量不足

虽然目前新能源大规模并网发电存在一定的隐患，通过管理系统的合理调度，新能源的消纳得到缓解。

波动性和间歇性是由自然因素而产生的影响，虽然不能对自然条件进行控制，但是可以对设备进行控制。首先，对于发电并网的新能源设备，可以加入拥有规定的并网技术性能。其次，提升电网对于峰值的调节能力，加大电网对于波动和间歇问题的接纳能力。当然，在新能源发电系统中，装置必须要要具备有功功率调整与无功功率调整的功能。

3、局部电网接入能力不足：

风电场大多处于电网末梢，大规模接入后，风电大发期大量上网，电网输送潮流加大，重载运行线路增多，热稳定问题逐渐突出。提高输送能力，但风场弃风问题仍然长期存在。

4、增加电网稳定风险：

风电的间歇性，随机性增加了电网稳定运行的潜在风险。一是风电引发的潮流多变，增加了有稳定限制的送电断面的运行控制难度；二是风电发电成分增加，导致在相同的负荷水平下，系统的惯量下降，影响电网动态稳定；三是风电机组在系统故障后可能无法重新建立机端电压，失去稳定，从而引起地区电网的电压稳定破坏。

5、保护问题：

（1）潮流的改变，一、导致本线路保护的灵敏度降低及拒动；二、导致本线路保护误动；三、导致相邻线路的瞬时速断保护误动并失去选择性；四、导致重合闸不成功。

应对措施：

一是限制分布式电源的并网容量；

二是增加分布式电源隔离变压器阻抗；

三是分布式电源出口增设方向功率保护；

其中最关键一点在于分布式电源并网之前，要在充分调查发电设备阻抗的基础上，计算分布式电源可能带来的短路电流的增加，以确定分布式电源的并网容量。

（2）电压问题：

一、是分布式电源启停的影响，二、是分布式电源供电间歇性的影响。

（3）应对措施：

一、是从电压支撑角度，分布式电源有明显积极作用。这取决合理选择接入地点、合理选取容量并适当调度；

二、是正常情况下，分布式电源应多发有功少发无功，保持高功率因素运行；减少线路电压对分布式发电依赖；

三、是在分布式电源接入地点，应安装适当无功电压支撑设备，在分布式电源退出运行时投运。

二、供电质量稳定问题

1. 间歇性和波动性：

新能源出力固有特性，规模化并网后对电网影响变大，需要配合电力系统中的可调资源实现能量平衡。

2. 频率问题：

系统中大规模新能源接入带来常规电源比例下降，系统惯量下降，功率扰动引发的频率波动问题更大。

3. 电压越限：

新能源电压支撑能力相对有限，随机性出力可能导致电网局部电压越限问题突出。

4. 抗扰动能力下降：

故障大扰动下新能源脱网可能恶化电网抗扰动能力，造成事故规模进一步扩大（支愣不起来）。

5. 谐振问题：

电力电子设备可能与系统交互引发谐振，典型的双馈风电和串补之间这种，比较关注的是次同步振荡。

三、新型电力系统成套智能装备

电气成套智能装备（新型电力系统智能装备）

研究解决分布式光伏大规模接入带来的电压越限、反向过载等问题，实现配电网大规模分布式电源有序接入、灵活并网和多种能源协调优化调度，提升配电网运行效能，支撑高比例光伏接入下电网系统的安全稳定运行。对新型电力系统存在惯量低、电压支撑能力不足的“弱网”特性和电能质量恶化问题，利用储能高灵活性特点，研究具备构网能力的虚拟同步机惯量/电压支撑和电能质量综合治理技术，以及高比例新能源接入电网调峰需求的储能电站稳定运行及控制技术。

1）电气成套智能装备，指电网电气设备在传统的功能中加装电子仪表，是的电气设备具有状态感知、数据分析、远程控制功能的电气装备，是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合的新型装备。

2）电气成套智能装备功能强大、操作简便；帮助分析电网故障特征，指出运行调整策略。智能化的成套装备处于生产系统的关键工序环节，其停机及故障对整个生产系统产生很大的影响。智能设备的复杂程度和精密程度很高，都带有计算机程序控制系统。传统的基于机械设备而形成的维修方法和维护经验，已完全不适合这类设备。智能装备新增智能系统的维护工作，包括智能装备运行数据的定期备份及恢复，控制计算机的软件运行和维护。

3、智能装备的制造业（机器人、数控机床、服务机器人、其他自动化装备），工业互联网（机器视觉、传感器、RFID、工业以太网）、工业软件（ERP/MES/DCS等）有机结合的自动化系统集成及生产线集成等。

4、基于智能装备制造领域的成熟性与垄断性，产品性能差异化、设备成套系统化是企业追求技术优势增长及市场规模扩张最为常见的模式。创新企业更加重视依托其核心技术产品，特定应用领域的定制化解决方案。

编辑：黄飞