（国网天津市电力公司300171）
摘要：随着社会的飞速发展，光伏发电、风力发电开始得到了一定的推广，但是这类新能源发电并网中存在一定的动态波动问题，输出功率并不稳定，这影响了电能的质量。此外，新能源并网发电的实现离不开一系列的电子装置，应用电子装置，必然会产生谐波电流，因此，如何提升新能源并网发电背景下电能的质量是当前需要探讨的一个重点课题。
关键词：新能源；并网发电；电能质量
1电能质量
电能质量的主要指标有电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动和闪变、公用电网谐波和公用电网间谐波等。其中谐波、电压波动和闪变是衡量电能质量的重要指标。谐波是指对周期性电压或电流进行傅立叶分解，得到频率为基波整数倍分量的含有量。电压波动即电压方均根值一系列的变动或连续的改变，闪变即灯光照度不稳定造成的视感。
2新能源并网发电的类型和特点
2.1新能源并网发电的类型
新能源的主要形式都是由太阳或是地球通过运动产生的各种能源，包括风能、光能、太阳能等，新能源相较于传统能源而言，具有储量大、污染少的优点，因此，合理的运用新能源并网发电对于解决在当今世界最困扰人类的资源枯竭和能源污染两大难题具有里程碑式的意义。
2.2新能源并网发电的特点
新能源发电方式例如风力发电、太阳能发电都对时间和季节具有极强的要求，当拥有充足的风力或光照时，发电机组才能够进行满负荷运作，达到将大量的电能输出到相应的公共电网中的目的，但是一旦出现风力不足或无光照的情况，相应的发电机组就会停止工作，由此可以看出新能源并网发电具有极强的间歇性。
3新能源并网发电对电能质量产生的影响
3.1对电压的影响
（1）对馈线稳态电压产生的影响
调节电压的接入离不开投切电容器与LTC（变压器在线过滤）装置，也需要采取其他动态无功调节装置，在这一背景下，若接入电网新能源比例偏高，那么在发电站功率波动性的影响下，会给线路负荷造成一定的负担，给电压的调整带来了较大的难度。具体而言，也就是新能源发电站与主变电站的距离越大，馈线电压也会增高，新能源发电站容量在较小的情况下，负荷比例会增高，这会致使电站上游输送功率受到影响，情况严重时，往往会出现逆流问题，导致不同位置新能源运行方式和馈线电压分布之间出现问题。从总体上来说，新能源发电站以及电网的公共连接点，不仅会出现电压稳态的变化，还会受到发电穿透功率、电网短路容量、输电线路阻抗因素的影响，此外，风电场无功出力也会在一定程度上影响电网稳态电压。
（2）对电压波动和闪变产生的影响
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。相关资料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。变速恒频风电机组能够平滑功率波动有效减小功率波动产生的电压波动和闪变，由于其在低风速区域和高风速区域采用不同控制方式，连续运行过程中机组的出力在不同风速范围具有不同特点，从而导致风电场在低风速区域也可能引起较大的闪变水平上升。变速风电机组利用功率平滑控制能够有效减小功率波动产生的电压波动和闪变，而对于恒速风电机组在高风速时采用失速控制也可减小电压闪变。
3.2对电网频率的影响
频率异常在电力系统的运行中并不常见，以我们常说的光伏发电为例，在发电站容量偏低的时候，避免多态机组的投切，也不会影响电网的频率。但是，在新能源发电过程中，机组出力具有随机性特征，在电网总发电量的变化下，新能源发电量比例会增加，那么在此时，电网中常常会出现频率波动，这也会对电网的运行造成不利影响。以常见的风力发电为例，电厂功率波动呈现出传递函数的变化，如果要构建评估模型，那么很小的频率波动都会对电网运行产生不利影响，如果机组穿透率为18%，那么最大频率偏差会接近限值，如果机组穿透率为5%，频率偏差则为－0.116Hz，可见，在大规模新能源发电并网中，必须要充分考虑到发电的波动性和间歇性问题，进行科学的组合，降低电网运行对其频率产生的不良影响。
3.3对电网谐波的影响
新能源并网发电站主要包括并网光伏发电站和并网风电场两种类型，由于并网光伏逆变器的绝缘栅双极型功率开关（IGBT）的物理特性，以及采用脉宽调制控制方法的逆变器自身特点，并网光伏电站运行时会产生相应的电压电流谐波，且由光照强度变化（如自然光照强度变化、浮云的阴影效应、物体的阴影效应等）引起光伏电站输出功率的波动间歇变化以及光照不对称都会引起谐波污染。对于风电场并网时注入电网的谐波主要来源于：风力发电机组本身配备的电力电子装置引起的谐波；风电场并联补偿电容器与线路电抗发生谐振产生的谐波。
所研究的风电场发电机组均为全功率变频的变速风电机组，其电流谐波大小主要取决于调制方式和开关频率，不同脉宽调制方式下全功率变频风电机组的电流谐波分布不同，对于定开关频率调制在开关频率和开关频率的倍频左右产生峰值谐波，而变开关频率调制则具有较宽的间谐波和整次谐波频带。此外，电网不对称故障产生的负序电压以及配网自身的电压谐波，将导致新能源发电机组产生附加的谐波电流，该部分电流谐波特性由变流器的控制策略决定。利用PSCAD/EMTDC对瞬时有功无功控制（IARC）和正序分量瞬时控制（ICPS）2种控制策略进行电网故障特性测试，仿真结果发现，对于IARC和ICPS两种控制策略在t=0.5s发生不对称故障后，变流器输出电流都出现了明显的谐波。
3.4导致孤岛情况
孤岛情况的产生是由于在电网压力降低之后，并网风力发电以及光伏发电仍然在对电网供电，会对失去压力的电网持续供电，所以要与本地负载连接相互结合，保证其独立运行，从而避免出现孤岛情况。孤岛情况会使电网中的电压、频率等出现动态波动，当电压和频率的波动空间超过电网安全范围，就会极大地影响到设备的安全使用。在孤岛情况下，线路系统会经常出现自动跳闸的情况；而且也会在负载容量中出现变化，当容量超过指定范围时，就会在便运器中出现超速负荷的情况，从而导致逆变器温度超高，起火现象就会随之发生。此时，维修逆变器的维修人员会受到严重伤害，甚至出现生命危险，所以就算重新合上电路的电闸，也不会起到作用。孤岛情况不仅会对电力系统造成较大影响，同时也会危及用户安全。
4电能质量下降产生的危害及解决措施
4.1电能质量下降所产生的危害
电能的质量问题有许多种形式，例如较为常见的电压跌落，在通常情况下，暂时状态下的电能质量问题不会对传统企业产生严重的影响，该类问题主要影响的是电子设备以及由新兴的电子设备所组成的工业，由于不同的电子设备自身存在差异性，因而它们对出现电压跌落的敏感程度也有所不同。
4.2解决措施
针对新能源并网过程中产生的电能质量问题，可以采取以下两个方面的解决办法来降低其对电网的影响。第一是新能源装备的性能要改进，降低其对电网电能质量的影响，其中包括：使用性能较高的电力电子装备，改善装备自身的功率因数、降低谐波发生的次数；合理的安装电能质量，有步骤的治理装置，加强风电侧的无功支撑；储备能量的装备要配备有一定的量，必要的时候要使用飞轮、电池等储能系统。第二是系统接收新能源的能力要增强，包括：提高系统的旋转能力，增加备用容量；采用先进的柔性交流输电系统技术（FACTS）；建设坚强的智能电网。系统的电源结构是影响电网系统接受新能源的能力主要因素，关键在于系统调峰能力。所以，要想更有效地发挥新能源并网技术和增加电力系统电量的作用，就必须需要电网具有足够的接纳能力和功率调整能力。
5结束语
综上所述，我国现阶段的新能源并网发电对电网电能质量有着一定的影响，这会对电力系统的正常运行产生较大的威胁。所以，为了保证新能源并网发电能促进我国电力系统稳定发展，相关部门的工作人员应该不断改进和完善有关的技术标准，为广大群众提供安全稳定的电力资源。
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