新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響
新能源并網(wǎng),是一個比較敏感的問題,也是一個平時電力系統(tǒng)設(shè)計的時候經(jīng)常遇到的問題,小到一個單體工程的接入系統(tǒng),大到一個區(qū)域的新能源的電網(wǎng)消納,都是有很多注意的地方。
新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響
新能源其實是包含很多東西的,這里主要討論風(fēng)電、光伏和分布式電源,當(dāng)然分布式電源可能有些包含小型光伏等,理解意思即可。
涉及對電網(wǎng)的影響,其實主要分為兩塊,一是風(fēng)電這種接入主網(wǎng)的新能源,二是分布式電源這種接入配網(wǎng)的新能源,兩者的影響內(nèi)容是不一樣的。
1)接入主網(wǎng)的新能源,以風(fēng)電為例,主要有以下影響:
增大調(diào)峰、調(diào)頻難度:風(fēng)電隨機(jī)性強(qiáng)、間歇性明顯。波動幅度大,波動頻率無規(guī)律性。風(fēng)電的反調(diào)峰特性增加了電網(wǎng)調(diào)峰的難度。據(jù)東北、蒙西和吉林電網(wǎng)統(tǒng)計結(jié)果,風(fēng)電反調(diào)峰概率分別為60%、57%和56%。吉林電網(wǎng)由于風(fēng)電接入,一年期間峰谷差變大的時間達(dá)到210天。由于調(diào)峰容量不足,吉林、蒙西電網(wǎng)都出現(xiàn)了低負(fù)荷時段棄風(fēng)的情況。下圖為風(fēng)電出力與電網(wǎng)負(fù)荷表現(xiàn)出較強(qiáng)的反調(diào)節(jié)特性。(華北電網(wǎng)張家口地區(qū))
加大電網(wǎng)電壓控制難度:風(fēng)電場運行過度依賴系統(tǒng)無功補(bǔ)償,限制了電網(wǎng)運行的靈活性。據(jù)統(tǒng)計,受風(fēng)電影響:蒙西電網(wǎng)錫盟灰騰梁風(fēng)電基地沿線變電站220千伏母線電壓全年維持在額定電壓的1.1倍;蒙西塔拉地區(qū)500千伏無功補(bǔ)償設(shè)備停運時,220千伏系統(tǒng)電壓最高升至257千伏。
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。甘肅酒泉地區(qū)2007年以來風(fēng)電、小水電快速發(fā)展,送出矛盾加劇,盡管采用過負(fù)荷切機(jī)以及變電站分裂運行等措施來提高輸送能力,但風(fēng)場棄風(fēng)問題仍然長期存在。
增加電網(wǎng)穩(wěn)定風(fēng)險:風(fēng)電的間歇性,隨機(jī)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(jī)組在系統(tǒng)故障后可能無法重新建立機(jī)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。
2)接入配網(wǎng)的新能源,以分布式電源為例,主要有以下影響:
保護(hù)問題:潮流的改變,一會導(dǎo)致本線路保護(hù)的靈敏度降低及拒動;二會導(dǎo)致本線路保護(hù)誤動;三會導(dǎo)致相鄰線路的瞬時速斷保護(hù)誤動并失去選擇性;四回導(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。
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。
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。
電能質(zhì)量問題:分布式發(fā)電通過電力電子逆變器并網(wǎng),易產(chǎn)生諧波、三相電壓/電流不平衡;輸出功率隨機(jī)性易造成電網(wǎng)電壓波動、閃變;分布式電源直接在用戶側(cè)接入電網(wǎng),電能質(zhì)量問題直接影響用戶的電器設(shè)備安全。
應(yīng)對措施:一是分布式電源與直流注入問題,并網(wǎng)模式下,通過分布式電源控制功能,較大容量的逆變型分布式電源機(jī)組出口處設(shè)置隔離變壓器。二是電壓不平衡問題,對于采用單相并網(wǎng)的分布式電源機(jī)組,可以將其接入到帶負(fù)荷較多的一相,從而減少電壓的不平衡度。
接入配網(wǎng)的影響,其實還有很多:短路電流問題,通信計量問題,孤島問題等,但根本在于:分布式電源接入配網(wǎng),潮流分布改變,配電系統(tǒng)從放射狀變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)。