新能源并網對電網的影響
新能源并網,是一個比較敏感的問題,也是一個平時電力系統(tǒng)設計的時候經常遇到的問題,小到一個單體工程的接入系統(tǒng),大到一個區(qū)域的新能源的電網消納,都是有很多注意的地方。
新能源并網對電網的影響
新能源其實是包含很多東西的,這里主要討論風電、光伏和分布式電源,當然分布式電源可能有些包含小型光伏等,理解意思即可。
涉及對電網的影響,其實主要分為兩塊,一是風電這種接入主網的新能源,二是分布式電源這種接入配網的新能源,兩者的影響內容是不一樣的。
1)接入主網的新能源,以風電為例,主要有以下影響:
增大調峰、調頻難度:風電隨機性強、間歇性明顯。波動幅度大,波動頻率無規(guī)律性。風電的反調峰特性增加了電網調峰的難度。據(jù)東北、蒙西和吉林電網統(tǒng)計結果,風電反調峰概率分別為60%、57%和56%。吉林電網由于風電接入,一年期間峰谷差變大的時間達到210天。由于調峰容量不足,吉林、蒙西電網都出現(xiàn)了低負荷時段棄風的情況。下圖為風電出力與電網負荷表現(xiàn)出較強的反調節(jié)特性。(華北電網張家口地區(qū))
加大電網電壓控制難度:風電場運行過度依賴系統(tǒng)無功補償,限制了電網運行的靈活性。據(jù)統(tǒng)計,受風電影響:蒙西電網錫盟灰騰梁風電基地沿線變電站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)500千伏無功補償設備停運時,220千伏系統(tǒng)電壓最高升至257千伏。
局部電網接入能力不足:風電場大多處于電網末梢,大規(guī)模接入后,風電大發(fā)期大量上網,電網輸送潮流加大,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年以來風電、小水電快速發(fā)展,送出矛盾加劇,盡管采用過負荷切機以及變電站分裂運行等措施來提高輸送能力,但風場棄風問題仍然長期存在。
增加電網穩(wěn)定風險:風電的間歇性,隨機性增加了電網穩(wěn)定運行的潛在風險。一是風電引發(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;二是風電發(fā)電成分增加,導致在相同的負荷水平下,系統(tǒng)的慣量下降,影響電網動態(tài)穩(wěn)定;三是風電機組在系統(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)電網的電壓穩(wěn)定破壞。
2)接入配網的新能源,以分布式電源為例,主要有以下影響:
保護問題:潮流的改變,一會導致本線路保護的靈敏度降低及拒動;二會導致本線路保護誤動;三會導致相鄰線路的瞬時速斷保護誤動并失去選擇性;四回導致重合閘不成功。
應對措施:一是限制分布式電源的并網容量;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方向功率保護;其中最關鍵一點在于分布式電源并網之前,要在充分調查發(fā)電設備阻抗的基礎上,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調度;二是正常情況下,分布式電源應多發(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,應安裝適當無功電壓支撐設備,在分布式電源退出運行時投運。
電能質量問題:分布式發(fā)電通過電力電子逆變器并網,易產生諧波、三相電壓/電流不平衡;輸出功率隨機性易造成電網電壓波動、閃變;分布式電源直接在用戶側接入電網,電能質量問題直接影響用戶的電器設備安全。
應對措施:一是分布式電源與直流注入問題,并網模式下,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組出口處設置隔離變壓器。二是電壓不平衡問題,對于采用單相并網的分布式電源機組,可以將其接入到帶負荷較多的一相,從而減少電壓的不平衡度。
接入配網的影響,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,潮流分布改變,配電系統(tǒng)從放射狀變?yōu)槎嚯娫唇Y構。