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摘要：摘要：目前，随着全球气候变暖、生态环境恶化以及世界性能源危机的爆发，各个行业都在研究清洁节能的新能源，从而实现全球经济的可持续发展。智能电网技术将可再生能源与电网有机结合起来，极大地推动了新能源的发展。新能源的利用方式分成集中式和分布式，将分布式新能源接入到电网中，严重影响了电网的稳定性和电能，因此，必须采取有效的措施，消除电网影响。该文主要分析了分布式电源并网对电能质量的影响并提出了相应的解决措施。
关键词：新能源接入；电网电能质量；影响
引言
目前新能源发电主要以风能和光伏为主，由于风电场风速或光伏电站光照强度处在动态波动变化中，新能源并网发电的输出功率则存在较大随机波动，这种较大功率波动将对电网产生一定的冲击，主要对电网的电压和频率造成一定的影响。另外新能源发电系统电力电子设备使用较多，由于电力电子是非线性负荷，会产生谐波电压和谐波电流，影响电网电能质量。
1分布式电源并网对电能质量的影响
1.1谐波和间谐波问题
谐波指的是电流或者电压中含有的频率就是基波频率整倍数的分量，其中大于基波频率且为整倍数的分量就是谐波。间谐波指的是那些非工频频率整倍数的谐波，一般是由非线性冲击负荷或者较大电压波动造成的，比如：异步电机、电焊机、变频调速装置等都是间谐波。微型电网的谐波和间谐波都对电能质量会产生一定影响，按照国际上通用的电能质量公用电网谐波的要求，0.38kV低压电网的谐波电压总畸变率最高不能超过5%。变流器是分布式新能源并网的谐波和简谐波主要来源，通过同步发电机、异步发电机接入电网的分布式电源产生的谐波和间谐波对电网的影响比较小，几乎可以忽略不计。但是经过逆变器接入电网的分布式电源会产生大量的谐波，这是由于电力电子元件的大量使用，增加了电力系统非线性负荷，产生了大量的谐波，谐波的介次和幅度受到发电方式的影响。
1.2新能源并网对于馈线稳态电压影响
电网中通常都是利用投切电容器以及变动LTC的调压分接头进行电压调节的，除此之外，极少会配备其它动态无功调整装置。如果电网中所接入的新能源系统占比较大，则新能源电力系统功率的波动性会使得线路负载潮流极易产生较大波动，从而增加了电网稳定运行时电压的调节难度，致使原有调压措施可能无法达到新能源并网后电网系统对电压的需求。如图1为新能源系统未并网时其配电馈线节点1-13电压都处于限定范围之内，此刻变电系统有载调压变压器的分接头处在+4档；而在新能源电力系统并入变电站的低压侧后，因流经主变的功率降低，此时如果分接头未降低档位依然处在+5档，那么馈线的后端节点电压会越过限定值。由此可见，根据原有调压方式可能会造成用户侧的电压降低，所以在新能源系统并网发电时，对传统调压策略进行优化和改进非常必要。图2表示馈线在最大、最小运行条件下，新能源并入不同配电馈线部位时馈线电压的分布情况。1号曲线接入部位为主变的母线，2-4号曲线接入部位则不断接近于线路的末端，由图2可见，当新能源电力系统与主变母线距离越远时，馈线的电压将升高越多。因新能源电站容量在最小运行形式下相对于负载的比例较大，从而使电站的上游功率传输降低甚至产生逆流，并导致在最小运行条件下新能源系统在不同部位并入馈线的电压分布情况，和在最大运行条件相比有很大幅度升高。对5-7号曲线，虚线表示新能源多点并入时电压的稳态曲线，由此可知，当接入部位分散时其电压分布比集中时要更为平滑，且分散度越高，馈线的末端节点电压也将升高得越多。
1.3新能源引起的电网频率变化
频率若偏离正常范围，对用户、发电厂和系统本身都将造成很大的影响。频率是和电力系统的有功功率有关的，即有功功率直接影响着频率的变化，以一个光伏电站的为例来说明频率和有功功率的关系。由图3可见，在光伏发电输出有功功率较小时，即使多台光伏机组进行投切，电网的频率在允许的50±0.2Hz范围波动，若当新能源的发电容量占电网总容量的比例逐步增大后，由于新能源发电机组出力具有一定的随机性，可导致电网的频率经常波动。
1.4新能源并网会产生孤岛问题
孤岛问题的是因为在电网系统降压后，接入的风电机组与光伏电站依旧在向电网供电，从而对降压电网进行持续性供电，因此要充分结合本地连接负荷，确保其单独运行，以防止引起孤岛问题。孤岛问题会造成电网系统频率、电压等的波动，在频率与电压波动范围超出安全限定值后，将对设备稳定运行造成较大影响。在孤岛事故下，电网会常常发生自动跳闸事故；同时，也可能在负荷容量中产生改变，在容量超出限定范围后，则将在便运器内引起超负载状况，进而造成逆变器的温度大幅升高，然后会引起起火等事故。此刻，逆变器维护检修人员将可能遭受重大伤害，严重时会威胁生命安全，即便再次闭合电路电闸，也将不起作用。因此，孤岛问题不但会严重威胁电网系统的安全运行，并且也将对用户人身安全造成重大隐患。
2电能质量改善方法和微电网技术
2.1改善电能质量的方法
改善电能质量的方法目前最普遍的就是加装快速响应的动态无功补偿装置，比如：源滤波器、静止无功补偿器和控制器等。在中低压配电网中，电压的波动和电能符合变化与短路电容相关。在短路容量一定的情况下，无功补偿是抑制电压波动最有效的方法，这种方法对风电场作用明显，将柔性交流设备运用在风电网，解决电网运行过程中存在的无功补偿以及电压稳定问题，能够提高风电场的运行效率。比如：将SVC、UPFC以及静止同步补偿器运用在风力发电站中，对电力系统中的无功过剩、电网系统短路故障、风电场风速骤变等有极大的改善。其次，安装超导储能装置也是解决分布式电源接入的电能质量问题的方法。超导储能装置是一种基于CTO的双桥结构换流装置，响应速度快，转换率高，能够独立调节有功功率和无功功率，给电力系统提供功率补偿。而且这种超导储能装置对接入点的电压比较小，补功效果更加明显。
2.2微电网技术的应用
微电网是由微型电源和电力负荷组成的系统，能够提供电源和热量，它将发电机、负荷、电力电子装置以及各种分布式电源联合起来，通过微电网内部的控制器、协调器以及能量管理器对电网进行有效的控制。微电网技术能够协调各种分布式电源和主电网的矛盾，减少分布式能源并网对主电网的影响，从而提高电力系统的运行效率和可靠性。微电网中一般设置了储能装置，增加了电力系统的惯性，提高了电源对电力负荷阶跃变化的响应速度，降低了频率和电压波动的影响。
3在智能微电网框架下电能质量的研究方向
大规模分布式电源接入形成的微电网引起了很多问题，随着传统电网逐渐向智能电网发展，为微电网的智能化发展提供了发展的契机。智能微电网具有智能电网的集成、互动、优化和自愈等优势，在智能微电网框架下分布式电源微电网的电能质量还需要解决3个问题：第一，协调控制技术。电力系统的电能是瞬间平衡的，智能微电网同样如此，多个微电源之间如何进行协调控制，保持电网的稳定性和可靠性，减小微电网对主电网的影响。Agent系统具有响应力、自愈性和自发性；MAS系统具有灵活分区、无功补偿装置定值自动修改等作用，能够有效地解决微电网这一难题。第二，分布式储能技术。微电网不仅要为电力用户提供优质的电能，而且还要将分布式发电和储能系统组成的微电网接入到电力主网中，电力用户能够从当地的微电网和主电网中同时获得电力功率，排除电网中的干扰，从而确保电能质量。第三，直流微电网。与交流微电网相比，直流微电网需要使用专用的直流输电线路，各个直流微电网比较容易协调控制，只要在为微电网与主电网之间设置一个逆变器，就能减少无功功率带来的电力损耗，装置能够对直流微电网的电源和电力负荷进行补偿。
结语
当前，由于新能源的特殊性以及我国在新能源方面技术能力方面还略有欠缺，这使得新能源在并网发电后对电网电能质量造成了一定影响，甚至一部分人对新能源的并网发电技术还提出质疑，这对我国新能源技术的发展产生了消极的影响，从而也严重威胁了电网系统的稳定运行。针对这些问题，必须要加大研究力度，不断完善和优化并网技术，以促进新能源发电事业的不断发展，从而以新能源向人类提供电力，保障人们的正常电力需求，进而使人们的生活质量得到不断改善。
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