未来太阳能光伏并网发电对电网的影响
2007-11-20 14:30:33国际新能源网网友评论
尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了，但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是随着光伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到时侯，光伏发电将逐步进入商业化阶段。光伏并网发电形成规模后会对电网形成什么样的影响是本文想要探讨的问题。
一、光伏发电的基本原理
1. 太阳能光伏发电系统的组成
太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是：
光伏电池：光电转换。
控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。
蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。
交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。
2. 太阳能光伏电池板：
太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热（*）。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，也就是光伏电池效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。
3. 太阳能光伏发电系统的分类：
目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。
A）离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。
B）光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。
C）A, B两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。
二、光伏发电的优点
进入70年代后，由于2次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视，发展非常迅速。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。不论从近期和从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发电的优点充分体现在以下几个方面：
1. 充分的清洁性。（如果采用蓄电池方案，要考虑对废旧蓄电池的处理）
2. 绝对的安全性。（并网电压一般在220V以下）
3. 相对的广泛性。
4. 确实的长寿命和免维护性。
5. 初步的实用性。
6. 资源的充足性及潜在的经济性等。
三、光伏发电局限性。
任何事物总是具有两面性。目前有太多的文章介绍光伏发电的优点和优势，这里有必要指出光伏发电的一些局限性。太阳能具有能量密度低,稳定性差的弱点,并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响。光伏发电的局限性包括以下几个方面：
1. 时间周期局限。由于光伏发电的条件是出太阳时，光伏发电设备才能正常工作发电。因此，白昼黑夜，一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的负荷影响巨大。为了应付这个情况，电网不得不配备相应容量的发电机处于旋转备用状态。
2. 地理位置局限。光伏发电设备基本上只能依附建筑物安装建设，也就是所谓的光伏屋顶就地供电。如果离开建筑物来建设光伏发电，将会大大增加成本或者破坏环境和生态。
3. 气象条件局限。气候对光伏发电影响。采用光伏并网发电无蓄电池方案时，如果一个城市上空的气候大幅变化，将造成电力负荷的大幅波动；当一个城市上空的空气质量比如空气污染，或能见度变差比如雾天，阴天等都将使光伏发电在线或实时出力下降。
4. 容量传输局限。在解决了光伏发电的成本问题后，大功率，高电压，远距离从荒漠面积输送电力到负荷中心，由于光伏发电没有传统电机的旋转惯量，调速器及励磁系统，将给交流电网带来新的经济和稳定问题。不论采用交流或是直流高电压大功率远距离从荒漠地区输送电力，由于上述1，2，3的局限性将大大增加单位千瓦的输送成本。下面将会讨论这个问题。
5. 光能转换效率偏低。和传统能源（矿物能源，石油，水能，原子能，等）的转换效率相比，光伏能量的转换效率不能令人满意。
四、光伏发电未来展望
我国光伏产业正以每年30%的速度增长。最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达49.8%以上。按照日本新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算，2010年全球光伏发电并网装机容量将达到15GW(1500万千瓦，届时仍不到全球发电总装机容量的1%)，至2030年全球光伏发电装机容量将达到300GW(届时整个产业的产值有可能突破3000亿美元)，至2040年光伏发电将达到全球发电总量的15%-20%。按此计划推算，2010-2040年，光伏行业的复合增长率将高达25%以上（参看资料：15）。其中并网应用会有较大的发展，从而形成并网发电(约46%)、离网供电(约27%)和通讯机站(约21%) 3个主要应用领域（参看资料：16）。
太阳的能量对人类而言几乎是无限的，但是实际上，在地球上能够获取太阳能资源的资源是有限的。并不象有些文章中所说的那样巨大。例如，当我们在在屋顶安装太阳能热水器时，就失去了安装太阳能电池的机会。除建筑物和荒漠外，在其他地点建设太阳能电池板群将是不现实和得不偿失。这不仅仅是因为成本巨大的原因，问题是显而易见的，主要的问题是离开建筑物和荒漠来建设光伏发电站将破坏环境和生态，你会发现在太阳能电池板下面将寸草不生。总之，节能降耗是人类的一个永恒话题。从某种意义上讲，淘汰旧技术和产品的同时，也就浪费掉了当初生产这些技术和产品的能源。出国考察的人往往会发现，西方发达国家有些场合还在使用20-30年代的产品和设备，他们并非要保护“古迹”，某种意义上讲是在节约能源。新旧产品和技术的换代是要以耗费能源为代价的，过快的产品更新换代，将加快能源的消耗。当然，这里需要有一个总体的经济指标来判断能耗。我们是否应该考虑节约“used能源”的问题？(**)
另一方面，任何先进的技术，进入商业使用的必要条件是价格能为市场所接受。如果使用成本太高，再好的技术必将只能停留在试验室中或者示范工程阶段。
五、光伏发电并网对未来电网的影响
随着我国《可再生能源法》的颁布实施，常规能源价格的不断升高和石油价格逼近$100，世界范围内围绕利用太阳能科技，商业发展非常迅速，其中光伏并网发电技术发展非常快。
目前制约光伏发电的主要因素是成本问题。太阳能光伏发电造价高（每千瓦３万元以上），发电成本贵（１．５元／千瓦时以上）。随着光伏发电成本的降低和耗能发电成本的提高，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到那时侯，光伏发电将会进入商业化应用阶段。为了提早迎接这一天的到来，我们将有必要提前考虑光伏并网发电对现有发电模式的技术、经济、政策和环境效益的影响。我们先假设这个时代已经到来，并且现有的发电模式并未发生较大的改变。那么光伏发电给我们带来好处的同时将会对现有的电网产生什么样的问题？
由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定差，调节能力差的能源，发电量受天气及地域的影响较大，并网发电后会对电网安全，稳定，经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。至于有多大的影响目前尚不清楚。我们知道目前电能是不能大规模低成本储存的，在可以预见的将来也不能大规模低成本储存。这就使得光伏发电的应用受到物理因素的制约，同时也受到地理上的限制。但是随着技术和市场的发展，当光伏发电的上网电量在电网中与火电厂，水电，核电等电厂的发电量处于可比较的数量级和成为不可忽略的一部分时，光伏并网发电将对现有发电模式和电网的技术、经济、政策和环境效益带来如下问题：（如果光伏并网发电系统采用有蓄电池方案，光伏并网发电的优点和优势将大打折扣。但是为光伏并网发电优化配置的蓄电池系统可以部分解决以下1，2和3点提出的问题。）
1. 负荷峰谷对电网的影响。由于光伏并网发电系统不具备调峰和调频能力，这将对电网的早峰负荷和晚峰负荷造成冲击。光伏并网发电系统增加的发电能力并不能减少传统旋转机组的拥有量，电网必须为光伏发电系统准备大量的旋转备用机组来解决早峰和晚峰的调峰问题。光伏并网发电系统向电网供电是以机组利用小时数下降为代价的。这当然是发电商所不愿意看到的。
2. 昼夜变化，东西部时差以及季节的变化对电网的影响。由于阳光和负荷出现的周期性，光伏并网发电量的增加并不能减少对电网装机容量的需求。
3. 气象条件的变化。当一个城市的光伏屋顶并网发电达到一定规模时，如果地理气象出现大幅变化，电网将为光伏并网发电系统提供足够的区域性旋转备用机组和无功补偿容量，来控制和调整系统的频率和电压。在这种情况下，电网将以牺牲经济运行方式为代价来保证电网的安全稳定运行。
4. 远距离光伏电能输送。当光伏并网发电远距离输送电力在经济和技术上成为可能时，由于光伏并网发电没有旋转惯量，调速器及励磁系统，它将给交流电网带来新的稳定问题。如果光伏并网发电形成规模采用高压交直流送电，将会给与光伏发电直流输电系统相邻的交流系统带来稳定和经济问题，（专门用于光伏并网发电的输电线路，由于使用效率低，将对荒漠太阳能的利用形成制约。用于借道或者兼顾输送光伏并网发电系统电能的输电线路，由于负荷率低下，显得很不经济。）不论采用高压交流或直流送出，光伏并网发电站都必须配备自动无功调压装置。至于对电网稳定的影响，目前还未见到光伏发电在电网稳定计算中的数学模型（包括电源模型和负荷模型）。光伏并网发电将对电网安全稳定运行有多大的影响目前尚不清楚。
5. 降耗问题；光伏并网发电的一个主要优势是可替代矿物燃料的消耗。由于光伏并网发电增加了发电厂旋转发电机的旋转备用或者是热备用，因此，光伏并网发电的实际降耗比率应该扣除旋转备用或热备用损失的能量。光伏并网发电的降耗效率应该考虑到由于光伏并网发电系统提供的电力导致发电公司机组利用小时数降低带来的效率损失。由于电力系统是作为一个整体来运行的，光伏并网发电向电网输送电力将侵害其他发电商的利益，这是作为政策制定者需要考虑的问题。这是由于电网在考虑安全，稳定和经济运行时，不仅仅只由水电厂担任旋转备用。因此，系统中总的光伏并网发电量所等效的理论降耗标煤量前应该乘以一个小于1的系数，并且等比例的减去旋转备用机组的厂用电损耗。
这里给出一个公式来判断光伏发电实际的降耗作用：
W=[(Wc/Wn)*Wp -（Pc/Pn)Pd）；1
1）W--光伏并网发电实际获得的降耗量（标煤）；
2）Wc--电网火电总发电量；
3）Wn--电网总发电量；
4）Wp--光伏并网发电理论降耗量（标煤）
5）Pc--火电机组总的厂用电损耗（标煤）；
6）Pn--电网中总的厂用电损耗（标煤）；
7）Pd--旋转备用机组的厂用电损耗（标煤）。
6. 环保问题；光伏发电带来的减排效果是否应该只考虑火电排放的二氧化硫和二氧化碳还有待研究，因为当光伏并网发电时，同样电网在考虑电网安全，稳定和经济运行时，往往减少出力的不仅仅是火电厂，而考虑旋转备用时，也不仅仅是水电厂来承担旋转备用的任务（水电厂承当旋转备用任务损失较小）。因此，在考虑光伏并网发电系统的减排贡献时，也应该在理论值前乘以一个小于一的系数。这个结论并不象一些文章中所讲的那么乐观。
7. 顺便指出，风力发电也存在环保生态问题。国外有环保人士指出大型的风力发电站往往建在季风的风道上，这往往是候鸟迁徙的最佳路线。
结束语
光伏发电的优势在于解决离网地区通信，微波等设备的能源动力，分散人口地区的小容量电力消费及为有条件建立光伏屋顶的建筑就地提供电力。未来电网在做发展规划时，对负荷预测应充分考虑离网光伏发电和光伏并网发电对电网的影响和数学模型。离网光伏发电系统可以作为在线有源可变负荷模型来考虑（这里指的是城市中既可由离网的光伏发电系统，也可以由市电网供电的负荷）。光伏并网发电系统如果以110V或220V并网供电时，也可以把光伏并网发电系统考虑为可从负到正变化的有源负荷模型。通过上述分析，光伏并网
发电远期定位只能作为电网节能降耗的重要补充手段。如果超出这个战略定位，将造成投资和额外的能源浪费，对减少污染排放量的乐观看法也要大打折扣。
本文仅仅代表作者个人观点。
初稿于昆明，2007.11.8，
* 太阳能中包含了可见光能，不可见光能，光热辐射能等等。从物理学能量守恒定律来看，只要在同系统中形成差值的物理量都包含着能量。比如，水力发电的水位差，或“落差”；热力发电中的“温差”，风力发电中气流的“压差”等等。
根据半导体物理原理，P-N结整体温度上升，使P-N结呈现负的温度系数。单片太阳电池的电压随温度的上升而下降（见参考资料3，P49，图2-16，图2-19，太阳能电池组件温度对效率的影响；参考资料5，P174）。也就是说温度的变化将引起P-N结内空穴和电子运动，数量及平衡点的变化（见参考资料2，P26）。随着温度的增加，太阳能电池效率下降（见参考资料5，P43-44）。Isc对温度T很敏感，温度还对Voc起主要作用。对于Si温度每增加一度，Voc下降室温值的0.4%，效率也因而降低同样的百分数。例如，一个硅电池在20度时的效率为20%，当温度生到120度时，效率仅为12%（见参考资料4,P36）。
可以猜想，如果P-N结两侧的温差上升，或者P-N结的结温差上升，势必打破空穴和电子对的平衡。结温差的变化是呈现正的还是负的温度系数，以及对太阳能电池IV特性的影响目前尚未见到试验报道。可能存在着一个类似光伏效应的热伏效应--辐射热生伏特效应（当然不一定就是P-N结）。准确的在P-N结上制造一个结温差,或一个较大的温度梯度，在技术上可能是一个非常困难的事情。总之增加“光差”和“结温差”或许是提高光伏发电效率一个有用途径。
** 作者实在无法用中文来表示“used 能源”的意思，只好用英文来代替了。
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风电并网对电网的影响及其策略-机电论文 风电并网对电网的影响及其策略 李梦云 （武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070） 【摘要】目前，中国风电已超核电成为第三大主力电源。但风力电场等分布式电源对电力网络的日益渗透的同时，给现代电力系统带来了很多方面的影响，比如改变了电力网络中能量传递的单向性，对现有配电网的稳定性产生较大的影响（尤其是对电网电压稳定性的影响）。因此，对风电并入配电网后产生的影响及其应对策略进行相关的研究是非常具有现实意义的。介绍了风力发电目前的发展状况和风电接入电网后对电力系统带来的影响，尤其是针对风电场并网后对电网的稳态电压的稳定性，以风速和风电机组的功率因数作为影响因素，从原理上，分别分析其对含风电场的电网的稳态电压的影响。最后在此基础上，提出初步的应对策略。 关键词风力发电；电网；稳态电压；影响；策略 0 前言 随着日益增长的电力负荷、能源的短缺、环境恶化的愈发严重，以及用户要求电能质量的提高，大家越来越关注DG（分布式发电）。研究表明，分布式发电的发展可以反映能源的综合运用、电力行业的服务程度和环境保护的提升。尤其是其中的风力资源，因为其是可再生能源、开发潜力大、环境和经济效益好，因此得到了广泛的应用，使风力发电成为分布式发电中重要的发展方向，同时也使其成为一种当今新型能源中发展迅速的发电方式。 1 风电并网对电力系统的影响
风电场并入配电网，使输电网对部分地区的电力输送压力得到缓解和电力系统的网损得到改善的同时，也对电力系统产生了许多不好的影响如电压波动、闪变等。 同时由于风具有随机性，其输入电网的有功和无功有很大的波动性。风速的不可预测这一特性，使我们不能对风电进行准确而又可靠地出力预测，我们需要更加注重负荷跟踪、备用容量等，提高了风电场的运行成本。 风电并网增加电力系统调峰调频的难度，不仅需要风电场容量，而且需要风电场快速响应负荷变化；风电机组并网时，会不可避免的对电网有冲击电流。风电场与电网的联络线的潮流的双向性，使并网后的电网的继电保护的保护配置提高了要求。 2 风电并网对电网电压的影响 配电网的电压分布情况由电力系统的潮流所决定，当电力网络中电源功率和负荷发生变化时，将会引发电力网络各个母线的节点产生变化。对风电并网的配电网来说，风电场的功率的波动会影响电网电压出现偏移。由于风电场接入配电网后，风电场的接入点的变化、有功功率和无功功率的不平衡等，会导致无功功率从无功源流向负荷。风电场的电压偏移会影响风电场的接入容量和风电并网后电力系统的安全运行。 2.1 风速变化对配电网电压的影响 将接入风电场的配电网系统的供电线路作等值电路，则风电场并网点至无限大系统两端的电压降落为： U1-U2=I(R1+R2+jX1+ jX2) （1） 上式中，U1为风电场的输出电压，U2为电网电压，R1、X1表示风电场的电
风力发电对电力系统 的影响
风力发电对电力系统的影响 摘要 风力发电总是依赖于气象条件，并逐渐以大规模风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。因此，电网并未专门设计用来接入风电，如果要保持现有的电力供应标准，不可避免地需要进行一些相应的调整。本论文依据正常条例讨论了风电设计和设备网络的开发所遇到的一些问题和解决风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机性的特性，它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、频率和保护等方面带来影响，针对这些问题提出了相应的对策，以期待更好地利用风力发电。 关键词：风力发电；电力系统；影响；风电场 1. 引言 人们普遍接受，可再生能源发电是未来电力的供应。由于电力需求快速增长，对以化石燃料为基础的发电是不可持续的。相反的，风电作为一种有发展前景的可再生能源备受人们关注。当由于工业发展和世界大部分地区经济的增长而引起电力的需求稳步增长时，它有抑制排放和降低不可替代燃料储备消耗的潜力。 当大型风电场（几百兆瓦）成为一个主流时，风力发电越来越受欢迎。2006年间，包括世界上超过70个国家在内的风能发展，装机容量从2005年的59091兆瓦达到74223兆瓦。2006年的巨大增长表明，决策者们开始重视风能
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风电并网对电网影响浅析 [摘要]介绍了风电场常用的风力发电机型，总结了目前风电对电网运行影响分析方法及初步结论，提出了改进建议。 [关键词]风力机；电能质量；风电并网； 近年来，特别是《可再生能源法》实施以来，中国的风电产业和风电市场发展十分迅速， 2007 年新增装机容量340万千瓦，累计装机容量达到604万千瓦，超过丹麦，成为世界第五风电大国，07年装机仅次于美国和西班牙，超过德国和印度，成为世界上最主要的风电市场之一。 风电场出力的主要特点是随机性、间歇性及不可控性，主要随风俗变化。因此，风电并网运行给电网带来诸多不利影响。随着风电场的容量越来越大，对系统的影响也越来越明显，研究风电并网对系统的影响已成为重要课题，本文将就风电并网研究中的一些问题进行浅述。 1 风力机主要形式 分析风电并网的影响，首先要考虑风力发电机类型的不同。不同风电机组工作原理、数学模型都不相同，因此，分析方法也有差异。目前国内风电场选用机组主要有3种： 1.1异步风力发电机 目前是我国主力机型，国内已运行风电场大部分机组是异步风力发电机。主要特点是结构简单，运行可靠，此种发电机为定速恒频机组，运行中转速基本不变，风力发电机组运行在风能转换最佳状态下的机率比较小，因而，发电能力比新型机组低。同时，运行中需要从
电力系统中吸收无功功率。为满足电网对风电场功率因素的要求，采用在机端并联补偿电容器的方法，其补偿策略是异步发电机配有若干组固定容量电容器。由于风速大小随机变化，驱动异步发电机的风机不可能经常在额定风速下运转。 1.2双馈异步风力发电机 兆瓦级风力发电机普遍采用双馈异步发电机形式，是目前世界主力机型，该机型称为变速恒频发电系统。由于风力机变速运行，其运行速度能在一个较宽的范围内调节，使风机风能利用系数C p得到优化，获得高的系统效率;可以实现发电机较平滑的电功率输出;与电网连接简单，发电机本身不需要另外附加的无功补偿设备，可实现功率因素一定范围内的调节，例如从0 .95领先到0 .95滞后范围内，因而具有调节无功功率出力的能力。 1.3直驱式交流永磁同步发电机 从大型风电机组实际运行经验中，齿轮箱是故障率较高部件。采用无齿轮箱结构则避免了这种故障的出现，可以大大提高风电机组的可利用率、可靠性，降低风电机组载荷，提高风力机组寿命。该机组采用直接驱动永磁式同步发电机，全部功率经A -D-A变换，接入电力系统并网运行。与其他机型比较，需考虑谐波治理问题。 2、风电并网对电网影响分析方法 由于风速变化是随机的，因此风电场出力也是随机的，风电本身这种特点使其容量可信度低，给电网有功、无功平衡调度带来困难。 在风电容量比较高的电网中，可能产生电能质量问题，例如电压
中国科技信息2014年第23期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Dec.2014 资源环境技术推广 -47- 太阳能对人类来说几乎是无限的，随着传统能源的日渐减少和环境污染的日趋严重，光伏发电作为新型清洁可再生能源，近年来得到了人们的广泛关注，并迅猛发展起来。虽然光伏发电的实际应用技术还没有完全成熟，存在着包括太阳效能利用率低，蓄电池造价高等问题。在世界范围内大力发展“低碳经济”呼声越来越高，光伏发电作为其中的生力军和重要组成部分，投入大量的资金和研究力量，随着科技发展，问题会得到相应解决，将来光伏发电在各类电源中所占比例会逐步增高。但是，光伏并网发电超过一定比例对电网形成的影响是否就像人们想的那样乐观？ 光伏发电的基本原理 太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统主要部件：太阳能光伏电池组、蓄电池、控制器和交直流逆变器。 太阳能光伏电池板 目前，世界上太阳电池的实验室效率最高水平为：单晶硅电池24%（4cm 2），多晶硅电池18.6%（4cm 2）， InGaP ／GaAs 双结电池30.28%（AM1），非晶硅电池14.5%（初始）、12.8%（稳定），碲化镉电池15.8%， 硅带电池14.6%，二氧化钛有机纳米电池10.96%。 太阳能光伏发电系统的分类 目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，独立光伏 发电系统（离网光伏蓄电系统），光伏并网发电系统（集中电站）、分布式光伏发电系统。 光伏发电的局限性 气象、气候条件局限 光伏电池光电转换效率与光照强度（单位面积上接受可见光能量）有关，即天气变化对光伏发电实时出力影响很大。如果光伏电站并网发电达到电网电源的一定比例，当日照情况发生突变时（例如阴雨天、空气污染造成的雾霾等），将造成上网电量大幅波动，而这时电网用电负荷并没有变化，以此导致电网电源出力不足（部分用户停电）。同一个地区一年四季春夏秋冬每个季节太阳光照情况皆不相同，在一天当中白昼到黑夜每个时段太阳光照角度都不一样，光伏发电量的变化也是巨大的。 地理条件局限 由于技术限制，光伏电池光电转换效率现阶段还比较低，在标准条件下地面上接收到的太阳辐射强度为1000W/m 2，相对于火电、核电等传统电厂，占地面积将更大。由于太阳能电池板下面不适合植被生长，为了不破坏生态环境只能将光伏电站建在建筑物屋顶和和荒漠。 建筑物屋顶远远不能满足大装机容量电站用地要求，而荒漠是远离城市等用电负荷中心，需要建设长距离输电线路，成本大大提高。 容量传输局限 DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2014.23.011 光伏并网发电对电网系统负面影响 徐?桢 山东省烟台市供电公司 徐?桢 本文简述光伏发电基本原理，指出光伏并网发电的局限性，以德国2014年6月9日光伏出力超过系统负荷的50%为例分析讨论光伏并网发电形成规模后对大电网影响，提出光伏并网发电形成规模以后对电力系统的负面影响。 1 2
风电并网对电网影响因素分析及解决措施 发表时间：2018-11-02T17:24:59.847Z 来源：《知识-力量》2018年12月上作者：李祥 [导读] 随着科技的不断发展，风电技术日臻成熟，智能电网建设的普及度显著提升，未来风电技术将会在电网中承担更重要的角色。风力电场的不断推广及对电力网络的逐步渗透，对现代电力系统产生了显著影响。由此可见，对风电并网的影响和相关策略研究具备现实意义。关键词 （太原理工大学，山西太原 030001） 摘要：随着科技的不断发展，风电技术日臻成熟，智能电网建设的普及度显著提升，未来风电技术将会在电网中承担更重要的角色。风力电场的不断推广及对电力网络的逐步渗透，对现代电力系统产生了显著影响。由此可见，对风电并网的影响和相关策略研究具备现实意义。 关键词：风电并网；电压；影响 1.风力发电发展概况 在风力发电技术不断完善和成熟的前提下，风电并网成为了发展的重要趋势，而随着风电场在电力系统的作用不断提升，与并网后系统稳定性、电压波动和闪变、谐波等相关的研究不断增多。风电并网的自然属性较强，相比于其他常规类型的电源并网有很大的差异性，尤其是大型风电场并入电力系统后，对电力系统的正常运转而言是一个重大挑战，高水平风电背景下，原有电力系统的运作方式也将受到挑战。近些年来，随着变速恒频风力发电技术的不断发展和成熟，风力发电技术逐步取代了传统发电技术成为了主流。 现阶段，世界范围内对风电并网技术的关注度显著提升，主要表现在以下几个方面：系统应用方面的风电功率预测，风电波动性对系统工作的影响，风电应用后的电能质量问题，风电动态运作的特性问题，风电无功电压和参与电网的电压控制问题等。 2.风电并网对电网的影响因素 2.1对电网频率的影响 风速是一项不可控的因素，而风速的不稳定性也决定了风力的随机性。风电并网后可能会出现电源稳定性差的问题，并网后可能出现的问题也是难以预测的，需要提前对相关问题做好防范。系统中的风电容量处于较大比重时，如果出现了功率的随机性波动，将会对系统电量和功率的稳定性产生影响，不利于电力资源的质量控制，甚至导致敏感符合单元的非正常运转。因此，风电并网后，电网的其他常规机组必须保持较高的响应能力，及时进行跟进调节，防止出现频率和电量的较大波动。风电并网具备很大的不稳定性，一旦出现了停风或风速过大等突发情况，将会导致电网的频率不稳定，尤其是电网中的风电比重较高时，会威胁系统的输出稳定性。电力系统运作要保持频率稳定性，基本原则为失去了风电后，电网频率要保持高于最低频率允许值状态。为消除风力发电不稳定性导致的系统电力频率不稳，可以采用优化调度运行和提高系统备用电容量的方式加以解决。如果电力系统之间的联系紧密，频率问题基本上不会导致显著影响。 2.2对电网电压的影响 风速大小会对风力发电的状况产生显著影响，此外，风力资源的分布也存在很大的差异性，风电场大多建立在山区或者相对偏僻的地区，网络结构薄弱，风电场的运行势必会对正常系统的功能尤其是电压稳定性产生影响。此外，风力发电机采用的是感应发电，风电并网对于电网而言也是无功负荷的状态。为了防止出现极端情况导致风力发电输出丧失，每台风力发电机都要配备无功补偿装置。现阶段，最常见的无功补偿设备为分组投切电容器，根据异步发电机在额定功率下的因数进行设计。风电并网后，风力发电对电网电压的影响可以分为波形畸变、快电压波形和电压不平衡等。 2.3对电网稳定性的影响 风电并网后，最大的问题是电网的电压稳定性受到影响。主要由以下几方面导致：1.电容器补偿是最常见的无功补偿方式，接入电压量和补偿量之间存在正相关性，随着系统电压的降低，无功补偿量下降，而风电场对电网的无功需求则随之增加，导致电压水平进一步不稳定，从而诱发风机停止工作，严重可出现电力系统瘫痪。2.故障后，未出现功角失稳时，风电机组为保护自身而停机，风电场的输出减少或完全丧失，系统失去了无功负荷，电压水平相对偏高，风电场的母线电压超出最高警戒指标。3.故障未及时切除，导致电压稳定性不足。4.风电场出力过高，降低电网的安全阈值，容易出现系统崩溃，电压失衡。 3.风电并网对电网影响的解决措施 3.1确定风电场最大接入容量 风电场与电网的最大接入容量指标与自身的无功补偿状态和运行特性等密切相关，此外，还要考虑电压等级、负荷情况和电网结构等因素的影响。 (1)系统的网络结构 保持系统电压负荷不变的情况下，网络连接的紧密性直接影响风电最大接入容量。选择不同的接入点，将会导致风电场的最大接入容量存在很大差异性。 (2)常规机组的旋转备用水平 为满足风电最大接入容量增加的配备要求，可提升常会机电组的设备旋转水平。 (3)风电场与电网的联结方式 风电场和电网联合将直接影响电压分布节点和潮流，从而直接改变最大接入容量。 (4)风电机组的类型 恒速恒频发电机形成的风电场自身不具备无功补偿，必须配备外接的补偿装置，无形中增加了电力系统的负担，会导致最大接入容量受到直接影响。变速恒频的风电机组形成的风电场，可以对风电机组的状况进行适当调节，从而达到提升最大接入容量的目的。 3.2制定风电场的无功补偿方案 (1)基于异步机组的无功控制 在具体运行的过程中，风电场会议更高功率运转，这对解决风电场可能存在的突发状况有重要意义，满足了无功需求下风电场保持基功率的要求，同时也降低了由于风电场减少或完全消失对电网稳定性和输出电压产生的影响。为解决相关问题可以采用配备专门电容器组的方式，或者采用SVC系统改善电能质量，该系统相比于传统的设备能够提供更加稳定的功率因素和电压支援，从而提升系统的稳定性。
光伏发电并网对电网运行的影响及解决措施 发表时间：2018-06-22T14:29:11.050Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：任于展 [导读] 摘要：太阳能是一种可再生能源,具有安全、清洁、分布广泛等特点,光伏发电能够有效利用太阳能实现电力能源的生产,符合现代化的节能环保理念。 （东北电力大学吉林省吉林市 132012） 摘要：太阳能是一种可再生能源,具有安全、清洁、分布广泛等特点,光伏发电能够有效利用太阳能实现电力能源的生产,符合现代化的节能环保理念。但是,光伏发电并网的电源容量的增加也会对配电网的运行控制产生不利影响,降低供电质量。文章分析了光伏发电并网对电网运行的影响，并提出几点提高光伏并网电网稳定性措施。 关键词：光伏发电；并网；电网运行；影响 随着光伏电站并网数量的增加，这种依靠太阳能等自然资源的发电方式对配电网的影响也逐渐显现出来。光伏发电容易受到自然因素的影响，具有一定的随机性和波动性，同时，光伏电站并网后，配电网由原来的单电源系统转变为多电源系统，导致配电网中谐波和直流分量增加，影响配电网的安全运行和电力设备的正常工作。新能源企业要抓住机遇，迎接挑战，认真分析和总结光伏发电并网存在的问题，并制定有效方案予以解决。 1.光伏发电并网简介 光伏发电是指通过半导体界面的“光生伏特效应”将光能转换为电能的一种发电技术。光伏发电系统的实现需要太阳能电池、控制器和逆变器的配合使用，将多个太阳能电池板 （组件）按照不同的排列形式（进行串联、并联）组成太阳能电池方阵，在接收太阳能之后电压逐渐升高，达到系统输入的标准之后就会经过光伏组件将其转化成为直流电，经过直流配电箱汇流到逆变器，将直流电转换为交流电之后再经过交流配电箱提供给电网或者相关负载。 光伏发电系统并网方式主要有分布式和集中式。分布式是相对于集中式来说的，其容量相对较小，分布比较广泛，自身带有负载，例如居民太阳能发电；集中式就是指集中建立起 容量较大的电站，可以直接向电网进行供电，自身并不具有负载。依据《分布式电源接入配电网设计规范》，对于单个并网点接入的电压等级应按照安全性、灵活性、经济性的原则，经过综合比选后确定，具体可参考表 1。 表 1 分布式电源接入电压等级推荐表 注：最终并网电压等级应根据电网条件，通过技术经济比例论证确定。若高低两级电压均具备接入条件，优先采用低电压等级接入。 2.光伏发电对电网安全稳定的影响 2.1对电网运行特性的影响 光伏发电并网的电量储集输送与太阳光照相关，具有昼发夜停的特征，所以通常会有较大的幅度波动。光伏电站利用取之不竭的太阳能发电，并且能够就近发电，具有不需要长距离输送燃料、运行成本比较低、维护简单、无污染、无噪音等特点。总体而言，光伏电站与传统的火电站、水电站、风电站、生物质发电站都有较大的区别，在接入电网时通常会在一定程度上影响电网安全稳定运行，具有一定的特殊性，影响电网运行的特性。 2.2孤岛效应的影响 孤岛效应是指电路的某个区域有电流通路而实际没有电流流过的现象。由于孤岛效应的潜在危险性与对设备的损害性，社会公共工程与发电设备行业长期以来都十分注重光伏并网逆变器的反孤岛效应控制。孤岛效应的产生可能会对配电系统造成以下不良影响：（1）危害电力维修人员的生命安全；（2）影响配电系统的保护开关动作程序；（3）供电电压与频率不稳定并造成设备破坏；（4）供电恢复时产生浪涌电流，造成再次跳闸，并破坏光伏系统、负载与供电系统；（5）单相供电造成系统三相负载的欠相供电问题。孤岛效应大多产生在配电侧，在周围负载形成电网难以控制的孤岛，导致用户负荷出现不稳定现象，出现电能闪电，供电恢复后又产生并网冲击。 2.3对电能质量的影响 光伏发电接入电网系统中，通常具有大量的整流与逆变装置，在这些大功率电子器件的作用下，能够产生直流逆变后的交流电大量高次谐波，对电网带来危害巨大的谐波污染，影响电网运行的安全、稳定，对用户用电带来巨大的困扰。而这种谐波的产生也相对较难滤除，会激发功率谐振，对电网系统的电能质量造成严重的影响。电流谐波危害对电网系统与用户的影响范围非常大，比如改变电压平均值、产生电压闪变、导致旋转电机与发电机的发热、变压器的发热以及磁通饱和，此外，还会对通信系统造成干扰，对变压器、断路器、电流型电压器以及计量仪表等造成严重的影响。 2.4对继电保护可靠性的影响 光伏发电中的分布式发电系统通常会接入配电系统的末端，而配电系统的电压等级较低，除了一些小电源之外，大多都是负荷为主，潮流方向比较单一，所以在配网中的继电保护装置大多为过流保护形式，并不具备特定的方向性。光伏发电系统的光伏电源接入会改变配网的潮流，可能出现双向流动，这就使得传统的保护形式已经无法适应这种双向流动的保护，有可能出现误动、分支失电现象。所以光伏发电并网时，必须考虑到继电保护方面，必要时加设方向保护。 3.提高光伏并网电网稳定性的措施 3.1合理布点 光伏发电在接入电网系统时，接入末端与联络断面情况下的影响是不同的，对电网系统安全稳定的影响具有差异性，并网过程中会导
风力发电对电力系统的影响 摘要 风力发电总是依赖于气象条件，并逐渐以大规模风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。因此，电网并未专门设计用来接入风电，如果要保持现有的电力供应标准，不可避免地需要进行一些相应的调整。本论文依据正常条例讨论了风电设计和设备网络的开发所遇到的一些问题和解决风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机性的特性，它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、频率和保护等方面带来影响，针对这些问题提出了相应的对策，以期待更好地利用风力发电。 关键词：风力发电；电力系统；影响；风电场 1. 引言 人们普遍接受，可再生能源发电是未来电力的供应。由于电力需求快速增长，对以化石燃料为基础的发电是不可持续的。相反的，风电作为一种有发展前景的可再生能源备受人们关注。当由于工业发展和世界大部分地区经济的增长而引起电力的需求稳步增长时，它有抑制排放和降低不可替代燃料储备消耗的潜力。 当大型风电场（几百兆瓦）成为一个主流时，风力发电越来越受欢迎。2006年间，包括世界上超过70个国家在内的风能发展，装机容量从2005年的59091兆瓦达到74223兆瓦。2006年的巨大增长表明，决策者们开始重视风能发展能够带来的好处。由于到2020年12%的供电来于1250Gw的安装风电装机，将积累节约10771百万吨的二氧化碳，这个报道是人类减少温室气体排放的一个重要手段。 大型风电场的电力系统具有很高的容量、动态随机性能，这将会挑战系统的安全性和可靠性。而提供电力系统清洁能源的同时，风电场也会带来一些对电力系统不利的因素。随着风力发电的膨胀和风电在电力系统中比重的增加，影响将很可能成为风力集成的技术性壁垒。因此，应该探讨其影响并提出解决这些问题的对策。 风能已经从25年前的原型中走了很长的路，而且在未来的二十年里它也会继续前进。有一系列的问题与风电系统的运作和发展。虽然风力发电的渗透可能会取代传统的植物产生大量的能量，关注的重点是风力发电和电网之间的相互作用。本文提供了一个概述风力发电对电力系统的影响，并建议相应的对策来处理这些问题，以适应电力系统中的风力发电。 根据上述问题，本文从总体上讨论了风力发电项目开发过程中遇到的问题，以及在处理项目时，将风电场与电力系统相结合的问题。由于风力发电具有容量大、动态、随机性等特点，其影响主要包括有功、无功功率流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护。针对这些问题，提出相应的对策建议，以适应电力系统的风力发电。 本文的组织如下。第2节给出了风力发电的发展情况。在第3节介绍了风力发电的特点。在4节中，详细讨论了风力发电对电力系统的影响。在第5节中，提出了减少风力发电的影响的对策。最后，第6节总结本文。
风电的接入对电网的影响 1.对电网频率的影响 风电出力波动将会产生严重的有功功率平衡问题。风电比例大小对系统调频影响严重，当电力系统中风电装机容量达到一定规模时，风电功率波动或者风电场因故整体退出运行，可能会导致系统有功出力和负荷之间的动态不平衡，当电网其他发电机组不能够快速响应风电功率波动时，则有可能造成系统频率偏差，严重时可能导致系统频率越限，进而危及电网安全运行[1]。因此，始终保持电力系统频率在允许的很小范围内波动，是电力系统运行控制的最基本目标，也是电力调度自动化系统的最重要任务。电力系统正常运行时，频率始终保持在50Hz±0.2Hz 的范围内，当采用现代自动调频装置时，误差可以不超过0.05～0.15Hz。 2.对电网电压的影响 风电场并入电网后，由于风电具有间歇性和随机性的特点，使得当风电功率变化时，电网电压也将随之发生波动。随着风电注入功率的增加，风电场附近局部电网的电压和联络线功率将会超出安全范围，严重时会导致电压崩溃。影响电压波动有很多因素,例如风电机组类型、风况、所接入电网的状况和策略等,但最根本的原因是风速的波动带来的并网风电机组输出功率的变化。系统要求节点电压与额定值的偏差不允许超过一定的范围。因此,必须釆取适当的措施来防止偏差过大，维持系统的节点电压在限定的范围之内，防止与额定值的偏差超过允许范围。风电接入系统的所带来的电压与无功功率问题亟待解决。 综上所述，为保证大规模风电接入后电网的安全稳定运行，风电接入后的电网运行控制技术越来越重要，电网的稳定控制技术、运行控制技术、优化调度技术以及风电与电网的协调控制技术将成为风电并网控制技术中的关键技术[2,3]。 [1] 计崔. 大型风力发电场并网接入运行问题综述[J]. 华东电力, 2008, 36(10): 71-73. [2] 耿华, 杨耕, 马小亮. 并网型风力发电机组的控制技术综述[J]. 电力电子技术, 2007, 40(6): 33-36. [3] 王伟胜, 范高锋, 赵海翔. 风电场并网技术规定比较及其综合控制系统初探 [J]. 电网技术, 2007, 31(18): 73-77.
未来太阳能光伏并网发电对电网的影响 尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了，但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是随着光伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到时侯，光伏发电将逐步进入商业化阶段。光伏并网发电形成规模后会对电网形成什么样的影响是本文想要探讨的问题。 一、光伏发电的基本原理 1 太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是： 光伏电池：光电转换。 控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。 蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。 交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。 2 太阳能光伏电池板： 太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热（*）。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，大约是光伏电池效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。（参考资料12）1839年，法国物理学家A．E．Becquerel在实验室中发现液体的光生伏特效应（由光照射在液体蓄电池的金属电极板上使得蓄电池电路中的伏特表产生微弱变化）至今，在所有能找到的材料中，由单晶硅做成的P-N结光伏电池是光电转换效率最高的材料。 3 太阳能光伏发电系统的分类： 目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。 A）离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。 B）光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。 C）A, B两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。 二、光伏发电的优点 进入70年代后，由于2次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视，发展非常迅速。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。不论从近期和从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发电的优点充分体现在以下几个方面： 1，充分的清洁性。（如果采用蓄电池方案，要考虑对废旧蓄电池的处理） 2，绝对的安全性。（并网电压一般在220V以下） 3，相对的广泛性。 4，确实的长寿命和免维护性。
风力发电对电力系统运行的影响 摘要:风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构，经济环保等方而的优势，也是未来能源电力发展的一个趋势，但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力，还存在一些问题有待解决，本文从风力发电对电力系统的影响入手，总结了风电网并入电网主要面临的一些技术问题，如风力发电场的规模问题，对电能质量的影响，对稳定性的影响，对保护装置的影响等;然后针对这此技术问题，综合比较了各国研究和工程技术人员在理论和实际运行方面的相关解决方案，指出各方案的优缺点，期待更加成熟的风力发电技术的形成，以建设我国具有自主产权的风电产业。 关键词:风力发电，电能质量，稳定性，解决方案 0引言能源是推动社会进步和人类赖以生存的物质基础。目前，全球能源消耗速度逐年递增，大量能源的消耗，已带来十分严重的环境问题，如气候变暖、生态破坏、大气污染等，并且传统的化石能源储量有限，过度的开采利用将加速其耗竭的速度。在中国由于长期发电结构不合理，火电所占比例过大，由此带来了日益严重的燃料资源缺乏和环境污染问题。对于可再生能源的开发和利用变得颇为急切。 在各种可再生能源利用中，风能具有很强的竟争力。风能发电在技术上日趋成熟，商业化应用不断提高，是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。经济性方面，风力发电成本不断降低，同时常规能源发电由于环保要求增高使得成本进一步增加;而且随着技术的进步，风力发电的成本将有进一步降低的巨大潜力。 我国的海洋和陆地风能资源很丰富，江苏位于东南沿海，海上风能资源有很大的开发潜力。江苏省如东县建设了我国第一个风电场特许权示范项目。该项目是国内迄今为止最大的风电场项目，其一期建设规模为100MW，单机容量1MW，100台风机，全部采用双馈感应发电机。江苏省盐城也正在准备建风电场，但目前江苏乃至全国的风力发电技术都还不成熟。 大规模的风力发电必须要实现并网运行。风电场接入电力系统的分析是风电场规划设计和运行中不可缺少的内容，是风力发电技术的三大课题之一(其余两项为风能储量调查与风力发电机组技术)。尽管欧美的风电大国对风力发电的建设和运行已经有一些实际经验和技术规定，但由于和我国电网结构的实际情祝差别很大，并不能完全适合我国的情况。本文主要介绍风力风电并网对电力系统的影响。 1风力发电对电力系统的影响 风力发电在电力中的比例逐年增加，而在风力资源丰富地区，电网往往较弱，风力发电对电网间的影响也是应该考虑的问题。风电场并入电网主要会面临以下一些技术问题：风力发电场的规模问题，对电能质量的影响，对稳定性的影响，对保护装置的影响等。 1.1风力发电场的规模问题 目前，我国正在进行全国电网互联，电网规模日益增大。对于接入到大电网的风电场，其容量在电网总装机容量中占的比例很小，风电功率的注入对电网频率影响甚微，不是制约风电场规模的主要问题。然而，风能资源丰富的地区人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱，风电功率的注入改变了电网的潮流分布，对局部电网的节点电压产生较大的影响，成为制约风电场规模的重要问题。 风力发电的原动力是自然风，因此风电场的选址主要受风资源分布的限制，在规划建设风电场时，首先要考虑风能储量和地理条件。然而风力资源较好的地区往往人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱，风电功率的注入改变了局部电网的潮流分布，对局部电网的电压质量和稳定性有很大影响，限制了风电场接入系统的方式和规模。 另外风力发电的原动力是不可控的，它是否处于发电状态以及出力的大小都决定于风速的状况，风速的不稳定性和间歇性决定了风电机组的出力也具有波动性和间歇性的特点。在现有的技术水平下风力发电还无法准确预报，因此风电基木上是不可调度的。从电网的角度看，并网运行的风电场相当于一个具有随机性的扰动源，对电网的可靠运行造成一定的影响。由此可见，确定一个给定电网最大能够承受的风电注入功率成为风电场规划设计阶段迫切需要解决的问题。 1.2对电能质量的影响 风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波以及周期性电压脉动等。电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。电压波动的危害表现在照明灯光闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均匀和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工况等。影响风力发电产生波动和闪变的因素有很多：随着风速的增大，风电机组产生的电压波动和闪变也不断增大。并网风电机组在启动、停止和发电机切换过程中也产生电压波动和闪变。风电机组公共连接点短路比越大，风电机组引起的电压波动和闪变越小。另外，风电机组中的电力电子控制装置如果设计不当，将会向电网注入谐波电流，引起电压波形发生不可接受的畸变，并可能引发由谐振带来的潜在问题。 异步电机作为发电机运行时，没有独立的励磁装置，并网前发电机本身没有电压，因此并网时必然伴随一个过渡过程，流过5~6倍额定电流的冲击电流，一般经过几百毫秒后转入稳态。风力发电机组与大电网并联时，合闸瞬间的冲击电流对发电机及电网系统安全运行不会有太大影响。但对小容量的电网而言，风电场并网瞬间将会造成电网电压的大幅度下跌，从而影响接在同一电网上的其他电器设备的正常运行，甚至会影响到整个电网的稳定与安全。 1.3对稳定性的影响 风力发电通常接入到电网的末端，改变了配电网功率单向流动的特点，使潮流流向和分布发生改变，这在原有电网的规划和设计时是没有预先考虑的。因此，随着风电注入功率的增加，风电场附近局部电网的电压和联络线功率将会超出安全范
风电波动对电网影响规律剖析 1引言 风电场输出功率具有波动性、间歇性，为确保电网稳定、安全运行，电网需要留有足够的旋转备用来完成系统对波动能源的调节。电网可接纳风电容量主要取决于区域电网所具备的调峰、调频能力，考虑到风力发电输出功率的变化速率较快，区域电网的AGC调节速率就显得尤为重要。我国的电网结构中，火力发电占据发电容量的份额最大，但火电机组调节速率较慢，不能有效得对风电进行快速调节。与之相比，水电机组具有容量大，调节速率快的特点，但在电网中所占容量较小并且分布不平均，并且其建设和运行都受到了自然客观条件的限制，以上原因导致了我国各地电网的接入风力发电的能力不尽相同，换言之，风电波动对不同的电网结构带来的影响也不尽相同。风电波动对电网带来的影响主要受三方面的因素制约：风电场输出功率的特性，地区电网的实际情况以及储能补偿设备的特性。 2典型电网调频能力分析 选取湖北、上海、吉林等我国几个负荷较大、电网调节能力较强的省区电网为案例，进行了研究。湖北省电网的大致情况为：全省AGC机组总可调容量1325MW 中，水电机组AGC可调容量为235MW，占17.7%，平均调节速率达21MW/min;火电机组AGC 可调容量为1090MW，占82.3%，平均AGC调节速率仅为5.3MW/min。因此总共的调节能力为26.3MW/min。 上海地区电网的大致情况为：目前上海电网实际的AGC调节速率仅仅为额定调节速率的1/3左右，即最大调频能力为50——60MW/min。因此，就目前上海电网的调频能力而言，在夏季高峰时约有10MW/min的AGC调节裕度，这两个地区都是位于我国的中东部的经济较为发达的地区，对能源有着巨大的需求，并且电网的容量较大，调节能力强。 吉林省电网的大致情况为：截至2008年底，吉林省内网省调总装机容量为13034MW，其中东北网调直调水电3238MW 。吉林省直调大部分为火电机组，总容量9796MW，其中火电机组7873MW;水电机组仅为285.7MW，风电机组764.3MW，生物发电机组42MW。
电能质量对光伏逆变的影响测试实验 0.引言 随着不可再生能源的日益枯竭以及电力系统中大规模光伏系统的接入，光伏系统和电网之间的相互影响日趋紧密。一方面，由于光伏发电采用最大功率点跟踪策略进行控制，其输出功率与太阳辐照度和环境温度直接相关，而太阳辐照度随着时间、气象等诸多因素的变化，不是一个稳定值，因此，光伏发电的输出功率在全天中也具有较大的波动性。较大的波动性将导致光伏系统并网侧电压波动、电压闪变、频率波动等一系列电能质量的问题。其中，光伏发电系统通过电力电子装置实现功率变换及并网运行，在此过程中并网逆变器的高频特性和非线性特性会产生较多谐波和直流分量等，影响用户电能质量，损害用户设备，造成经济损失。另一方面，电网中存在的谐波和不平衡负序分量将导致光伏系统输出有功功率波动和输出电流畸变,会影响光伏并网逆变器的正常运行。 本文基于光伏发电并网系统和可编程交流电源模拟光伏并网状态，针对不同的电网电压畸变率，展开对光伏系统输出有功功率波动和输出电流畸变的测试。 1.实验室测试方法 实验室测试中，测试系统的示意图如图1所示： 太阳能光伏发电系统通过光伏组件将太阳能转变为直流电能，再通过光伏逆变器将直流电转变为交流电并入电网（可编程交流电源），与电网协同向本地阻性负载（5KW）供电。 测试流程为： 1.根据示意图正确连接电路和仪器仪表，电能质量测试点应设在光伏逆变器出口并网处。 2.通过可编程交流电源分别设置电网的电压畸变率为2%，3%(a)，3%(b)，3%(c)，3%(d)，4%。a,b,c,d表示同一电压畸变率下的不同波形。测试在不同电压畸变率下并网前后的电网输出功率以及逆变器输出电流波形，并记录在表一中。 3.通过MATLAB分析实验数据，求解出在不同电压畸变率下的逆变器输出电流的各次谐波分量及电流畸变率，并记录在表二中。
浅谈风力发电对电网的影响 随着我国经济的发展，大规模企业越来越多，对能源的需求也在不断的增长。但是由于企业的增加对矿产资源的开采带来了很大的压力，矿产资源属于不可再生资源，因此，大规模的开采资源总有一天会被开采殆尽。为此，必须不断的加快新能源的开发与利用，以替代自然资源，文章通过介绍风力发电对电网的影响，更加清晰阐述了新能源的优势，表明了其在当今社会中的重要性。 标签：风力发电；发电机；电网；可持续发展 近年来，随着我国对矿产资源的不断开发利用，出现了资源匮乏的危机。相信许多仁人志士也已经意识到了这一点，寻找新能源，替代自然资源。已经成为了当代发展的目标。既能不污染环境，又能够实现可持续发展是当代的主题。风能完全符合这一主题，而且在我国风能资源十分丰富，蕴藏了巨大的能量。因此有效推动风力发电的进一步利用和发展尤为重要。以下就风力发电对电网的影响展开阐述。 1 风力发电机的类型 实现风电并网的前提是首先考虑风力发电机的类型，不同的类型发电机有不同的工作原理。因此其对电网产生的影响也不尽相同。目前我国的风力发电机有以下三种类型。现分述如下： 1.1 异步风力发电机 異步发电机是目前国内运用最多的发电机，其具有结构简单、运行可靠、价格实惠等优势。但是这种风力发电机的发电能力较新型的机组发电能力低。原因是其机组为定速恒频机组，运行转速基本稳定。不仅如此，在其运行的过程中还得从电力系统中吸收无功功率，才能正常运行。目前，为了满足该种发电机的使用，多数情况下是在其机端并联补偿电容器，以满足其工作的需求。 1.2 双馈异步风力发电机 此种发电机来自国外，价格昂贵。仅有少数在我国使用。但是该种发电机可在一定的范围内变速运行。通过调节器功率因数，不用再额外的吸收无功功率。例如其功率因数可以从领先的0.95～滞后的0.95。 1.3 直驱式交流永磁同步发电机 目前，我国有许多的大型风力发电机组，但是在实际的运用中，有一个共性，就是齿轮箱容易出故障，因为此减少了其自身的寿命。所以为了解决这一问题，人们研究了无齿轮箱发电机。便是直驱式交流永磁同步发电机。
风力发电对电力系统运行的影响 杨彬彬，李扬，范见修，郑亚先 （东南大学电气工程系，江苏南京210096） 摘要:风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构，经济环保等方面的优势，也是未来能源电力发展的一个趋势，但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力，还存在一些问题有待解决，本文从风力发电对电力系统的影响入手，总结了风电网并入电网主要面临的一些技术问题，如风力发电场的规模问题，对电能质量的影响，对稳定性的影响，对保护装置的影响等；然后针对这些技术问题，综合比较了各国研究和工程技术人员在理论和实际运行方面的相关解决方案，指出各方案的优缺点，期待更加成熟的风力发电技术的形成，以建设我国具有自主产权的风电产业。 关键词：风力发电，电能质量，稳定性，解决方案 0引言 能源是推动社会进步和人类赖以生存的物质基础。目前全球能源消耗速度逐年递增，大量能源的消耗，已带来十分严重的环境问题，如气候变暖、生态破坏、大气污染等，并且传统的化石能源储量有限，过度的开采利用将加速其耗竭的速度．在中国由于长期发电结构不合理，火电所占比例过大，由此带来了日益严重的燃料资源缺乏和环境污染问题。对于可再生能源的开发和利用变得颇为急切。 在各种可再生能源利用中，风能具有很强的竞争力。风能发电在技术上日趋成熟，商业化应用不断提高，是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。经济性方面，风力发电成本不断降低，同时常规能源发电由于环保要求增高使得成本进一步增加；而且随着技术的进步，风力发电的成本将有进一步降低的巨大潜力。 我国的海洋和陆地风能资源很丰富，江苏位于东南沿海，海上风能资源有很大的开发潜力[1,2]。江苏省如东县建设了我国第一个风电场特许权示范项目。该项目是国内迄今为止最大的风电场项目，其一期建设规模为100MW，单机容量1MW，100台风机，全部采用双馈感应发电机。江苏省盐城也正在准备建风电场，但目前江苏乃至全国的风力发电技术都还不成熟。 大规模的风力发电必须要实现并网运行[3~6]。风电场接入电力系统的分析是风电场规划设计和运行中不可缺少的内容，是风力发电技术的三大课题之一（其余两项为风能储量调查与风力发电机组技术）。尽管欧美的风电大国对风力发电的建设和运行已经有一些实际经验和技术规定[7,8]，但由于和我国电网结构的实际情况差别很大，并不能完全适合我国的情况。本文主要介绍风力风电并网对电力系统的影响。 1风力发电对电力系统的影响 风力发电在电力中的比例逐年增加，而在风力资源丰富地区，电网往往较弱，风力发电对电网间的影响也是应该考虑的问题。风电场并入电网主要会面临以下一些技术问题[3~6]：风力发电场的规模问题，对电能质量的影响，对稳定性的影响，对保护装置的影响等。 1.1风力发电场的规模问题 目前，我国正在进行全国电网互联，电网规模日益增大。对于接入到大电网的风电场，其容量在电网总装机容量中占的比例很小，风电功率的注入对电网频率影响甚微，不是制约风电场规模的主要问题。然而，风能资源丰富的地区人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱，风电功率的注入改变了电网的潮流分布，对局部电网的节点电压产生较大的影响，成为制约风电场规模的重要问题。 风力发电的原动力是自然风，因此风电场的选址主要受风资源分布的限制，在规划建设风电场时首先要考虑风能储量和地理条件。然而风力资源较好的地区往往人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱，风电功率的注入改变了局部电网的潮流分布，对局部电网的电压质量和稳定性有很大影响，限制了风电场接入系统的方式和规模[9]。 另外风力发电的原动力是不可控的，它是否处于发电状态以及出力的大小都决定于风速的状况，风速的不稳定性和间歇性决定了风电机组的出力也具有波动性和间歇性的特点[10]。在现有的技术水平下风力发电还无法准确预报，因此风电基本上是不可调度的。从电网的角度看，并网运行的风电场相当于一个具有随机性的扰动源，对电网的可靠运行造成一定的影响。由此可见，确定一个给定电网最大能够承受的风电注入功率成为风电场规划设计阶段迫切需要解决的问题。 1.2对电能质量的影响 风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量[11],，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波以及周期性电压脉动等。电压波动和闪变[12]是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。电压波动的危害表现在照明灯光闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均匀和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工况等。影响风力发电产生波动和闪变的因素有很多：随着风速的增大，风电机