现代能量管理系统课程
论文
——新能源发电对系统并网运行的影响及对策
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摘要：
可再生能源发电的开发利用日益受到重视，其规模的扩大也给电网调度运行带来了新的课题和挑战，同时我们可以预见，可再生能源发电将是未来电力市场的重要组成部分，而风能和光伏等新能源发电存在不稳定、可调度性低、接入电网技术性能差和对电网谐波管理的影响等一系列问题，文章针对我国可再生能源发电及并网的特点，阐述了可再生能源发电给并网带来的问题，并提出了可再生能源并网运行的相关对策。
关键字：
可再生能源；风电，光伏，并网，随机性，影响，稳定性，对策
一、我国可再生能源发电的现状、特点及研究意义：
1、我国可再生能源发电的现状：
截至2011年底，我国新能源安装容量达到7000万kW，居世界首位，并网新能源装机容量达到5409万kW，同比增长47.4%，约占全部发电装机容量的5.1%。其中，风电并网容量约占并网新能源装机总量的85.5%；并网太阳能光伏装机容量约占并网新能源装机总量的4.4%；生物质及其他新能源发电装机容量约占并网新能源装机总量的10.1%。2011年，我国新能源发电量约为1016亿kW?h，同比增长29.9%，约占全部发电量的2.2%。其中，风电发电量约占新能源发电总量的72.0%；太阳能光伏发电约占0.9%；生物质及其他新能源发电约占27.1%。2011年我国新能源发电量按发电煤耗320g/（kW?h）计算，相当于节约3241万tce，减排二氧化碳9030万t。
我国是世界上风电发展最快的国家，同时，我国太阳能热水器集热面积居世界第一位，约占世界总量的三分之二。
2、我国可再生能源发电的特点：
我国风电发展整体呈现大规模开发、远距离传输、高电压等级集中接入为主，分散接入、就地消纳为辅的特点。我国光伏发电接入电网呈现出大规模集中接入与分布式接入并举的特点。
我国可再生能源发电的运行特点主要如下：
(1)装机容量较小。如小水电的装机容量为50 MW及以下：目前国际上研制的超大型风力发电机单机容量也仅为6 000 kW．而国内目前主力机型是600 kW，750 kW，1 200 kW；目前中国最大的太阳能光伏发电项目装机容量刚突破千瓦级；江苏兴化市中科生物质能发电有限公司装机容量5 000 kW．已是国内最大的生物质能发电项目：最大的地热电站西藏羊八井地热电站装机容量约为25 MW：1980年5月建成的浙江省温岭县江厦潮汐试验电站装机容量为3 200 kW。已成为中国最大的潮汐电站。
(2)发电稳定性较差。如小水电的发电能力随雨量变化而变化，各地还各有其特点，不但丰水年、枯水年不同，全年也有季节性变化，即便一日之间，其可用的来水量，也有很大的不确定性．由于库容不大，下级径流电站几乎无调节性：风能发电的稳定性较小水电更差，需要电网来支持；太阳能只能白天发电，照射量的强度和角度一日间也有变化，云层移动和厚薄的变化等，都会影响其发电功率，不满足工业用电的稳定需求。
(3)调频调压能力有限。常规能源发电机组对电网调频和调压有着重要的作用，而目前可再生能源机组由于容量较小。很多小电站无人值守，所以无法参与系统调整，即便参与调节，其调节能力也极为有限。至于风电机组，当系统运行参数超过一定范围时会自动停机，如果运行条件进一步恶化。还可能造成电网稳定雪崩效应。
3、我国可再生能源发电并网运行的研究意义：
国家发改委公布的《可再生能源中长期发展规划》提出，到2020年，全国水电装机容量将达到3亿kW(其中小水电7 500万kW)，生物质能发电装机3 000万kW。风电装机3 000万kW，太阳能发电装机180万kW。
可以看出，随着可再生能源发电容量在电力系统中所占比例的增加，其对电力系统的影响就会越来越显著。所以，随机性、间歇性可再生能源发电如何友好的并网以及如何解决可再生能源发电并网后给电力系统
带来的种种问题，成为越来越迫切需要解决的问题。
二、我国间歇性可再生能源发电并网运行面临的技术问题：
1、风电建设与电网发展不配套。
风电发展规划侧重于资源发展规划，与电网发展规划不协调，在一些地区的风电发展规划中缺乏具体的风电送出和电力消纳的方案。大规模风电基地建设应从国家层面统筹考虑输电线路、网络结构及落点等问题。
由于风电基地输电规划不落实、跨省、跨区电网建设滞后，以及风电场和送出工程建设周期不匹配等原因，部分风电项目出现送出受阻情况。
2、风电与常规电源之间缺乏协调。
风电规划与常规电源规划之间缺乏协调，部分地区风电与常规电源之间存在电力与电量竞争的现象，风电大规模开发显著降低了常规电源的年运行小时数。
另外，调峰电源制约了系统接纳风电的规模，致使部分地区在负荷低谷时限制风电出力。
3、风能资源分布与电力需求不协调，需强大的电网资源配置能力。
风能资源与电力需求大体上呈逆向分布。陆上风能主要分布在西北、华北、东北地区，电力负荷中心集中在东部、中部地区。经济发展与风能资源分布的不平衡，决定了我国风电的大规模开发，必须经过电网在全国范围内优化配置。
4、电力系统安全稳定运行问题。
（1）电网调峰能力不足
风电出力具有随机性、间歇性，大规模风电接入导致电网等效负荷峰谷差变大，即反调节特性明显，增加了系统调峰难度。
我国风电发展较为集中的三北地区电源结构都是以火电为主，基本没有燃油、燃气机组，调节能力不强。东北、华北火电占80%以上，且供热机组较多，西北地区水电较多，但主要集中在没有风电的青海，且受防凌、防汛等多种因素的限制，调节能力不强。我国快速调节电源只占17%。相比之下，美国2007年快速调节电源约占50%，德国快速调节电源约占25%。 （2）电压控制难度加大
风电出力变化范围大，且具有随机性，在风电场不能参与电压控制的情况下，显著增加了电网电压控制的难度。
（3）调频难度加大
风电机组输出的有功功率主要随风能变化而调整，随机性强，可预测性差，而我国现有运行风电机组均不参与系统频率调整，所以，电网频率调整必须由传统电厂分担。在大规模风电接入电网的情况下，随着风电装机容量在电网中比重增加，参与电网调频电源容量的比例显著下降，需同步配套相应容量的调频电源。 （4）未经检测认证的风电机组并网运行使电力系统遭受冲击
河南三门峡地区曾发生过电网三相电压不平衡度未超过国标规定值时，由于风电机组三相电压不平衡耐受度不满足要求，电气化列车通过时，2.5万千瓦风电机组退出运行的情况。
5、风电机组性能问题。
风电机组缺少支撑电力系统安全稳定运行的控制性能。例如，风电机组应具有低电压穿越能力，以防止在系统出现扰动或故障情况下脱网停机，对电网造成更大冲击。由于风电机组不具备低电压穿越能力导致的大范围风电切机情况在东北吉林电网及西北电网的甘肃玉门风电场等都发生过。
6、并网过程对电网的冲击问题。
部分可再生能源发电机组由于容量小，常常采用异步发电机。由于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，会出现5—6倍额定电流的冲击电流。对小容量的电网而言，大量异步电机同时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它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。目前可以通过装设软起动装置和风机非同期并网来削弱冲击电流，但可能给电网带来一定的谐波污染。
新能源发电对并网的影响
