新能源接入电网稳定性控制策略研究

新能源接入电网稳定性控制策略研究

高进昆

宁波金凤绿能有限公司 浙江宁波 315000

摘要：在电力系统中，随着新能源的不断接入，如风能和太阳能等可再生能源，保持电网的稳定性变得愈发重要。因此，需要采取一系列技术支持和研发创新来解决新能源接入后的电网稳定性协调与控制问题。基于此，下文将对新能源接入电网稳定性控制策略展开详细的分析。

关键词：新能源；电网稳定性；控制策略

电能在我国社会经济的快速发展，特别是在我国居民生活中发挥着非常重要的作用。各行各业都需要电能的支持才能顺利开展。电能是各行业平稳发展的前提和基础。随着人们对电能需求的不断增加，我们集中精力开发新能源，破坏当地稳定的生态环境，环境保护问题也越来越严重。在能源开发和生态系统中，我们必须找到一个平衡点，新能源电力的环保将是电力工业未来发展的一大方向。

1 新能源接入后电网稳定性

新能源接入后，电网稳定性成为一个重要的问题。由于新能源具有不可调度性和不确定性，如风能和太阳能的间歇性等特点，其大规模接入可能对电网的频率和电压稳定性产生影响。建立先进的监测系统，实时监测电网频率，并根据变动情况进行控制调整。例如，通过自动发电机组控制系统中的频率-功率曲线来调节发电机组输出功率。提供快速响应的辅助服务，如风电、储能技术和柔性负荷等，以补偿新能源波动带来的频率变化。加强跨区域之间的电力系统调度与协作，通过互相支援和资源调度来优化频率控制。利用可调度性强的新能源，如风电和光伏发电，调节出力来对抗电网电压变化。通过安装静态无功补偿（SVC）装置和STATCOM等设备来控制电压波动，以稳定电网电压。利用配电自动化系统实时感知并控制电网分布区域的电压。建立跨能源、跨辖区的集中调度与协同控制平台，实现电力、热力、气体等能源联合调度和资源优化配置。通过信息化技术实现各个能源网络之间的数据共享，提高对供需关系的准确判断。在新能源接入前进行电力系统规划，充分考虑新能源的接入情况，确保电网在容量、传输能力等方面具备应对能力。采用储能技术，如电池储能和抽水蓄能等，可在新能源产生过剩时存储能量，供需平衡时释放能量，以稳定电网。

2 新能源接入电网的挑战

新能源接入电网所面临的挑战，不容小觑。这些挑战不仅涉及到技术层面，还与政策、市场等多方面因素密切相关。

首先，我们不得不提的是电源结构的不合理。长久以来，我国的能源结构以煤炭为主，这种格局在一定程度上制约了新能源的发展。相较于其他国家，我国清洁能源的占比相对较低。这种不合理的能源结构给新能源接入电网带来了不小的难题。

其次，新能源发电的不稳定性也是一个重要问题。风能、太阳能等新能源受自然因素影响较大，其发电功率难以保持稳定。这给电网调度带来了很大的困难，一旦出现供电过多或过少的情况，都可能对电网造成冲击。

此外，电网基础设施的滞后也是一大瓶颈。随着新能源的大规模接入，对电网的承载能力提出了更高的要求。然而，现有的电网基础设施很难满足这一需求，特别是在偏远地区，输电线路、变电站等设施的建设明显滞后。

在技术层面，新能源接入电网同样面临着一系列的挑战。以逆变器、储能设备等关键技术为例，尽管近年来取得了一定的突破，但仍然存在一些瓶颈，如转换效率不高、稳定性不够等。这些技术难题的存在，制约了新能源的大规模应用。

最后，政策支持的不足也是不容忽视的一个方面。新能源的发展离不开政策的引导和支持。相较于发达国家，我国在新能源方面的政策支持力度还有待加强。例如，可以加大补贴力度、给予税收优惠等，以推动新能源的快速发展。

3 新能源接入电网稳定性控制策略

3.1 合理规划功能模块

新能源接入后电网系统将发生明显转变，尤其是在功能模块上，应根据风能、太阳能等差异形成合理的有功控制和无功控制体系，最大限度降低频率波动对电网的影响，使其处于安全、稳定状态，一般友好型新能源电网应包括五大功能模块：有功控制：自动控制有功功率变化率；自动接收调度部门指令、具有按照调度下发出力曲线调整有功出力功能；自动计算电场最大发电能力。无功控制：自动控制电场电压及功率因数；自动接收调度指令并按照要求调整电场出口无功功率或并网点电压；在线监测：监测电场谐波电压、谐波电流、闪变、电压波动等电能质量参数；可实现主站通信；响应主站下发的各项指令；子站具备自动生成在线监测数据报告；自动将测试数据上传至电网公司主站。功率预测：能够对电场有功功率实现日前和超短期预测；与调度部门具有通信功能，定时上报预测结果；具有自动接收气象数据功能。穿越保护：具备低压穿越、低频穿越和有功功率恢复功能等。

3.2 建立坚强新型电网

为保证新能源的顺利接入，在电网发展过程中应加大基础设施建设，有效解决电网老弱问题。特别是在环网框架的规划设计过程中，要根据预测的新能源接入规模，合理增加电网回路，形成星形环网，确保电网安全稳定传输。如某地区电网改造过程中，根据区域风电接入现状，根据风电机组运行需求和风电接入规模，可以合理预测电力变化，可以确定电网的长期运行状态，形成电网结构性能和用电能力的准确评估报告。根据上述报告，有关单位协调优化电网风电机组，调整传统电网结构，形成适合风电接入的新型电网体系，全面提高电网安全保障能力，做好新能源准入的基本保障。

3.3 电网智能化与自适应调控技术

电网智能化技术的发展为电力系统的稳定性提供了新的解决方案。大数据分析技术可以对电网运行数据进行深入分析，识别出潜在问题并提前预警。人工智能在电网调控中的应用，通过模拟人脑思维的神经网络，实现电网的自主学习和自适应调控。这种自适应性使得电网可以根据外部环境和内部状态的变化，灵活调整控制策略，从而更好地适应新能源接入带来的不确定性和波动性。

3.4 技术支持和研发创新

技术支持和研发创新在电网稳定性协调和控制方案中起着关键作用。不断推进电力系统的监测技术，包括高精度的电力负荷和功率预测、实时监测装置和传感器的发展，以及自动化控制系统的提升。这些技术可以提供更准确、及时的数据，为电网稳定性评估和调度决策提供支持。智能电网和物联网技术的应用可以实现对电网各个节点的高效监测、控制和管理，实现电力系统的弹性和适应性。通过物联网技术的应用，可以实现实时数据采集、远程监控和远程控制，提高电网的稳定性和可靠性。利用数据分析技术和人工智能算法，对大量的电力系统数据进行挖掘和分析，探索电网中潜在的问题和优化方法。这可以帮助电力系统运营商更好地预测负荷、优化调度和决策，并提供更准确的电网稳定性评估。持续推进可再生能源技术的开发与创新，包括风能、太阳能、水能和生物质能等。通过提高可再生能源设备的效率、可调度性和可靠性，进一步减少对电网稳定性的影响。

4 结束语

综上，新能源接入会造成电网电压、电网功率等出现明显波动，部分情况下甚至会引起变频或干扰问题，导致电网的安全性和稳定性受到影响。为解决上述问题，电网规划设计中应把握好电网性能和效益指标两部分内容，在该基础上加强电网基础建设，设置好功能模块和协调控制系统，从根本上改善电网新能源消纳能力，全面推动我国新能源电网的建设和发展进程。

参考文献：

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[3]房贤辉. 新能源接入后电网稳定性协调及控制技术探究 [J]. 电力设备管理, 2020, (12): 122-123.