新能源并网对电力系统稳定性的影响分析与控制策略研究

新能源并网对电力系统稳定性的影响分析与控制策略研究

黄祖锋

450721197903065653

摘要：文章深入探讨了新能源并网对电力系统稳定性的影响，并分析了相应的控制策略。文章首先分析了新能源并网的现状，包括并网规模、发展趋势以及面临的挑战。从电压稳定性、频率稳定性和暂态稳定性三个方面，详细阐述了新能源并网对电力系统稳定性的影响机理。文章提出了针对新能源并网的控制策略，包括并网控制策略、储能技术的应用以及智能电网技术的应用，并探讨了这些策略在提升新能源并网稳定性和经济性方面的潜力。

关键词：新能源并网；电力系统稳定性；控制策略

引言

随着全球能源结构的转型和绿色低碳发展的推进，新能源并网已成为电力系统发展的重要趋势。然而，新能源发电的间歇性和波动性给电网的安全稳定运行带来了挑战。因此，深入研究新能源并网对电力系统稳定性的影响，并提出有效的控制策略，对于推动新能源并网技术的发展和应用具有重要意义。文章旨在分析新能源并网对电力系统稳定性的影响，并探讨相应的控制策略，以期为新能源并网技术的发展和应用提供参考。

一、新能源并网现状分析

（一）新能源并网规模与发展趋势

近年来，全球新能源并网规模呈现出迅猛增长的态势，成为推动能源结构转型的重要力量。据统计，截至当前，全球风电和光伏发电装机容量持续攀升，年复合增长率保持在较高水平[1]。随着技术的不断进步和成本的持续降低，新能源发电的经济性显著提升，进一步促进了其并网规模的扩大。未来随着“双碳”目标的深入实施和全球能源互联网的构建，新能源并网规模有望继续保持快速增长，成为电力系统中不可或缺的组成部分。这一发展趋势不仅体现了全球对绿色低碳发展的共识，也为新能源技术的持续创新和应用提供了广阔的空间。

（二）新能源并网类型与特点

新能源并网主要包括风电、光伏、水电等多种形式，每种类型均展现出独特的特点。风电以其资源丰富、分布广泛著称，但受风速变化影响较大，具有间歇性和波动性的特点；光伏发电则依赖于光照条件，同样存在类似的波动性问题。相比之下，水电作为相对稳定的可再生能源，在调节电网负荷、保障电力供应方面发挥着重要作用。随着分布式能源系统的兴起，新能源并网形式更加多样化，包括屋顶光伏、分散式风电等，这些分布式能源系统更加贴近用户侧，有助于提高能源利用效率和降低输电损耗。新能源并网类型的多样性和特点，为电力系统的灵活性和可靠性提供了有力支撑。

（三）新能源并网面临的挑战

新能源并网在推动能源结构转型的同时，也面临着诸多挑战。新能源发电的间歇性和波动性给电网的安全稳定运行带来了巨大压力，需要电网具备更强的调节能力和灵活性以应对新能源出力的不确定性。新能源并网过程中存在技术难题，如并网标准不统一、电网适应性差等问题，需要加强技术研发和标准制定工作。新能源的大规模接入对电网规划、调度和运行等方面也提出了新的要求，需要电力系统各环节进行协同优化。新能源并网还面临着市场机制不健全、政策支持力度不够等外部环境的制约因素。

二、新能源并网对电力系统稳定性的影响

（一）对系统电压稳定性的影响

新能源并网对电力系统电压稳定性产生了显著影响。新能源发电的间歇性和波动性导致电网中的电压波动和闪变现象增加，给电压稳定性带来了挑战。特别是在新能源渗透率较高的地区，电压控制变得更加复杂。新能源并网引起的电压问题主要表现为电压偏差、电压波动和闪变等，这些问题不仅影响电力设备的正常运行，还可能对电网的安全稳定造成威胁。因此，需要深入研究新能源并网对电压稳定性的影响机理，提出有效的电压控制策略，以确保电网在新能源并网条件下的安全稳定运行。

（二）对系统频率稳定性的影响

新能源并网对电力系统频率稳定性也产生了重要影响。新能源发电的出力具有不确定性和波动性，这使得电网的频率调节面临更大的挑战。当新能源出力突然变化时，电网的频率也会相应波动，如果频率波动超出允许范围，将对电力设备的正常运行和电网的安全稳定造成严重影响[2]。因此，新能源并网需要具备更强的频率调节能力，以应对出力波动带来的频率问题。同时，也需要研究新能源并网对频率稳定性的影响机理，提出有效的频率控制策略，确保电网在新能源并网条件下的频率稳定性。

（三）对系统暂态稳定性的影响

新能源并网对电力系统暂态稳定性同样产生了显著影响。新能源发电的出力特性和并网方式使得电网在故障状态下的暂态过程更加复杂。当电网发生故障时，新能源发电机的响应特性和并网点的电气特性将对故障的暂态过程产生重要影响。如果新能源发电机的响应速度较慢或并网点电气特性不匹配，可能导致故障的暂态过程恶化，甚至引发连锁故障。因此，需要深入研究新能源并网对暂态稳定性的影响机理，提出有效的暂态稳定控制策略，以确保电网在新能源并网条件下的暂态稳定性。

三、新能源并网的控制策略与技术

（一）并网控制策略

并网控制策略是新能源并网过程中的关键技术之一，对于确保电网的安全稳定运行具有重要意义。新能源发电机的并网控制策略需要综合考虑发电机的出力特性、电网的运行状态以及并网点的电气特性等多个因素。一方面，要通过优化控制策略，提高新能源发电机的响应速度和调节能力，使其能够更好地适应电网的实时需求；另一方面，还需要考虑并网点对电网的影响，通过合理的并网方式和控制策略，减小新能源并网对电网的冲击。并网控制策略还需要与电网侧的调控手段相协调，以实现新能源与常规能源的互补和优化运行。

（二）储能技术在新能源并网中的应用

储能技术在新能源并网中发挥着重要作用，能够有效提高新能源并网的稳定性和经济性。新能源发电具有间歇性和波动性，而储能技术则可以通过储存和释放能量，平滑新能源的输出功率，减小对电网的冲击。同时，储能技术还可以提高新能源的利用率，将多余的新能源储存起来，在需要时再进行释放，从而提高新能源的经济效益[3]。在新能源并网中，储能技术可以应用于多个环节，包括发电侧、电网侧和用户侧。通过合理配置储能系统，可以优化新能源并网的运行方式，提高电网的稳定性和可靠性。

（三）智能电网技术在新能源并网中的应用

智能电网技术在新能源并网中发挥着重要作用，为新能源的高效、稳定并网提供了有力支撑。智能电网通过先进的通信、信息技术和控制技术，实现了电网的智能化和自动化，提高了电网的感知能力、互动能力和决策能力。在新能源并网中，智能电网技术可以实现对新能源发电机的实时监测和控制，优化新能源的输出功率和并网方式，减小对电网的冲击。同时，智能电网还可以实现新能源与常规能源的互补和优化运行，提高电网的整体运行效率。智能电网还可以为用户提供更加智能、便捷的电力服务，促进新能源的广泛应用和可持续发展。

总结

文章全面分析了新能源并网对电力系统稳定性的影响，并从电压稳定性、频率稳定性和暂态稳定性三个方面进行了深入探讨。针对新能源并网面临的挑战，文章提出了并网控制策略、储能技术的应用以及智能电网技术的应用等控制策略。这些策略旨在提高新能源并网的稳定性和经济性，推动新能源并网技术的发展和应用。通过文章的研究，我们期望为新能源并网技术的进一步发展和应用提供有益的参考和借鉴。

参考文献

[1] 李智,刘辉,刘明波,等.虚拟同步发电机并网稳定性与控制技术研究综述[J].电机与控制应用, 2023, 50(11):1-10.

[2] 姜玉霞,田艳军,李永刚.有功功率载荷波动对分布式发电并网逆变器稳定影响分析及其改进控制策略[J].电网技术, 2020(2):9-12.

[3] 曾瑞,雷鸣,王一振,等.直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统稳定性分析及振荡抑制[J].电力系统及其自动化学报, 2024(002):036-038.