新能源并网对电力系统稳定性的影响及调控策略

引言

全球能源转型浪潮中，新能源并网规模不断扩大，为电力系统增添绿色动力，也带来前所未有的稳定难题。风速骤变、光照波动让新能源出力难以精准掌控，与传统电源的刚性特质形成明显反差，系统频率调节、电压支撑能力遭遇严峻考验。新能源占比突破临界点，惯量缺失、潮流震荡等隐患逐渐浮现，拥抱清洁能源过程中守住系统稳定底线，成为能源领域急需解决的核心问题。这一矛盾的消除，关联能源革命的深度进展，也影响社会用电的安全基础。

一、新能源并网对电力系统稳定性的具体影响

新能源并入电网，其出力特点与传统同步发电机组存在根本区别，由此引发的稳定性问题渗透到系统运行的多个层面，风速突变、光照起伏导致新能源出力难以精确把握，其非平稳特征显著，当接入比例上升到特定阈值，系统原有的频率调节能力会被直接削弱。传统电力系统里，同步机组依靠转子惯量提供天然频率支撑，新能源发电设备却多经电力电子变流器接入电网，惯量响应的缺乏使得频率波动幅度加大、恢复速度减慢，极端状况下可能触发低频减载或高频切机保护动作[1]。新能源出力的波动会造成节点电压偏离额定范围，配电网层面表现尤为明显，分布式新能源的集中接入可能引发电压越限、三相不平衡之类问题，加大无功补偿设备的调节负担，新能源渗透率不断提高，系统潮流分布呈现动态变化特点，传统静态规划的输电通道难以适应这种动态属性。

二、应对新能源并网影响的电力系统调控策略

（一）基于功率预测的不确定性管控方法

功率预测技术整合气象数据、历史运行数据与机器学习算法，构建多时间尺度预测模型，为新能源出力不确定性提供量化参照。短期预测（0-4 小时）可运用组合模型，融合物理机理分析与数据驱动方法，把预测误差控制在 10% 以内，为日内机组组合优化筑牢基础；超短期预测（0-15 分钟）依托实时气象监测与在线滚动修正技术，实现分钟级出力波动精准预判，支撑调度指令动态调整。预测结果与实际出力偏差需经误差分析模型统计归类，识别光照突变、阵风等极端工况下预测盲区，针对性优化模型参数。

（二）依托调节资源的实时功率平衡机制

灵活调节资源凭借快速响应能力平抑新能源出力波动，维系系统实时功率平衡。储能系统能依照预测偏差拟定充放电计划，新能源出力过剩时吸纳多余电能，出力不足时释放储存能量，响应速度得达到毫秒级方可应对瞬时波动；可调节负荷借由需求侧响应机制参与功率调节，工业用户的可中断负荷、商业建筑的空调负荷等能依据电价信号或调度指令变更用电时段，构成虚拟调节容量。

（三）面向全网的广域协同控制手段

广域协同控制部署覆盖全网的监测节点与通信网络，实现新能源并网状态与系统运行参数的实时感知。控制中心依据广域测量数据构建系统动态模型，识别新能源集中接入区域的薄弱环节，制定差异化控制策略，对频率敏感区域强化惯量支撑控制，借助虚拟惯量技术模拟同步机组的惯量特性；对电压薄弱节点优化无功控制策略，协调新能源逆变器与无功补偿装置的动作时序[2]。控制指令下发采用分层传递机制，本地控制器承担快速调节任务，区域控制器处理跨厂站协调问题，全网控制器统筹

优化控制目标，形成三级控制闭环。

三、新能源并网调控策略的实际应用效果

（一）波动平抑效果的具体体现

新能源集中接入的风电场与光伏电站场景里，调控策略运用让出力波动幅度大幅缩小。某省级电网实际运行数据显示，未用调控策略时，风电小时级出力波动最高能到额定容量的三成，采用功率预测与储能协同调控，波动幅度缩至一成以内，九成以上波动能在 5 分钟内平复。配电网层面，分布式光伏出力波动经需求侧响应资源调节，电压偏差合格率从八成二升到九成八，电压波动范围控制在± 五个百分点额定电压以内[3]。波动平抑效果可经频谱分析确认，调控前后出力频谱对比，0.1-1H 频段波动能量衰减率超六成，切实降低了对系统旋转备用容量的需求。

（二）系统抗扰动能力的提升表现

调控策略强化系统阻尼特性增进抗扰动水准，遭遇新能源出力骤降、输电线路故障等扰动，频率与电压的恢复过程更趋优化。某地区电网扰动试验数据显示，风电出力突然减少两成额定功率，未启用广域协同控制的系统频率最低到 49.2Hz，回升至 49.5Hz 以上要 15 秒；启用控制策略，频率最低值提至 49.5Hz ，恢复时间缩到 8 秒，规避了低频减载装置动作。电压扰动层面，新能源逆变器低电压穿越能力经调控策略优化，电压跌落到额定值两成仍能保持并网运行，故障清除后电压恢复速度快近四成，降低了新能源机组脱网可能性。

（三）高比例接入下的稳定运行状态

新能源渗透率已然过半的各类电网应用场景当中，调控策略的有效施行能够支撑整个电力系统达成长时间连续且稳定的运转状态。某一大型新能源基地的实际运行实践所积累的数据清晰显示，当风电与光伏这两种新能源的总装机容量在整个电力系统中的占比攀升至六成五这样的高位时，功率预测技术、储能调节手段与广域控制方法三者之间形成的协同作用开始充分显现，系统每日的平均供电可靠性得以稳定维持在四个九以上的水平，这一数值和那些以传统电源作为主要电力来源的电网所呈现出的可靠性水平基本相近。

结语

新能源并网带来的频率、电压等稳定性困扰，功率预测、调节资源协同与广域控制构成的组合策略能够有效舒缓，实际应用里波动平抑、抗扰动水准提升之类成效相当突出，为高比例新能源接入提供了稳固支撑。往后，新能源占比不断走高，有必要强化调控策略的智能适配属性，凭借数字孪生技术改进动态响应表现，削减储能与控制系统耗费，推动电力系统朝着清洁能源主导的高效稳定模式不断演进。

参考文献

[1]郝鹏举.新能源发电并网技术的电力系统稳定性分析[J].电力设备管理,2025,(02):159-161.

[2]杨洋,李炅菊.新能源并网对电力系统稳定性的综合影响及优化应对策略[J].电气技术与经济,2025,(04):139-142.

[3]张馨月.基于新型并网方式的新能源并网性能评估与优化研究[D].华北电力大学(北京),2024