新能源并网对输配电系统的影响及应对策略探讨

一、引言

在全球气候变暖与传统化石能源日益枯竭的双重压力下，能源结构转型迫在眉睫。以太阳能、风能为代表的新能源凭借清洁、可再生的优势，成为全球能源发展的核心方向。近年来，世界各国纷纷加大新能源开发与利用力度，新能源装机容量呈爆发式增长。我国也积极响应全球能源转型号召，大力推进新能源产业发展，新能源在能源供应体系中的占比不断提高。

新能源并网为输配电系统带来全新变革契机，不仅有助于优化能源结构，减少对化石能源的依赖，还能降低碳排放，实现环境保护目标。同时， 的多元化接入能 应的可靠性与灵活性，增强能源系统的韧性。然而，新能源并网规模的不断扩大 也给输配电系统的规划 运行与管理带来诸多难题，深入研究新能源并网对输配电系统的影响及应对策略，对保障能源安全、推动能源可持续发展具有重要的现实意义。

二、新能源并网概述

（一）新能源的类型及特

太阳能光伏发电技术是基于半导体材料的光伏效应原理，它能够将太阳光直接转换成电能。这种发电方式在发电过程中不会产生任何污染，是一种非常清洁的能源利用方式。然而，太阳能光伏发电的效率受到多种因素的影响，其中包括光照强度、天气状况以及昼夜更替等。由于这些因素的不稳定性，导致了光伏发电功率具有明显的间歇性和随机性特点。在阳光明媚的白天，发电功率可以达到较高水平，而到了夜间或者在阴雨天气，发电功率则会大幅度下降，甚至可能完全停止发电。

风力发电是一 种利用风力作为 机组的叶片旋转，再通过传动系统将机械能转换为电能。 有很大的不确定性和波动性，这使得风力发电的功率 地区可能会因为季节变化而出现风力资源 能这两种新能源之外，生物质能和地热能 烧或转化有机废弃物来产生电能，它能够实现废弃 不稳定等问题。地热能则是来自地球内部的热能资源， 地热能的开发利用范围相对有限。

（二）新能源并网现状与趋势

在过去的几年中，我们见 。特别是在我国，太阳能和风能这两种新能源的装机规 电等项目正在全国各地如火如荼地进行中。根据目 能源的快速扩张以及多能互补集成优化的显著特点。 著减少输电过程中的能量损耗，从而提高整个能源系统 能源进行有效整合，利用各自的优势，以实现能源供应的稳定性， 能源 生的波动性影响。

（三）新能源并网对输配电系统的重要性

新能源并网技术的发展与应用，是推动能源结构优化和转型的关键环节。在当前的能源消费结构中，传统化石能源如煤炭、石油等仍然占据着较高的比例，这不仅导致了严重的环境污染问题，还带来了大量的碳排放，对全球气候变化产生了深远的影响。新能源，包括风能、太阳能、水能等可再生能源的大规模接入和利用，能够逐步替代这些高污染、高排放的化石能源，从而降低对不可再生能源的依赖，实现能源供应的清洁化转型，为可持续发展提供动力。

从环境保护的角度来看，新能源的清洁特性使其在发电过程中几乎不产生污染物和温室气体排放，这有助于显著改善空气质量，减缓全球气候变暖的趋势。此外，新能源并网技术的应用还能提升能源供应的可靠性和灵活性。与传统电网相比，新能源并网能够应对极端天气、设备故障等突发情况，增强电网的抗风险能力，确保能源的持续稳定供应。通过构建更加智能和灵活的电网系统，新能源并网技术为实现能源的高效利用和环境保护提供了新的解决方案。

三、新能源并网对输配电系统的影响

（一）对电压稳定性的影响

新能源发电，如太阳能和风能，由于其固有的间歇性和波动性特点，常常导致输出功率的频繁变化。这种变化在新能源出力突然增加或减少时尤为明显，进而引起电网电压的波动与闪变。例如，在光照强度发生突变或风速出现急剧变化的情况下，太阳能光伏电站与风力发电场的输出功率会相应地发生改变，从而对电网电压产生直接的冲击性影响。

分布式电源的接入位置和容量对电网的电压分布有着显著的影响。如果接入位置选择不当或接入容量过大，可能会导致局部电网的电压升高或降低，超出规定的允许范围。电压超出限制不仅会影响用户用电设备的正常运行，还可能导致用电设备的使用寿命缩短，增加设备故障的风险。在极端情况下，这种电压问题甚至可能威胁到整个电网的安全稳定运行。

（二）对潮流分布的影响

新能源并网技术的引入，彻底改变了传统电网单向流动的运行模式，取而代之的是一个双向潮流的新格局。随着分布式电源的兴起，它们开始向电网注入功率，这不仅改变了电网潮流的方向，也使得潮流的大小变得更加复杂多变。这种变化显著增加了潮流计算的难度和复杂性。传统的电网规划和运行方式是建立在单向潮流的假设之上的，而新能源的接入无疑给这些传统方式带来了新的挑战，迫使我们必须重新评估电网的承载能力和运行安全性。

反向潮流的出现可能会引发一系列问题。在分布式电源输出的功率超过当地负荷需求的情况下，多余的功率将会被倒送至上级电网，这不仅会导致网损的增加，还会降低整个电网的运行效率。此外，反向潮流还可能对电网保护装置的正常运作产生影响，从而对电网的安全运行构成威胁。

（三）对短路电流水平的影响

随着新能源技术的接入，电网的短路电流大小与分布特性经历了显著的改变。与传统的同步发电机相比，新能源发电设备的短路电流特性显得更为复杂多变。这些设备在发生故障时，产生的电流幅值、相位以及持续时间与传统电源存在明显的差异。新能源的加入可能会导致短路电流超出电网原有的设计水平，从而对电气设备施加更大的冲击力，增加了设备损坏的风险。

此外，短路电流的变化还可能对现有的继电保护装置产生影响，改变其动作特性。继电保护装置的整定值通常是基于传统电网的短路电流水平来设定的。然而，当新能源并入电网后，短路电流特性的改变可能会导致保护装置出现误动作或拒动作的情况，无法及时有效地切除故障，这将扩大事故的影响范围，对电网的安全稳定运行构成威胁。

（四）对电能质量的影响

在新能源发电设备的使用中，电力电子器件扮演着至关重要的角色。然而，这些器件在执行其功能的过程中，不可避免地会产生谐波。当这些谐波注入到电网中时，它们会对电网的电压和电流波形造成畸变，从而降低整体的电能质量。谐波的存在不仅会增加电网的损耗，还会对电力设备的正常运行造成干扰，引发一系列问题，如设备过热、振动、噪声等，严重时甚至会导致设备损坏。

三相不平衡是新能源并网过程中出现的另一项电能质量问题。这种不平衡可能是由于分布式电源的不对称接入，或者是因为三相负荷分配不均匀所导致的。当三相电流不平衡时，会产生负序电流，这种电流会对旋转电机产生附加的损耗和振动，从而降低电机的效率和使用寿命。此外，负序电流还可能影响电网继电保护装置和计量设备的正常工作。新能源发电功率的突然变化有时还会导致电压的骤升或骤降，这种不稳定现象会对敏感设备的正常运行造成干扰，进而影响到用户的生产生活。

四、应对新能源并网影响的策略

（一）技术层面

先进电力电子技术在改善新能源并网性能方面发挥重要作用。静止无功补偿器（SVC）和静止同步补偿器（STATCOM）能够快速调节无功功率，稳定电网电压。当电网电压下降时，SVC 和 STATCOM 可迅速向电网注入无功功率，提升电压水平；当电压过高时，又可吸收无功功率，降低电压，有效抑制电压波动与闪变。

电力电子变压器（PET）具有电能变换与控制功能，可实现对潮流的灵活控制与电能质量优化。PET 能够隔离不同电压等级电网，减少谐波传播，同时根据电网需求调节功率流向与大小，提高电网运行的灵活性与稳定性。

储能技术与新能源的融合是解决新能源波动性问题的有效途径，不同类型的储能方式在改善上网电能质量面发挥着各自独特的作用。

电化学储能：以锂电池、铅酸电池等为代表的电化学储能，具有响应速度快、安装灵活等特点。在新能源发电功率波动时，电化学储能系统可快速吸收或释放电 滑功率输出。例如，当太阳能光伏发电功率突然下降，锂电池储能系统能够在毫秒级时间内释放储存的电能，填补功率缺口，避免电网电压骤降；当发电功率过剩时，又可迅速吸收多余电能，防止电压过高。同时，通过精确控制充放电过程，电化学储能还能有效抑制

新能源发电产生的谐波，提高电能质量。

抽水蓄能：抽水蓄能是目前技术最成熟、容量最大的储能方式。它通过在电力负荷低谷时，利用多余电能将水从下水库抽到上水库，将电能转化为水的势能储存起来；在电力负荷高峰或新能源发电不足时，将水从上水库放至下水库发电，实现能量的转换与释放。抽水蓄能电站能够大规模地调节电网的有功功率，稳定频率，对新能源发电的间歇性和波动性进行有效补偿。此外，抽水蓄能电站还可以通过调整机组的无功输出，调节电网电压，改善电网的电能质量，保障电网的稳定运行。

机械储能：机械储能中的飞轮 网电能质量方面具有重要作用。飞轮储能利用高速旋转的飞轮储 功率密度、快速充放电响应等优势，可快速补偿新能源发 定电网频率和电压。压缩空气储能则是在电力低谷时，利用电能压 推动发电机发电。该方式能够实现大规模储能，有效平滑新能源发电的 网的影响，提高电能质量和电网运行的稳定性。

（二）规划层面

为了提升输配电系统对新能源的适应性，优化电网的拓扑结构显得尤为重要。在进行分布式电源的规划布局时，必须综合考虑多个关键因素，包括电源的具体位置、其容量大小以及负荷的分布情况。通过采用科学合理的选址与定容方法，可以确保在分布式电源接入电网后，不会对电网的正常运行产生负面影响。此外，构建一个坚强且智能化的电网体系，加强电网之间的互联与互济能力，对于提高电网对新能源波动的承受力和调节能力是至关重要的。

强化电网规划与新能源 网规划通常是基于确定性的负荷预测和电源布局来进行的， 划 方法和模型。建立一个能够考虑 优化等先进的方法来评估新能源接入对电网可能产 定期进行新能源消纳能力的评估工作，根据评估结果及时调整电 以安全、高效的方式接入电网，实现与电网的和谐共存。

（三）管理层面

为了确保新能源并网后电网的安全稳定运行，完善调度管理策略显得尤为重要。通过运用先进的监测技术以及精准的预测模型，可以实现对新能源出力的实时监测和准确预测。基于这些预测结果，调度计划可以得到优化，常规电源与新能源的发电计划能够得到合理安排，从而确保电网功率的平衡。此外，建立一个多能源联合调度机制，将新能源、火电、水电等多种能源资源进行整合，可以发挥各自能源的独特优势，进一步提升整个系统的运行灵活性与可靠性。

为了新能源并网创造一个良好的环境，健全市场机制与政策支持体系是不可或缺的。推进电力市场改革，建立一个适应新能源发展的市场交易机制，可以鼓励新能源积极参与电力市场交易。通过市场价格信号的引导，可以合理地开发和利用新能源。同时，制定完善的补贴政策与激励措施，对新能源并网技术研发、设备制造、项目建设等关键环节给予必要的支持，可以推动新能源并网技术创新与产业的发展。这不仅有助于新能源与输配电系统的协调发展，而且对于促进整个能源结构的优化升级也具有重要意义。

五、结语​

新能源技术进步和并网规模扩大将带来新挑战，如电网稳定性问题和多元负荷协同运行。未来研究应关注新技术应用，如超导和氢能技术，并结合人工智能、大数据等提升电网调控能力。还需深入研究储能技术优化配置，以促进新能源并网与输配电系统的协调发展，支持全球能源转型。

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作者简介：谭善富（1972.12）男，土家族，湖南省泸溪县，本科，工程师，从事发电与输配电工程工作