新能源并网中电力系统稳定性提升

引言：风电和光伏新能源在降低碳排放、实现绿色低碳发展方面发挥着关键作用。然而，这些新能源发电技术本身存在固有的不稳定性和间歇性。新能源逆变器的非线性工作特性带来谐波污染，电能质量下降。频率的异常波动会导致电网保护装置误动作，电压波动则影响用电设备的安全稳定运行，谐波污染加剧电气设备的损耗和故障风险。

风电机组输出受风速变化影响显著，存在短时间内输出急剧变化的风险。光伏发电受天气状况变化影响，同样表现为输出功率波动大。新能源功率输出的快速变化导致配电网节点电压频繁波动，电压偏差增大，部分节点出现过压或欠压现象，威胁配电网的电压稳定[1]。电压波动加剧对电力系统设备的机械和电气性能产生不利影响，缩短设备寿命，增加维护成本。另一方面，新能源逆变器的工作模式产生谐波，尤其是高次谐波，对电网电能质量构成威胁。谐波干扰加重了电网的热负荷和电气设备的损坏风险，严重时会引起电网振荡和保护失效。新能源接入使电压调节和谐波治理的难度提升，影响系统整体稳定性。

二、分布式电源优化配置对稳定性的提升作用

（一）合理布局分布式电源节点实现功率互补

电力系统中分布式电源的接入位置直接影响新能源发电的波动特性对电网的冲击。科学合理地选择风电、光伏等新能源发电设备的接入节点，使得不同类型新能源在空间和时间上实现互补，能够显著平抑整体功率的波动。例如，风电输出在夜间表现较好，而光伏则集中在白天发电，合理布局能够使两者输出特性互相补充，缓解单一新能源波动带来的冲击。

（二）优化分布式电源容量配置降低线路损耗

容量配置的合理性对电网运行效率和稳定性具有重要影响。分布式电源容量集中在部分节点会造成电力传输距离增加，导致线路损耗加剧和电压波动幅度扩大。通过科学规划容量分布，避免新能源发电过度集中，能够缩短电力传输路径，降低线路损耗。容量均衡分布使电压水平在各节点间更加均匀，有效缓解电压偏高或偏低的问题。

（三）协同控制配合储能系统增强系统动态调节能力

分布式电源与储能系统的联合运行显著提高电网对新能源输出波动的适应性。储能设备能够在新能源发电过剩时吸收多余电能，在输出不足时释放能量，平滑功率波动。智能调控技术使分布式电源和储能系统实现协同控制，快速响应电网电压和频率的变化。调节机制增强了系统的动态调节能力，提升了电网的抗扰动性能。

三、电压质量改善促进系统整体稳定性

（一）降低电压波动幅度保障用电设备安全运行

优化分布式电源的配置，有效稳定了配电网关键节点的电压水平，显著减少了因新能源发电波动导致的电压偏差和闪变现象。稳定的电压环境为工业设备和家用电器提供了稳定电源，减少了电压异常引发的设备故障和性能下降风险。这样不仅提高了设备运行的安全性，还延长了设备的使用寿命，降低了维护频率和成本。

（二）减少谐波污染提升电能质量

合理布局分布式电源并采用先进的控制方法，可以显著抑制新能源逆变器产生的高次谐波。谐波污染会导致电网设备过热、绝缘材料老化，甚至造成设备故障。通过优化配置，电网内谐波含量得到有效控制，改善了整体电磁环境，减少对变压器、电动机等关键设备的影响，保证电气设备的正常运行状态，同时提升了电网的运行效率和稳定性。

（三）提高系统承载力和抗干扰能力

电压质量的改善直接影响电网的承载能力与抗扰动性能。在分布式电源优化配置的基础上，电压波动被有效抑制，使整个配电系统在不同运行状态下仍能维持电压稳定。这种稳定性为大规模新能源接入提供了基础保障，减少了电网因新能源出力变化而引发的瞬时电压波动问题。稳定的电压水平提高了系统在高负荷情况下的运行能力，使电网能够承担更大范围和更高容量的新能源并网需求。在承载力增强的同时，抗干扰能力也随之提升，面对用电高峰、负荷突变或极端天气等扰动因素时，电力系统能够快速响应，保持运行平稳，降低因电压失稳造成的系统风险。

四、频率稳定性的强化路径

（一）弥补惯性响应不足提升频率调节能力

新能源发电普遍缺乏传统同步发电机的机械惯性，这导致电网频率对扰动的响应变得迟缓和脆弱。分布式电源的优化配置结合虚拟惯性控制技术，能够使新能源逆变器模拟传统同步机惯性特性，在频率发生波动时迅速释放或吸收功率，形成快速的频率响应[2]。该技术有效弥补了新能源发电带来的惯性缺失，提升了电力系统对频率变化的调节能力和稳定性，确保系统频率维持在合理范围内，减少因频率异常引起的系统风险。

（二）储能系统支持频率波动调节

储能设备具备快速充放电能力，能够灵活调节电网功率平衡，对频率波动起到缓冲作用。电池储能系统在新能源发电波动时，能迅速吸收多余电能或补充功率缺口，减轻频率波动的幅度。储能系统的应用增强了电网对新能源输出不确定性的适应性，提高了频率调节的精度和响应速度。该机制保障了电力系统频率的动态稳定，增强了电网面对突发事件和负荷变化时的抗扰能力。

（三）需求侧响应提升系统灵活性

需求侧管理通过调整用户用电行为，实现负荷的动态调节，有效配合分布式电源的发电特性。智能化的需求响应系统根据电网频率变化信号，自动调节工业和居民负荷，缓解电网频率压力。需求侧响应技术提高了电网的运行灵活性和调节空间，使发电与用电能够更紧密地匹配，减少频率波动。此举增强了电力系统对频率异常的抵御能力，保障电网的平稳和安全运行[3]。

五、结论

新能源大规模并网给电力系统稳定性带来了前所未有的挑战，但同时也促进了电力系统技术和管理水平的提升。通过科学合理的分布式电源优化配置，有效缓解了新能源波动引起的频率波动、电压偏差和谐波污染，显著提升了电力系统的稳定性和电能质量。未来，应进一步加强新能源出力预测技术和智能调度策略研究，推动储能技术与新能源深度融合，完善电力系统的监控与保护机制。政策制定者和行业主体需协同推动标准化建设，优化管理体系，确保新能源接入电网的安全、经济、绿色发展。提升电力系统稳定性是实现可持续能源转型和构建智能绿色电网的关键环节，具有广阔的应用前景和深远的战略意义。

参考文献

[1]王法轩,郭文阁,邓聪.新能源并网后的负荷预测不确定性对电力信息物理系统运行的影响[J].电工技术,2025,(08):68-73.

[2]李倩.新能源电力系统频率时空分布特性的研究分析[J].家电维修,2025,(04):131-133.

[3]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.