新能源并网引起电能质量问题

       随着风力发电和光伏发电等新能源发电技术的迅猛发展，新能源在我国的装机并网容量也在不断增加。但在新能源发电并网的过程中，由于多数能源的波动性较强，输出功率稳定性差，以及新能源并网中所需电力电子装置产生的附加谐波，这些都会引起新能源并网的电能质量问题。
本文综述了新能源并网引起的电能质量问题，简述了这些问题带来的危害，并分析了新能源并网引起的电能质量的原因。
       随着风力发电和光伏发电等新能源发电技术的逐渐成熟，一些新能源在我国的装机并网容量也在不断增加。以风电为例，2016年，中国风电新增装机容量为2337万千瓦，累积装机容量达到16873万千瓦，居于世界首位。风电上网电量在2016年达到 2410 亿千瓦时，同比增长 29.4%，这一增幅位居同期的第三高位。但在新能源发电并网的过程中，由于多数能源的波动性较强，输出功率稳定性差，同时，由于多数新能源及其接入过程需要电力电子装置来整流逆变等，这也在一定程度上产生附加谐波，这些都会引起新能源并网的电能质量问题。
       新能源并网带来的常见电能质量问题包括：电压波动、电压偏差、电力谐波等。本文综述了新能源并网引起的电能质量问题，简述了这些问题带来的危害，并分析了新能源并网引起这些电能质量问题的原因。
1. 新能源并网与电网电压波动
2. 新能源并网与电网电压偏差
3. 新能源并网与电力谐波
4. 新能源并网引起的其他电能质量问题
        4.1 新能源并网与直流偏磁
       光伏发电等新能源配套的储能设备，与电网的连接是通过逆变器实现的。风力发电机组、等新能源，与电网的连接是通过变频器实现的，其中也包括电网侧的逆变器环节。在某些非理想情况下，逆变器输出的交流电流中可能含有直流分量，从而使系统中的变压器产生周期性的严重磁饱和，造成变压器直流偏磁现象。这些非理想情况包括：逆变器基准正弦参考信号含有直流分量，逆变器控制电路中的运算放大器有零点漂移，功率开关管导通和关断时间不对称，PWM调制过程中脉宽不平衡，驱动信号不匹配，等等。
       直流偏磁会引起变压器饱和程度加深，励磁电流大幅度增加，而且波形发生严重畸变。变压器直流偏磁时，励磁电流幅值和波形的变化会对变压器产生不良影响。直流偏磁引发的谐波和无功问题，还会对电网的性能和安全造成影响。

4.2 新能源并网与三相不平衡
       对于三相新能源电源而言，本身存在发生非对称性故障的可能性，比如单相接地短路、两相接地短路或两相相间短路等。在正常运行情况下，由于新能源电源本身的三相功率不平衡，或者三相并网变流器的结构和参数不对称，以及检测和控制存在误差等原因，使原本应该三相平衡的功率输出也出现一定程度的不平衡。而且随着小型风电机组、光伏电池板等小型分布式新能源发电技术的普及，单相分布式电源的数量可能会越来越多。这些单相分布式电源的接入，都会在一定程度上造成电网的三相不平衡，或者使电网的三相不平衡程度更加严重。
      系统处于三相不平衡运行状态时，由于负序分量的存在，会对电气设备产生不良影响。三相不平衡系统中的负序分量偏大，可能导致作用于负序电流的保护和自动装置误动作，威胁电网的安全运行。负序电压产生制动转矩，使感应电动机的最大转矩和输出功率下降，还可能引起电动机的机械振动。三相电压不平衡使换流器的触发角不对称，换流器将产生较大的非特征谐波。
       随着光伏和风力发电为代表的新能源的迅猛发展，新能源并网带来的电能质量问题需要引起更多的重视。由于新能源相对于传统能源波动性、随机性强，接入电网的电压等级和电网结构也有所不同，此外随着新能源的并网，电网中接入电力电子装置的比例也有所提高，因此对于产生         同样电能质量问题的原因，传统电网和并入新能源的电网也有可能不同，这样对于新能源并网引起的电能质量问题需采取不同的措施来处理。本文综述了新能源并网后引起的电能质量问题，分析了新能源并网对电压波动、电压偏差、电力谐波、直流偏磁、三相不平衡等常见的电能质量问题的影响，为提高新能源并网的电能质量提供参考。