新能源发电并网技术的电力系统稳定性分析.pdf

新能源发电与储能

NewEnergyGenerationAndStorage

新能源发电并网技术的电力系统

稳定性分析

郝鹏举

（天津大学）

摘要：本文以某地区新能源发电并网后的电网为例，分析了并网新能源发电对电力系统稳定性的多方面影

响，包括频率波动、保护系统误动作以及系统惯性的下降。针对具体影响的原理，结合电网工作实际提出了

多项提升稳定性的策略，如优化频率响应建立动态调节机制，更新保护逻辑并融合人工智能技术，以及采

用虚拟惯性技术模拟传统同步机的惯性效果，提升了电力系统的稳定性和可靠性。

关键词：新能源发电并网；电力系统稳定性；频率；保护动作；系统惯性

电网所在地级市拥有500万人口，经济较能发电量在短时间内剧烈波动。根据该市电网数据显

某为发达，工业基础雄厚，电力需求巨大，示，在光伏高峰时段（通常为中午前后），太阳能输

年平均电力消耗量约为30亿kWh。截出存在突然增加或减少的情况，引起了系统频率的快

至目前，新能源发电总装机容量已达到1200MW，速变化。在极端情况下，如一片大面积云层突然遮挡

占整个市电力供应系统总容量的40%，其中风电太阳时，太阳能发电量可能在数分钟内从接近最大功

600MW、太阳能600MW。率降至50%以下，导致系统频率急剧下降。

并网初期（2021—2023年），由于风速和日照此外，由于新能源发电装置通常不具备调频功

条件变化导致新能源输出波动性大，曾对该市电网能，其参与系统频率调节的能力有限，所以在传统

运行的稳定造成了较大影响，尤其在夏季高温期间火力发电机组减少或停运时段，整个系统的频率调

或冬季低温时段，当传统火力发电厂因维护或其他节容量减少，这便放大了新能源产出小幅波动对系

原因减产时，新能源并网波动性更加明显。在并网统总体频率稳定性造成的影响[1]。

初期阶段，该市共记录下20次因新能源输出不稳引1.2保护系统误动作

起的局部停电事件。此外，在高峰用电时段（主要本案例中，并网后新能源带来的另一个关键问

是早晚高峰）频繁出现供不应求情况。题是保护系统误动作。由于案例中的新能源发电主

要为太阳能和风力发电，其波动性具有较强的非线

1新能源发电并网电力系统稳定性的影响因素

性特征，而常规保护系统是基于更稳定、可预测的

1.1频率波动传统火力和水力发电模式进行设计的，难以完全适

本案例中，由于风能和太阳能的输出依赖于自然应新能源并网后的电网波动。

条件，如风速和日照强度，这导致了发电量的高度不具体而言，2023年4月本案例中由于风速突然增

确定性和波动性。例如，在该市的观察期间（2021—加，导致并联运行中的风力涡轮机输出迅速上升，这

2022年），风速的日变化可导致风电输出波动范围达种快速增长误触发了过流保护装置，并错误地将正常

到±30%，同时云层覆盖等天气变化也会使得太阳