近年来，风电、光伏等具有随机性与波动性新能源接入，给本已复杂的电力系统增加了更多不确定因素，对电力系统运行风险评估提出了更高要求。进行新能源接入电网的运行风险评估，能有效选择风电场、光伏电站的合理建设地点和规模，提高系统并网后运行安全性。

一、风电与光伏并网技术概述

1、风电并网技术。在风电发展新时代，对风电并网的技术要求越来越高，需及时调整电力系统管理模式，不断更新运行技术手段。在此基础上，为实现新能源的大规模集中和整合，适应大范围消纳和远距离输送需求，需进一步提升风电资源配置水平和风电运行相关技术水平。只有这样，才能真正保证风能的高效利用，进一步稳定电力系统运行，使电网的运行更加可靠，使电网运行更加经济。同时，为强调风电并网技术的实用性，还应在可视性和在线化方面进行优化。特别是从功能应用角度来看，风电并网技术在预警、控制和系统分析有机结合方面发挥着重要作用。在此基础上，完善全周期监测能力，全过程客观评估风力发电状况。

2、光伏并网技术。①在光伏电池阵列作用下，将太阳能转化为直流电电能；②在光伏并网发电中，采用直流/交流装置实现光伏并网逆变器的运转。光伏并网逆变器分为单级层、多级层逆变器，其中，多级层逆变器有助于控制最大功率及直流电压。使用光伏并网逆变器将直流电能转换为标准的50Hz、220V/380V交流电，并将其输入电网；③在配电系统和计量装置帮助下，实现并网及电能计量工作。但随着电力电子器件应用规模的增长，整体结构变得越来越复杂，不仅消耗了巨大能耗，也不利于维护电网运行稳定性。

二、风电与光伏发电并网问题

1、易产生孤岛效应。企业出于维修或故障时导致电力中断，但用户端发电系统又无法及时检测这种停电行为，导致自身切离市电网络，引起周围风力及光伏发电网络脱离电力企业形成一个孤岛，称之为孤岛效应。这种效应会随着电力发电量增大而增大，出现孤岛效应时，会给电力企业线路维修和及其工作人员造成很大威胁，影响配电系统中保护开关动作程度，损害系统设备。

2、缺乏可靠性。风力及光伏发电在实际应用中存在不可靠性，这对方式影响最大是风速会根据天气变化而影响风力发电，以及光照会根据天气及季节变化影响光伏发电，造成其电压变化大，很难控制和预测。此外，还有一些因素会影响其可靠性，如电力系统停电时，会导致风力和光伏发电工作暂停，无法保证供电可靠性；而且其继电保护未很好落实，易导致继电保护误动，影响发电可靠性；另外，在发电安装环节，若未选择好安装连接方式和地点，会影响系统可靠性。

3、并网效益问题。在风电和光电并网后，会将配网中原部分设备变成备用或闲置状态，如运行中与配电系统相连接电缆线路及配电变压器往往会由于自身负荷情况小而出现轻载，导致配电设备成为新能源发电方式备用设备，增加成本，降低电网经济效益。

三、计及风电与光伏并网的电力系统运行风险评估要素

1、电压波动与闪变。风电和光伏发电是典型的新能源发电，不同于火力发电及水力发电生产方式，具有较强不确定性，这种不确定性增加了电力系统运行控制难度。同时，风电和光伏发电也存在一些随机性和波动性因素，在一定程度上制约了电能质量的管理。电力冲击作用是一种常见的电压波动和闪变现象，常发生在新能源并网过程中，是由并网前积累了一定量的不可控电量引起的。在并网过程中，不可控电量进入原有电网系统，造成电流冲击作用，其危害为：①不可控电量进入导致原有电网大幅波动；②不可控电量进入导致频率偏移；③极可能导致馈线潮流变更。上述运行问题会使电力系统电能质量难以控制。

对此，为应对电压波动和闪变的严重后果，可通过调整电网调峰容量来实现。例如，将电网调峰能力调整到合理值，如提高电网调峰容量，应用无功补偿技术来抵消电压波动和闪变等负面影响等。基于上述操作，可有效提高电力系统运行可靠性和稳定性，解决电压波动和闪变问题，丰富管理人员应对策略，逐步提高电力系统电量接纳能力。

2、电压崩溃。新能源并网后，电力系统运行中通常会出现电压崩溃，特别是在电压调节过程中，这与传统的电压调节方式密切相关。在传统电压调节中，为实现电压调节，需在电力系统运行中使用专用设备。例如，改变有载调压变压器分接头、投切电容器，能确保电压满足电力系统稳定运行要求。但新能源并网后，若坚持传统的调压方式，基本无法应对新能源并网带来的发电功率波动。新能源的输入电能会占据一定份额，易造成发电功率不稳定。当新能源电力出现显著波动时，电力线路中的负载也会相应地发生一定变化。稳态电压通常受到接入电网短路容量、输电线路阻抗和新能源发电穿透功率等因素影响，所以在电压调节时，调压措施只能适应风电、光伏并网后电力系统的实际运行需求，才能真正满足新能源发电需要，实现科学的电压控制。对此，建立公共连接点将使电网与新能源发电站有机结合。在连接点，综合应对电压稳定状态产生一定影响，并通过控制和调节不利因素，使电压维持稳定。

3、熔断器运行稳定性。熔断器作为一种常见的自动保护装置，通常安装在电路分支及变压器的高压侧。若故障发生在电路末端，熔断器将迅速切断，保护电力线路免受威胁。熔断器的设计参数是基于原有电力运行系统配置的，在未接入风电和光伏并网情况下能有效保护电路安全，在发生危险时自动切断电路，有效维护配网运行安全稳定。然而，风电和光伏并网后，线路的运行结构发生了根本性变化，超过了原熔断器设计参数约束范围，可能会对原线路熔断器的稳定运行产生负面影响。

4、自动重合闸。单侧电源是配电结构中常见配置方式，当线路发生短路时，在风电和光伏并网前，原电力运行系统将自动重合闸。风电和光伏并网后，若新能源电站和配电系统线路出现短路故障，且在配电系统自动重合闸动作前未切断与光伏电站的连接，光伏电站仍会向故障点输送电流。当重合闸动作发生时，会引起电弧重燃，合闸失败。

5、电压与电流谐波。电压和电流谐波的出现会严重影响电力系统的电能质量。谐波电流的出现导致新能源并网畸形，电能质量无法满足电网稳定运行具体需求。①电力电子设备在并网控制方式中易引起电压电流谐波，电压和电流谐波也可能由于风电和光伏并网而发生显著变化。同时，电力电子设备在并网技术优化完善中的广泛应用，增加了电网运行管理和隐患排查难度。特别是并网光伏逆变器的控制是通过脉宽调制来实现的，这种特殊的控制方法使其在并网时易受到显著的电压和电流谐波影响。②光伏发电所需光照和角度等因素增加了电力系统中的谐波污染。③在并网风电场中，风电场线路电抗、并联补偿电容器谐振、电力电子设备应用谐波等因素都会引起电网谐波。在风电场线路电抗和并联补偿电容器谐振作用下，谐波主要表现为变速、恒速谐波。

总之，随着新能源的并网，电能质量不可避免地受到制约。风电与光伏并网带来的不确定性因素多，如风电和光伏出力不确定性、负荷波动、计及电压越限等，这些将对电网运行安全及电能供应质量产生不利影响。鉴于此，要对电力系统运行进行风险评估，并采取针对性科学优化措施。

参考文献：

[1]李雪婷.计及天气影响的风电接入系统运行风险评估[D].山东：山东大学，2014.

[2]商皓钰.计及风电与光伏并网的电力系统运行风险评估[J].现代电力，2020，37(04):358-367.