基于新型能源的發(fā)展與電能質量相關問題分析

張武 胡經偉

摘 要：新型能源電網的發(fā)展對電能質量在一定程度上提出了機遇和挑戰(zhàn)。隨著敏感負荷越來越多，電能質量問題也會越來越突出，必將需求大量電能質量治理產品。由于電能質量不合格而對電網運行，電氣設備造成的危害將更加明顯，也會在一定程度上影響到工企業(yè)的安全生產，經濟效益。改善電能質量，對電網的安全、可靠、高效具有重要的意義，利于全社會的發(fā)展。所以在智能、新型電網建設中，應當更需關注電能質量問題，完善電能質量標準的制定，加強對電能質量監(jiān)測分析方法的研究，力求建立一個高效率，安全可靠，環(huán)境友好的電網。

關鍵詞：新型能源；智能電網；電能質量；分析

中圖分類號：TM711 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0053-02

Abstract： The development of new energy grid brings opportunities and challenges to power quality to a certain extent. As more and more sensitive loads， power quality problems will become more and more prominent， will demand a large number of power quality governance products. As the power quality is not up to standard， the harm caused by electrical equipment will be more obvious， and to a certain extent， it will affect the safety of production and economic benefits of industrial enterprises. The improvement of power quality is of great significance to the safety， reliability and efficiency of the power grid， and is conducive to the development of the whole society. Therefore， in the construction of smart and new type power grid， it is necessary to pay more attention to power quality problems， improve the formulation of power quality standards， strengthen the research of power quality monitoring and analysis methods， and strive to establish a high efficiency， safe， reliable and environmentally-friendly power grid.

Keywords： new energy； smart grid； power quality； analysis

引言

進入21世紀以來，隨著科學技術的發(fā)展，通信技術的日益完善，人們越來越依靠各種大規(guī)模，自動化程度高的電力系統(tǒng)。但科技的進步使得人們越來越依賴各種電子設備，通訊設備以及信息技術設備。而精密的儀器都必須建立在優(yōu)質的電能供應上，隨著時代變化，人們對電能質量提出了更高的要求。智能電網的出現帶給電能質量更多的機遇和更大的挑戰(zhàn)。分布式電源的接入，一方面帶來的是對現有能源危機的緩解，另一方面會導致大量諧波注入電網，影響電能質量。

盡管智能電網的研究與建設尚處于起步階段，但是建立智能電網已經成為各國的重要戰(zhàn)略目標，將推動電力行業(yè)的進步。只有了解智能電網所帶給電能質量的新問題，才能更好的對電網的配供電進行優(yōu)化。

1 微電網運行方式

綜合國內各種新能源的發(fā)展，各種新型能源的接入，微電網有2種基本的運行方式，即并網運行和獨立運行。本文主要研究獨立運行下的微電網。當獨立微電網電壓過低時，可使電動機拖動能力下降，使帶負載啟動的電動機無法啟動。電壓過低還會導致電動機電流顯著增大，使繞組溫度上升，加速絕緣老化，在嚴重情況下，甚至使電動機燒毀。電壓下降，會使電動機轉速下降，將影響工業(yè)產品的產量和質量。電壓過低時，照明設備的發(fā)光率和亮度也會大幅度下降。電壓過高將使所有電氣設備絕緣受損；使變壓器、電動機等的鐵心飽和程度加深，鐵心損耗增大，溫升增加，壽命縮短?？梢姡瑢Κ毩⑽㈦娋W進行電壓控制的重要性，各國開始提出對電網進行大規(guī)模智能改革，以完善電力系統(tǒng)，使其變得更加節(jié)能高效，應變靈活，并能夠穩(wěn)定運行。圖1是某供電公司微電網電源接入方案。

2 智能電網的建設目標

智能電網要實現的目標是：有效處理故障；運行穩(wěn)定且有一定自我修復功能；支持各種類型電源及可再生電源的接入；與電力用戶的設備進行交互；降低所需的經濟成本；提供優(yōu)質的電能質量；完善管理制度。而其中的重點是，安全可靠，經濟節(jié)能。在安全性和可靠性上，需要監(jiān)控電網的運行狀態(tài)，快速，準確的發(fā)現故障并且自動處理，以確保系統(tǒng)的安全運行。想實現經濟性，節(jié)能性，就要在能源運輸上降低損耗，使電網達到最優(yōu)的經濟運行，根據電網負荷狀況隨時調整電價并讓用戶獲知，大力發(fā)展風電、水電等可再生能源，提高火電、核電等傳統(tǒng)能源的效率。

3 新能源接入對電能質量影響問題

隨著電力電子技術的蓬勃發(fā)展，電能質量問題日益突出。一方面，電力系統(tǒng)中大型電力設備的啟動，停運和跳閘導致額定電壓暫降，產生電壓波動和閃變。大功率非線性負荷，沖擊性負荷，不對稱性負荷如大型電機，高壓直流輸電，電氣化鐵路，風電機組，大型起重機，大型娛樂場所的電飛車、冶金電爐的不斷增加造成大量諧波電流注入電網。這些使電力系統(tǒng)出現電網諧波污染，三項電壓不平衡，電壓波動和閃邊等問題，嚴重影響了電能質量；另一方面，隨著通信技術的推廣，發(fā)展，各種復雜的電子儀器等負載對電能供應有了更高的要求。而智能電網的發(fā)展，電動汽車及汽車充電站的出現更是帶來了更多電能質量問題。為滿足市場需求，應當對電網和用戶的電能進行監(jiān)測和分析以更好的對電能質量進行調控。

分布式電源的發(fā)展首先帶來的是配電系統(tǒng)管理上的困難。傳統(tǒng)配電網的潮流是從電源到用戶單向流動的，其一般呈現輻射狀。配電網接入分布式電源后，整個電網的網絡拓撲發(fā)生了巨大的變化，成為一個多電源，網狀的供電系統(tǒng)，造成配電網潮流的不確定性增加，配電網電壓控制上造成困難，也會因此引發(fā)一系列安全問題和電能質量問題如繼電保護誤啟動，電壓閃變和電壓波動等。

4 風電影響實例分析

風電即風力發(fā)電，風是一種可再生能源，我國是風力資源豐富的國家，擁有大量陸上風能資源和海上風能資源，在國家的大力推動下，我國風力發(fā)電產業(yè)發(fā)展迅速。但是，據電監(jiān)會風電發(fā)展調研組的調查，大規(guī)模風電并網對電能質量造成了一定不利影響，如風電場輸出功率具有間歇性，造成電網電壓波動和閃變，大幅度波動的風速導致風電機組出力波動較大，其引起的電壓偏差可能會超出系統(tǒng)允許的范圍，風電機組的突然啟動還會帶來電壓暫降。

光伏發(fā)電安全無污染，資源豐富，其具有經濟性與環(huán)保性，在全社會都有廣闊的應用前景。但隨著光伏并網發(fā)電設備的增加，其產生的直流電經逆變器轉換為交流電并入大電網，會對電網注入諧波電流，如果治理不當會產生較嚴重的諧波污染。

5 結束語

智能電網中微電網即是具有分布式電源、蓄電裝置和可控負荷等的低中壓配電系統(tǒng)，以協(xié)調可控的方式與主電網并網或孤島運行，可靈活、系統(tǒng)地將分布式電源與本地負荷組為一個整體，通過柔性控制可以大大降低分布式電源并網運行對電力系統(tǒng)的影響。通過整合分布式發(fā)電單元與智能配電網之間的關系，在一個局部區(qū)域內直接將分布式發(fā)電單元、電力網絡和終端用戶聯系在一起，微電網可以方便地實現冷熱電聯供方案，優(yōu)化和提高能源利用效率，減輕能源動力系統(tǒng)對環(huán)境的影響，推動分布式電源上網，降低大電網負擔，改善智能電網的安全可靠性。

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