分布式發電對電能質量的影響及解決措施

賈雄

摘 要：因能源結構的不同，各國的發電形式會有很大的區別，我國目前仍以火力發電為主，這在很大程度上會消耗煤炭、石油、天然氣等燃料，而隨著能源的緊張，急需改變這種以煤炭、石油、天然氣為主要燃料的發電形式，以太陽能發電、光伏電池、風力發電為主要形式的分布式發電技術且能有效的解決這一難題。但在分布式發電技術的引入過程中不可避免會對電能質量產生影響，因此，必須重視在應用分布式發電技術的同時又提高電能質量，文章在分析分布式發電對電能質量產生影響的基礎上，提出了具體的解決措施，具有一定的借鑒價值。

關鍵詞：分布式發電；電能質量

隨著傳統能源資源的逐漸枯竭，可再生能源在電力發電過程中的利用已成為必然趨勢，因此，分布式發電這種環保、高效、靈活的可再生能源發電方式受到了廣泛的關注，并在我國得到了初步的應用和深入的研究，但分布式發電的引入必然會對現有電力系統產生影響，特別是電能質量方面，在改善電能質量的同時，必然也會影響電能質量。而在人們生產生活對電能高質量要求背景下，在引入分布式發電技術的同時必須重視電能質量的提高。因此，對分布式發電對電能質量的影響及解決措施進行研究具有一定的實際意義，不僅能促進電力系統的持續發展，還能進一步提高電能質量。

1 分布式發電在電能質量改善方面的優勢

分布式發電的引用不僅可有效解決電力行業能源問題，還可改善電能質量。分布式發電在電能供給方面的速度較快，若電網關聯負載較大，可通過相關策略使分布式電源在短時間內投入使用，從而減少系統故障時間，提高系統的穩定性。特別是隨著諧波抑制、電壓波動降低等技術方面的研究應用，如技術已經相當成熟的有無源濾波器、靜止無功補償裝置（SVC）等為電能質量的進一步提高提供了更多的保障。另外，分布式發電技術融入了電力電子、計算機、通信等技術，這就為復用自身的電力電子轉換器成提供了可能，利用現有電力電子設備吸收或釋放有功、無功，從而實現電能傳輸轉換，在改善電能質量的同時減少了投資成本。

2 分布式發電在影響電能質量方面的問題

如上文所述，分布式發電的核心技術是電力電子，然而在電力電子元件的運作中，會使供電系統中含有大量的非線性負載，很容易引起電網電流、電壓波形發生畸變，產生諧波污染，進而影響電能質量。據筆者歸納，在分布式發電技術的應用過程中，可能帶來的電能質量問題主要包括以下幾個方面：

其一，產生電壓閃變。分布式發電起停受諸多因素的影響，如用戶需求、氣候條件等，而這些因素的不確定性正好易導致配電網產生電壓閃變。其二，產生諧波。分布式發電在多種情況下會引入諧波，這主要是因為分布式電源本身就是一個諧波源，再加上通過逆變器接人配電網，極易產生諧波，而諧波的產生對電力系統的危害是巨大的，所產生的電能質量影響也是非常明顯的。其三，影響系統穩態電壓。基于太陽能、風能等可再生能源的分布式發電技術，其發電量易受自然因素的影響，在這種狀態很不穩定，甚至會出現頻繁的起停，這將會使其他用戶的供電電壓受到沖擊。其四，影響系統電壓波動。分布式發電的接入對配電網電壓波動的影響要視其具體情況而定，一般為分布式電源與當地負荷不協調運行或分布式電源接入位置、容量不合理時產生電壓波動。總之，分布式發電中大量電力電子技術的應用必然會帶來一定的電能質量問題，因此，有必采取相應措施提高電能質量，以促進分布式發電技術的規模化應用。

3 分布式發電引入時電能質量改善措施

分布式發電廣泛的應用所帶來的電能質量問題是必然的，基于電力系統安全性、穩定性出發，為了保證電能質量，需要針對性的提出以下解決措施。

（一）儲能技術的應用。對于大多數可再生能源而言，發電量波動是必然的，若想抑制配電網供電電壓由于發電量波動而產生影響，則需在配電網內儲能。基于配電網短路容量減少考慮，不宜設置專門的儲能節點，而應在分布式發電單元內設置儲能部件，主要蓄電池、超級電容器、飛輪等儲能手段。

（二）安裝補償裝置。分布式電源電能質量問題還可通過針對性地安裝補償裝置來改善。例如，向交流電網輸出直流的問題可以通過在逆變器電網側串聯變壓器來解決。當然，還可以添加有源濾波器。有源濾波器的主要元件是單相或三相逆變器，自然具有潛在的電能質量補償能力。

（三）采用電能質量調節器。可以利用有源濾波器和并聯有源濾波器串聯起來的優點滿足基于分布式電源的微網對電能質量的控制要求。通用電能質量調節器（UPQC）正是基于這一思想來實現的，兩個三相逆變器，一個并聯在電網的公共連接點，另一個串聯在公共連接點和電網之間的輸電線路上。前者保證公共連接點上的電壓合乎要求，后者阻止電網側電壓變化對電網的影響。

（四）諧波的抑制。對諧波的抑制除了安裝有源濾波器及補償設備等一般性方法外，還可以從改善網絡環境的角度入手。通過微電源的逆變器使微網整體表現為對諧波的強阻尼環境，從根本上消除諧波產生的條件。

4 結語

分布式發電作為未來電力系統發展的必然趨勢，在其應用過程中必然會遇到一些問題，電能質量問題與人們的生產生活及社會經濟的發展是緊密相聯的，因此需要加以重視，除了文章所述相關問題及解決方法外，還需要在應用過程中進一步加強研究。

參考文獻：

[1] 焦龍，張春寧，分布式發電對寧夏電網電能質量的影響[J].寧夏電力：2011，（1）.