淺析智能電網與電能質量

韓佃禮

（中國聯合工程公司，浙江 杭州 310052）

1 智能電網概述

1.1 智能電網應具備的特征分析：一是高效：輸送電的走廊有更好的單位輸電水平、有更加高的能源利用效率、可以減少輸配電耗；二是智能：要具備自我分析方法、自我感知的能力和控制自動化，構成利用廣域通信網絡相聯的巨大的智能化機器；三是自愈：能夠靠自己檢測到故障，然后自己判斷并做出相應的控制行動，在客戶發現問題之前自行解決問題；四是可靠：電網承受擾動與沖擊的能力更強、運行更加安全；五是經濟：非常高的電網資產利用效率、可以讓電力工業和公眾的利益達到一種平衡；六是綠色：這種可再生能源發電的方式，電力傳輸的損耗相當的小，發電的比率相當高、并且實現了電力工作環保化。

1.2 以下因素成為智能電網發展的幾方面的動力：（1）社會對電力的需求量日益增大；（2）可再生能源發電大力并網的主要形勢，分布型與集中型的共存發展，可再生能源的區域散布不是很平均；（3）相對較高的可靠性、相對高電能質量的供電需求在不斷增長；（4）潛在的市場推動力；（5）與智能電網相關的高新技術產業將快速發展，以此來帶動經濟發展。

1.3 智能電網，基于新能源技術、分布式發電技術、大規模儲能技術、信息網絡水平、遠程極大規模輸電水平和智能控制水平的飛速發展，智能電網的發展是推動能源變革和第三次工業革命的必由之路。

2 智能電網建設的必要性

以微電子技術為核心的大量新技術、新產業的發展以及用電智能化對供電可靠性和電能質量提出很高的要求。要“加強智能電網建設”。國家電網公司提出建設“堅強智能電網”的理念。當前，我國新能源發展面臨著四個方面的問題：一是中國目前對于整個新能源發展缺乏詳細的規劃；二是有關新能源的關鍵技術掌握不夠，自主創新太少；三是新能源成本普遍較高；四是發展新能源缺乏冷靜地思考，過分炒作。而發展智能電網能夠很好的解決這些問題。十二五期間，國家將會加大對電網基礎設施建設和改造的力度，加快電網系統的發展，電力系統擴張與聯網逐步形成，系統運行的安全穩定性和可靠性要求不斷提高。研制一套完善的電能質量監測系統，提高整個電力系統及設備安全、穩定、可靠運行的關鍵保證，對其所進行的探索和研究可以顯著提高電網的智能水平，配合我國統一堅強智能電網建設的總體部署，能有效地為電網的檢測、分析、事故排查提供有力的技術支持，進而起到改善電氣環境，減少事故頻率的作用。

3 新能源發電的電能質量難題

什么是電能質量？它是指電力系統里面電能的質量。最完美的電能的波形是理想的對稱正弦波形。但是由于其他因素的干擾會導致波形發生偏離，所以就帶來了電能質量難題。在智能電網建設中，不能再有“先污染，后治理”的觀念，我們必須要充分考慮電能的質量問題，同時，應當把保障電能質量作為智能電網建設中的重要組成部分。

3.1 諧波的問題：當前，在我國電力系統中，電壓暫降、暫升和短時中斷，諧波產生的電壓波形畸變，已經成為影響電能質量的最重要的問題。用新能源進行發電的程序里，諧波出現的最關鍵的原因是：線路電抗和發電機并聯補償電容器產生的諧波電流和發電機自己的設施，諧波電流很大程度決定了電能的質量好壞，嚴重的會導致電能事故的發生。諧波是隨著用電環境變化的，不是固定不變的，再者，配電網系統相當復雜，非常容易把諧波電流放大從而發生諧振，這會對電力系統產生極大的損害。

3.2 閃變的問題。如今我們了解的我國的風力發電設備里，很多都是用的軟并網方式的發電機組，在運行的時候會產生很多的沖擊電流，因此產生閃變問題。在真正風速大于最高限定的風速的時候，發電機就會自己啟動，當所有的風力發電機一起運行時，就會對配電網產生較大的沖擊，從而使電網產生閃變問題。

4 新能源發電電能質量問題的控制方法

4.1 對諧波的抑制策略。產生諧波的最關鍵的原因是負載的非線性。在電流經過負載的時候，和負載上的電壓不是線性關系，這樣就會有非正弦電流產生，因此諧波也隨之產生。諧波污染對電力系統的危害是非常嚴重的。在工廠用電力電子轉換器大電機組的時候，一定要做好對應的系統諧波電流控制布置，諧波加入的電流要符合公共電網諧波的規定。在工廠把諧波電流加入配電網里的時候，要以供電公共連接點的諧波源發電和發電廠裝機的容量為參考，并且考慮供電設施的總的容量比值，再對諧波電流進行分配，只有做到這些，才可以更好的抑制發電產生的諧波問題。另外，在用新能源發電時，盡量不要用單一的發電機，由于它會導致部分諧波電壓變高，這會對系統產生損害。所以，運用各種不同類型的發電機相互配合，控制諧波電流，保證新能源發電的運行過程更加的安全、可靠。

4.2 解決閃變問題的措施：風力發電時，對電網產生損害最大的因素就是閃變問題。接入風力發電廠的連接點的閃變干擾值一定要符合電能質量、電壓規定的波動以及閃變的規定，并且，風力發電廠因為發電過程中產生的長、短時間的閃變值，一定要要以供電公共連接點的諧波源發電和發電廠裝機的容量為參考，并且考慮供電設施的總的容量比值，再對諧波電流進行分配，只有做到這些，才可以更好的抑制發電產生的閃變問題。

5 電能質量的6個顯著特點對監測的要求

電能質量指標的動態性：概率統計方法（通常取95%概率大值）。電能質量擾動的潛在性和傳播性：監測記錄時間長短、監測設點等。電能質量影響的相關性：設立同步監測點，綜合評估。電能質量責任的特殊性：功率方向、諧波潮流等，對特定用戶及發生源等的重點監測記錄。電能質量評估的復雜性：質量評估方法、兼容性評價、CBEMA曲線與智能化分析。電能質量控制的整體性：事故診斷、監測預警、指導緩和抑制補償措施，監測→監控。

結語

在利用新能源發電的過程中，改善電能質量是智能電網建設的重要工作之一，對電力系統運行狀態的管理和分析起到關鍵作用。在改善電能質量問題上，對電力系統的不間斷分析與監測方式已經越來越受到人們的重視。

[1]肖湘寧，徐永海.電能質量問題剖析[J].電網技術，2001（03）.