分布式新能源接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題

李雪云 陳亞輝 董新 謝笑寒

摘要：在電網(wǎng)中納入分布式新能源，給電網(wǎng)電能的供應(yīng)和繼電器的管理都帶來許多的影響。站在電能質(zhì)量的維度上分析，目前，風(fēng)能、太陽(yáng)能、微型燃?xì)廨啓C(jī)等三種常見的發(fā)電方式，所產(chǎn)生的電能質(zhì)量問題作出深度分析，同時(shí)還提出若干對(duì)策。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電;并網(wǎng);電能質(zhì)量;智能微電網(wǎng)

引言：

近年，伴隨著社會(huì)科技技術(shù)飛速的發(fā)展，社會(huì)公眾和企業(yè)對(duì)電能需求量日益增多，傳統(tǒng)煤炭石油資源的短缺，及國(guó)家對(duì)綠色環(huán)保環(huán)境要求力度加大，促使電力業(yè)要拓寬電能的來源，不斷發(fā)展新能源。同時(shí)，加快推動(dòng)綠色循環(huán)能源的使用，使電網(wǎng)及分布式電能技術(shù)相融合新型供電方式。分布式電能，掌握基本的救援工作技能，增強(qiáng)救援人員自身的思想素質(zhì)，分布式電能技術(shù)是指利用那些新能源、綠色能源等小型的分類設(shè)施，這些發(fā)電機(jī)組往往發(fā)電量只有幾百千瓦，如燃料電池，光伏、風(fēng)力發(fā)電。

一、分布式電源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量帶來的影響研究

（一）風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)

在過去，風(fēng)力發(fā)電單個(gè)機(jī)組電能的容量偏小，要使用與電網(wǎng)相連接的電動(dòng)設(shè)備，而該設(shè)備會(huì)放置于電力網(wǎng)絡(luò)中的末端位置上，抗沖擊力比較弱，雙饋電機(jī)在新發(fā)電機(jī)組上獲得大范圍的應(yīng)用，可有效提高風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的效率。大型風(fēng)電設(shè)備的引入，對(duì)于電力設(shè)備穩(wěn)定性和電能質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生一些不良的影響，這類影響都需要重點(diǎn)的關(guān)注。

風(fēng)能不夠穩(wěn)定，有隨機(jī)性的特點(diǎn)，因而風(fēng)電發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電力輸出也為動(dòng)態(tài)波動(dòng)的。風(fēng)是隨機(jī)變化的，有不可或缺的特征，同時(shí)風(fēng)電穩(wěn)定度較弱，不可能夠確保不間斷電能供應(yīng)。盡管國(guó)內(nèi)一些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，通過使用軟并網(wǎng)的方式來連接，但是變化瞬時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極大的電流沖擊。

（二）太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)

光伏并網(wǎng)，生態(tài)光伏設(shè)備來發(fā)出直流電，并且使用電力變換設(shè)備，來將直流電轉(zhuǎn)變交流電，再送到變壓器內(nèi)，接入到外部的電網(wǎng)中，國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能供發(fā)電，也呈現(xiàn)出了分色發(fā)電低、電壓的變化，及在荒漠等地區(qū)大規(guī)模集中開發(fā)利用，中高壓介入并區(qū)的發(fā)展特征。光伏電站最大功率的特點(diǎn)，要提升系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，并且可以充分使用分布特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)削峰的目的。太陽(yáng)能發(fā)電也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)發(fā)電的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)，光發(fā)電受到外的環(huán)境，如溫度、光照和天氣變化的影響，有隨機(jī)波動(dòng)性，會(huì)產(chǎn)生發(fā)電功率擾動(dòng)[1]。

由太陽(yáng)光晝夜的改變，光伏設(shè)備是在白天運(yùn)作，夜晚就會(huì)缺少電能，斷開電網(wǎng)，這會(huì)影響到設(shè)施運(yùn)作效能。而且頻繁的切斷電網(wǎng)，也會(huì)給電網(wǎng)電能供應(yīng)穩(wěn)定性帶來干擾。因此，要盡可能最大化提高太陽(yáng)能利用效率，使用最大功率電力設(shè)備的方法，但是最大功率方法往往不能夠達(dá)到有功率可以調(diào)節(jié)，既有功率調(diào)節(jié)技術(shù)，還要使用儲(chǔ)能，這樣才能對(duì)電網(wǎng)有功支持[2]。

（三）微型燃?xì)廨啓C(jī)并網(wǎng)

使用微型燃?xì)廨喪钱?dāng)前最新型小功率發(fā)電機(jī)，該發(fā)電功率只有幾百千瓦，發(fā)電機(jī)組的體積小、質(zhì)量較輕，而且產(chǎn)生了污染小、運(yùn)作維護(hù)時(shí)比較簡(jiǎn)便，結(jié)合該發(fā)電機(jī)組特征，小型燃?xì)廨喪峭ㄟ^使用高速燃?xì)馔苿?dòng)永磁電機(jī)來生電。在通過電子電流設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl，連接接入點(diǎn)，直接向客戶去供電。另一類是使用變速齒箱輪來驅(qū)動(dòng)機(jī)組，實(shí)現(xiàn)電能的組網(wǎng)，一般狀況下，小型燃?xì)廨啺l(fā)電功率與使用燃料量密切關(guān)聯(lián)[3]。

受到外界氣候條件等多種要素影響及國(guó)家政策法規(guī)的影響，分布式發(fā)電機(jī)組的啟停影響，就會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)的電壓電流的波動(dòng)和電網(wǎng)的閃電問題，使用DG技術(shù)設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)直接和間接的原因，而產(chǎn)生電壓的突變。

分布式供電設(shè)備往往處于被電網(wǎng)最末端，離負(fù)電荷相對(duì)比較近，輸送無功會(huì)造成負(fù)電負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓值提升，也會(huì)產(chǎn)生一些電壓移動(dòng)的問題。當(dāng)分布式電源進(jìn)入電網(wǎng)時(shí)，受分布式供電設(shè)備制約性較大的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，因?yàn)殡妷褐禍p小，而出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象突出，欠缺電能。

二、電能質(zhì)量改善方法和微電網(wǎng)技術(shù)

（一）改善電能質(zhì)量方法

提高電能質(zhì)量的方法就是通過加裝響應(yīng)補(bǔ)償設(shè)備，如靜止?fàn)顟B(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備，即電力質(zhì)量統(tǒng)一的控制設(shè)施。使用靜止同步補(bǔ)償裝置來用于電力發(fā)電，應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電設(shè)施設(shè)備上，通過對(duì)發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)電廠風(fēng)速變化及電廠內(nèi)部產(chǎn)生了故障等情況進(jìn)行系統(tǒng)的模擬仿真研究分析。安裝的VCDs裝置給整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生的電壓穩(wěn)定值和暫態(tài)的穩(wěn)定具有更好的影響作用。通過在風(fēng)電系統(tǒng)內(nèi)部安裝SVC作為例子，仿真說明了在SVC穩(wěn)定的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部，可提高電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性[4]。

使用超導(dǎo)的儲(chǔ)能設(shè)備可以處理分布式發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)電質(zhì)量的問題，使用SMS及GPU的雙橋結(jié)構(gòu)換流設(shè)備，它可以有電能的轉(zhuǎn)換速度高，而且響應(yīng)率高，可以為電網(wǎng)系統(tǒng)來提供功率的補(bǔ)償，并且能夠及時(shí)跟蹤電火中電能能量的波動(dòng)。

（二）微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

為調(diào)整大電網(wǎng)和多類分布式能源間產(chǎn)生的沖突，要減少組網(wǎng)對(duì)組網(wǎng)帶來的沖擊，為了提升電能系統(tǒng)運(yùn)作的靈活性，可使用微電網(wǎng)有效途徑。微電網(wǎng)是由小型負(fù)荷電源組建的系統(tǒng)，它可以產(chǎn)生電能及熱量，小型電網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是將復(fù)合核發(fā)電機(jī)及各分布式電源裝置聯(lián)合起來。依靠微電網(wǎng)的DJ控制裝置和能量控制裝置及保護(hù)裝置，來共同管理和調(diào)控，用電網(wǎng)可以解決多種分布式電路混合并網(wǎng)不良問題。電力公司購(gòu)置微電網(wǎng)設(shè)備，區(qū)域的光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電連成網(wǎng)，并將微型電網(wǎng)納入整體電網(wǎng)中。

三、結(jié)束語

分布式發(fā)電是當(dāng)前具有競(jìng)爭(zhēng)力發(fā)電模式，它在當(dāng)前社會(huì)的電網(wǎng)系統(tǒng)中的地位也在逐年提升。采用光伏、風(fēng)能發(fā)電，減少對(duì)化石燃料的依賴。伴隨分布式電能技術(shù)水平的提升，設(shè)備性能也在逐漸的改進(jìn)，分布式電能可以成為傳統(tǒng)電能供電的有效補(bǔ)充，而可以在能源綜合利用上面，有明顯的推動(dòng)作用。因此，電力公司要重點(diǎn)關(guān)注于新能源風(fēng)力、太陽(yáng)能的相關(guān)能源的發(fā)電，在分布式新能源發(fā)電領(lǐng)域不斷投入更多的技術(shù)和資金，在市場(chǎng)搜尋最新的發(fā)電技術(shù)，減少發(fā)電過程給外界帶來的污染，保證新能源并網(wǎng)時(shí)電容的穩(wěn)定性，為社會(huì)公眾提供優(yōu)質(zhì)的分布式電能能源。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)棟張.分布式新能源接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題[J].2020.

[2]劉澄，王輝，李天慧，等.分布式新能源發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓影響研究[J].可再生能源，2019（10）.

[3]方響，馬笛，侯偉宏，等.分布式新能源接入下的區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制研究[J].浙江電力，2019（7）：1-6.

[4]桂前進(jìn)，江千軍，徐瑞翔，等.關(guān)于電力系統(tǒng)分布式電源接入電網(wǎng)承載力估算研究[J].通訊世界，2020，v.27;No.360（05）：176-177.