摘要：新能源并网产生了许多不同于常规电力系统的问题，其中谐波问题成为了影响并网的关键问题之一。本文从谐波问题的影响出发，就谐波相关的研究热点问题展开分析，从而为新能源接入电网中的谐波问题研究提供理论参考，更有效地解决电能质量在谐波研究方面的问题。
关键词：新能源并网；谐波；影响；
1新能源并网中的谐波问题
在风力发电中的电能是由于风吹动电机运转而生成，各次谐波旋转磁场会产生于变速恒频风力发电系统，原因是转子电压中各次谐波电流的出现，同时定子侧发生感应出现谐波电流。而光伏发电系统中容易出现的大量谐波和三相不平衡电流等问题，是系统中控制器、逆变器等电力电子装置产生，例如控制器工作在不理想条件下时，非特征谐波电压会产生在直流侧，而且在被开关函数调制之后，非特征谐波电流会产生在交流侧。因此，光伏并网发电中谐波源主要来自于大量的电力电子装置。
2.谐波对配电设备的影响分析
通过对风力发电和光伏发电系统的分析，可知谐波是影响新能源并网的关键问题之一。随着并网技术的发展，大量的分布式电源被引入。当DG容量增大时，注入的谐波电流幅值也会增大，畸变水平变高；另外，由于新能源并网时发电输出功率具有随机波动性和间歇性，对配电网的正常运行产生不利的影响。因此，分析谐波对配电设备的危害是保证新能源并网时配电网正常运行的关键。
2.1对发电机的影响
谐波使发电机产生附加损耗，引起发电机局部发热，降低绝缘强度。同时由于输出的电压波形中产生附加谐波分量，使发电机转子发生扭振，降低其工作寿命。
2.2对变压器的影响
谐波电流对变压器的主要影响是使其铜耗增加，在△形连接的变压器中，尤其是3的整数倍次谐波会形成环流在其绕组内部，从而引发过热；在Y形连接的变压器中，当绕组中性点接地，高次谐波谐振会产生在电网中分布电容较大或在装有中性点接地的并联电容器时，它使得变压器、电容器及导线等设备发热，增加了设备附加损耗、噪声，减少使用寿命甚至直接使设备损毁。
2.3对输电线路的影响
由于谐波电流的频率是基波频率的整数倍，导体内部高频电流经过时，由于集肤效应的存在，使导体对谐波电流的有效电阻增加，引起严重发热，所以增加了输电线路的电能损耗，使输电线路减少了正常工作寿命，加速了绝缘材料的老化，这样极易引发线路故障，严重时可能烧毁线路；当电力网络中的谐波频率位于谐振区内时，有可能造成短路，最终使温度升高引起火灾，导致供电系统无法正常的电能输送。
2.4对断路器的影响
磁吹线圈由于谐波的原因无法正常工作，造成开断能力变差，无法开断波形畸变率超过一定限制的故障电流。对中压断路器开断电流时，可能发生谐波电压和重燃现象，导致触头烧损。
3新能源接入电网的谐波研究热点
对于分布式新能源接入电网的谐波研究，以下几方面的研究热点问题值得关注：
3.1谐波测量及谐波源研究热点
1）谐波高精度检测研究。
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研究谐波高精度测量方法，可定义不同的混合卷积窗，研究其在含分布式电源电网谐波检测中的适应性；针对含分布式电源电网噪声的复杂性，研究加性、乘性与耦合噪声情形下的谐波检测算法，可采用高阶统计量（高阶累积量的特殊切片和高阶矩谱）与状态空间法估计
各种噪声及耦合情形下的谐波。
2）谐波产生机理研究。
研究含分布式电源电网的谐波传播规律，辨识出传播能力较强的谐波频率，同时研究设备对谐波分布的影响，揭示谐波幅值的变化规律，找出可能存在谐波放大的关键节点，以便及时防范谐波谐振。针对分布式电站的谐波问题，提出分布式电源建模与谐波分析方法，建
立风电、光伏等分布式电源的数学模型、逆变器精确数学模型、发电单元等效及电站阻抗网络模型，揭示分布式电源接入输配电系统时的谐波特性与建模方法。
3）多谐波源定位研究。
针对含分布式电源电网存在系统参数变化的情况，在谐波阻抗未知条件下，研究含分布式电源电网的动态谐波电流估计方法，探索多谐波源定位新方法；在准确获知电网结构和线路阻抗参数的前提下，研究量测方程欠定条件下的谐波源精确定位方法；在谐波量测装置极其有限的条件下，研究谐波源的区域定位方法。
4）责任评估研究。
针对谐波潮流双向流动，难以区分谐波责任的问题，研究动态变化条件下含分布式电源电网的中长期谐波责任评估方法，在精确辨识谐波阻抗的基础上，定义谐波影响指标，构筑谐波责任评估多指标体系，建立谐波源谐波责任评估的数学模型，准确区分输配电网系统、分布式电源系统（微电网系统）和谐波源负荷的谐波责任。
3.2谐波谐振和谐波不稳定研究热点
1）新型VSC的谐波建模与输出特性。
针对分布式电源接入电网引起的谐波谐振问题，需要对VSC在谐波分析中的准确建模方法进行研究，分析VSC控制参数对模型、谐波谐振的影响，研究VSC等效输出谐波阻抗与传递函数，可作为分析VSC型谐波谐振的理论基础，亦可构成系统阻抗优化的设计依据。
2）多谐波源条件下的谐波不稳定。
新能源系统中PWM-VSC接入引发的谐波不稳定机理不同于非柔性HVDC系统的谐波不稳定机理，其控制结构与参数的影响不可忽略。需要考察多谐波源之间、多谐波源与外部电网之间的影响规律，研究复杂多谐波源系统下的频域或复频域的谐波阻抗建模以及相互影响机理与谐波不稳定性问题，这对于大规模可再生能源发电及并网的发展意义重大。
3）谐波不稳定判据。
目前VSC型分布式电源并网引起的谐波不稳定产生机理、影响因素等尚不明确，需要分析VSC控制环与网络元件的交互作用，揭示谐波不稳定的产生机理、影响规律，研究发生谐波不稳定时的临界参数条件、VSC稳定裕度指标等，最后研究并提出适用于VSC型并网的谐波不稳定性判定方法与判据。
参考文献：
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[3]基于主导波动量筛选原理的用户谐波发射水平估计方法[J].龚华麟，肖先勇，刘亚梅，杨洪耕. 中国电机工程学报.2010（04）
论文作者:吴伟东
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/6/19
标签：谐波论文; 分布式论文; 电网论文; 新能源论文; 电流论文; 电源论文; 谐振论文; 《基层建设》2018年第7期论文;