吴泽宏
（深圳供电规划设计院有限公司 广东深圳 51800）
摘要：分布式发电技术具有投资小、能源利用率高、节能环保的有点，同时也能够减少电能远距离运输过程中的电力损失，提高供电的可靠性和安全性等。但是，分布式电源并入电网中，对主电网会产生一定的影响，尤其是大功率电力电子开关设备广泛应用在分布式电源中，造成主电网电压波形畸变、电压闪变和三相不平衡等问题，严重影响了配电网的输电质量。因此，探讨分布式新能源接入电网的电能质量问题，对促进我国新能源的发展和应用具有重要意义。
关键词：分布式；新能源接入；电网；电能质量；问题
1分布式发电的概念
分布式发面的英文缩写为DG，通常指的是工作人员能够在现场使用的小型发电机组，发电的功率通常小于2×120W。这样的机组通常用来满足特殊客户的需求，对于整个配电系统起到补充和支持的作用，作为小型的发电机组其构成通常是由燃料消耗电池、小型的光伏性发电设备、以及中小型风力运行设备组成，有些情况下也会与燃气轮机同时一起使用，因为分布式的发电设备与用户距离较近，供电电流更加稳定，能够最大限度的保障供电质量，以及用电安全。
2分布式新能源接入电网对电能质量所存在的影响
电能质量分别从电流质量、电压质量、用电质量等多个方面来体现，其中从电压、波形、频率共三项的参数指标是衡量电能质量的标准。通过分布式新能源的利用，在接入电网的过程中往往会因为电压不稳定、频率存在偏差、瞬时电压过高等情况，对用户用电存在着很大的影响。
2.1对电力电网谐波的干扰问题
（1）分布式新能源发电入网方式可以分为两种，一个是利用风力发电的风电入网，另一个是利用太阳能发电的光伏电入网。在光伏电力入网中，因为逆变器中的绝缘栅双极功率开关的影响，还有脉宽调制控制方式的特性，导致光伏电能在入网时会出现电压和电流谐波现象。由于光伏受太阳光照强度的影响，因此光伏发电机组会出现间歇式输出功率，也会产生谐波干扰。通过一个光伏入网发电站随着太阳光照强度的变化，所表现出来的数据变化，见图1。由图1可以得出，在太阳光照较弱的早上和晚上，电流波形变化相对较大，而中午在有云彩遮挡时，电流谐波也出现了相对较大的变化。
图1 分布式新能源发电方式引起电流谐波变化曲线
（2）在风电入网中谐波产生的来源：一是风力发电有关装置自身引起的谐波，另一个是在进行线路电抗和安装补偿电容器并联时，产生谐波现象。以全功率变频风力发电作为研究对象，该机组出现电流谐波的主要原因是电流的调节方法以及设备的开关频率造成。在不同脉宽调制方法的作用下，全功率变频发电机组关于电流谐波的变化，详见图2。由图2可以看出，在开关频率进行调制时会出现峰值谐波，对变开关频率进行调制时，就会出现简谐波以及整次谐波。
图2 不同运行调制方法下电流谐波特征表现
2.2电压的不稳定影响
分布式新能源接入电网时，由于是分布开的对可再生能源的利用，因此在利用新能源发电时其电压输出主要依靠可再生能源进行发电，对可再生能源存在较大的依赖性。所以分布式新能源在进行发电时会存在不规律的供电与断电的现象，将分布式新能源接入电网会对局部电网的电力供应存在很大的影响。首先，分布式新能源供电与发电存在不规律性，就会造成接入的电网中电力瞬时增高或平稳电压在分布式新能源供电不足时瞬时降低，造成电压高低不平衡的现象；其次，分布式新能源的接入，电力输出不稳定，便会对电网中的输出功率进行改变，并增加其电力系统中的短路容量，增大对电路的压力，进而影响局部接入电网的电压不稳定的情况。
3电能质量改善方法和微电网技术
3.1改善电能质量的方法
改善电能质量的方法目前最普遍的就是加装快速响应的动态无功补偿装置，例如源滤波器、静止无功补偿器和控制器等。在中低压配电网中，电压的波动和电能符合变化与短路电容相关。在短路容量一定的情况下，无功补偿是抑制电压波动最有效的方法，这种方法对风电场作用明显，将柔性交流设备运用在风电网，解决电网运行过程中存在的无功补偿以及电压稳定问题，能够提高风电场的运行效率。例如，将SVC、UPFC以及静止同步补偿器运用在风力发电站中，对电力系统中的无功过剩、电网系统短路故障、风电场风速骤变等有极大的改善。其次，安装超导储能装置也是解决分布式电源接入的电能质量问题的方法。超导储能装置是一种基于CTO的双桥结构换流装置，响应速度快，转换率高，能够独立调节有功功率和无功功率，给电力系统提供功率补偿。而且这种超导储能装置对接入点的电压比较小，补功效果更加明显。此外，公共连接短路容量比和线路X/R能有效抑制风电机组引起的电压波动和闪变现象的发生。当X/R值对应的线路阻抗角在60°到70°之间，并入网风电机组的电压波动和闪变值最小，目前常用的办法就是加装有源滤波器或者级联多电平变流器解决电力系统的电力电子开关器件产生的谐波问题。
3.2微电网技术的应用
微电网是由微型电源和电力负荷组成的系统，能够提供电源和热量，它将发电机、负荷、电力电子装置以及各种分布式电源联合起来，通过微电网内部的控制器、协调器以及能量管理器对电网进行有效的控制。微电网技术能够协调各种分布式电源和主电网的矛盾，减少分布式能源并网对主电网的影响，从而提高电力系统的运行效率和可靠性。微电网中一般设置了储能装置，增加了电力系统的惯性，提高了电源对电力负荷阶跃变化的响应速度，降低了频率和电压波动的影响。
4结语
总而言之，分布式发电作为一种具有竞争力的发电方式，在现代电力系统中占有越来越重要的地位。本文通过介绍分布式电源并网对电能质量的影响，归纳了改善电能质量的方法。随着分布式电源水平的不断提高、设备性能的不断改进，分布式电源不仅可作为传统供电模式的一种重要补充，还将在能源综合利用上占有十分重要的地位。
参考文献：
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作者简介：
吴泽宏（1988.08.02-）；男；广东深圳；土家族；研究生；技术员；电力系统；深圳供电规划设计院有限公司。
论文作者:吴泽宏
论文发表刊物:《河南电力》2018年7期
论文发表时间:2018/9/12
标签：分布式论文; 电网论文; 谐波论文; 电能论文; 新能源论文; 电压论文; 质量论文; 《河南电力》2018年7期论文;