考虑储能容量的电网电能质量治理策略

昌锋

安徽赛沃电气科技股份有限公司，安徽 宿州 234000

摘要：我国在自动补偿技术方面的研究起步较晚，相较于国际上的先进水平尚存在一定的差距。以往的电能质量自动补偿方法虽然能够在一定程度上提升电能质量治理的可引导性，但是在社会经济快速发展以及对电能需求量不断增加的背景下，使得电能输出总量的提升。这样，电能配短系统便难以对电源并网行为进行可行性分析，因此很容易导致配电指标失衡的问题发生。为了促进我国电能质量的提升，应在传统补偿方式的基础上加强对电能质量自动补偿技术的研究，降低补偿误差，促进我国电力行业的可持续发展。本文主要分析考虑储能容量的电网电能质量治理策略。

关键词：储能容量；全补偿；分频补偿；PVPI

引言

随着各国大力推进新能源政策的实施，太阳能、风能等分布式可再生能源的应用受到了广泛的重视。可再生能源出力一般都具有随机性和间歇性，若其直接并网，会造成严重的电能质量问题，特别是在公共连接点处，电网内存在的谐波、无功、三相不平衡等电能质量问题会更加突出。因此，如何治理分布式能源在并网点的电能质量问题，使得电网安全稳定运行是目前研究的热点。

1、影响电能质量的因素

有许多因素都能对电能的质量造成不利影响，其中最主要、影响最大的因素主要包括以下方面。电压偏差。就是实际电压和理想电压的差距过大，两者之间相差的百分比。电压偏差的计算方法是两者之间的差值比上理想电压结果的百分比。由于电压在运输过程中做了无功负荷，导致了电力系统中的电力运行方式偏离原定路线，所以导致了这种现象的发生。一旦电压偏差出现，会对电力用户所使用的大多数电器设备造成一定程度上的损耗，从而使电器的使用时间大大减少，一般受影响最大的是照明设备、发光灯具和各种类型的电动机。电压闪变与波动。电压的波动主要是平均电压在一定时间内进行的连续起伏的水平，而电压闪变是由于电压的不规律起伏从而造成了照明灯具的忽暗忽明，对人产生了一定的影响，这种现象就称为电压闪变。电压波动的现象可独立发生，而电压闪变多数都是由于电压波动造成的。一般情况下，很多有着敏感电压变化的机器最容易由于电压的不规律起伏而造成一定程度的损害，例如像计算机这种对电压的要求较高的设备。如频繁地出现电压闪变，不仅会对照明工具造成一定的损害，还能对用户的身体健康和眼睛产生不利影响。电压骤降与中断。电压骤降主要是电压在极短时间内飞速下降到一定数值并快速地回复到原来电压的一种问题，电压中断就是电压在平稳运行过程中突然中断并跳闸，这种现象造成的后果十分严重，用户在电器使用过程中如果出现电压中断现象，很可能会造成计算机的数据丢失、电器的损害等，而出现这种现象多数是由于多个大型设备的全压进行而造成的。频率偏差。和电压偏差大致相同，即同样是实际与理想的差距过大，从而造成了一定的影响。造成这种故障的原因主要是电压在输送过程中各方面的不平衡所造成的，这种故障会对设备造成重大影响，其主要是大型设备。许多大型电力方面的事故造成，都是由于发生了频率的偏差。

2、优化电能质量技术路线

电能质量及供电技术在全球发展中都是一个重要的问题，各国对于电网建设都有着极大关注，越来越多的将科学技术手段与电网建设相结合，推进智能电网建设，从而更好地为用电居民提供高质量电能以及稳定、持续的电能。建设更具现代智能化、科学化的电网。首要目标是更好地促进电能质量的提高，同时在其建设过程中主要依托于三种技术手段，分别是动态电压调节技术，以及无功补偿技术，还有应用最为广泛且有效地三相不平衡技术。这三种技术手段构成了智能电网系统的基本框架，在促进了电网建设的同时，还为技术的发展提供了良好的机遇，在一定程度上提高了技术水平，推进国家电网系统的建设。因此，对于优化电能质量技术路线分析而言，主要围绕该技术进行研究分析，通过改善配电网的建设，严格控制电能质量问题，通过对电压双向调节、混合式无功补偿、三相不平衡这三方面进行综合考虑和运用，实现一种新型智能化、科学化的电能优化装置，以最大程度上改善供电质量，积极推进传统供电方式的改变，促进供电技术提高，同时还能够有效降低供电成本，使电网在建设过程中不仅具有经济性，同时还具备科学性。通过对电能优化技术路线进行科学、合理地分析，着力推进电能质量提高，保证在不同时段都能够进行有效供电，以更好地满足居民用电需求，提高其满意度，推进社会和谐建设。

3、电力配电系统电能质量的自动补偿技术

3.1确定补偿方式

由于固定补偿已经很难满足，因此有必要将固定补偿与动态补偿结合起来，后者具有许多特点和优点，并且更适合于载荷的变化。此外，除了动态补偿方法外，补间和额外性的综合方法也得到广泛使用，并产生了显着影响。三相和单相设备广泛应用于低压系统，只有三相系统补充才难以满足使用需求。面对这种情况，需要不断改进补偿措施，加强技术研究，积极探索综合补偿技术的应用。

3.2PCS补偿控制方法

将储能装置并联在PCC处，其目标是根据控制指令产生大小相等、方向相反的特定频次的补偿电流，与电网中待补偿相互抵消，以此来改善电网中的电能质量。如果不考虑储能电池当前容量，直接对电能质量问题进行补偿，会造成电池过放，降低电池使用寿命。当储能电池可输出容量大于计算出的待补偿容量时，PCS进行全补偿控制，治理电网中的谐波、无功及三相不平衡问题；当储能电池可输出容量小于计算出的待补偿容量时，PCS进行分频选择补偿控制，此时PCS根据自身容量选择只补偿无功、不平衡电流、特定次电流谐波（3，5，7次等）或特定次谐波之和，实现有限补偿输出。最后经过PWM环节生成控制信号控制PCS输出，完成电网电能质量治理。针对分布式能源并网控制要求，PCS在控制时应兼顾系统稳定、控制精度和稳态误差等要求。

3.3电力部门补偿与用户补偿有效结合

如果电力公司希望有效提高电网的电能质量，它们可以通过安装用户无功补偿设备，同时管理电力行业的无功而返，从而调动电力部门和用户的电能。

3.4负序电流补偿及电能质量综合治理

将三相电感值不一致的电感器装入局部负荷，局部负荷将包含无功元件和负序元件，此时储能转换器必须处理三相不平衡的综合电能质量问题补偿前，蓄电池储能系统存在逆变器互连电流和互连电流电压不同阶段的畸变和不平衡，这意味着连接点同时存在三相不平衡、无功和谐波。由储能装置补偿后，入网电流正弦高，并联电流，电压三相平衡且同相位。

结束语

本文在考虑PCS储能容量情况下，对电网电能质量的治理策略进行了相关研究，并得出以下结论。提出PCS主电路拓扑和参考电流生成方法，并采用基于ANF的基波正序电压检测方法抑制电压畸变，提高PCS参考电流生成精度。在考虑储能容量的基础上，对电网电能质量问题提出全补偿控制和分频补偿控制，同时重点针对储能容量不足情况，提出PVPI控制策略，实现对电网中的电能质量问题有选择地补偿，并仿真验证了所提控制策略的有效性。

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