“双碳”背景下分布式电源并网对电能质量的影响

王文欣,李琳

国网山东省电力公司日照供电公司  山东日照  276826

摘要：当前我国大力发展新能源的背景下，分布式电源并网受到了广泛重视。我国分布式电源并网主要包括光伏发电与风力发电两种类型，此类型发电方式有效推动了环保工程的发展。但是在此过程中人们发现分布式电源并网方式在很大程度上会受到自然条件的限制，导致输出功率具有波动性与随机性，进而对电能质量带来影响，因此探析了分布式电源并网对电能质量的影响。

关键词：分布式电源并网；电能质量；影响

1电能质量及其重要性

电能质量的标准定义：电力系统指定点处的电特性关系到供电设备正常工作（运行）的电流、电压的各类指标偏离基准技术参数的程度。通俗地讲，电能质量就是指任何导致用电设备故障的电力问题（包括电压、电流或频率的偏差）。电压波动会使供（用）电设备绝缘加速老化，缩短设备的使用寿命，在电压偏低下运行会增加电网的功率和电能损耗，危及电网安全运行。谐波会增加供（用）电设备的附加损耗，使设备过热，降低设备的效率和利用率。对于变压器而言，谐波会增加损耗，导致设备局部过热，加速绝缘介质的老化，甚至绝缘结构损坏引起火灾。随着工业现代化发展，自动化生产线或医疗机构中精密仪器逐渐被推广使用，由于电能质量问题导致的设备故障所带来的经济损失更为巨大。

2电能质量评估的主要指标

电能质量评估指通过电能质量监测或建模仿真对电能质量的各项指标作出评价的过程。电能质量评估的主要技术指标有电压偏差、频率偏差、不平衡度、电压波动与闪变、谐波、间谐波与波形畸变、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降、暂升和中断等。

3分布式电源并网对电能质量的影响

分布式电源是指不直接与集中输电系统相连的35kV及以下电压等级的电源。分布式电源靠近负荷中心，大大减少了损耗和输配电网络的建设成本。分布式电源具有可再生、低污染、建设工期短和工程造价低等优点，在一定程度上可缓解能源危机；分布式新能源发电以追求最大发电量为目标，但受到天气和环境影响，发电具有随机性、波动性和间歇性，且采用大量电力电子技术，接入电网后会引发电网稳定性降低、电能质量恶化等问题。

3.1光伏发电并网对电能质量的影响

（1）光伏发电的优点：太阳能是不会枯竭的能源，不会影响环境，是最清洁的能源。光伏发电组件采用太阳电池、蓄电池和逆变器等模块，规模可大可小、自由组合，且具有不需要运输燃料、建设工期短和节省施工费等特点。（2）光伏发电的缺点：容易受天气和环境影响，发电设备分布不集中，光伏发电具有随机性和间歇性，对电能质量影响较大。光伏发电接入电网时，一般是用逆变器将直流转换为交流。随着大量的电力电子转换器的接入，增加了大量的非线性负载，引起电网电流、电压波形发生畸变，给系统带来大量谐波。谐波会增加输电线路损耗、供（用）电设备的附加损耗，使设备过热，降低设备的效率和利用率。

3.2风力发电并网对电能质量的影响

（1）风力发电的优点：风力发电技术相对成熟、建设周期短、投资少，是可再生能源。（2）风力发电的缺点：风力发电地域性强，不是任何地方都可以建风力发电站，风力发电季节性强，风力发电不稳定，对电能质量影响较大。

4电能质量控制对策

4.1设置控制器

风力发电所使用的风能是可再生的绿色资源，所以随着我国不断推进可持续发展理念，使得我国风力发电已经成为国家目前最为重要的扶持项目之一；风力发电厂在建设规模上得到了进一步的拓展，电力事业也凭借风力发电厂的建设迎来了全新的发展格局，而对于风力发电进行质量控制则需要根据风能的特殊性，坚持一切从实际出发的角度，采取有效的质量保障措施，既要保障风力发电的稳定性，也要不断提高风力发电的高效率性。在对风力发电进行质量控制时，必须要使用到相应的控制器，主要针对电能质量进行控制与管理，同时也需要对电压进行适当的补偿，电流要根据实际情况制定出补偿预案。结合这些需求，在进行风力发电场施工建设时，需要设计出综合型的补偿机制以及综合类型的运行管理设备。行业内最为典型的补偿性装置便是统一电能质量方面的设备，这一类装置能够对不同的串联或并联效果进行融合配置，因此便可以实现良好的补偿目的，满足用户不同的供电需求。另一方面，具有统一电能功能的控制器往往技术更为先进，能力更为突出，所以在使用的过程中，我们可以采取谐波补偿的方式，能够进一步提高风力发电的质量。

4.2做好谐波控制

静止无功补偿器是由电抗器、谐波过滤器等构成，这一设备具有突出的优势，不仅反应能力迅速，而且可以实现实时的监测，能够对整个电网系统中的无功功率进行监测管理。静止无功补偿器在风力电网系统的应用过程中，也能够对电网中的电压变化进行智能化的调整，该工作行为会根据静止无功补偿器所获得的实时监测结果来进行，所以对于消除谐波效率而言，会有更为突出的优势，降低了人力工作的压力，可以为风力发电站的电能质量提升做出更大的努力。

4.3抑制电压波动与闪变

在对风力发电进行电能质量控制的过程中，需要注意电网系统中电压闪变所造成的负面影响，可以通过观察负荷电流波动情况来提前做好预防。工作人员根据电流的急剧变化，运用无功电流补偿措施，尽可能降低电压闪变所造成的负面影响，也可以使用有源电力滤波器对电流急剧波动变化进行干预。使用有源电力滤波器最明显的功能价值在于反应迅速、能力突出，能够适应各种类型的风力发电系统，而且可以在风力发电运行的过程中，可以维持整个电网系统的稳定性，使电网系统保持更好的控制效果，实现积极应对电压闪变问题的目的。如果风力发电系统中出现有功功率之中极速波动情况，会导致风力发电系统内出现电压闪变问题。在这样的问题状态下，针对补偿装置进行无功功率补偿能够发挥出良好的质量控制效果，必要的情况下，可以再针对有功功率进行适当的补偿。使用动态电压恢复器通过利用动态电压恢复器中的储能单元功能，将在更短的时间内向整个电网系统内输入电压，这样便可以提高缓解电压波动问题的效率。目前动态电压恢复器已经在风力发电行业内得到了广泛的普及，是当前风力发电电能质量控制过程中最为有效的手段和途径之一。但是无论是遇到怎样的电压闪变状况，都需要及时进行无功综合控制试验以及快速响应试验，通过提高工作的效率，来确定无功补偿控制策略，可以更好地满足解决问题的需求，实现最大功能价值的发挥。在进行试验的过程中，也需要针对SVG装置进行检测，要确保SVG装置能够保持安全稳定的运行状态。

5结语

为积极应对全球变暖，我国提出“双碳”目标。随着新能源的大力发展，降低了电力生产环节的碳排放。2016年12月，国家发展和改革委、国家能源局联合印发了《能源生产和消费革命战略（2016—2030年）》，明确指出“十四五”期间，风电、光伏、生物质能和地热能等能源系统的分布式应用、创新发展将成为我国应对气候变化、保障能源安全的重要内容。分布式电源利用太阳能、风能等可再生能源发电，具有可再生性、环保性和经济性等优点，在一定程度上缓解了能源危机。大量分布式电源接入电网，给传统电网稳定性带来许多挑战，风力发电、光伏发电等分布式电源并网引起的电压波动和谐波问题不容忽视。

参考文献

[1]赵佳凯.分布式光伏发电并网对配电网的影响分析[D].沈阳农业大学，2020.

[2]李海龙，黄红兵，谭晓东.并网光伏发电对电网电能质量的影响分析[J].电气技济，2019（01）：7072.

[3]王世杰，胡威，高鑫，张力.新能源并网发电对配电网电能质量的影响研究[J].计算技术与自动化，2021，40（02）：47-52.