淺析智能電網與電能質量

韓佃禮

摘 要：當前，世界各國都已經推出了新能源的發(fā)展規(guī)劃，發(fā)展新能源、加強環(huán)境保護是世界各國的首要發(fā)展戰(zhàn)略。將可再生資源如風能、太陽能等能源轉化成電能或清潔燃料，再應用一些相關電力技術將一次能源轉換為運輸使用便利、高效清潔的二次能源。同時，通過對新能源的不斷改進來控制環(huán)境污染的現(xiàn)象。

關鍵詞：智能電網；監(jiān)測裝置；新能源；電能質量；控制措施

中圖分類號： TM727 文獻標識碼：A

1 智能電網概述

1.1 智能電網應具備的特征分析：一是高效：輸送電的走廊有更好的單位輸電水平、有更加高的能源利用效率、可以減少輸配電耗；二是智能：要具備自我分析方法、自我感知的能力和控制自動化，構成利用廣域通信網絡相聯(lián)的巨大的智能化機器；三是自愈：能夠靠自己檢測到故障，然后自己判斷并做出相應的控制行動，在客戶發(fā)現(xiàn)問題之前自行解決問題；四是可靠：電網承受擾動與沖擊的能力更強、運行更加安全；五是經濟：非常高的電網資產利用效率、可以讓電力工業(yè)和公眾的利益達到一種平衡；六是綠色：這種可再生能源發(fā)電的方式，電力傳輸?shù)膿p耗相當?shù)男?，發(fā)電的比率相當高、并且實現(xiàn)了電力工作環(huán)保化。

1.2 以下因素成為智能電網發(fā)展的幾方面的動力：（1）社會對電力的需求量日益增大；（2）可再生能源發(fā)電大力并網的主要形勢，分布型與集中型的共存發(fā)展，可再生能源的區(qū)域散布不是很平均；（3）相對較高的可靠性、相對高電能質量的供電需求在不斷增長；（4）潛在的市場推動力；（5）與智能電網相關的高新技術產業(yè)將快速發(fā)展，以此來帶動經濟發(fā)展。

1.3 智能電網，基于新能源技術、分布式發(fā)電技術、大規(guī)模儲能技術、信息網絡水平、遠程極大規(guī)模輸電水平和智能控制水平的飛速發(fā)展，智能電網的發(fā)展是推動能源變革和第三次工業(yè)革命的必由之路。

2 智能電網建設的必要性

以微電子技術為核心的大量新技術、新產業(yè)的發(fā)展以及用電智能化對供電可靠性和電能質量提出很高的要求。要“加強智能電網建設”。國家電網公司提出建設“堅強智能電網”的理念。當前，我國新能源發(fā)展面臨著四個方面的問題：一是中國目前對于整個新能源發(fā)展缺乏詳細的規(guī)劃；二是有關新能源的關鍵技術掌握不夠，自主創(chuàng)新太少；三是新能源成本普遍較高；四是發(fā)展新能源缺乏冷靜地思考，過分炒作。而發(fā)展智能電網能夠很好的解決這些問題。十二五期間，國家將會加大對電網基礎設施建設和改造的力度，加快電網系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)擴張與聯(lián)網逐步形成，系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性和可靠性要求不斷提高。研制一套完善的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)，提高整個電力系統(tǒng)及設備安全、穩(wěn)定、可靠運行的關鍵保證，對其所進行的探索和研究可以顯著提高電網的智能水平，配合我國統(tǒng)一堅強智能電網建設的總體部署，能有效地為電網的檢測、分析、事故排查提供有力的技術支持，進而起到改善電氣環(huán)境，減少事故頻率的作用。

3 新能源發(fā)電的電能質量難題

什么是電能質量？它是指電力系統(tǒng)里面電能的質量。最完美的電能的波形是理想的對稱正弦波形。但是由于其他因素的干擾會導致波形發(fā)生偏離，所以就帶來了電能質量難題。在智能電網建設中，不能再有“先污染，后治理”的觀念，我們必須要充分考慮電能的質量問題，同時，應當把保障電能質量作為智能電網建設中的重要組成部分。

3.1 諧波的問題：當前，在我國電力系統(tǒng)中，電壓暫降、暫升和短時中斷，諧波產生的電壓波形畸變，已經成為影響電能質量的最重要的問題。用新能源進行發(fā)電的程序里，諧波出現(xiàn)的最關鍵的原因是：線路電抗和發(fā)電機并聯(lián)補償電容器產生的諧波電流和發(fā)電機自己的設施，諧波電流很大程度決定了電能的質量好壞，嚴重的會導致電能事故的發(fā)生。諧波是隨著用電環(huán)境變化的，不是固定不變的，再者，配電網系統(tǒng)相當復雜，非常容易把諧波電流放大從而發(fā)生諧振，這會對電力系統(tǒng)產生極大的損害。

3.2 閃變的問題。如今我們了解的我國的風力發(fā)電設備里，很多都是用的軟并網方式的發(fā)電機組，在運行的時候會產生很多的沖擊電流，因此產生閃變問題。在真正風速大于最高限定的風速的時候，發(fā)電機就會自己啟動，當所有的風力發(fā)電機一起運行時，就會對配電網產生較大的沖擊，從而使電網產生閃變問題。

4 新能源發(fā)電電能質量問題的控制方法

4.1 對諧波的抑制策略。產生諧波的最關鍵的原因是負載的非線性。在電流經過負載的時候，和負載上的電壓不是線性關系，這樣就會有非正弦電流產生，因此諧波也隨之產生。諧波污染對電力系統(tǒng)的危害是非常嚴重的。在工廠用電力電子轉換器大電機組的時候，一定要做好對應的系統(tǒng)諧波電流控制布置，諧波加入的電流要符合公共電網諧波的規(guī)定。在工廠把諧波電流加入配電網里的時候，要以供電公共連接點的諧波源發(fā)電和發(fā)電廠裝機的容量為參考，并且考慮供電設施的總的容量比值，再對諧波電流進行分配，只有做到這些，才可以更好的抑制發(fā)電產生的諧波問題。另外，在用新能源發(fā)電時，盡量不要用單一的發(fā)電機，由于它會導致部分諧波電壓變高，這會對系統(tǒng)產生損害。所以，運用各種不同類型的發(fā)電機相互配合，控制諧波電流，保證新能源發(fā)電的運行過程更加的安全、可靠。

4.2 解決閃變問題的措施：風力發(fā)電時，對電網產生損害最大的因素就是閃變問題。接入風力發(fā)電廠的連接點的閃變干擾值一定要符合電能質量、電壓規(guī)定的波動以及閃變的規(guī)定，并且，風力發(fā)電廠因為發(fā)電過程中產生的長、短時間的閃變值，一定要要以供電公共連接點的諧波源發(fā)電和發(fā)電廠裝機的容量為參考，并且考慮供電設施的總的容量比值，再對諧波電流進行分配，只有做到這些，才可以更好的抑制發(fā)電產生的閃變問題。

5 電能質量的6個顯著特點對監(jiān)測的要求

電能質量指標的動態(tài)性：概率統(tǒng)計方法（通常取95%概率大值）。電能質量擾動的潛在性和傳播性：監(jiān)測記錄時間長短、監(jiān)測設點等。電能質量影響的相關性：設立同步監(jiān)測點，綜合評估。電能質量責任的特殊性：功率方向、諧波潮流等，對特定用戶及發(fā)生源等的重點監(jiān)測記錄。電能質量評估的復雜性：質量評估方法、兼容性評價、CBEMA曲線與智能化分析。電能質量控制的整體性：事故診斷、監(jiān)測預警、指導緩和抑制補償措施，監(jiān)測→監(jiān)控。

結語

在利用新能源發(fā)電的過程中，改善電能質量是智能電網建設的重要工作之一，對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的管理和分析起到關鍵作用。在改善電能質量問題上，對電力系統(tǒng)的不間斷分析與監(jiān)測方式已經越來越受到人們的重視。

參考文獻

[1]肖湘寧，徐永海.電能質量問題剖析[J].電網技術，2001（03）.