分布式電源接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量問(wèn)題研究

張廷勝

（青海省綠色發(fā)電集團(tuán)股份有限公司，青海 西寧 810000）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升，我國(guó)的電力產(chǎn)業(yè)需要不斷地進(jìn)步提高，從而保障電能質(zhì)量。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，可以充分利用分布式電源并網(wǎng)的可行性進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)電能的質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估。在分布式發(fā)電的模式當(dāng)中，電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)已形成了全新的電能供需模式，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力能源產(chǎn)業(yè)的大力支持，對(duì)處于分散狀態(tài)的可用電力能源進(jìn)行有效利用，在實(shí)現(xiàn)資源合理配置的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 分布式發(fā)電技術(shù)概述

在分布式發(fā)電技術(shù)當(dāng)中，根據(jù)初始能源的不同，可以分為可再生能源分布式發(fā)電、化石能源分布式發(fā)電以及混合分布式發(fā)電這三種技術(shù)?？稍偕茉捶植及l(fā)電技術(shù)當(dāng)中包含著多種方式，比如風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)等。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，可以對(duì)其風(fēng)力能源進(jìn)行充分應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)電能的有效轉(zhuǎn)化。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，需要在風(fēng)力電機(jī)的基礎(chǔ)上，有效帶動(dòng)風(fēng)車葉片，在增速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下提升旋轉(zhuǎn)的速度，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電可以分為并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電和獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電兩種情況。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)主要根據(jù)光伏特效的應(yīng)用原理，對(duì)光伏電池進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)電能的充分轉(zhuǎn)化，這種方式會(huì)產(chǎn)生廢氣和噪音等污染現(xiàn)象，因此對(duì)于環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定程度的威脅[1]。在此種情況下，需要對(duì)其技術(shù)進(jìn)行有效的改進(jìn)，不斷減少其影響。在燃料電池發(fā)電的過(guò)程當(dāng)中，需要將燃料當(dāng)中的化學(xué)能量充分轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)電能的有效轉(zhuǎn)化。在工作運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，是不需要利用燃燒的方式來(lái)轉(zhuǎn)化電能的，從而保護(hù)了環(huán)境，其中主要是在電化學(xué)的過(guò)程當(dāng)中對(duì)電能進(jìn)行獲取的。

2 分布式電源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響

在分布式電源并網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行有效的分析，從而有效的改善。本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析[2]。

1）對(duì)于風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，由于早期的風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量相對(duì)較小，因此都會(huì)在異步電動(dòng)機(jī)的配合下有效應(yīng)用供電網(wǎng)。其中，變速風(fēng)機(jī)以及雙饋應(yīng)電機(jī)等多種新型的發(fā)電機(jī)組得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。但是在此種情況下，大規(guī)模的應(yīng)用會(huì)使得電網(wǎng)本身的系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量受到一定的影響。風(fēng)能本身所具備的隨機(jī)性、間歇性等多種特點(diǎn)，造成了風(fēng)電機(jī)輸出的電能處于波動(dòng)和隨機(jī)的狀態(tài)當(dāng)中，因此在穩(wěn)定性方面相對(duì)較差。一般情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用了大量的軟并網(wǎng)方式，因此在并網(wǎng)的瞬間就會(huì)形成相對(duì)較強(qiáng)的沖擊電流現(xiàn)象。如果風(fēng)速出現(xiàn)了超速的現(xiàn)象，風(fēng)電機(jī)組就會(huì)出現(xiàn)額定電壓退出的現(xiàn)象。

2）太陽(yáng)能并網(wǎng)光伏的技術(shù)主要是在太陽(yáng)能光伏陣列的情況下產(chǎn)生直流電的。在電力電子的設(shè)備支持下，需要直接或者利用變壓器的方式進(jìn)行電網(wǎng)的有效并入。在我國(guó)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，呈現(xiàn)出了“分散開(kāi)發(fā)、低電壓就地接入”的現(xiàn)象，并且在部分地區(qū)出現(xiàn)了“大規(guī)模集中開(kāi)發(fā)、中高壓接入”的特點(diǎn)。在此種情況下，需要充分應(yīng)用太陽(yáng)能的時(shí)間分布特點(diǎn)，從而起到一定的削峰作用。但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，外界的因素對(duì)發(fā)電功率會(huì)造成一定程度的影響，比如太陽(yáng)能的光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度以及天氣變化等。比如在太陽(yáng)光晝夜變化的情況下，對(duì)于設(shè)備本身的利用效率會(huì)造成一定的影響。因此在此種情況下，需要通過(guò)最大功率點(diǎn)和跟蹤控制法的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)電力功率的有效調(diào)節(jié)。在光伏發(fā)電的過(guò)程當(dāng)中，另外的一個(gè)會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響的因素集中體現(xiàn)在了諧波影響方面。其中逆變裝置會(huì)以適當(dāng)?shù)姆绞讲呗詫?duì)功率因數(shù)和控制諧波的效果產(chǎn)生有效的作用。

3）在微型燃?xì)廨啓C(jī)并網(wǎng)方面，現(xiàn)階段主要為小型熱力發(fā)動(dòng)力，在體積方面比較小，質(zhì)量也相對(duì)較輕，但是在發(fā)電功率方面是相對(duì)較高的，對(duì)于環(huán)境的污染也相對(duì)較小。

3 電能質(zhì)量改善措施

1）可以安裝電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置，利用動(dòng)態(tài)響應(yīng)相對(duì)迅速的無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)和改善，如靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）、靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）,也被稱為靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）、電力濾波器以及統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器（UPQC）等多種設(shè)備。其中,動(dòng)態(tài)無(wú)功設(shè)備補(bǔ)償器可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率大小的有效調(diào)節(jié)，可以保持電壓的穩(wěn)定狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行性能的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，需要將動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝在分布式電源的出口低壓側(cè)，有效控制電壓偏差量，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓的目的，保證電壓的波動(dòng)處于正常的狀態(tài)當(dāng)中，整體提升風(fēng)電場(chǎng)的低電壓穿越能力。

2）可以安裝超級(jí)電容器的儲(chǔ)能裝置來(lái)提升電能的質(zhì)量。超級(jí)電容器本身的功率密度相對(duì)較高，充放電時(shí)間相對(duì)較短，并且其循環(huán)的壽命也相對(duì)較長(zhǎng)，因此得到了相對(duì)廣泛的應(yīng)用。在超級(jí)電容器的儲(chǔ)能系統(tǒng)方面，需要最大限度地改善微網(wǎng)電能質(zhì)量。在此種情況下，需要對(duì)其采取一定的控制策略，利用儲(chǔ)能裝置的有效調(diào)節(jié)對(duì)電網(wǎng)注入有功功率和無(wú)功功率大小的控制，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的有效提升。在超級(jí)電容器的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，功率的密度相對(duì)較高，因此充電的時(shí)間相對(duì)較快，可以實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)釋放能量，解決電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置當(dāng)中所出現(xiàn)的瞬間停電現(xiàn)象，對(duì)于電壓的下降和電壓的驟升等問(wèn)題也可以實(shí)現(xiàn)最大限度的控制。在此種情況下，需要充分利用超級(jí)電容對(duì)電能進(jìn)行吸收或者補(bǔ)充，達(dá)到對(duì)電壓的有效控制[3]。除此之外，對(duì)于公共連接點(diǎn)短路的提升方面，需要對(duì)分布式電源所引起的電壓波動(dòng)和閃變現(xiàn)象進(jìn)行有效改善和調(diào)節(jié)。利用人工調(diào)節(jié)的方式對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得不同時(shí)間段內(nèi)的機(jī)組可以進(jìn)行起動(dòng)和停止。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的電力市場(chǎng)存在著較大的競(jìng)爭(zhēng)壓力，因此分布式發(fā)電技術(shù)得到了相對(duì)廣泛的應(yīng)用。在分布式發(fā)電接入方式當(dāng)中，需要最大限度地實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的有效運(yùn)行和合理控制，最終對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行改善，提升其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。