淺析智能電網(wǎng)與電能質(zhì)量

韓佃禮

（中國(guó)聯(lián)合工程公司，浙江 杭州 310052）

1 智能電網(wǎng)概述

1.1 智能電網(wǎng)應(yīng)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(dòng)化，構(gòu)成利用廣域通信網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)的巨大的智能化機(jī)器；三是自愈：能夠靠自己檢測(cè)到故障，然后自己判斷并做出相應(yīng)的控制行動(dòng)，在客戶發(fā)現(xiàn)問題之前自行解決問題；四是可靠：電網(wǎng)承受擾動(dòng)與沖擊的能力更強(qiáng)、運(yùn)行更加安全；五是經(jīng)濟(jì)：非常高的電網(wǎng)資產(chǎn)利用效率、可以讓電力工業(yè)和公眾的利益達(dá)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(dāng)?shù)男?，發(fā)電的比率相當(dāng)高、并且實(shí)現(xiàn)了電力工作環(huán)?；?/p>

1.2 以下因素成為智能電網(wǎng)發(fā)展的幾方面的動(dòng)力：（1）社會(huì)對(duì)電力的需求量日益增大；（2）可再生能源發(fā)電大力并網(wǎng)的主要形勢(shì)，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(duì)較高的可靠性、相對(duì)高電能質(zhì)量的供電需求在不斷增長(zhǎng)；（4）潛在的市場(chǎng)推動(dòng)力；（5）與智能電網(wǎng)相關(guān)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)將快速發(fā)展，以此來帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1.3 智能電網(wǎng)，基于新能源技術(shù)、分布式發(fā)電技術(shù)、大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)水平、遠(yuǎn)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(wǎng)的發(fā)展是推動(dòng)能源變革和第三次工業(yè)革命的必由之路。

2 智能電網(wǎng)建設(shè)的必要性

以微電子技術(shù)為核心的大量新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及用電智能化對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量提出很高的要求。要“加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)”。國(guó)家電網(wǎng)公司提出建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的理念。當(dāng)前，我國(guó)新能源發(fā)展面臨著四個(gè)方面的問題：一是中國(guó)目前對(duì)于整個(gè)新能源發(fā)展缺乏詳細(xì)的規(guī)劃；二是有關(guān)新能源的關(guān)鍵技術(shù)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(wǎng)能夠很好的解決這些問題。十二五期間，國(guó)家將會(huì)加大對(duì)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和改造的力度，加快電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)擴(kuò)張與聯(lián)網(wǎng)逐步形成，系統(tǒng)運(yùn)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(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提高整個(gè)電力系統(tǒng)及設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵保證，對(duì)其所進(jìn)行的探索和研究可以顯著提高電網(wǎng)的智能水平，配合我國(guó)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的總體部署，能有效地為電網(wǎng)的檢測(cè)、分析、事故排查提供有力的技術(shù)支持，進(jìn)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(zhì)量難題

什么是電能質(zhì)量？它是指電力系統(tǒng)里面電能的質(zhì)量。最完美的電能的波形是理想的對(duì)稱正弦波形。但是由于其他因素的干擾會(huì)導(dǎo)致波形發(fā)生偏離，所以就帶來了電能質(zhì)量難題。在智能電網(wǎng)建設(shè)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(zhì)量問題，同時(shí)，應(yīng)當(dāng)把保障電能質(zhì)量作為智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要組成部分。

3.1 諧波的問題：當(dāng)前，在我國(guó)電力系統(tǒng)中，電壓暫降、暫升和短時(shí)中斷，諧波產(chǎn)生的電壓波形畸變，已經(jīng)成為影響電能質(zhì)量的最重要的問題。用新能源進(jìn)行發(fā)電的程序里，諧波出現(xiàn)的最關(guān)鍵的原因是：線路電抗和發(fā)電機(jī)并聯(lián)補(bǔ)償電容器產(chǎn)生的諧波電流和發(fā)電機(jī)自己的設(shè)施，諧波電流很大程度決定了電能的質(zhì)量好壞，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)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(wǎng)系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，非常容易把諧波電流放大從而發(fā)生諧振，這會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生極大的損害。

3.2 閃變的問題。如今我們了解的我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備里，很多都是用的軟并網(wǎng)方式的發(fā)電機(jī)組，在運(yùn)行的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很多的沖擊電流，因此產(chǎn)生閃變問題。在真正風(fēng)速大于最高限定的風(fēng)速的時(shí)候，發(fā)電機(jī)就會(huì)自己?jiǎn)?dòng)，當(dāng)所有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)一起運(yùn)行時(shí)，就會(huì)對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊，從而使電網(wǎng)產(chǎn)生閃變問題。

4 新能源發(fā)電電能質(zhì)量問題的控制方法

4.1 對(duì)諧波的抑制策略。產(chǎn)生諧波的最關(guān)鍵的原因是負(fù)載的非線性。在電流經(jīng)過負(fù)載的時(shí)候，和負(fù)載上的電壓不是線性關(guān)系，這樣就會(huì)有非正弦電流產(chǎn)生，因此諧波也隨之產(chǎn)生。諧波污染對(duì)電力系統(tǒng)的危害是非常嚴(yán)重的。在工廠用電力電子轉(zhuǎn)換器大電機(jī)組的時(shí)候，一定要做好對(duì)應(yīng)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(wǎng)諧波的規(guī)定。在工廠把諧波電流加入配電網(wǎng)里的時(shí)候，要以供電公共連接點(diǎn)的諧波源發(fā)電和發(fā)電廠裝機(jī)的容量為參考，并且考慮供電設(shè)施的總的容量比值，再對(duì)諧波電流進(jìn)行分配，只有做到這些，才可以更好的抑制發(fā)電產(chǎn)生的諧波問題。另外，在用新能源發(fā)電時(shí)，盡量不要用單一的發(fā)電機(jī)，由于它會(huì)導(dǎo)致部分諧波電壓變高，這會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生損害。所以，運(yùn)用各種不同類型的發(fā)電機(jī)相互配合，控制諧波電流，保證新能源發(fā)電的運(yùn)行過程更加的安全、可靠。

4.2 解決閃變問題的措施：風(fēng)力發(fā)電時(shí)，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生損害最大的因素就是閃變問題。接入風(fēng)力發(fā)電廠的連接點(diǎn)的閃變干擾值一定要符合電能質(zhì)量、電壓規(guī)定的波動(dòng)以及閃變的規(guī)定，并且，風(fēng)力發(fā)電廠因?yàn)榘l(fā)電過程中產(chǎn)生的長(zhǎng)、短時(shí)間的閃變值，一定要要以供電公共連接點(diǎn)的諧波源發(fā)電和發(fā)電廠裝機(jī)的容量為參考，并且考慮供電設(shè)施的總的容量比值，再對(duì)諧波電流進(jìn)行分配，只有做到這些，才可以更好的抑制發(fā)電產(chǎn)生的閃變問題。

5 電能質(zhì)量的6個(gè)顯著特點(diǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)的要求

電能質(zhì)量指標(biāo)的動(dòng)態(tài)性：概率統(tǒng)計(jì)方法（通常取95%概率大值）。電能質(zhì)量擾動(dòng)的潛在性和傳播性：監(jiān)測(cè)記錄時(shí)間長(zhǎng)短、監(jiān)測(cè)設(shè)點(diǎn)等。電能質(zhì)量影響的相關(guān)性：設(shè)立同步監(jiān)測(cè)點(diǎn)，綜合評(píng)估。電能質(zhì)量責(zé)任的特殊性：功率方向、諧波潮流等，對(duì)特定用戶及發(fā)生源等的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)記錄。電能質(zhì)量評(píng)估的復(fù)雜性：質(zhì)量評(píng)估方法、兼容性評(píng)價(jià)、CBEMA曲線與智能化分析。電能質(zhì)量控制的整體性：事故診斷、監(jiān)測(cè)預(yù)警、指導(dǎo)緩和抑制補(bǔ)償措施，監(jiān)測(cè)→監(jiān)控。

結(jié)語(yǔ)

在利用新能源發(fā)電的過程中，改善電能質(zhì)量是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要工作之一，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的管理和分析起到關(guān)鍵作用。在改善電能質(zhì)量問題上，對(duì)電力系統(tǒng)的不間斷分析與監(jiān)測(cè)方式已經(jīng)越來越受到人們的重視。

[1]肖湘寧，徐永海.電能質(zhì)量問題剖析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2001（03）.