新能源接入下低压配电网的电能质量分析与治理措施

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

王兴强 1 贾腾飞 2 王亚军3

四川省 成都 甘肃省酒泉市肃州区东风厂区电厂 732750

摘要

新能源并网低压配电网后,电能质量面临电压波动、谐波污染、三相失衡等挑战。本文深入分析了新能源接入对电能质量的多方面影响,并详细阐述了电能质量提升的关键技术,包括采用有源滤波消除谐波、无功补偿改善功率因数、电压调节器稳定电压等措施。同时,提出了预防、监测与治理相结合的电能质量管理策略,并指出政策法规和标准体系的重要支撑作用,展望了智能化、精细化、高效化的未来发展趋势。


关键词

新能源接入;低压配电网;电能质量分析

正文


引言

随着新能源技术的迅猛进步和其在低压配电网中的广泛接入,电能质量问题逐渐浮出水面,成为亟待解决的关键议题。新能源发电的固有间歇性和不确定性特征,给电网的稳定运行带来了新的考验。鉴于此,本文旨在全面剖析新能源接入对电能质量产生的具体影响,并积极探索行之有效的治理策略。这对于维护电网安全、提升电能品质、推动新能源可持续发展具有深远意义。

一、新能源接入对低压配电网电能质量的影响

() 新能源接入引发的电能质量问题概览

太阳能、风能等新能源因清洁、可再生特性,在全球范围内得到广泛采用。然而,随着这些新能源大规模接入低压配电网,一系列电能质量问题开始显现。新能源发电存在的间歇性和不确定性,给电网的功率平衡带来了巨大挑战,可能导致电压波动、频率偏移等问题频发。相较于传统电网,新能源发电的这些特性降低了电网的惯性和自我调节能力,对电网的稳定运行构成了新的威胁。

() 具体电能质量问题剖析

1.电压波动与闪变:新能源发电的输出功率易受天气状况、光照强度、风速等自然因素的影响,表现出较大的波动性。这种波动性直接传导至电网电压,严重时可能引发电压闪变,对电力设备的正常运行和用户的用电体验造成干扰。特别是在新能源发电占比较高的区域,电压波动问题尤为显著。

2.谐波污染问题:新能源发电设备,如逆变器,在直流电转交流电的过程中,会产生大量谐波。这些谐波注入电网,对电网环境造成污染,影响电力设备的性能和使用寿命。同时,谐波还可能引发电网谐振,进一步加剧电能质量问题。

3.三相不平衡现象:新能源接入点可能因发电设备配置不当、负荷分布不均等因素,导致三相电流或电压不平衡。三相不平衡会增加电网的附加损耗,降低电力设备的运行效率,甚至可能对用户的用电设备造成损害。

() 实例分析:某地区新能源接入后的电能质量状况

以某特定地区为例,近年来该地区积极推广新能源,太阳能和风能发电装机容量持续增长。然而,随着新能源的大规模接入,该地区电网的电能质量问题日益凸显。监测数据显示,该地区电压波动幅度较大,部分时段电压波动值超出了国家标准规定的范围。同时,电网中的谐波含量也明显上升,对电力设备和用户用电设备造成了不良影响。针对这些问题,亟需采取切实有效的治理措施加以解决。

二、新能源接入下低压配电网电能质量治理技术

() 电能质量治理技术概述

随着新能源在低压配电网中的广泛接入,电能质量问题日益成为制约电网稳定运行的瓶颈。业界为此积极研发了多种电能质量治理技术,以精准应对新能源接入带来的挑战,确保电网的平稳高效运行。

在选择治理技术时,我们需注重技术的针对性、适应性和经济性。技术应能准确识别并解决具体的电能质量问题,如谐波、电压波动等;同时,要具备良好的适应性和可扩展性,以适应新能源发电的间歇性和波动性。此外,还要考虑技术的经济性和实用性,确保在提升电能质量的同时,不会过度增加运营成本。

这些治理技术已在新能源接入点、敏感用户端及电网关键节点得到广泛应用,为提升电网电能质量、保障电网稳定运行发挥了重要作用。

() 具体治理技术应用

有源滤波技术是一种高效的电能质量治理手段。它通过实时监测电网中的谐波电流,并注入与之相反相位的补偿电流,从而有效抵消谐波,降低谐波含量。在新能源接入点,逆变器等设备产生的谐波是电能质量的主要污染源。有源滤波器能够灵活应对,根据实际需求进行定制化配置,显著提升电网的电能质量。

无功补偿技术则是通过安装无功补偿设备,如电容器组、静止无功补偿器等,为电网提供无功功率支持,改善新能源接入点的功率因数。这不仅有助于提升电网的电压稳定性,还能减少电网损耗,提高电力设备的运行效率。

电压调节器则是一种能够自动调节电网电压的设备。它实时监测电网电压,并根据电压波动情况自动调节输出电压,确保新能源接入点的电压稳定在允许范围内。

() 案例分析:某风电场电能质量治理实践

以某风电场为例,该风电场接入低压配电网后,出现了电压波动大、谐波污染严重等电能质量问题。为改善这一状况,项目方采取了有源滤波和无功补偿的综合治理方案。

在风电场出口处安装了有源滤波器,有效消除了谐波污染,使谐波含量降低至国家标准范围内。同时,在风电场内部配置了无功补偿设备,提高了功率因数,增强了电网的稳定性。治理后,电压波动明显减小,电网的运行效率得到显著提升。这一实践充分证明了电能质量治理技术在新能源接入低压配电网中的有效性和必要性。

三、新能源接入下低压配电网电能质量管理的策略与建议

() 电能质量管理策略构建

面对新能源接入低压配电网所引发的电能质量问题,我们亟需构建一套全面的电能质量管理策略体系。这一策略体系应涵盖预防控制、实时监测与有效治理三大核心环节。

在预防控制方面,需将电能质量管理前置至新能源发展规划阶段,确保新能源设施的建设与电网的电能质量承载能力相协调匹配。通过科学优化新能源接入点的选址布局,最大限度减少对周边电能质量的不良影响。同时,积极推广采用低谐波、高功率因数的新能源发电设备,从源头上削弱电能质量问题的产生基础。

对于实时监测,构建全面的电能质量监控体系至关重要,它需实时追踪新能源接入点的电压、电流及谐波状况。借助深度的数据分析技术,能够迅速察觉并预告潜在的电能质量问题,为后续治理奠定数据基础。在治理环节,则需依据监控结果,精准施策,如运用有源滤波技术、无功补偿装置及电压稳定设备,并建立治理效果评估机制,以保障治理措施的长效与实效。

() 政策法规与标准体系支撑

国内外已形成完善的新能源接入电能质量管理政策法规与标准体系,为管理提供了法律和技术保障,促进了新能源发展。国家制定了电能质量标准,明确了指标限制和测试方法,同时政府出台激励政策,鼓励企业采用先进治理技术,提升电能质量。

() 未来发展趋势与建议展望

未来,新能源接入低压配电网电能质量管理将更加注重智能化、精细化和高效化。建议进一步加强电能质量监测系统的智能化建设,提高监测数据的准确性和实时性,实现电能质量的智能预警和精准治理。同时,应加大电能质量治理技术的研发创新力度,积极推广应用更高效、更经济的治理技术,降低治理成本,提高治理效果。

以欧洲某先进国家为例,该国通过实施严格的电能质量标准和监管措施,有效保障了新能源接入下的电能质量稳定可靠,为新能源的健康发展提供了有力支撑。我国应充分借鉴其成功经验,不断加强电能质量管理,为新能源的快速发展提供坚实保障。

结论:新能源接入低压配电网虽引发电能质量问题,但借助先进的治理技术和策略,这些问题可得到有效解决。完善的政策法规与标准体系为电能质量管理提供了有力保障。未来,智能化监测、精细化治理及高效技术应用将成为新能源并网管理的新方向。

参考文献:

[1]钟浩,舒栋,张磊,.考虑电能质量的配电网增值服务双层优化模型[J].电力系统保护与控制, 2023, 51(23):16-25.

[2]张旺,吴雪,徐佳琪,.含新能源风电接入的配电网电能质量研究[J].微型电脑应用, 2023, 39(3):91-95.

[3]何晋伟,孟维奇,蒋玮,.新能源配电网电能质量典型问题分析及应对策略[J].高电压技术, 2023, 49(7):2983-2994. 

王兴强(1991.06)男  汉族  四川省成都人  学历中专

主要研究方向:低压配电

贾腾飞(1989.10)男  汉族  河北省邯郸市涉县人  学历本科

主要研究方向:低压配电

王亚军(1992.10)男  汉族  甘肃省天水市秦安县人  学历大专

主要研究方向:低压配电


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