分布式發(fā)電對電能質量的影響及解決措施

賈雄

摘 要：因能源結構的不同，各國的發(fā)電形式會有很大的區(qū)別，我國目前仍以火力發(fā)電為主，這在很大程度上會消耗煤炭、石油、天然氣等燃料，而隨著能源的緊張，急需改變這種以煤炭、石油、天然氣為主要燃料的發(fā)電形式，以太陽能發(fā)電、光伏電池、風力發(fā)電為主要形式的分布式發(fā)電技術且能有效的解決這一難題。但在分布式發(fā)電技術的引入過程中不可避免會對電能質量產生影響，因此，必須重視在應用分布式發(fā)電技術的同時又提高電能質量，文章在分析分布式發(fā)電對電能質量產生影響的基礎上，提出了具體的解決措施，具有一定的借鑒價值。

關鍵詞：分布式發(fā)電；電能質量

隨著傳統(tǒng)能源資源的逐漸枯竭，可再生能源在電力發(fā)電過程中的利用已成為必然趨勢，因此，分布式發(fā)電這種環(huán)保、高效、靈活的可再生能源發(fā)電方式受到了廣泛的關注，并在我國得到了初步的應用和深入的研究，但分布式發(fā)電的引入必然會對現(xiàn)有電力系統(tǒng)產生影響，特別是電能質量方面，在改善電能質量的同時，必然也會影響電能質量。而在人們生產生活對電能高質量要求背景下，在引入分布式發(fā)電技術的同時必須重視電能質量的提高。因此，對分布式發(fā)電對電能質量的影響及解決措施進行研究具有一定的實際意義，不僅能促進電力系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展，還能進一步提高電能質量。

1 分布式發(fā)電在電能質量改善方面的優(yōu)勢

分布式發(fā)電的引用不僅可有效解決電力行業(yè)能源問題，還可改善電能質量。分布式發(fā)電在電能供給方面的速度較快，若電網(wǎng)關聯(lián)負載較大，可通過相關策略使分布式電源在短時間內投入使用，從而減少系統(tǒng)故障時間，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。特別是隨著諧波抑制、電壓波動降低等技術方面的研究應用，如技術已經(jīng)相當成熟的有無源濾波器、靜止無功補償裝置（SVC）等為電能質量的進一步提高提供了更多的保障。另外，分布式發(fā)電技術融入了電力電子、計算機、通信等技術，這就為復用自身的電力電子轉換器成提供了可能，利用現(xiàn)有電力電子設備吸收或釋放有功、無功，從而實現(xiàn)電能傳輸轉換，在改善電能質量的同時減少了投資成本。

2 分布式發(fā)電在影響電能質量方面的問題

如上文所述，分布式發(fā)電的核心技術是電力電子，然而在電力電子元件的運作中，會使供電系統(tǒng)中含有大量的非線性負載，很容易引起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，產生諧波污染，進而影響電能質量。據(jù)筆者歸納，在分布式發(fā)電技術的應用過程中，可能帶來的電能質量問題主要包括以下幾個方面：

其一，產生電壓閃變。分布式發(fā)電起停受諸多因素的影響，如用戶需求、氣候條件等，而這些因素的不確定性正好易導致配電網(wǎng)產生電壓閃變。其二，產生諧波。分布式發(fā)電在多種情況下會引入諧波，這主要是因為分布式電源本身就是一個諧波源，再加上通過逆變器接人配電網(wǎng)，極易產生諧波，而諧波的產生對電力系統(tǒng)的危害是巨大的，所產生的電能質量影響也是非常明顯的。其三，影響系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓。基于太陽能、風能等可再生能源的分布式發(fā)電技術，其發(fā)電量易受自然因素的影響，在這種狀態(tài)很不穩(wěn)定，甚至會出現(xiàn)頻繁的起停，這將會使其他用戶的供電電壓受到?jīng)_擊。其四，影響系統(tǒng)電壓波動。分布式發(fā)電的接入對配電網(wǎng)電壓波動的影響要視其具體情況而定，一般為分布式電源與當?shù)刎摵刹粎f(xié)調運行或分布式電源接入位置、容量不合理時產生電壓波動。總之，分布式發(fā)電中大量電力電子技術的應用必然會帶來一定的電能質量問題，因此，有必采取相應措施提高電能質量，以促進分布式發(fā)電技術的規(guī)模化應用。

3 分布式發(fā)電引入時電能質量改善措施

分布式發(fā)電廣泛的應用所帶來的電能質量問題是必然的，基于電力系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性出發(fā)，為了保證電能質量，需要針對性的提出以下解決措施。

（一）儲能技術的應用。對于大多數(shù)可再生能源而言，發(fā)電量波動是必然的，若想抑制配電網(wǎng)供電電壓由于發(fā)電量波動而產生影響，則需在配電網(wǎng)內儲能。基于配電網(wǎng)短路容量減少考慮，不宜設置專門的儲能節(jié)點，而應在分布式發(fā)電單元內設置儲能部件，主要蓄電池、超級電容器、飛輪等儲能手段。

（二）安裝補償裝置。分布式電源電能質量問題還可通過針對性地安裝補償裝置來改善。例如，向交流電網(wǎng)輸出直流的問題可以通過在逆變器電網(wǎng)側串聯(lián)變壓器來解決。當然，還可以添加有源濾波器。有源濾波器的主要元件是單相或三相逆變器，自然具有潛在的電能質量補償能力。

（三）采用電能質量調節(jié)器。可以利用有源濾波器和并聯(lián)有源濾波器串聯(lián)起來的優(yōu)點滿足基于分布式電源的微網(wǎng)對電能質量的控制要求。通用電能質量調節(jié)器（UPQC）正是基于這一思想來實現(xiàn)的，兩個三相逆變器，一個并聯(lián)在電網(wǎng)的公共連接點，另一個串聯(lián)在公共連接點和電網(wǎng)之間的輸電線路上。前者保證公共連接點上的電壓合乎要求，后者阻止電網(wǎng)側電壓變化對電網(wǎng)的影響。

（四）諧波的抑制。對諧波的抑制除了安裝有源濾波器及補償設備等一般性方法外，還可以從改善網(wǎng)絡環(huán)境的角度入手。通過微電源的逆變器使微網(wǎng)整體表現(xiàn)為對諧波的強阻尼環(huán)境，從根本上消除諧波產生的條件。

4 結語

分布式發(fā)電作為未來電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，在其應用過程中必然會遇到一些問題，電能質量問題與人們的生產生活及社會經(jīng)濟的發(fā)展是緊密相聯(lián)的，因此需要加以重視，除了文章所述相關問題及解決方法外，還需要在應用過程中進一步加強研究。

參考文獻：

[1] 焦龍，張春寧，分布式發(fā)電對寧夏電網(wǎng)電能質量的影響[J].寧夏電力：2011，（1）.