電能質量問題分析論文

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摘要：由于傳統能源的逐漸枯竭和人們對環境保護的重視，電力系統將面臨巨大的改革，分布式發電是未來電力系統的發展方向，而電能質量問題是任何發電方式都避免不了的問題。該文就分布式發電系統中可能出現的電能質量問題進行分析，指出其存在的問題并發掘其潛力，最后提出了一些可行的研究方向。

關鍵詞：分布式發電電能質量制定電力技術無功補償

20世紀80年代以來，大量基于計算機的控制設備和電力電子裝置投入使用，使得電能質量的性能變得非常敏感；調速電機、無功補償裝置和新型負荷的出現導致系統諧波水平不斷上升，對電能質量提出了更高的要求；電力用戶不斷增長的電能質量意識迫使電力公司提高供電質量。在傳統的電力系統體制下，世界各國對電能質量問題進行了深入的研究，并采取了相應的解決策略。

現在全世界的供電系統中90%是以大機組、大電網、高電壓為特征的單一式供電系統，但是由于傳統能源資源的逐漸枯竭，當今社會許多部門對電能質量要求的提高，以及世界各國對環保問題的日益重視，一種環保、高效、靈活的發電方式－分布式發電已經被世界各國所重視，成為21世紀電力系統最重要的研究方向。分布式發電的引入將對現有的電力系統產生極大的影響，歐美許多國家已經對這種新型的發電方式開展科學研究，我國的分布式發電的研究落后于一些歐美發達國家，但是近年來我國也對分布式發電開展了一些基礎性的研究，本文就分布式發電對電能質量和系統穩定性造成的影響進行分析，進而對相關的問題提出自己的看法。

1分布式發電給電能質量帶來的潛在問題

分布式發電是建立在電力電子技術的基礎上，大量的電力電子轉換器將應用到電力系統中來，這些器件將擔負著能量的傳遞和負荷的投切等重要功能。隨著電力電子技術的廣泛應用與發展，供電系統中增加了大量的非線性負載，特別是開關方式工作的靜止變流器，對其進行操作會引起電網電流、電壓波形發生畸變，引起電網的諧波污染。現在較為常見的電能質量問題有：頻率偏移、長時電壓偏移、短時電壓偏移、電磁暫態、三相不平衡、波形失真、電壓波動和閃變等現象，其中波形失真中間的諧波問題是最近幾年才被逐漸重視的。

分布式發電（DG）對電能質量主要有兩個方面的影響。首先對電壓閃變造成影響。電壓閃變是燈光照度不穩定而造成的視感，傳統電網引起電壓閃變的主要原因是負荷的瞬時變化，隨著分布式發電的引入，將帶來引起電壓閃變的其他因素。這些因素主要是以下幾個方面：某個大型分布式單元的啟動，分布式單元輸出的短時劇變，以及分布式單元與系統中電壓反饋控制設備相互作用而帶來的不利影響。

眾所周知，電力系統中存在大量的非線性成分從而引入了大量的諧波。諧波的引入對電力系統造成的危害有：諧波的出現增加了電站和用戶設備的功率損耗；有時諧波會使敏感負荷或者控制設備發生故障；電網波形中諧波成分比例過大，會使一些電力設備壽命減少，如變壓器、發電機、電容器等。由于電力電子器件大量應用于分布式發電，所以不可避免的給系統帶來大量諧波。至于帶來諧波的幅度和階次受到發電方式以及轉換器的工作模式的影響。

2分布式發電對電能質量改善存在潛在的優勢

雖然分布式發電的引入給系統帶來許多不確定性，造成電壓閃變以及引進大量諧波，使電能質量的一些方面進一步惡化，但是分布式發電也存在改善電能質量的潛力。首先分布式電源能夠及時快速的提供電能，當電網關聯負載較大時，分布式電源在相關控制策略下在盡可能短的時間內投入使用，使系統盡可能少的減少故障，從而提高整個電網系統的穩定性。

現在許多電力系統的專家和學者對傳統電網的電能質量問題進行了較為廣泛深入的研究。在抑制諧波、降低電壓波動和閃變以及解決三相不平衡方面，目前已經有幾種裝置可供選擇。技術已經相當成熟的有無源濾波器、靜止無功補償裝置（SVC）等，隨著高性能的電力電子元件（例如GTO、IGBT、LTT等）的出現以及微處理和微電子技術、信息技術和控制技術的發展，美國電力專家提出了柔性交流輸電系統（又稱FACTS），現在主要的FACTS裝置有：靜止無功補償器（STATCOM），晶閘管控制的串聯投切電容器（TSSC）、可控串聯補償電容器（TCSC）、統一潮流控制器（UPFC）等。作為FACTS技術在配電系統應用的延伸--DFACTS技術（又稱CustomPower技術）已成為改善傳統集中式發電系統電能質量的有力工具。該技術的核心器件是IGBT，目前主要的裝置有：有源濾波器、動態電壓恢復、配電系統用靜止無功補償器、固態切換開關等。APF是補償諧波的有效工具，DVR是抑制電壓陷落的有效裝置。

以上改善電能質量的技術是建立在電力電子技術和通信控制技術的基礎上的，而分布式發電正是建立在電力電子技術、計算機、通訊技術和控制技術發展的基礎上，這樣新型電力系統使得復用自身的電力電子轉換器成為可能，利用現有電力電子設備吸收或釋放有功、無功，從而不僅實現電能的傳輸轉換，而且改善了系統的電能質量，減少了系統的額外投資。當然實現以上功能要建立精確的控制策略，分布式發電自身的電力電子轉換設備不可能完全代替改善傳統電網電能質量的設備技術，能夠將分布式發電設備應用到DFACTS技術中去，不僅提高了電能質量水平，而且減少了設備投資。

3可行的研究方案及其思路

從發達國家來看，DFACTS技術逐漸成為電力公司和用戶的最優選擇。此種技術的基礎正是現代電力電子技術及其相關的檢測和控制技術，尤其是可控硅器件的水平和經濟實用性。未來電力系統發展的必然趨勢是分布式發電。分布式發電技術也是基于這些技術才可以得以發展，所以充分結合現有改善電能質量的有效技術，探討分布式發電帶來電能質量新問題的成因，這將是一種十分可行的研究方案。下面將提出一些具體的研究內容：

大量電力電子器件應用到分布式發電，將會給電能質量問題帶來新的挑戰，對未來可能出現的問題進行合理的預測是非常必要的。

分布式發電本身可以產生大量的有功和無功，如果能夠合理的應用這些能量來改善電能質量，將節省設備投資。

將分布式發電自身潛在優勢充分的利用在改善電能質量，合理的控制策略是必不可少的。

分布式發電無法解決自身的所有問題，傳統電網改善電能質量的技術可以結合到分布式發電中。這種兼容并包的研究思路既可以減少開發研究時間，又可以保證電能的高質量。

分布式發電廣泛應用到電力系統，傳統的檢測和分析方法很難適應于電能質量的評估，因此有必要對此進行研究。

4結論

雖然我國現狀是傳統集中式大電網，但是電力未來發展方向將是分布式發電。歐美一些發達國家已經認清了趨勢，對分布式發電已經開展了廣泛的研究。我國對此的研究雖然還處于剛剛起步階段，但是已經開始對此方向投入大量的精力和物力，鼓勵相關人員對此進行廣泛深入的研究。電能質量問題是任何發電方式都不能避免的問題，越早對其進行研究，將對我國分布式發電的發展起到積極的促進作用。