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【漲姿勢】淺談未來智能電網下的電能質量

時間:2016-01-25 點擊:


        關鍵詞: 智能電網  電能質量  微電網

電能質量擾動,專業而言指的與理想電壓電流的偏差偏離,這樣帶來擾動,電磁干擾,如果擾動對設備有負面影響,不必要的保護動作,運行性能下降,損毀,壽命減少,這一類產生干擾了,就是電能干擾。未來電網是否有更多干擾?

2015年9月7日,中國能源峰會在順義拉開帷幕。8日下午,中國電力科學研究院電力電子研究所主任王同勛,做了關于電能質量與發展的報告,分析了未來電網和智能電網環境下的電能質量的趨勢。

目前國標針對電能質量擾動的類型是有幾大類,電壓質量相關的有電壓偏差,電壓諧波,還有不平衡度,另外就是波動,另外還有電流相關電流的諧波,電流不平衡度,現在新出的國標關于電能質量擾動。關于電磁兼容/電能質量標準的目標,保證電磁兼容性的高概率,同時不產生影響其他任何設備的干擾這樣一種能力。這樣的話它就包括兩個方面的要求,一個就是說你這個設備運行過程當中,你不能發射干擾,就是你的發射量在一定范圍內。另外你具備一定能力,在有干擾情況下有正常工作,不受干擾工作,一個是發射一個是耐受,這是兩方面要求,現在標準體系里面針對設備也是提這兩方面的限制。關于影響干擾概率的因素一個是發射方面一個是抗擾還有干擾傳播方面的三個因素。后面討論新變化也是從這三方面探討。

微網環境下的光伏、風電、電動汽車都是未來智能電網下一些新的設備,這些設備主要特點通過電力電子裝置或者電力電子變流器來并入電網,就會帶來一系列的問題。另外現有設備升級,節能設備,另外就是小型設備的規?;?,智能電網相關一些技術,像電力載波通信,它是用比較高的頻率大概50到120KHz的載波頻率進行通信。另外電網側應用的電池儲能,另外還有一些配電網的控制技術,像無功電壓的控制技術,還有網絡重構技術,這些都會對電能質量造成一些影響。主要影響一個是常規一些諧波,3、5、7、9、11這些依然存在,突出特點就是其他頻段諧波問題或者擾動再增加,像高頻諧波,電力電子裝置開發頻率,還有較高奇數次諧波,高次又是奇次諧波問題。另外就是間諧波問題,對補償帶來一些挑戰。另外就是單相設備小容量的大規模的這類設備,會引起不平衡的問題。

電壓變動

電壓快速波動這一類問題在增多,一方面由于新的技術,頻繁進行控制,控制過程當中會產生電壓擾動。第二方面設備抗擾能力,芯片制造或者汽車加工,還有一些電子設備它對電能質量擾動耐受能力,或者供電質量要求在提高,其實說明抗擾能力有待提高。表現在變流器這方面可控變流器廣泛應用它的抗擾特性跟之前不控整流的差異性。另外提到節能燈具閃變特征跟我們現在國標電壓波動閃變這個標準,當時定的標準都是基于對白熾燈的影響,現在看來常規的間諧波對節能燈的作用和這個對白熾燈的作用差別是很大的。白熾燈可能是對電壓的有效值的波動比較敏感,但是現在LED和緊湊型燈具對電壓峰值波動比較明顯。

新型設備

電動汽車充電站、電力線載波通信,原來以前這種5K到150K之間的諧波比較少,不在它的工作范圍內,現在這種諧波變大了,它對電力載波的影響問題。另外就是傳播途徑,電網也在發生變化。如果分布式電源增多了,滲透率比較高的情況下,可能大部分通過本地解決電力供應問題,這樣輸電網相對會弱一些,這樣表現出來,這是分析圖形,輸電網變弱,配電網變強,輸電線路電纜化,低壓電網的電容性元件增多也是影響電磁兼容的一個因素。針對上面這些問題IEC77A工作組,因為77A針對電磁兼容低頻現象專門的技術委員會,因為電磁質量問題屬于低頻傳到干擾這個范疇的。它這個委員會有幾個工作組第一個工作組關注諧波問題,第二個工作組關注電壓變動。第六個工作組低頻抗擾度實驗。第八個工作組與網絡頻率有關的電磁干擾。針對分布式電源分散電源抗擾發射評估的導則,另外涉及到現有技術報告的修訂中考慮了具有波動和不平衡特點的分布式電源。關于2到150KHz擾動兼容水平,現在進度比較緩慢,這個問題是比較新的問題又比較復雜,它需要開展工作一個擾動傳播,還有高頻諧波的疊加問題。剛才說的是IEC開展相關工作。

電能質量

CIGE/CIREDGWGC4.24,C4.24“與未來電力網絡相關聯的電能質量和EMC問題”,是2015年成立的CIGRE和CRIED聯合工作組。目前進度形成這樣技術手冊這樣一個大綱,后面再針對這個大綱進行公布,我現在介紹一下它的大綱情況。它包括11個部分。

第二章主要介紹電力電子技術新進展。包括電力電子變流器拓撲、控制方式,不同拓撲對電能質量的影響。另外發電與儲能中的電力電子技術,風電、衛星燃氣輪機、光伏、然電池、飛輪、電池等。輸電網的電力電子技術,直流輸電、FACTS。配電網的電力電子技術。

第三章關于智能電網與電能質量問題,智能電網運行指標還有新型的電能質量擾動。還有低壓直流電網電能質量,電能質量大數據。

第四章關于干擾概率的變化,發射增加,抗繞能力下降,傳播增強。

第五章探討微電網與電能質量問題。這個微網孤島/并網模式下電能質量有差異。單一或多功能治理設備。孤島模式下逆變器的運行,并網與離網它的電能質量,直流微網與交流電網的融合問題,獨立運行的相關問題。

六、七、八章是電壓無功控制和電能質量的影響問題。

第七章是配網重構與電能質量,包括故障后的配網重構,非故障時的配電網重構,以及電能質量指標。

第八章是需求側管理與電能質量,重點關注需求側管理對電能質量的影響,通過需求側管理一個是降低發射,提高抗擾。

第九章關于新型測量技術針對新型擾動肯定要制定新的測量方法,包括一個監測點的配制原則,涉及到的一些測量環境,智能站里頭用的IED來的是數字信號這一類的問題,軟件方面就是測量方法,包括數據后處理,還有新的指標一些測量方法的問題。另外他們還關注數據的處理和存儲以及數據安全的問題。第十章新型抑制技術和治理問題。目標就是為了減少發射,另外就是提高電網運行改善抗擾能力,手段從用戶側一個傳統的咱們說治理設備,另外就是你提高設備本身抗擾能力。電網側就是提高短路容量。針對電能質量治理對象可能就是電壓幅值相干的、諧波、高頻諧波、不平衡、電壓波動和閃變。

最后涉及電能質量與經濟性,電能質量損失增加,損失的評估計算,另外就是損失責任分擔,然后就是市場機制,這是后續工作組開展的工作。

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