新型電力系統(tǒng)下的電能質(zhì)量問題分析與思考
隨著新型電力系統(tǒng)“源-網(wǎng)-荷-儲”側(cè)特性發(fā)生巨大改變,與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比,新型電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題更加突出,而且發(fā)生了新的變化。
在“雙碳”目標(biāo)下,新能源為主體的新型電力系統(tǒng)給電能質(zhì)量領(lǐng)域帶來的機遇和挑戰(zhàn),進一步促進電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化工作開展。
1.新型電力系統(tǒng)特征
新型電力系統(tǒng)的可再生能源占比高、電力電子裝備占比高,因而具有系統(tǒng)慣量低、抗擾能力低、多尺度響應(yīng)、能源供給不確定等特點。
●新能源機組因采用電力電子變流器接口,不再具備傳統(tǒng)同步機組基于旋轉(zhuǎn)動能的慣量響應(yīng)特性。
●新能源電力系統(tǒng)過載能力低,對頻率和電壓偏差的耐受能力不足,在系統(tǒng)頻率或電壓大幅波動情況下容易脫網(wǎng),給系統(tǒng)穩(wěn)定帶來不利影響。
●多樣化變流器之間及其與傳統(tǒng)電網(wǎng)元件之間的多尺度、寬頻帶電磁動態(tài)引發(fā)全新的穩(wěn)定性問題,穩(wěn)定控制難度增加。
●由于風(fēng)電、光伏等的出力取決于風(fēng)、光照強度等環(huán)境氣候因素,存在較大的不確定性。
新型電力系統(tǒng)的可再生能源占比高、電力電子裝備占比高的特性會造成電壓越限、三相不平衡以及諧波。
光伏、風(fēng)電等新能源具有波動性、隨機性、間歇性,會導(dǎo)致電壓中斷、暫態(tài)過電壓、三相不平衡;電力電子裝備具有非線性特征,隨著電力電子器件的開關(guān)頻率不斷提高,會導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生諧波、甚至是超高次諧波。因此,相比傳統(tǒng)電力系統(tǒng),新型電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題更加突出,而且有新的變化。
2.新型電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題
與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比,新型電力系統(tǒng)的電壓偏差問題主要表現(xiàn)為電壓過高,且日益突出。其問題來源包括分布式電源(DG)出力波動性且接入位置分布不均,高比例并網(wǎng)引發(fā)電壓越限;配電網(wǎng)輕載時,DG的接入會導(dǎo)致某些節(jié)點電壓偏差超過限值,線路重載時,電網(wǎng)中接入分布式光伏電源有助于減少線路電壓損失,并抬升饋線電壓。
新型電力系統(tǒng)中,各種非對稱性故障、分布式電源三相不平衡以及單相負荷/電源也在加劇三相不平衡。對此,需要對各相電壓電流進行調(diào)整,包括實施自動換相、配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、負荷動態(tài)規(guī)劃等運行措施,應(yīng)用三相不平衡補償裝置等。
新型電力系統(tǒng)的諧波問題也呈現(xiàn)出新的特征,表現(xiàn)為:污染來源更加廣泛、交互耦合更加緊密、不確定性更顯著等。
如何處理諧波?首先需要利用諧波監(jiān)測系統(tǒng)獲取諧波相關(guān)的數(shù)據(jù),進行數(shù)據(jù)分析、建立諧波模型;然后確定諧波位置、主導(dǎo)諧波源,并進行諧波責(zé)任劃分,再根據(jù)諧波溯源的結(jié)果對關(guān)鍵諧波源進行治理。其中,精準(zhǔn)的諧波溯源和合理的諧波責(zé)任劃分是諧波監(jiān)控與治理的前提,也是高品質(zhì)電能的保證。
3.解決方案
常規(guī)各類保護機制多用于電網(wǎng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較明顯變化后的最后保護手段,其往往難以捕捉到事故前夕的細微數(shù)據(jù)變動。應(yīng)對新型電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題,路之生推出的電能質(zhì)量云檢測系統(tǒng),可實現(xiàn)對裝置、系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控和保護(設(shè)備數(shù)據(jù)實時遠傳、設(shè)備故障主動上報等),管理人員可通過PC或手持終端隨時隨地迅速準(zhǔn)確掌握設(shè)備及系統(tǒng)的運行狀況。
目前市面上電能質(zhì)量治理產(chǎn)品種類繁多,但更多的為單一產(chǎn)品,且沒有全面考慮不同現(xiàn)場的實際情況。最終,這些產(chǎn)品無法滿足用戶實際所需要的治理效果。路之生團隊深度應(yīng)用“全電流、全電壓”技術(shù)理論,以貼合客戶運行環(huán)境的技術(shù)方案和完整的項目技術(shù)流程,從成本、性能、可靠性等角度綜合考慮,為電能質(zhì)量用戶排憂解難。