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建设智能电网平台,提升电能质量

    经济社会的发展,使得不同时代对电能质量问题的关注点有所区别。未来,随着新能源的不断接入,电力电子设备的更新换代,以及多元化电能质量需求的发展等,电能质量将面临更多挑战。建设坚强智能电网,将能更好地提升电能质量。
  应对电能质量需求变化的挑战
  “随着经济社会发展(包括电网技术发展),人们对电能质量的认识也在不断发展,在不同时期对电能质量的要求也不相同。在目前的电能使用中,电力负荷发生了非常大的变化。由于工业企业不断发展和民用电力结构的变化,电力系统出现了非线性用电情况增多、冲击性负荷增多的现象。这使得电力网络系统中的电压和电流经常发生异常的变化和波动,造成了输变电线路的供电不平衡等问题,使电能质量受到干扰和污染。
  新能源大规模应用,也使电网的非线性、波动性日趋严重。新能源中的风力变流器、光伏逆变器都是通过半导体功率开关器件的开通和关断,把直流或频率变化的电能转化为50赫兹交流电能,在此逆变环节会产生谐波、三相不平衡等电能质量问题。另外新能源发电的启停、功率频繁变化都会引起电网电压发生较大波动;甚至当发生用电故障时,电网电压的暂态过程极易引发新能源发电单元的大规模脱网,放大故障规模、范围。
  为满足经济社会发展而变化的电能质量需求,还应该重视用电电能质量。在客户侧,应从用电系统规划建设方面进行引导和服务,从设备级进行质量监测和优化治理,引导用户根据自身用电设备特性和用电协议,配置必需的
无功补偿设备、谐波治理设备。
  例如对于工业客户,要求在客户侧配置一定数量的容性
无功补偿装置、保持一定水平的功率因数、避免电压质量恶化;对于发射电流谐波含量较高的电力客户,可采用增加无源滤波器、有源电力滤波器(APF)、静止无功补偿装置(SVC)等无源或有源谐波治理方案来提高电能质量。中国电力科学研究院广泛开展了面向客户的能效提升、电能质量诊断、分布式光伏接入等服务咨询工作,除此之外还及时做好了变频器、逆变器等非线性负荷设备入网前的质量检验工作。
  积极构建坚强智能电网
  对于不同时代关注的电能质量问题,国网智能电网研究院电工新材料及微电子研究所所长于坤山有过精辟的总结:第一代电网,关注是否有电,即“电压的有无”;第二代电网,关注电压合格率、波形质量(谐波)、电压波动与闪变、三相对称性、频率稳定性、以及动态电能质量指标等;第三代电网,关注用户对电能质量的多元化需求,“定制电力”将逐渐清晰并成为现实。
  电能质量提升面临哪些问题和需求?于坤山认为主要集中在:电源远离负荷中心的长距离输电,解决受端弱系统的无功、电压问题,提高输电系统的经济性,间歇式可再生能源发电并网问题,提高系统的安全稳定性。
  金沙国际唯一官网网址国风资源丰富地区大多远离负荷中心,电网规模相对较小,调峰能力低,大规模风电就地利用困难,需要在更大范围消纳。而大规模间歇式电源具有随机功率波动特性,这种随机波动性与负荷的波动性叠加,更加大了电网调峰压力,运行控制困难;间歇式电源尚不具备常规电源对电力系统的支撑能力,大规模接入对电网安全、稳定运行带来挑战。

  先进电力电子技术将极大推动电网技术创新。想要提高现有电网输送能力和实现电网的安全经济运行,就需要精心规划并灵活使用灵活交流输电、直流输电和柔性直流输电等先进技术,积极推动以新材料和新型电力电子器件技术发展而带动的新一轮电网技术创新。基于电压源换流器的柔性直流输电技术是现阶段电网新技术关注的热点,以此为核心努力实现直流断路器、直流变换器及其直流电网控制保护技术突破,逐渐构建直流电网技术体系并进行示范应用。
  通过这些技术,预期可以实现一些目标,如提高电网灵活运行与控制的能力;解决输配电网输电功率瓶颈问题;解决可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等难题。


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