新型電力系統下的電能質量問題分析與思考

隨著新型電力系統“源-網-荷-儲”側特性發生巨大改變，與傳統電力系統相比，新型電力系統電能質量問題更加突出，而且發生了新的變化。

在“雙碳”目標下，新能源為主體的新型電力系統給電能質量領域帶來的機遇和挑戰，進一步促進電能質量標準化工作開展。

1.新型電力系統特征

新型電力系統的可再生能源占比高、電力電子裝備占比高，因而具有系統慣量低、抗擾能力低、多尺度響應、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，不再具備傳統同步機組基于旋轉動能的慣量響應特性。

●新能源電力系統過載能力低，對頻率和電壓偏差的耐受能力不足，在系統頻率或電壓大幅波動情況下容易脫網，給系統穩定帶來不利影響。

●多樣化變流器之間及其與傳統電網元件之間的多尺度、寬頻帶電磁動態引發全新的穩定性問題，穩定控制難度增加。

●由于風電、光伏等的出力取決于風、光照強度等環境氣候因素，存在較大的不確定性。

新型電力系統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、風電等新能源具有波動性、隨機性、間歇性，會導致電壓中斷、暫態過電壓、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頻率不斷提高，會導致系統產生諧波、甚至是超高次諧波。因此，相比傳統電力系統，新型電力系統電能質量問題更加突出，而且有新的變化。

2.新型電力系統的電能質量問題

與傳統電力系統相比，新型電力系統的電壓偏差問題主要表現為電壓過高，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，高比例并網引發電壓越限；配電網輕載時，DG的接入會導致某些節點電壓偏差超過限值，線路重載時，電網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整，包括實施自動換相、配電網絡重構、負荷動態規劃等運行措施，應用三相不平衡補償裝置等。

新型電力系統的諧波問題也呈現出新的特征，表現為：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測系統獲取諧波相關的數據，進行數據分析、建立諧波模型；然后確定諧波位置、主導諧波源，并進行諧波責任劃分，再根據諧波溯源的結果對關鍵諧波源進行治理。其中，精準的諧波溯源和合理的諧波責任劃分是諧波監控與治理的前提，也是高品質電能的保證。

3.解決方案

常規各類保護機制多用于電網數據出現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據變動。應對新型電力系統的電能質量問題，路之生推出的電能質量云檢測系統，可實現對裝置、系統數據的實時監控和保護(設備數據實時遠傳、設備故障主動上報等)，管理人員可通過PC或手持終端隨時隨地迅速準確掌握設備及系統的運行狀況。

目前市面上電能質量治理產品種類繁多，但更多的為單一產品，且沒有全面考慮不同現場的實際情況。最終，這些產品無法滿足用戶實際所需要的治理效果。路之生團隊深度應用“全電流、全電壓”技術理論，以貼合客戶運行環境的技術方案和完整的項目技術流程，從成本、性能、可靠性等角度綜合考慮，為電能質量用戶排憂解難。