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智能电网的电能质量怎样控制?

智能电网的电能质量怎样控制?

  • 分类:行业新闻
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  • 来源:
  • 发布时间:2021-05-12
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【概要描述】随着太阳能、风能、生物质能等新能源以分布式发电、微电网、中小型电站(含储能电站、电动汽车充电站)等形式大量接入配电网,使得新形势下的智能电网面临诸多新问题。图1描述了智能电网架构下的电能质量控制结构

智能电网的电能质量怎样控制?

【概要描述】随着太阳能、风能、生物质能等新能源以分布式发电、微电网、中小型电站(含储能电站、电动汽车充电站)等形式大量接入配电网,使得新形势下的智能电网面临诸多新问题。图1描述了智能电网架构下的电能质量控制结构

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随着太阳能、风能、生物质能等新能源以分布式发电、微电网、中小型电站(含储能电站、电动汽车充电站)等形式大量接入配电网,使得新形势下的智能电网面临诸多新问题。图1描述了智能电网架构下的电能质量控制结构,其主要由分布式发电、输配电网络、用电负荷、电能质量补偿器等构成。一方面,作为新能源接入的核心动力,电力电子变换装备的大量接入,使得输配电网的电能质量呈现新特征、新问题,亟待解决;另一方面,用电侧负荷的多样性、非线性、冲击性等日益加剧,电能高效利用迫在眉睫,这些新问题给电能质量控制技术带来了机遇与挑战。作为智能电网的核心,微电网是耦合了多种能源的非线性复杂系统,其内部的分布式电源具有间歇性、复杂性、多样性、不稳定性等特点,其电能质量呈现的新问题与新特征日益突出。因此,为保证微电网接入情况下配电网的安全稳定运行,亟需研究和解决的关键问题之一就是电能质量问题。

1、电能质量补偿器的分类

电能质量补偿控制技术可分为主动控制技术和被动治理技术。图2针对不同的电能质量问题,对相应的补偿装置进行分类介绍。被动治理技术是通过并接或串接额外的电力电子补偿器来抑制或治理诸如谐波、无功、三相不平衡等电能质量问题,补偿装置主要包括无源电力滤波器(PPF)、有源电力滤波器(APF)、混合型有源电力滤波器(HAPF)、无功补偿器、动态电压恢复器(DVR)、电能质量综合调节器(UPQC)等。其中,基于模块化多电平变换器(MMC)的电能质量补偿器因其低压模块化串级结构,正成为中高压电能质量治理技术的研究热点与未来趋势。而主动控制技术是用电设备或分布式电源通过改变自身的输入或输出阻抗特性来兼顾电能质量治理功能。电能质量主动控制技术不仅可提升电能利用率,还能在无需增加额外的补偿器的情况下,改善系统整体的电能质量。

2、电能质量补偿器的控制方法

目前,电能质量补偿器多采用电压源型或电流源型变换器。常用的补偿器电流控制方法主要有:滞环控制,无差拍控制,模型预测控制,比例积分(PI)控制,比例谐振(PR)控制,重复控制及非线性鲁棒控制等。此外,通过改进常规电流控制,可以改善单一电流控制方式的控制性能。比如:常规PI和矢量PI结合的控制方法,可简化谐波检测环节;谐波分频补偿方式,与传统全频段补偿方式相比,提高各次谐波的检测精度与补偿精度,特别适用于各种高低压混合有源滤波装置等。

3、大型分布式电站的电能质量分析与控制

随着光伏、风能等大型分布式电站(10 kV~35 kV等级)的渗透率的提高,主要由多逆变器构成的分布式电站系统所产生的谐波与输配电系统的交互耦合也愈加复杂。分布式电站输出的谐波呈现出高频次、宽频域的特性。图3为典型分布式电站谐振放大系数与谐波次数、输电距离的关系。谐波在输电网传播的过程中,受输电线中的分布电容以及背景谐波电压等因素的影响,会产生电流和电压的谐振放大。有2种治理方案可抑制宽频域谐波在输电网络中的串并联谐振问题,即:改变输电网络参数,通过并联电抗器达到消除谐振的目的;安装高压混合有源滤波装置,降低流入电网的谐波电流含量。

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