摘要：由于傳統(tǒng)能源的逐漸枯竭和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，電力系統(tǒng)將面臨巨大的改革，分布式發(fā)電是未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，而電能質(zhì)量問(wèn)題是任何發(fā)電方式都避免不了的問(wèn)題。該文就分布式發(fā)電系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析，指出其存在的問(wèn)題并發(fā)掘其潛力，最后提出了一些可行的研究方向。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電 電能質(zhì)量 制定電力技術(shù) 無(wú)功補(bǔ)償

20世紀(jì)80年代以來(lái)，大量基于計(jì)算機(jī)的控制設(shè)備和電力電子裝置投入使用，使得電能質(zhì)量的性能變得非常敏感;調(diào)速電機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償裝置和新型負(fù)荷的出現(xiàn)導(dǎo)致系統(tǒng)諧波水平不斷上升，對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求;電力用戶不斷增長(zhǎng)的電能質(zhì)量意識(shí)迫使電力公司提高供電質(zhì)量。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)體制下，世界各國(guó)對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，并采取了相應(yīng)的解決策略。

現(xiàn)在全世界的供電系統(tǒng)中90%是以大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓為特征的單一式供電系統(tǒng)，但是由于傳統(tǒng)能源資源的逐漸枯竭，當(dāng)今社會(huì)許多部門對(duì)電能質(zhì)量要求的提高，以及世界各國(guó)對(duì)環(huán)保問(wèn)題的日益重視，一種環(huán)保、高效、靈活的發(fā)電方式-分布式發(fā)電已經(jīng)被世界各國(guó)所重視，成為21世紀(jì)電力系統(tǒng)最重要的研究方向。分布式發(fā)電的引入將對(duì)現(xiàn)有的電力系統(tǒng)產(chǎn)生極大的影響，歐美許多國(guó)家已經(jīng)對(duì)這種新型的發(fā)電方式開展科學(xué)研究，我國(guó)的分布式發(fā)電的研究落后于一些歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，但是近年來(lái)我國(guó)也對(duì)分布式發(fā)電開展了一些基礎(chǔ)性的研究，本文就分布式發(fā)電對(duì)電能質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性造成的影響進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)相關(guān)的問(wèn)題提出自己的看法。

1分布式發(fā)電給電能質(zhì)量帶來(lái)的潛在問(wèn)題

分布式發(fā)電是建立在電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)上，大量的電力電子轉(zhuǎn)換器將應(yīng)用到電力系統(tǒng)中來(lái)，這些器件將擔(dān)負(fù)著能量的傳遞和負(fù)荷的投切等重要功能。隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，供電系統(tǒng)中增加了大量的非線性負(fù)載，特別是開關(guān)方式工作的靜止變流器，對(duì)其進(jìn)行操作會(huì)引起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，引起電網(wǎng)的諧波污染。現(xiàn)在較為常見的電能質(zhì)量問(wèn)題有：頻率偏移、長(zhǎng)時(shí)電壓偏移、短時(shí)電壓偏移、電磁暫態(tài)、三相不平衡、波形失真、電壓波動(dòng)和閃變等現(xiàn)象，其中波形失真中間的諧波問(wèn)題是最近幾年才被逐漸重視的。

分布式發(fā)電(DG)對(duì)電能質(zhì)量主要有兩個(gè)方面的影響。首先對(duì)電壓閃變?cè)斐捎绊憽ｋ妷洪W變是燈光照度不穩(wěn)定而造成的視感，傳統(tǒng)電網(wǎng)引起電壓閃變的主要原因是負(fù)荷的瞬時(shí)變化，隨著分布式發(fā)電的引入，將帶來(lái)引起電壓閃變的其他因素。這些因素主要是以下幾個(gè)方面：某個(gè)大型分布式單元的啟動(dòng)，分布式單元輸出的短時(shí)劇變，以及分布式單元與系統(tǒng)中電壓反饋控制設(shè)備相互作用而帶來(lái)的不利影響。

眾所周知，電力系統(tǒng)中存在大量的非線性成分從而引入了大量的諧波。諧波的引入對(duì)電力系統(tǒng)造成的危害有：諧波的出現(xiàn)增加了電站和用戶設(shè)備的功率損耗;有時(shí)諧波會(huì)使敏感負(fù)荷或者控制設(shè)備發(fā)生故障;電網(wǎng)波形中諧波成分比例過(guò)大，會(huì)使一些電力設(shè)備壽命減少，如變壓器、發(fā)電機(jī)、電容器等。由于電力電子器件大量應(yīng)用于分布式發(fā)電，所以不可避免的給系統(tǒng)帶來(lái)大量諧波。至于帶來(lái)諧波的幅度和階次受到發(fā)電方式以及轉(zhuǎn)換器的工作模式的影響。

2分布式發(fā)電對(duì)電能質(zhì)量改善存在潛在的優(yōu)勢(shì)

雖然分布式發(fā)電的引入給系統(tǒng)帶來(lái)許多不確定性，造成電壓閃變以及引進(jìn)大量諧波，使電能質(zhì)量的一些方面進(jìn)一步惡化，但是分布式發(fā)電也存在改善電能質(zhì)量的潛力。首先分布式電源能夠及時(shí)快速的提供電能，當(dāng)電網(wǎng)關(guān)聯(lián)負(fù)載較大時(shí)，分布式電源在相關(guān)控制策略下在盡可能短的時(shí)間內(nèi)投入使用，使系統(tǒng)盡可能少的減少故障，從而提高整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

現(xiàn)在許多電力系統(tǒng)的專家和學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了較為廣泛深入的研究。在抑制諧波、降低電壓波動(dòng)和閃變以及解決三相不平衡方面，目前已經(jīng)有幾種裝置可供選擇。技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟的有無(wú)源濾波器、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)等，隨著高性能的電力電子元件(例如GTO、IGBT、LTT等)的出現(xiàn)以及微處理和微電子技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)電力專家提出了柔性交流輸電系統(tǒng)(又稱FACTS)，現(xiàn)在主要的FACTS裝置有：靜止無(wú)功補(bǔ)償器(STATCOM)，晶閘管控制的串聯(lián)投切電容器(TSSC)、可控串聯(lián)補(bǔ)償電容器(TCSC)、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)等。作為FACTS技術(shù)在配電系統(tǒng)應(yīng)用的延伸--DFACTS技術(shù)(又稱CustomPower技術(shù))已成為改善傳統(tǒng)集中式發(fā)電系統(tǒng)電能質(zhì)量的有力工具。該技術(shù)的核心器件是IGBT，目前主要的裝置有：有源濾波器、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)、配電系統(tǒng)用靜止無(wú)功補(bǔ)償器、固態(tài)切換開關(guān)等。APF是補(bǔ)償諧波的有效工具，DVR是抑制電壓陷落的有效裝置。

以上改善電能質(zhì)量的技術(shù)是建立在電力電子技術(shù)和通信控制技術(shù)的基礎(chǔ)上的，而分布式發(fā)電正是建立在電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)和控制技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，這樣新型電力系統(tǒng)使得復(fù)用自身的電力電子轉(zhuǎn)換器成為可能，利用現(xiàn)有電力電子設(shè)備吸收或釋放有功、無(wú)功，從而不僅實(shí)現(xiàn)電能的傳輸轉(zhuǎn)換，而且改善了系統(tǒng)的電能質(zhì)量，減少了系統(tǒng)的額外投資。當(dāng)然實(shí)現(xiàn)以上功能要建立精確的控制策略，分布式發(fā)電自身的電力電子轉(zhuǎn)換設(shè)備不可能完全代替改善傳統(tǒng)電網(wǎng)電能質(zhì)量的設(shè)備技術(shù)，能夠?qū)⒎植际桨l(fā)電設(shè)備應(yīng)用到DFACTS技術(shù)中去，不僅提高了電能質(zhì)量水平，而且減少了設(shè)備投資。

3可行的研究方案及其思路

從發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)看，DFACTS技術(shù)逐漸成為電力公司和用戶的最優(yōu)選擇。此種技術(shù)的基礎(chǔ)正是現(xiàn)代電力電子技術(shù)及其相關(guān)的檢測(cè)和控制技術(shù)，尤其是可控硅器件的水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。未來(lái)電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)是分布式發(fā)電。分布式發(fā)電技術(shù)也是基于這些技術(shù)才可以得以發(fā)展，所以充分結(jié)合現(xiàn)有改善電能質(zhì)量的有效技術(shù)，探討分布式發(fā)電帶來(lái)電能質(zhì)量新問(wèn)題的成因，這將是一種十分可行的研究方案。下面將提出一些具體的研究?jī)?nèi)容：

大量電力電子器件應(yīng)用到分布式發(fā)電，將會(huì)給電能質(zhì)量問(wèn)題帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)是非常必要的。

分布式發(fā)電本身可以產(chǎn)生大量的有功和無(wú)功，如果能夠合理的應(yīng)用這些能量來(lái)改善電能質(zhì)量，將節(jié)省設(shè)備投資。

將分布式發(fā)電自身潛在優(yōu)勢(shì)充分的利用在改善電能質(zhì)量，合理的控制策略是必不可少的。

分布式發(fā)電無(wú)法解決自身的所有問(wèn)題，傳統(tǒng)電網(wǎng)改善電能質(zhì)量的技術(shù)可以結(jié)合到分布式發(fā)電中。這種兼容并包的研究思路既可以減少開發(fā)研究時(shí)間，又可以保證電能的高質(zhì)量。

分布式發(fā)電廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)，傳統(tǒng)的檢測(cè)和分析方法很難適應(yīng)于電能質(zhì)量的評(píng)估，因此有必要對(duì)此進(jìn)行研究。

4結(jié)論

雖然我國(guó)現(xiàn)狀是傳統(tǒng)集中式大電網(wǎng)，但是電力未來(lái)發(fā)展方向?qū)⑹欠植际桨l(fā)電。歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)認(rèn)清了趨勢(shì)，對(duì)分布式發(fā)電已經(jīng)開展了廣泛的研究。我國(guó)對(duì)此的研究雖然還處于剛剛起步階段，但是已經(jīng)開始對(duì)此方向投入大量的精力和物力，鼓勵(lì)相關(guān)人員對(duì)此進(jìn)行廣泛深入的研究。電能質(zhì)量問(wèn)題是任何發(fā)電方式都不能避免的問(wèn)題，越早對(duì)其進(jìn)行研究，將對(duì)我國(guó)分布式發(fā)電的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。