淺談智能微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的諧波治理

摘要：智能微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的特性容易引發(fā)諧波，而諧波導(dǎo)致電力損耗加大，降低供電質(zhì)量。本文從諧波的產(chǎn)生原因和危害做出詳細(xì)闡述，并結(jié)合智能微電網(wǎng)提出了治理諧波的方法和措施。

關(guān)鍵詞：智能微電網(wǎng)；諧波危害；治理方法

1引言

國務(wù)院“十三五”規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)發(fā)展綱要要求大力發(fā)展新型的、清潔環(huán)保的、經(jīng)濟(jì)的、可持續(xù)發(fā)展的清潔能源。改善因化石能源日益枯竭的不利局面需要大力發(fā)展新能源，如風(fēng)能、太陽能等新能源。為適應(yīng)新能源的發(fā)展需求，彌補(bǔ)現(xiàn)有大電網(wǎng)供電系統(tǒng)的不足，需要克服光伏發(fā)電的缺點(diǎn)，節(jié)約化石能源，打破我國電網(wǎng)國家壟斷的局面。

2智能微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的簡要說明

智能微電網(wǎng)是指由分布電源、儲能裝置、能源變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。微電網(wǎng)以分布式電源、分散型資源或用戶的小型電站為主，是結(jié)合終端用戶質(zhì)量管理和能源梯級利用技術(shù)形成的小型模塊化，其運(yùn)行模式有并網(wǎng)、離網(wǎng)兩種。

智能微電網(wǎng)在能源的可持續(xù)發(fā)展及能源供應(yīng)的穩(wěn)定性、可靠性等方面具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）智能微電網(wǎng)可以增強(qiáng)電力系統(tǒng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，能夠提高電力系統(tǒng)的可靠性。大跨度、長距離、大容量的電網(wǎng)系統(tǒng)存在因動(dòng)態(tài)事故造成大面積停電的威脅，智能微電網(wǎng)的內(nèi)助可恢復(fù)較大面積的供電，主動(dòng)應(yīng)對突發(fā)停電引起的用電威脅，同時(shí)可降低環(huán)境污染。

（2）智能微電網(wǎng)能促進(jìn)可再生能源分布發(fā)電并網(wǎng)，有利于我國可再生能源的應(yīng)用和發(fā)展，對電力系統(tǒng)邊緣區(qū)域可進(jìn)行離網(wǎng)式管控，建立“電網(wǎng)友好型”單個(gè)管控單元。

（3）智能微電網(wǎng)在能量管理中為用戶提供個(gè)性化服務(wù)， 有利于提高電網(wǎng)服務(wù)水平。智能微電網(wǎng)終端用戶差異化服務(wù)能突出能量管理特點(diǎn)，可為終端用戶提供不同的電能質(zhì)量，提升供電可靠性。微電網(wǎng)采用就地消耗，有效減少遠(yuǎn)距離電能傳輸、多級變送的線路損耗，節(jié)約投資。

3諧波的存在對機(jī)械設(shè)備危害

在我國所涉及的電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)的理想電壓和電流波均是頻率為50 Hz的正弦波，但是非線性電力設(shè)備 例如可控硅、變頻器、UPS、中頻爐等大領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)產(chǎn)生許多畸變的諧波電流，導(dǎo)致諧波電流耦合在電線線路上出現(xiàn)諧波電壓。

由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)和閃變與非線性負(fù)載，容易使基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。那么，諧波在智能微電網(wǎng)中會(huì)引起什么危害呢？

（1）諧波會(huì)對部分電氣設(shè)備的正常工作產(chǎn)生一定的干擾，例如使機(jī)械體產(chǎn)生非正常的機(jī)械振動(dòng)，向環(huán)境傳遞了有害的噪聲等，還可能使變壓器局部嚴(yán)重過熱，造成變壓器的提前老化；抑或是使電容器、電纜等電力系統(tǒng)部分發(fā)熱，致使元件加速老化，減少其使用壽命，也帶來資源浪費(fèi)；還會(huì)使得電力元件的損耗加大，終浪費(fèi)人力物力進(jìn)行修復(fù)和更換。

（2）諧波使基礎(chǔ)電網(wǎng)設(shè)施中的部分電力元件產(chǎn)生附加的能量損失，降低了電纜在發(fā)電和電力輸出及用電設(shè)備的效率。大量諧波流過中線時(shí)會(huì)使線路過熱，使其提前老化減少使用壽命，甚至引起火災(zāi)造成大量的財(cái)產(chǎn)損耗，還可能影響電氣設(shè)備的正常化生產(chǎn)和合理運(yùn)作。

（3）電網(wǎng)諧振可能使諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍，會(huì)對系統(tǒng)，特別是對電容器及與之串聯(lián)的電抗器形成很大的威脅，使電容器和電抗器自主發(fā)熱而產(chǎn)生焚燒現(xiàn)象，造成不必要的資源破壞。

（4）臨近的諧波源或較高次諧波會(huì)對通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生有害噪聲、降低用戶之間的通信質(zhì)量，讓用戶無法正常進(jìn)行溝通，或是計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障、無法開啟， 這些問題都無法保證人們的正常生活和工作，可能導(dǎo)致重要信息的大量丟失，使工控系統(tǒng)崩潰，造成人們無法正常用電。

4智能微電網(wǎng)中的諧波治理

既然諧波的危害如此之大、涉及范圍如此之廣，那么治理諧波就顯得較為突出，對供電系統(tǒng)的正常使用、維護(hù)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

諧波治理的方法和措施如下：

（1）在線檢測，定時(shí)記錄和存儲電壓、電流、有功功率、 無功功率、頻率、相位等電力參數(shù)的變化趨勢。

（2）加強(qiáng)智能微電網(wǎng)系統(tǒng)工作人員的專業(yè)水平，使大家懂得諧波治理是一件保障電網(wǎng)運(yùn)作、提高供電質(zhì)量的大事。相關(guān)部門應(yīng)該普及諧波治理知識，自上而下提高對諧波治理重要性的認(rèn)識。

5智能微電網(wǎng)諧波治理的重要性

要想治理好諧波，首先要從源頭抓起。例如，電力設(shè)備中的變頻器是容易產(chǎn)生諧波的電力電子設(shè)備。為提高設(shè)備使用率，節(jié)能降耗，改善環(huán)境污染，對提高人們生活質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

6平臺介紹

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)系統(tǒng)通過在源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝監(jiān)測、分析、保護(hù)、治理裝置，通過高性能邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)并上傳至企業(yè)微網(wǎng)平臺。平臺根據(jù)電網(wǎng)價(jià)格、用電負(fù)荷、電網(wǎng)調(diào)度指令等情況，調(diào)整各系統(tǒng)控制策略并遠(yuǎn)程下發(fā)，使企業(yè)微電網(wǎng)始終合理穩(wěn)定運(yùn)行，降低企業(yè)用電成本，實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)、信息互動(dòng)。

6.1業(yè)務(wù)邏輯圖

6.2平臺架構(gòu)

6.3組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

6.4平臺功能

6.5主要功能

6.5.1電力監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的五遙功能，根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行頁面組態(tài)繪制配電一次圖監(jiān)視，能實(shí)現(xiàn)曲線趨勢分析，對電力參數(shù)進(jìn)行集抄，查看綜保SOE事件，查看故障錄波，對電力參數(shù)進(jìn)行平均值統(tǒng)計(jì)，對主要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測如：直流屏、發(fā)電機(jī)、變壓器等。

6.5.2電能管理

提供用電集抄，用電統(tǒng)計(jì)，分時(shí)段用電統(tǒng)計(jì)，用電同環(huán)比分析，分組用電統(tǒng)計(jì)等功能。

6.5.3電能質(zhì)量

提供電能質(zhì)量的穩(wěn)態(tài)監(jiān)測，諧波頻譜圖分析，曲線分析，SOE事件，ITIC、SEMI容忍度曲線分析、故障錄波等功能。

6.5.4能耗分析

提供支路能耗統(tǒng)計(jì)，分組能耗統(tǒng)計(jì)，能耗折標(biāo)統(tǒng)計(jì)，能耗同環(huán)比分析，能源流向圖等功能。

6.5.5分布式光伏

提供光伏電站運(yùn)行監(jiān)視，逆變器運(yùn)行監(jiān)視，電站發(fā)電統(tǒng)計(jì)，逆變器發(fā)電統(tǒng)計(jì)，光伏電站配電監(jiān)測，逆變器曲線分析等功能。

6.5.6檔案、運(yùn)維

提供設(shè)備定義，設(shè)備檔案管理，設(shè)備保養(yǎng)報(bào)表，設(shè)備二維碼維護(hù)等功能。提供任務(wù)管理，巡檢記錄，缺陷記錄，消警記錄，搶修記錄，通知工單等功能。

7結(jié)語

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)系統(tǒng)幫助企業(yè)用戶通過一套系統(tǒng)，即可全局、整體的對企業(yè)用電進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運(yùn)維，同時(shí)滿足企業(yè)用電可靠、節(jié)約、合理、有序的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]       鄒有明.現(xiàn)代供電技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2008.

[2] 陳齊.論智能微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的諧波治理