分布式新能源接入电网带来了新的挑战,其中谐波热点问题是一个关键议题。谐波是由于非线性负载导致电流或电压波形偏离正弦波形的现象,这在新能源系统和储能设备接入后尤为突出。传统的电能计量系统无法准确处理谐波问题,导致电能质量和计量准确性下降。
电能量计量系统的主要任务是对发电、输电和用户用电进行准确的计量和管理,但在分布式新能源接入后,系统复杂性增加,谐波问题加剧。谐波不仅会影响设备寿命,还可能导致计量错误,对电力部门和用户造成经济损失。解决这个问题需要开发新型的计量系统,该系统能够过滤掉谐波干扰,确保计量的快速和精确。
谐波不稳定问题在高压直流系统中尤为明显,尤其是当交流和直流系统间的“互补谐振”或“混合谐振”引发谐波不稳定现象时。这种现象可能导致谐波电压和电流的幅度持续放大,波形严重失真。随着分布式电源(如光伏和风力发电)的快速增长,谐波不稳定问题变得更加复杂,主要由以下几点原因造成:
1. 光伏和风电等分布式新能源的大规模接入,使得多个电压源型换流器(VSC)与电力系统之间的相互作用变得复杂,谐波不稳定性问题难以分析。
2. PWM-VSC型换流器用于灵活转换,其快速的电流控制环、小延迟时间和高频PWM开关频率增加了谐波建模的难度,进一步复杂化了谐波不稳定的分析。
3. 并网换流器的控制环响应时间与LCL滤波器、电力电缆的分布电容等因素之间的交互作用,以及换流器在高频范围内的电容或电感特性,都对谐波输出特性产生影响,使得现有分析方法难以解释谐波不稳定现象的机制。
为了解决这些问题,研究人员在以下几个方面展开了深入研究:
1. 谐波高精度检测:通过开发混合卷积窗和高级统计方法,提高谐波检测的准确性,以识别复杂环境中的谐波源和噪声。
2. 谐波产生机理:研究谐波传播规律,确定可能引起谐波放大的关键节点,以及设备对谐波分布的影响,以预防谐波谐振。
3. 多谐波源定位:在未知谐波阻抗的情况下,开发动态谐波电流估计和多谐波源定位方法,以提高谐波源识别的精确性。
4. 责任评估:在分布式电源环境下,建立谐波责任评估模型,明确输配电网、分布式电源系统和负荷之间的谐波责任。
对于VSC的谐波建模和输出特性,研究需要关注其控制参数如何影响谐波行为,并寻找防止谐波谐振的有效策略。这些研究有助于设计更有效的解决方案,以适应分布式新能源接入电网带来的谐波挑战,提升整个电力系统的稳定性和效率。同时,这也为未来的电网规划和设备设计提供了理论支持和技术指导。