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光伏電站與電氣化鐵路對電網(wǎng)電能質(zhì)量交互影響分析
來源:
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作者:sxktdq
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發(fā)布時間: 2019-05-10
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國網(wǎng)新疆電力有限公司、國網(wǎng)新疆電力公司博爾塔拉供電公司、新疆中信金源電力科技有限公司的研究人員趙普志、李鵬、王凱、段忠德、蔡永軍，在2019年第3期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，針對光伏電站的接入點與電氣化鐵路牽引站電氣距離很近的問題，依據(jù)兩者本身產(chǎn)生的諧波頻段和幅值特點以及國標中多個諧波源之間相互作用準則，對兩者之間的公用電網(wǎng)諧波進行了分析。
最后在PSCAD/EMTDC仿真平臺上搭建了含有光伏電站和電鐵等效模型的電網(wǎng)仿真模型，對電鐵和光伏電站的諧波交互影響進行了分析，驗證了本文方法的有效性。
光伏能源作為一種新型能源，其本身具備一定的清潔性，近年來依靠光伏能源發(fā)電成本的不斷下降與國家優(yōu)惠補貼政策得到了快速發(fā)展。雖然國家對光伏并網(wǎng)發(fā)電做出了明確的技術(shù)規(guī)定，但光伏在并網(wǎng)后，由于其逆變器本身特性仍會產(chǎn)生一定數(shù)量諧波，給實際電網(wǎng)供電環(huán)境帶來一定不良影響。
因此，對于分析和梳理光伏電站對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，許多專家和學(xué)者已經(jīng)做出了一系列卓有成效的工作。電氣化鐵路作為一類重要負荷，對國家經(jīng)濟起到基礎(chǔ)性作用，但其本身不對稱接線和運行方式，會對接入點電網(wǎng)電能質(zhì)量造成較大的影響。
文獻[5]研究電氣鐵路的低頻振蕩問題。文獻[6]針對大型光伏電站與電網(wǎng)諧波交互影響作用進行了分析，并用實際數(shù)據(jù)驗證了方法的有效性。文獻[7]在PSCAD/EMTDC仿真平臺上計算了電氣化鐵路接入對電網(wǎng)的諧波影響，為實際中電能質(zhì)量評估提供了參考依據(jù)。文獻[8]將電氣化鐵路接入對光伏聯(lián)絡(luò)線的有功、無功、電壓影響進行了分析。文獻[9]提出電氣化鐵路的電能質(zhì)量補償問題。
本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，首先，研究了光伏的諧波模型以及主要諧波頻段；然后，分析了電氣化鐵路負荷的主要諧波模型，根據(jù)諧波疊加原理分析了兩者之間相互作用的方向和影響；最后，在PSCAD/EMTDC平臺搭建模型對兩者進行仿真模擬，分析兩者之間相互影響的影響因素，并與實際測試數(shù)據(jù)進行比對，驗證理論的有效性。
結(jié)論
本文討論了光伏電站和電氣化鐵路對電網(wǎng)電能質(zhì)量交互作用的問題，主要結(jié)論如下：
1）光伏電站和電氣化鐵路之間諧波電流會相互抑制，具體的抑制作用取決于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
2）多諧波電流之間相互抑制作用會隨著諧波的次數(shù)變化而變化。
3）本文的討論沒有涉及高次諧波（如25次以上諧波），因為高次諧波主要是由電氣化鐵路產(chǎn)生的，光伏電站并不會產(chǎn)生，兩者之間不會發(fā)生交互影響。
還有待進一步完善的工作是，仿真諧波幅值和實測諧波幅值并不完全對應(yīng)，需要同時對多個測點進行測試，搜集更為詳盡的數(shù)據(jù)，修正現(xiàn)有仿真結(jié)果，以達到更加接近實測結(jié)果的目標。
最后在PSCAD/EMTDC仿真平臺上搭建了含有光伏電站和電鐵等效模型的電網(wǎng)仿真模型，對電鐵和光伏電站的諧波交互影響進行了分析，驗證了本文方法的有效性。
光伏能源作為一種新型能源，其本身具備一定的清潔性，近年來依靠光伏能源發(fā)電成本的不斷下降與國家優(yōu)惠補貼政策得到了快速發(fā)展。雖然國家對光伏并網(wǎng)發(fā)電做出了明確的技術(shù)規(guī)定，但光伏在并網(wǎng)后，由于其逆變器本身特性仍會產(chǎn)生一定數(shù)量諧波，給實際電網(wǎng)供電環(huán)境帶來一定不良影響。
因此，對于分析和梳理光伏電站對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，許多專家和學(xué)者已經(jīng)做出了一系列卓有成效的工作。電氣化鐵路作為一類重要負荷，對國家經(jīng)濟起到基礎(chǔ)性作用，但其本身不對稱接線和運行方式，會對接入點電網(wǎng)電能質(zhì)量造成較大的影響。
文獻[5]研究電氣鐵路的低頻振蕩問題。文獻[6]針對大型光伏電站與電網(wǎng)諧波交互影響作用進行了分析，并用實際數(shù)據(jù)驗證了方法的有效性。文獻[7]在PSCAD/EMTDC仿真平臺上計算了電氣化鐵路接入對電網(wǎng)的諧波影響，為實際中電能質(zhì)量評估提供了參考依據(jù)。文獻[8]將電氣化鐵路接入對光伏聯(lián)絡(luò)線的有功、無功、電壓影響進行了分析。文獻[9]提出電氣化鐵路的電能質(zhì)量補償問題。
本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，首先，研究了光伏的諧波模型以及主要諧波頻段；然后，分析了電氣化鐵路負荷的主要諧波模型，根據(jù)諧波疊加原理分析了兩者之間相互作用的方向和影響；最后，在PSCAD/EMTDC平臺搭建模型對兩者進行仿真模擬，分析兩者之間相互影響的影響因素，并與實際測試數(shù)據(jù)進行比對，驗證理論的有效性。
圖3 電氣鐵路和光伏同時接入電網(wǎng)等效示意圖
圖4 電氣鐵路接入光伏退出電網(wǎng)等效示意圖
圖5 PSCAD仿真示意圖
結(jié)論
本文討論了光伏電站和電氣化鐵路對電網(wǎng)電能質(zhì)量交互作用的問題，主要結(jié)論如下：
1）光伏電站和電氣化鐵路之間諧波電流會相互抑制，具體的抑制作用取決于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
2）多諧波電流之間相互抑制作用會隨著諧波的次數(shù)變化而變化。
3）本文的討論沒有涉及高次諧波（如25次以上諧波），因為高次諧波主要是由電氣化鐵路產(chǎn)生的，光伏電站并不會產(chǎn)生，兩者之間不會發(fā)生交互影響。
還有待進一步完善的工作是，仿真諧波幅值和實測諧波幅值并不完全對應(yīng)，需要同時對多個測點進行測試，搜集更為詳盡的數(shù)據(jù)，修正現(xiàn)有仿真結(jié)果，以達到更加接近實測結(jié)果的目標。
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