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新型电力系统建设背景下电能质量面临的挑战来源:河南汇德电气 时间:2022/12/28 10:01:00

2035年,我国要到达碳中和的目标,在此大形势背景下,电力系统的负荷只增不减,并且,随着高端制造业的兴起,新型电力系统的建设对于电能质量的要求将提出更多更高的挑战。

1、电源端:电源结构将发展根本性的变化,对电网电能质量造成一定冲击。

火电将进一步退出舞台,并且新能源发电的快速发展使得电源结构发生根本变化,新能源装机占比逐年上升,预计到2030年,新能源发电装机容量将达到15亿千瓦。新能源发电出力随机性、波动性显著,规模接入区域可能出现次同步或超同步功率振荡、谐波放大或谐波谐振、电压越限等问题,造成临近新能源场站和分布式光伏脱网、临近用户电动机跳闸、发电机轴系扭振等影响。

2、用电端:电气化水平持续提升及电力电子化趋势,又对对配电网电能质量控制提出新的挑战。

交通行业方面,电气化水平持续提升,铁路网规模到2025年将达到17.5万公里,电气化率将达到89%;城市轨道交通,“十四五”期间总里程达1.3万公里;新能源汽车,2030年预测我国新能源汽车销售将占比40%~50%,“十四五”末,全社会新能源汽车的年充电量将达到1029亿千瓦时。电气化铁路对电能质量的挑战主要是负序、谐波等问题,轨道交通则主要是谐波问题,曾引发高次谐波放大,造成变电站保护误动,影响临近用户供电。新能源汽车用户集中充电造成供电设备重载或过载、电压越下限等问题。

冶炼化工行业方面,冶金化工等高耗能行业将重点推进电能替代工作,提高电能在终端用能的占比,未来直流电弧炉、精炼炉、中频炉、轧钢机、电解整流装置、电石炉等电力电子化生产设备的应用规模将持续增长。冶金化工行业未来主要特征是产业集中化、设备重型化,高压大功率用电设备运行时产生较大的功率冲击,引起电压波动、谐波等问题,并向下一级电网传播,影响范围大。

高端制造等行业方面,呈现快速电力电子化趋势。为提高用电能效,加工制造、信息通信、商业用电设备广泛使用变频器、直流传动设备和直流通讯电源、UPS、空调系统等设备,同时随着设备智能化水平的提升,全控型电力电子器件的应用程度提高,用电设备的谐波呈现宽频化、随机波动等特征,设备之间的相互影响增强,对配电网电能质量控制提出新的挑战。

随着传统电力系统向新型电力系统发展,“双高”特性将更为显著,“双碳”目标对能源行业提出了更高的要求,负荷形态更加多样化,负荷特性发生较大变化,对于电能质量提出了更高的要求,用更经济、更灵活的治理,来应对未来的电能质量挑战。

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