储能电站接入电网电能质量评估研究

储能电站接入电网电能质量评估研究

吴耀军陈颖

北京国网信通埃森哲信息技术有限公司，100052

摘要：本研究旨在对储能电站接入电网后的电能质量进行评估，以提高电网的稳定性和可靠性。首先，通过对电能质量的定义和指标进行梳理，建立了评估储能电站接入电网电能质量的综合评价体系。然后，研究了储能电站对电网电能质量的影响因素，包括储能电站的容量、充放电功率特性、电池组的电化学性能等。接着，通过实地测试和仿真模拟，对储能电站接入电网后的电能质量进行了详细的分析和评估。最后，提出了改善储能电站接入电网电能质量的措施和建议，包括优化储能电站的控制策略、改进电池组的设计和管理等。本研究对于推动储能电站的接入电网和提高电网电能质量具有重要的指导意义。

关键词：储能电站；电网；电能质量；评估；控制策略

随着可再生能源的快速发展和电力系统的变革，储能电站作为一种关键的能量存储技术，正在被广泛应用于电网中。储能电站具有调峰填谷、备用容量、黑启动等多种功能，可以提高电网的稳定性和可靠性。然而，储能电站接入电网后，其充放电过程可能会对电网的电能质量产生影响，如电压波动、频率偏差等。因此，评估储能电站接入电网后的电能质量，对于确保电网的正常运行和提高能源利用效率具有重要意义。

1电能质量的定义和指标

1.1电能质量的概念

电能质量是指电力系统中电能的纯度和稳定性程度。它关注的是电能在传输和供应过程中是否满足一定的技术要求，以确保电力系统的正常运行和供电质量。良好的电能质量对于工业、商业和居民用户来说都至关重要。电能质量问题包括电压波动、频率偏差、谐波、闪变等。电压波动指电压在短时间内的波动，如闪烁或暂降。频率偏差表示电网中的频率与标准频率之间的差异。谐波是指电网中频率为整数倍的波形成分，它们可能干扰电力系统和连接的设备。闪变是指电网中电压在短时间内的变化，可能导致光照变化或设备故障。不良的电能质量可能导致设备损坏、能源浪费以及对用户的不良影响。例如，电压波动和谐波可能导致电子设备的故障或损坏，而频率偏差可能影响电动机的运行效果。此外，不良的电能质量还可能导致能源浪费，因为电能可能以不恰当的方式被消耗或传输。为了确保电能质量达到标准要求，电能质量监测和评估变得至关重要。通过监测和评估电能质量指标，可以及时发现和解决潜在的电能质量问题，确保电力系统的可靠供电和设备的正常运行。

1.2电能质量评估指标

电能质量评估指标用于衡量电力系统中电能质量的各个方面。以下是一些常见的电能质量评估指标：电压稳定性：评估电网中电压的稳定程度。短期电压波动指电压在短时间内的变化，长期电压波动指电压在较长时间内的变化。电压暂降和电压暂增指电压瞬时下降或上升的情况。频率稳定性：衡量电网中频率的稳定程度。频率偏差指电网中的频率与标准频率之间的差异。频率漂移指频率的持续变化。谐波含量：评估电网中谐波的水平。总谐波畸变率（THD）指电网中所有谐波成分的总体畸变水平。各次谐波的含量表示各个谐波成分的相对强度。闪变：衡量电网中短期电压变化的程度和频率。闪变可能导致光照变化、压力变化或设备故障。功率因数：评估电网中有功功率和无功功率之间的平衡程度。功率因数越接近1，表示有功功率和无功功率之间的平衡越好。通过监测和评估这些指标，可以对电能质量进行全面的评估，并采取相应的措施来提高电力系统的电能质量。这有助于确保设备的正常运行、减少能源浪费，并提高用户的用电体验。

2储能电站接入电网电能质量的评估

2.1实地测试方法和过程

评估储能电站接入电网后的电能质量可以通过实地测试进行，储能电站储能运行时，变电站公共连接点电压偏差为2.48%，电压波动为0.73%；储能电站逆变运行时，变电站公共连接点电压偏差为4.22%，电压波动为0.62%。电压偏差与电压波动均满足国家标准要求，实地测试可以采集电网电压、频率、谐波等数据，并对其进行分析和评估。

2.2仿真模拟方法和过程

除了实地测试，仿真模拟方法也是评估储能电站接入电网电能质量的重要手段。结合储能电站的供电电网资料和储能电站资料，应用电能质量仿真软件ETAP建立储能电站接入系统仿真模型通过建立电网模型和储能电站模型，可以进行各种场景下的仿真模拟，评估电能质量的影响，如下图。

图 ETAP仿真模型

2.3评估结果分析和讨论

通过实地测试和仿真模拟得到的评估结果可以进行分析和讨论，储能电站采用集中式三相逆变器输出基本平衡，可以忽略储能接入对电网电压的三相不平衡的影响。A变电站公共连接点三相不平衡度测试结果为0.14%，短时最大值为0.17%，也满足国标规定的限值要求评估结果的分析可以揭示储能电站对电网电能质量的影响程度，为改进措施和建议提供依据。

3结语：

电能质量是电力系统中非常重要的概念，涉及到电力系统的稳定运行、供电质量以及设备的安全使用。本文介绍了电能质量的概念和评估指标，并重点讨论了储能电站电池组的电化学性能对电能质量的影响。电池组的容量、电压特性、内阻等参数都对储能电站的性能和对电网的影响产生重要影响。因此，优化电池组的电化学性能对于提高电能质量，实现可靠的电能供应和推动可持续能源的应用至关重要。

参考文献：

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