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含分布式电源的配电网电能质量分析
第一章绪论
本课题作为山西省晋中市电力公司的项目《含微网的配电网电能质
量综合评估》来做研究，在建立了分布式电源并网仿真模型的基础上，对
并网点的谐波影响、治理及暂态电能质量进行了研究。
1.1分布式电源发电技术的研究近况
当今世界三大主力能源为煤、石油和天然气，其损耗约占一次能源
的80%。而化石性能源的稀缺性和不可再生性使其价格不断上涨，按现在
能源的消耗速度和探明储量，全球的煤、石油和天然气等生物能源有可能
在40~200年内逐渐耗尽；并且化石性能源燃烧产生有害气体，污染环
境、危害身体健康、导致全球变暖。因此，寻求清洁、可再生的替代性能
源以满足不断增长的能源需求，是当今世界面临的重要问题。目前，发现
的替代性能源包含水能、太阳能和风能等。其中，太阳能和风能是当今可
再生能源中发展最为迅速且最合适的能源发电形式。
1.1.1光伏发电技术在国内外的研究近况
2015年，整个世界光伏市场急剧扩大，全年装机容量增加了50GW
，比前年增加了16.3%，全球光伏总容量超过了230GW[1-3]。日本、欧洲
等这些传统光伏发展的速度和幅度仍然很大，装机容量的新增量将分别达
到9GW、8GW和7.5GW。同时，全球持续涌现出新的其他的光伏市场，
东南亚和拉丁美洲等国在光伏应用方面的发展速度颇快，印度、泰国、智
利和墨西哥等国迅速扩大其装机规模，如印度在2016年将达到2.5GW
。我国光伏新增装机容量将达到16.5GW，持续稳居世界第一，累积装机
很有可能突破43GW，超过德国成为全世界光伏累积装机量排名第一的国
家。2015年重点国家推行的光伏行业相关政策如表1-1所示。
1.2含分布式电源的电能质量的研究现状
近些年来，由于新型电机、电力电子设备和无功补偿装置的广泛利
用，导致电力系统中电能质量的污染越来越严重[7-10]。而与此同时，精
密仪器和先进控制设备的大量使用对电能质量的敏感度很高，要求电力系
统中的电能质量具有很高的标准，因此到目前为止，针对电能质量的研究
未少反多。文献[11]已对不含分布式电源的传统配电网的电能质量做了深
入的研究，并给了相应的解决方案。
之后由于原本采用的化石燃料、煤等发电能源污染环境且不可再
生，人们开始着眼于找到一种可再生且清洁的能源来适应发电技术的发
展，于是分布式电源应运而生，且渐渐在电力系统中普遍运用。伴随其出
现的问题便是分布式电源接入会对电力系统产生一定影响。因此对分布式
电源接入配电网时电能质量的影响研究逐渐成为了国内外研究的重点课
题，文献[12]、[13]便是欧美发达国家对分布式电源接入电力系统对配电
网电能质量影响的分析研究。我国也在近几年内展开了大量的相关研究工
作。文献[11]就分布式发电系统中并网对电力系统潜在的电能质量影响及
对应的解决措施进行了深入的研究。
分布式电源接入对电能质量的危害大致分为电压和谐波两个方面，
当分布式电源接入时，需要大规模的电力电子装置接入对分布式电源的输
出电压和电流控制以满足它与电网之间的连接条件，这样便不可避免的带
来了谐波污染；并且当容量较大的分布式电源突然启动或停机时，这种大
负荷的瞬间变动特别容易引起电力系统电压的变化。文献[14]在建立基于
Matlab的配电网仿真模型基础上，对几种接入方式下配电网谐波特性的
影响进行了计算，由此研究了分布式并网系统中电力电子器件对配电网谐
波特性的影响，仿真结果表明配电网谐波的大小与分布式电源和配电网之
间的连接阻抗关系很大。文献[15]重点研究了三相四线制APF对电网电
流谐波的治理，在了解了APF的工作原理及基本结构的基础上，建立了
其在两相静止坐标系下的数学模型，设计了对应的控制策略，最后在
Matlab中考证了APF对电网电流谐波治理的有效性。
第二章分布式电源并网造成的电能质量问题
2.1本文研究的分布式电源主要形式
当今世界三大主力能源为煤、石油和天然气，其损耗约占一次能源
的80%。而化石性能源的稀缺性和不可再生性使其价格不断上涨，按现在
能源的消耗速度和探明储量，全球的煤、石油和天然气等生物能源有可能
在40~200年内逐渐耗尽；并且化石性能源燃烧产生有害气体，污染环
境、导致全球变暖。因此，寻求清洁、可再生的替代