图4 电压无功集中控制系统示意图
正处于能源转型的德国,在低压电网拥有大量的热电联供、高压和光伏系统。通过对2020个典型低压电网的研究,发现低电压是主要的问题。热泵的需求侧管理使得终端用户减少,同时使用有载开关能够以较低成本有效地解决低电压问题。
2.2.3 农网电压治理由于农村地区居住分散,用户数量少,用户间距离较远,供电半径较长,为电压质量问题的高发地区。在澳大利亚,由于采用的单线接地回线系统,使得澳大利亚最大的能源企业Ergon Energy在偏远的农村地区的服务成本非常高,存在着严重的低电压及电压不稳问题,用户投诉数量多,修复费用不断攀升。MicroPlanet公司为此开发了低电压调节器用于Ergon的内地配电网,该电压调节器不需要额外的发电机或储能设备,就能提高终端用户的电压,具有成本效益。
在挪威的城镇地区,在升压变电站配置了有载抽头转换变压器及配电变压器的无载抽头转换器,使得其电压维持在稳定水平。但在农村地区,由于用户用电设备增加,电压质量问题增多,客户希望以更加经济的方式解决电压质量问题。挪威最大的配电公司HNAS(Hafslund Nett AS)通过增加低压电缆或供电区域馈线导体的横截面来提升电压质量;但对于架空线路,增加导体横截面可能会增加额外的负重,因此此方法并不适用于负荷过大或线路过长的架空线路。对此,该公司通过增加馈线或升压来提高电压质量,但这种方式的投资收益比较低,只能暂时满足客户需求。近年来,HNAS公司使用了科技公司Magtech AS的磁力升压器(MVB)来改善低电压问题。这种设备通过调整线圈的磁通量来确保电压质量。所需电压输出由小型直流电注入产生,能够处理并调整斜向负荷、突波和过电压。MVB的响应时间为300ms,并且能提升25%的电压。因此,使用MVB能经济有效地提高长于2km低压线路的农村地区终端用户的电压质量。
2.3 推进新技术应用2.3.1 新能源并网管理风能等可再生新能源具有清洁、环保等特点,是今后能源的主要发展方向,然而分布式发电的特性使得新能源并网对电网电压造成不稳定的影响。为规范风电并网,欧洲、北美及澳大利亚等电力协会或电网公司制定了风电场并网的技术导则。风电场作为一种系统电源需通过无功调整及电压控制,以避免较大的电压偏差及电压失稳。表5规定了各国对风电场功率因数的要求。