电采暖规模化应用的电能质量问题分析与应对策略研究

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以电采暖技术为代表的电能替代技术的推进对于我国防治大气污染、调整能源结构至关重要。然而,电热水器、定频空气源热泵、变频空气源热泵等各类具有随机间歇性、大功率等特征的电采暖设备规模化、无序接入电网,会对区域配电网带来较为严重的电能质量问题,影响电采暖项目的推进。本文分析了电采暖规模化应用带来的电能质量问题,并针对各类问题提出相应的应对策略,主要内容如下:
  (1)结合用电特性分析,将电采暖设备分为电阻类、定频压缩机类、变频压缩机类,确定定频、变频空气源热泵为主要研究对象。从拓扑分析、仿真建模与现场实测方面分析空气源热泵设备的电能质量发射特性,并对其与电网的电能质量交互影响进行仿真研究。
  (2)针对定频空气源热泵规模化应用后的涌流冲击问题,研究了基于斩控技术的定频压缩机软启动方法。针对变频空气源热泵规模化应用后的谐波问题,研究了安装单调谐滤波器、有源电力滤波器的治理策略。
  (3)针对电采暖规模化应用的无功及有功问题,介绍了各类电能质量无功补偿装置及其优缺点。提出了电采暖的需求侧响应控制策略,并对控制效果进行了分析,其中不同类型电采暖采用不同的控制方式。
  (4)针对电采暖规模化应用的三相不平衡问题,提出了层次聚类法与遍历法结合的电采暖用户三相规划策略,以在前期规划阶段缓解电网三相不平衡问题;提出了考虑相位指标的低压台区用户自动换相策略,以实时治理低压台区三相不平衡。
  本文研究可应用于实际煤改电工程中,有效解决电采暖规模化应用带来的谐波、电压、频率、三相不平衡等问题,具有较高的工程应用价值,对增大电采暖覆盖率、推广电能替代项目、最终提高我国电气化水平有着重要意义。
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