儲(chǔ)能行業(yè)是否面臨電能質(zhì)量問(wèn)題？

2014年以來(lái)隨著電池成本的下降，儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展日趨漸盛。電池作為化學(xué)儲(chǔ)能的載體，其技術(shù)的革新有利于儲(chǔ)能行業(yè)在市場(chǎng)中的應(yīng)用普及，然而解決了電池材料，儲(chǔ)能行業(yè)真的就可以高枕無(wú)憂(yōu)了么?

一、儲(chǔ)能行業(yè)現(xiàn)狀

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，儲(chǔ)能作為一種新型行業(yè)如雨后春筍版悄然崛起，并成為了新能源領(lǐng)域重要一環(huán)。在國(guó)際大環(huán)境下，各國(guó)都在為“低碳減排”這一重任貢獻(xiàn)自己的一份力，美國(guó)、日本、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家都在大幅削減對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染的化石能源發(fā)電，普及應(yīng)用風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電，同時(shí)大力推進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用，數(shù)據(jù)顯示，今年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)25億美元。從整體來(lái)看，風(fēng)光電站、分布式及微網(wǎng)發(fā)電、調(diào)頻輔助服務(wù)等對(duì)儲(chǔ)能均需求巨大。目前我國(guó)正面臨產(chǎn)業(yè)升級(jí)與經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，未來(lái)將有大量高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)，對(duì)電力質(zhì)量的要求也將隨之提高，這些都為儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了新的機(jī)遇。

圖 1

二、儲(chǔ)能行業(yè)面臨的問(wèn)題

雖然發(fā)展形勢(shì)良好，儲(chǔ)能行業(yè)仍面臨諸多問(wèn)題。首先是政府的大力支持，就我國(guó)而言，雖然黨和國(guó)家高度重視儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展， 2014年11月19日，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》確立了儲(chǔ)能為9個(gè)重點(diǎn)創(chuàng)新領(lǐng)域之一，大容量?jī)?chǔ)能為20個(gè)重點(diǎn)創(chuàng)新方向之一。但由于沒(méi)有頒布產(chǎn)業(yè)界期望的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)扶持政策，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)始終不溫不火。

當(dāng)然打鐵還需自身硬，政府的支持是一方面，其次最主要的還是技術(shù)攻關(guān)，如何通過(guò)高效的方式得到我們想要的可利用的電能呢?接下來(lái)就和大家重點(diǎn)聊一聊。目前電能儲(chǔ)存技術(shù)分為三大類(lèi)：物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能和其他方式儲(chǔ)能(如電磁儲(chǔ)能、相變儲(chǔ)能等)。相比物理儲(chǔ)能，化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景更為廣泛;相比超導(dǎo)儲(chǔ)能等新興技術(shù)，化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用更為成熟。因此，化學(xué)儲(chǔ)能成為各國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研發(fā)和創(chuàng)新的重點(diǎn)領(lǐng)域，而化學(xué)儲(chǔ)能的創(chuàng)新不可避免的就要研制新的電池材料，其大量使用UPS電池及逆變器所帶來(lái)的電能質(zhì)量問(wèn)題日益嚴(yán)重 ，如諧波、閃變、電壓暫升暫將、不平衡等等，其中諧波問(wèn)題較為凸顯。

圖 2

產(chǎn)生諧波的主要原因就是UPS電池的使用，UPS電池已成為化學(xué)儲(chǔ)能的關(guān)鍵性技術(shù)，其相對(duì)電網(wǎng)而言是一個(gè)非線(xiàn)性負(fù)載，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量諧波。以配置6脈沖整流器的UPS為例，其輸入功率因數(shù)一般為0.75左右，諧波大于30%。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，導(dǎo)致電氣設(shè)備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障。同時(shí)引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，致使電池?zé)龤?。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)于電力系統(tǒng)外部，諧波對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。由此可見(jiàn)對(duì)于諧波等電能質(zhì)量問(wèn)題，不容忽略，我們通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)存儲(chǔ)了大量的能量，卻不能使用，豈不徒勞無(wú)功?

圖 3 諧波危害圖

三、準(zhǔn)確捕獲電能質(zhì)量問(wèn)題

由此不難發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能行業(yè)所帶來(lái)便利的同時(shí)，電能質(zhì)量問(wèn)題也必須得到相應(yīng)的重視，相關(guān)的產(chǎn)品和技術(shù)正在應(yīng)用，廣州致遠(yuǎn)電子自主研發(fā)的電能質(zhì)量分析儀E6500非常適用于新能源行業(yè)，如風(fēng)能行業(yè)、光伏行業(yè)、核電能源、生物質(zhì)能、電動(dòng)汽車(chē)等行業(yè)，它可以捕捉故障現(xiàn)場(chǎng)的諧波、電壓波動(dòng)、閃變、功率和三相不平衡等常見(jiàn)的電能質(zhì)量問(wèn)題，為智能電網(wǎng)、新能源、電氣化鐵路和大型工業(yè)用戶(hù)提供電能質(zhì)量方面的性能評(píng)估和治理決策。E6500自帶獨(dú)有的逆變器檢測(cè)功能，直接測(cè)量逆變器轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)支持單向/三相逆變器 可測(cè)直流電壓、電流、功率、紋波電壓，可測(cè)交流電壓電流有效值、頻率、視在功率、有功功率等參數(shù)。

圖 4 某現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)電流波形

同時(shí)E6500支持10分鐘原始采樣點(diǎn)錄波功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)縫記錄，支持50/60Hz工頻錄波，然后通過(guò)上位機(jī)軟件進(jìn)行二次分析。如圖所示為錄波功能測(cè)量的電壓諧波畸變率圖。

圖 5 電壓諧波畸變圖