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在間歇式新能源日益增長成熟的今天，電力系統(tǒng)中存在著大量的新能源，如風(fēng)能、太陽能和地?zé)崮艿取＿@些新能源都有一個(gè)共同的特性，那就是間歇性和不確定性。大規(guī)模風(fēng)能、太陽能接入會(huì)帶來很多問題，不確定性和間歇性會(huì)引起發(fā)電側(cè)和負(fù)荷側(cè)不匹配、電壓波動(dòng)、諧波污染等從而影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

電網(wǎng)電壓波動(dòng)會(huì)使一些用電設(shè)備不能正常工作，甚至損壞一些關(guān)鍵性的用電設(shè)備。如醫(yī)療設(shè)備和安全系統(tǒng)都對(duì)電壓波動(dòng)比較敏感，電壓波動(dòng)嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)危及患者的生命，造成巨大的損失。

對(duì)于電力系統(tǒng)中電壓波動(dòng)的抑制，傳統(tǒng)的柔性交流輸電裝置，如靜態(tài)無功發(fā)生器、統(tǒng)一潮流控制器和靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器等也有很好的調(diào)節(jié)效果，但是這些裝置或應(yīng)用于中高壓系統(tǒng)，或?qū)儆诩惺娇刂?，或需要用到通信系統(tǒng)，如果運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。

雙饋發(fā)電機(jī)對(duì)電力系統(tǒng)也有穩(wěn)壓功能但其會(huì)增加系統(tǒng)損耗。利用儲(chǔ)能裝置去緩沖系統(tǒng)中電壓的波動(dòng)，從而調(diào)節(jié)發(fā)電側(cè)和用電側(cè)的平衡，但是儲(chǔ)能裝置成本高而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。所以對(duì)于存在大量間歇式新能源的智能電網(wǎng)，需要找到新的思路和方法去改變負(fù)荷量決定發(fā)電量的運(yùn)行方式。

電氣彈簧（Electric Spring, ES）是2012年由香港大學(xué)Shu Yuen(Ron) Hui課題組提出來的，基本思想是根據(jù)胡克定理。和生活中應(yīng)用的機(jī)械彈簧減振機(jī)理相似，電氣彈簧和非關(guān)鍵性負(fù)載串聯(lián)形成智能負(fù)載，把電網(wǎng)中的電壓波動(dòng)轉(zhuǎn)移到非關(guān)鍵性負(fù)載，從而穩(wěn)定公共連接點(diǎn)電壓，使得關(guān)鍵性負(fù)載能夠正常工作。

電氣彈簧主要應(yīng)用于中低壓分布式系統(tǒng)，在系統(tǒng)中和非關(guān)鍵性負(fù)載組成智能負(fù)載，與傳統(tǒng)的柔性交流輸電裝置用電量決定發(fā)電量的運(yùn)行方式不同，ES可使得一部分非關(guān)鍵性的負(fù)載用電量隨發(fā)電量波動(dòng)，另一部分關(guān)鍵性負(fù)載始終工作在額定工況。

現(xiàn)在有許多文獻(xiàn)對(duì)ES進(jìn)行了研究，但是ES的研究和控制方法方面還存在一些不足，具體的調(diào)節(jié)機(jī)理和有效調(diào)節(jié)范圍的分析還不是很清楚。西安交通大學(xué)、奧爾堡大學(xué)的研究人員在2020年第15期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，對(duì)控制方法進(jìn)行驗(yàn)證并對(duì)ES在低壓配電網(wǎng)中能夠調(diào)節(jié)電壓的原因，控制方法和有效調(diào)節(jié)范圍進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并得出如下結(jié)論：

1）低壓配電網(wǎng)中，傳輸線路呈現(xiàn)出阻感特性時(shí)，負(fù)載的無功功率和有功功率都對(duì)電壓的調(diào)節(jié)有影響，ES和非關(guān)鍵性負(fù)載組成智能支路，自身的無功補(bǔ)償和非關(guān)鍵性負(fù)載的功率調(diào)節(jié)共同作用調(diào)節(jié)負(fù)載功率從而調(diào)節(jié)關(guān)鍵性負(fù)載電壓。

2）基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的ES的控制方法，兩個(gè)電壓環(huán)分別對(duì)直流側(cè)電壓和關(guān)鍵性負(fù)載電壓進(jìn)行控制，起到了解耦的效果。同時(shí)這種方法也為三相電氣彈簧的控制提供了思路。

3）系統(tǒng)中的關(guān)鍵性負(fù)載和非關(guān)鍵性負(fù)載都對(duì)ES的調(diào)節(jié)有影響，當(dāng)關(guān)鍵性負(fù)載容量較小非關(guān)鍵性負(fù)載容量較大時(shí)會(huì)使ES的調(diào)節(jié)范圍更大。

本文編自2020年第15期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，原文標(biāo)題為“電氣彈簧雙環(huán)解耦控制及有效運(yùn)行范圍研究”，作者為賈何飛、何英杰 等。