储能与电能质量-北极星售电网

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衡量电能质量的指标有很多，最为人熟知的当属供电可靠性，就是一年内停电的时间多不多，用全年供电的时间占比全年总时间的数值来体现，通俗的讲法就是几个9。

比如4个9，那可靠性就是99.99%，5个9那么可靠性更高。

（来源：微信公众号“黄师傅说电”）

这是宏观层面的电能质量，而微观层面上的电能质量要求就比较多，有电压偏差、电压波动、功率因数、三相不平衡、谐波等等。

其中有部分指标需要调度电网的运行方式来控制，但有些指标则需要就地的设备来提供修正。

近些年来，随着越来越多的电力电子变流器设备接网，整个电网尤其是配电网的部分电能质量发生了较大的变化，或者说引起这些变化的原因在变化。

而储能作为一种调节资源，因为相对可控的因素，可以在某些电能质量治理或者弥补因指标不合格而造成的费用损失等方面发挥作用。

本文就来探讨一下在电能量的匹配和转移以及容量应用外，储能在电能质量方面还可以发挥哪些用途。

三相不平衡

首先我们看看三相不平衡这个指标，这里主要说的是电流的三相不平衡。

在一个三相四线制系统中，ABC三相每相电流的矢量之和在平衡的情况下为零，所谓平衡就是说三者大小相等且相角各差120°。

但如果不平衡的话，比如说某相电流相较于其它两相较小，那么三者的矢量和就不为零，而这个电流就会形成四线制中的另一线，中性线也就是N线的电流。

这个电流过大的话，会有一些安全隐患，所以一台变压器下的三相负荷尽量要安排的均衡，否则出现较大的零线电流的话，小则增加变压器损耗，大则烧毁N线或地线。

当前很多农网台区下带有数量不少的单相接入户用光伏，所以本就不算太平衡的三相负载被光伏再影响一下就可能变得更加不平衡。

这也是为何诸多台区配置的储能要求的拓扑结构是三相四线制的原因，这样配置的话可以实现三相不同功率的输出，进而可以根据每相目前的电流情况来单独对应。

而三相三线制的储能，设定放电功率为30kW，那么功率均分到每一相上，都是10kW。三相四线制的话就可以实现每相不同的输出功率，不过依然不能超过该相的额定最大输出，毕竟内部开关管的电流限值摆在那里。

这种应用在用户侧不多，我们大致了解一下即可。

功率因数

工商业用户的月功率因数直接影响当月的力调电费，过低的数值也就意味着更高的惩罚电费比例。

原本负荷侧配置的无功补偿设备可以解决负荷无功电量的就地补偿问题，但随着越来越多的分布式光伏接入负荷侧，造成网侧提供的有功电量降低，但无功电量依旧，所以功率因数的降低在所难免。

而且，不论是光伏还是储能的接入位置，如果位于原有无功补偿设备控制器信号采集点之后，那么也会造成无功补偿装置动作的紊乱，会出现应补不补或者过补乱补的现象，直接影响无功的计量。

那么表后光储在规划接入时就要前置于这个信号采集点之前，这样可以确保无功补偿设备对负荷支路的无功补偿依然有效。

而剩余的补偿任务就可以交给变流器设备，用光伏逆变器也可以，但是用储能变流器效益更高。

并非说储能的补偿能力就高于光伏，而是说在提供无功功率时，光伏一定程度相当于被“弃光”，原本可以用来提供有功的容量要被挪走一部分来提供无功，这样就使得光伏系统没能够提供最大的有功功率。

但储能在进行无功补偿时，虽然也会让渡此刻的充放电容量给无功补偿功能，但能量没有损失，还在化学电池中，不像转瞬即逝的太阳能，不用就没了。

所以可以把功率因数的提高交给储能来完成，在现有无功补偿设备进行负荷支路的补偿后，由储能来补偿剩余的部分，其应补的无功功率不会过高，而且储能可以实现动态连续补偿，补偿精度比较高。

这样也相当于用户侧有了SVC+SVG两种补偿手段，维持力调电费奖励最大化就有了保障。

不过专门用储能来做这件事有点得不偿失，能够获取的收益可能有限，所以这项功能可以当做储能的辅助，这也需要能量管理系统能够采集到应补的电气场景，同时可以向储能发出控制指令，让储能清楚自己应该吸收还是发出无功，以及具体的数值该做到多少。

但在一些特殊场景下或许储能可以完全工作于治理力调电费状态，也会有不俗的回报，这个场景就是一些集中式光伏电站的厂用电系统。

厂用电的工商业化

有些光伏场站和电网的产权分界点在电网变电站的接入间隔位置，从这个点开始的输电线路，到新能源场站主变压器，再到内部光伏系统以及厂用电，都是光伏场站自行管理的区域。

而场站的厂用电量，白天可以由光伏发电来提供，其余的发电量通过输电线路送到变电站，过表后形成上网的交易电量。

一定程度上，这种结果也是个“自发自用，余量上网”，只是自用的比例很低很低。

但在夜间的时候，光伏场站的厂用电系统还要工作，而此时没有光伏电源的提供，所以白天那条向电网送电的上网线路在夜间就要变成下网线路。

厂用电系统通过此线路从电网取电，也就是说产权分界点处的那块电表的反向有功总是场站参与交易的上网电量，而正向有功总是电网向厂用电提供的用电量，要按照一定规则缴纳用电费。

这也就是把厂用电当成了对应电压等级的工商业用户，执行的是两部制电价，但是不收基本电费，不过有些地区要考核力调电费。

一个光伏场站夜间虽然需要用电，但整体需求不大，不过因为线路较长而且还有在夜间呈现“轻载”状态的主变，那么就会有很多空载损耗电量的存在。

相较于有功空载损耗，无功空载损耗更大，那么用户整月的功率因数可想而知，目之所及低至0.01极限值的比比皆是，罚款比例高达封顶的147%。

虽然整体应交电量电费不算多，可能几万出头，但是叠加上这个罚款比例那也不小的一笔数目。

这个场景下，如果想要治理功率因数那非常困难，因为是空载损耗，还涉及线路和主变两级，合理的信号采集点位置还在电网表计处，所以想要依靠补偿技术来进行处理我觉得非常困难。

但换个角度想，我们的目标不是治理功率因数，而是为了减免力调电费，那么既然惩罚系数不容易改变，是否可以降低应缴电费，以降低基数的方式来降低力调电费呢?

或许配储就是一个思路，白天的厂用电有光伏提供，但储能可以在白天存储一定的量然后晚上作为厂用电量的提供者。

只要厂用电在晚间负荷比较平稳，用电量也比较均衡，那么储能就可以跟踪曲线，达到降低夜晚网侧来电的效果。

基数被减少，甚至被减到零，再大惩罚系数也无济于事，而我们的目的也就达成了。

小结

储能对于一些电能质量指标的治理还是有其功效的，原因在于电力电子设备接网的方式，以及能够四象限运行的本领。

但能解决问题并不代表回报就可以满足投入，电能质量治理的收益和电能量和容需量等应用相比还是有限的，所以可以当做一个辅助的功能。

不过在某些特定场景下还是可以发挥一些作用的，比如刚才我们举例的厂用电系统，虽然其解决的是力调电费，但并不是通过搞定功率因数，而是在应用储能的电能量替代功能。

除了这些细微的电能质量指标之外，我觉得作为一个可并离网运行的电源，储能电池天生就具备保供的能力。

原标题：储能与电能质量

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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