隨著電力電子設(shè)備的普及應(yīng)用，由非線性負(fù)載引起的諧波污染、電網(wǎng)功率因數(shù)低、三相不平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題也得到越來(lái)越多用戶的關(guān)注。對(duì)于功率因數(shù)降低和諧波增大的問(wèn)題，過(guò)去通常采用配置無(wú)源電能質(zhì)量治理裝置來(lái)治理，如：無(wú)源濾波器、電容柜等，會(huì)增加客戶的成本，并占用較大的安裝空間，在無(wú)功補(bǔ)償時(shí)還會(huì)存在過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上主要采用有源濾波器和靜止無(wú)功發(fā)生器治理諧波和無(wú)功。
電動(dòng)汽車充電樁是一種非線性設(shè)備, 工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的諧波電流，對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染，會(huì)造成電網(wǎng)電能質(zhì)量降低等負(fù)面影響。而一個(gè)充電站, 通常有很多這樣的充電樁會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，為了消除和抑制諧波污染, 有必要對(duì)充電站產(chǎn)生的諧波進(jìn)行治理。
本文介紹上海能傳電氣有限公司的電能質(zhì)量產(chǎn)品在湖南長(zhǎng)沙某公交充電站的實(shí)際應(yīng)用情況。
公交充電站照片
根據(jù)“關(guān)于2017-2022年新能源汽車應(yīng)用推廣財(cái)政支持政策的通知”(征求意見稿)以及“十三五規(guī)劃”，2020年我國(guó)電動(dòng)汽車保有量將達(dá)到500萬(wàn)輛，到2020年中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)規(guī)模將超4000億人民幣，而與之相關(guān)的動(dòng)力電池市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到人民幣2000億，充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模1300億元。市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)展，新能源汽車的推廣也促進(jìn)了充電樁的發(fā)展。
我國(guó)充電樁安裝數(shù)量
2018年，我國(guó)共新建充電樁33萬(wàn)余個(gè)，比2017年的新增量增長(zhǎng)了36.8%，其中公用類充電樁增長(zhǎng)同樣迅速，超過(guò)了30%。到2018年，全國(guó)累計(jì)充電樁建設(shè)量約為77.7萬(wàn)個(gè)。根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)報(bào)道，2019年，新能源汽車將迎來(lái)一次爆發(fā)式增長(zhǎng)，銷量將會(huì)超過(guò)160萬(wàn)輛。其中家用轎車依然是較大增長(zhǎng)點(diǎn)，銷量約為96萬(wàn)輛，占全部新能源汽車銷量的60%。充電樁作為電動(dòng)汽車的配套設(shè)施，必然也會(huì)迎來(lái)大的發(fā)展機(jī)遇。
2019年，新建充電樁預(yù)計(jì)將達(dá)到48萬(wàn)個(gè)，其中公共充電樁約為12萬(wàn)個(gè)。同時(shí)其它的公共充電設(shè)施基礎(chǔ)建設(shè)也將取得重大突破。
2015年12月28日國(guó)家相關(guān)部門針對(duì)新能源汽車和充電樁行業(yè)出臺(tái)了新標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)將行業(yè)更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化，這主要是針對(duì)戶外設(shè)備系統(tǒng)，即充電樁接口等方面，沒有對(duì)電能質(zhì)量做一個(gè)要求，所以充電樁行業(yè)常常忽略了電能質(zhì)量方面的問(wèn)題，比如常見的無(wú)功、閃變、波動(dòng)、諧波等，其中諧波污染最為嚴(yán)重。
充電樁電能質(zhì)量問(wèn)題占比圖
充電樁系統(tǒng)是由變電與配電設(shè)備系統(tǒng)、充電設(shè)備系統(tǒng)、戶外設(shè)備系統(tǒng)、監(jiān)控層設(shè)備系統(tǒng)5大系統(tǒng)構(gòu)成。而其中的充電系統(tǒng)一般采用可控硅構(gòu)成的三相橋式整流電路，容易引發(fā)電網(wǎng)產(chǎn)生大量諧波污染。
諧波污染對(duì)充電行業(yè)產(chǎn)生諸多危害：
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，特別容易造成費(fèi)用計(jì)算錯(cuò)誤，導(dǎo)致費(fèi)用偏離實(shí)際
諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀
諧波引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，影響充電樁正常使用
諧波使電氣設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、縮短設(shè)備使用壽命等問(wèn)題
湖南長(zhǎng)沙某公交充電站新增6個(gè)配電室，均采用能傳電氣的有源濾波器，用于治理由高頻充電機(jī)中的6脈沖整流回路所產(chǎn)生的6k±1次諧波?，F(xiàn)場(chǎng)各站點(diǎn)配置安裝情況如下：
本項(xiàng)目是新建項(xiàng)目，設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)階段充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)的諧波問(wèn)題，需要配置相應(yīng)的治理裝置，能傳電氣根據(jù)項(xiàng)目要求，在各個(gè)充電站配置了足夠容量的有源濾波器來(lái)治理諧波，圖4是NC AH有源濾波器的放置現(xiàn)場(chǎng)。
NC AH有源濾波器的放置現(xiàn)場(chǎng)
現(xiàn)場(chǎng)安裝的NC AH有源濾波器已經(jīng)投入正常運(yùn)行，負(fù)載側(cè)的電流諧波畸變率在15%~45%，NC AH有源濾波器工作后，電源側(cè)電流諧波畸變率控制在在1.5%~3.0%之間，補(bǔ)償效果明顯。圖6為某充電站補(bǔ)償前后的電流波形對(duì)比。
NC AH有源濾波器現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償效果波形圖
本文介紹了充電樁的電能質(zhì)量問(wèn)題，簡(jiǎn)述諧波的影響及NC AH有源濾波器在實(shí)際應(yīng)用中的諧波治理效果。
科技的進(jìn)步加上政府政策的扶持促進(jìn)了電動(dòng)汽車的發(fā)展，充電樁的數(shù)量也會(huì)隨之增加。而屬于非線性負(fù)載的充電樁，電能質(zhì)量問(wèn)題不能忽視，針對(duì)充電樁產(chǎn)生的電能質(zhì)量問(wèn)題，上海能傳電氣有限公司提供了完美的解決方案，公司研發(fā)的電能質(zhì)量產(chǎn)品包括：有源電力濾波器（NC AH系列），靜止無(wú)功發(fā)生器（NC SVG系列），可以很好的解決電網(wǎng)存在的諧波和功率因素低的問(wèn)題。未來(lái)，伴隨著充電樁市場(chǎng)的發(fā)展，電能質(zhì)量產(chǎn)品也將得到更廣泛的應(yīng)用。
