引言

随着经济的发展和新能源规模的扩大，以风力发电、光伏储能等为代表的新能源正逐步成为电网中重要的电源，其接入对电网谐波问题产生了很大影响。为了解决新能源接入后带来的谐波问题，提高电能质量，保障电网安全运行，对电网谐波抑制技术进行研究具有重要意义。本文从谐波检测、谐波补偿、滤波等三个方面综述了目前新能源接入场景下电网谐波抑制技术的研究与应用现状。

一、新能源类型及接入特性

风电：风电具有随机性、间歇性特点，由于风电出力受到风速和环境因素影响，不同地区的风速分布不均，易造成电网电压波动，风电机组并网运行时产生大量谐波。光伏：光伏发电具有间歇性特点，其输出功率不稳定，易受气候影响，光伏电站接入电网后会产生大量谐波。储能系统：储能系统具有功率密度高、容量大、响应速度快等特点，它作为新能源并网的重要手段在实际工程中得到了广泛应用。但是储能系统接入电网后会产生大量谐波和无功功率，影响电力系统安全稳定运行。由于储能系统具有非线性、耦合性，且输出电压波动大、谐波含量高的特点，因此需要对其进行有效管理和控制^[1]。

二、新能源接入导致谐波问题的机理

随着新能源规模的不断扩大，新能源并网对电网产生的谐波问题越来越突出，对电力系统安全稳定运行造成了很大影响。根据谐波产生机理，可以将谐波分为基波和各次谐波。目前新能源接入电网所带来的谐波主要包括两种类型，即来自风电机组的基波谐波和来自光伏并网系统的各次谐波。电网谐波危害主要包括以下几个方面：（1）降低电能质量：（2）影响继电保护装置：（3）增大损耗和发热：（4）增大设备故障率和维修费用。对于谐波问题，通过对新能源接入电网带来的谐波问题进行分析，并结合目前主流的谐波抑制技术对其进行分析和研究，提出一套适合新能源接入场景下的电网谐波抑制方案^[2]。

三、电网谐波基本理论与检测方法

3.1谐波产生原理与分类

 电网中谐波的产生主要有两种方式：一种是电力电子装置的应用，由于电力电子器件本身的非线性特性，使得谐波电流和电压在电网中产生并传输；另一种是周期性负荷的注入，如周期性的电机启动、开关动作、机械设备旋转等。谐波可以分为整数次谐波、偶数次谐波和间隔性谐波等。整数次谐波一般出现在电网频率较低的情况，对电力系统有很大危害，需要在电网中采用滤波器进行补偿。偶数次谐波一般出现在电网频率较高的情况，会对电力系统产生严重影响。间隔性谐波是指由于电力电子设备的使用而产生的次数间隔不定、具有一定周期性的电流和电压波形。

3.2谐波测量与分析方法

目前谐波测量方法主要有传统的测量方法和现代的测量方法，如基于傅里叶变换、小波变换、神经网络等的测量方法。传统的谐波测量方法通过对电压波形进行傅里叶变换来获取谐波信号，然而该方法存在计算量大、易受噪声干扰、无法直接捕捉谐波成分等缺点，同时对电压波动和闪变具有较大的敏感性。现代的谐波测量方法主要采用现代信号处理技术，如小波变换、神经网络等，该方法不仅能准确获取谐波信号，而且能直接捕捉谐波成分，在对电网谐波进行实时检测与分析中具有很高的应用价值。另外，智能仪器也可以用来进行谐波分析和检测。

3.3谐波评估指标与标准

 电力系统谐波的评估指标包括谐波畸变率、谐波阻抗、电压波动和闪变。谐波畸变率是指由基波电压产生的谐波电流含量占总电流的百分比，数值越大表明电力系统中存在越多的谐波，即电力系统中的谐波含量越大；电压波动和闪变是指由频率变化引起的电压波动和闪变，电压波动越大表明电力系统中存在越多的次谐波，即电力系统中的谐波含量越大；电网电压波动和闪变是指电网中频率变化引起的电压波动和闪变，如果电压波动和闪变位于正常范围内，则表明电力系统中不存在谐波；基于以上分析，提出了评估电力系统谐波含量及抑制效果的方法^[3]。

四、电网谐波抑制技术综述

4.1被动滤波技术

被动滤波技术是指通过安装滤波器对电网中的谐波进行滤除，该方法在谐波治理方面起到了一定作用，但其需要根据电网参数进行设计和安装，且滤除效果受电网参数的影响较大，难以适应复杂的电网环境；主动滤波技术是指通过对谐波源设备的控制来消除谐波，该方法对电网参数要求较低，且实现简单，具有很大的发展潜力。目前主动滤波技术主要有基于电力电子技术相结合的主动滤波器。随着新型电力电子设备的不断出现，主动滤波技术将在未来的谐波治理中发挥越来越重要的作用。主动滤波器具有响应速度快、响应时间短等特点，并且其对电网参数具有较强的适应性。

4.2主动滤波技术

 主动滤波技术是指在谐波产生时，通过对谐波源的控制来消除谐波，该方法对电网参数要求较低，且具有很强的适应性。主动滤波技术主要有基于电力电子技术的主动滤波技术和基于无功补偿技术的主动滤波技术。基于电力电子技术的主动滤波技术是指通过控制电力电子装置来吸收或释放谐波，该方法具有响应速度快、控制精度高、适应范围广等优点^[4]。

4.3新能源发电侧谐波抑制

新能源发电侧谐波抑制技术主要分为无功补偿技术和有源滤波器技术两类。无功补偿技术主要是通过安装有源滤波器来实现谐波的滤除，无功补偿器是将大容量的电容器和电抗器串联或并联组成的补偿装置，其具有响应速度快、控制精度高、补偿效果好等优点，但其成本较高，且受电网参数影响较大；有源滤波器技术是通过在电力电子装置中加入有源电力滤波器，该方法具有响应速度快，但其需要根据电网参数进行设计和安装，且有源滤波器对电网参数要求较高，适用范围有限。另外，新能源发电侧谐波治理技术主要存在成本高、电网适应性差等问题。

4.4多技术协同谐波治理

 随着新能源规模的不断扩大，越来越多的新能源设备接入电网，并产生大量谐波。为了解决谐波问题，需要综合采用多种谐波抑制技术来对新能源接入引起的谐波问题进行治理。目前主流的谐波抑制技术有被动滤波技术、主动滤波技术和多技术协同滤波技术三种。被动滤波技术主要通过对电力电子装置进行控制来消除谐波，该方法存在成本高、适应性差等问题；主动滤波技术主要是通过控制电力电子设备来吸收或释放谐波，该方法具有响应速度快、适应性强等优点，但其成本较高；多技术协同滤波技术是通过综合运用多种谐波抑制技术来提高谐波治理的效果。

五、新能源接入场景下谐波抑制技术的研究与优化

5.1新能源接入典型场景分析

 新能源接入系统后，电网谐波问题会加剧，当系统中谐波电流或电压达到一定程度时，会对电网造成较大危害，严重时会危及电网安全稳定运行。通过对新能源接入典型场景的分析，提出了以下几点解决方案：（1）抑制新能源并网引起的谐波电流：通过在电网侧加装滤波装置进行治理；（2）抑制新能源并网引起的电压波动和闪变：通过在电网侧加装滤波器进行治理；（3）抑制新能源并网引起的谐波电压：通过在电网侧加装滤波器进行治理。通过对以上方案的分析，可以看出该方案具有很强的可行性和有效性，可以在实际工程中进行推广^[5]。

5.2谐波治理方案设计与优化

  首先对系统进行谐波源分析，得到系统中谐波含量较高的主要设备为集中式风机、变频器和逆变器，通过分析可知其产生的谐波电压主要集中在35 kV以上，因此可将谐波治理装置安装在35 kV以上线路上。然后对电网侧进行谐波治理，针对系统中较高的谐波电流，可将滤波装置安装在35 kV及以下线路上，如图5所示。该方案在不改变现有电网结构、不增加投资成本的情况下，解决了新能源接入后引起的电网谐波问题。在实际工程中，可以根据实际情况对上述方案进行选择和优化。最后对系统进行综合优化，如图6所示。该方案具有较好的稳定性和可靠性。

5.3系统仿真与实验研究  

 谐波治理的仿真和实验研究主要包括以下几个方面：首先，基于 MATLAB/Simulink建立仿真模型，对系统谐波进行仿真分析，通过对不同谐波源和滤波装置的方案进行比较，选取最佳方案。其次，利用基于 PSASP的电力系统谐波仿真分析平台对不同方案下的谐波治理效果进行仿真分析。最后，通过在实际电网中加装滤波器、并联电容器组、加装有源电力滤波器等方式，对滤波器进行实际运行情况下的仿真与实验研究。

六、谐波抑制技术的工程应用与案例分析

6.1典型工程应用案例

 以某工程为例，该工程主要包括光伏、储能、风力发电、柴油发电机组等多种发电方式，并网总装机容量为5 000 kW，并网点设在变电站10 kV侧。工程投运后，变电站的10 kV侧出现了较大的谐波含量，其中包含三次、五次和七次谐波，且不同的谐波含量所占比例分别为22.5%、45.2%和28.2%。经过对系统进行深入分析后发现，产生上述谐波问题的主要原因是变电站10 kV侧存在大量非线性负载，其中以三次、五次和七次谐波为主。针对以上问题提出了一套基于多功能电力滤波器的谐波抑制方案，并在实际工程中进行了应用。

6.2实际应用效果评估

在实际应用中，采用的是一套基于多功能电力滤波器的谐波抑制方案，该方案主要包括两大部分，即设备部分和系统部分。设备部分主要包括了：将整台逆变器和开关电源装置连接到多功能电力滤波器上；将变压器的负荷侧出线端接入谐波抑制装置；将电力滤波器通过低压电缆与负载连接，并在电力滤波器和负载之间接入一个电压互感器；在变压器低压侧装设两个并联电容。系统部分主要包括：将配电系统中的电流互感器、电流电压调节器以及开关电源装置等连接到谐波抑制装置上；在配电系统的负荷侧装设一个三相四线制电压互感器。

6.3实施过程中遇到的问题与对策

 在本案例中，由于在应用过程中所采用的是谐波抑制装置，因此在实际安装过程中，还需要考虑到谐波电流检测装置、整流装置以及逆变器等设备的安装问题。为保证检测精度，要求检测电流的精度在1%以内，并保证检测的准确性，否则将会对整台设备的运行造成影响。针对该问题，可以通过增加检测电流的电抗器来达到解决。除此之外，还需要考虑谐波抑制装置对电网造成的影响以及谐波电压对电力系统造成的影响，以保证其能够正常运行。为了减少谐波电压对电力系统造成的影响，可以采用三相四线制电压互感器来达到抑制谐波的目的。

结语

 随着我国经济的快速发展，社会对电力的需求越来越大。而由于我国电力供应的不足，导致了大量的谐波进入到电网中，给电网的安全运行带来了很大的影响。为了降低谐波对电力系统的影响，就需要采取有效的措施对其进行抑制。本文通过对电网谐波产生的原因以及新能源接入下电网谐波抑制技术研究与应用进行了分析与探讨，提出了谐波抑制技术在实际应用过程中所遇到的问题并提出了相应的解决措施。在实际应用过程中，通过该技术得到了很好的抑制效果，并对该技术进行了工程应用与案例分析，希望能够给相关人员提供一定的参考价值。

 参考文献

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[5]闵鹏,张瀚文,林锋,等.高渗透新能源接入下配电网承载容量计算及提升方法[J].电气时代,2025,(08):81-85.