随着储能电站接入规模持续扩大，储能系统对电网运行特性的影响也日益明显。尤其在大容量PCS集中运行情况下，若控制策略、滤波设计或并网参数配置不合理，极易引发谐波超标、电压波动、闪变异常以及功率因数偏差等问题。某地区一座新能源配套储能电站在并网运行后，调度侧发现其并网点存在间歇性谐波波动及无功波动异常情况，项目单位随即组织开展专项电能质量检测，对储能系统运行状态进行全面评估。

项目情况

该储能电站总规模为150MW/300MWh，采用集中式PCS方案，通过35kV汇集线路接入220kV升压站。

项目主要配置如下：

配置项目	参数
储能容量	300MWh
PCS总容量	150MW
PCS数量	60台
电池类型	磷酸铁锂
并网电压等级	35kV
接入系统电压	220kV

项目在连续运行阶段出现：

• 谐波电流波动异常
• 夜间电压闪变增加
• 局部无功补偿动作频繁
• 功率因数阶段性下降

为明确问题原因，现场开展了连续72小时电能质量专项检测。

检测内容

本次检测依据当前新能源并网及电能质量相关技术要求开展，主要包括：

谐波检测

重点检测：

• 电流总谐波畸变率
• 电压总谐波畸变率
• 奇次谐波分量
• 偶次谐波分量

电压波动检测

重点分析：

• 电压偏差
• 电压闪变
• 短时波动
• 长时波动

功率因数检测

主要验证：

• 有功功率
• 无功功率
• 功率因数变化
• 动态补偿效果

三相平衡检测

重点检测：

• 三相电压不平衡度
• 三相电流不平衡度
• PCS负载分配情况

检测设备部署

现场采用A级电能质量分析仪进行在线监测。

检测点包括：

检测位置	作用
PCS出口	分析设备侧特性
储能汇集母线	分析系统综合影响
35kV并网点	分析并网侧指标
主变高压侧	分析电网耦合影响

采样周期设置为：

• 瞬时波形：20μs
• 谐波分析：200ms
• 趋势记录：1分钟

连续记录数据超过2TB。

谐波检测结果

电流谐波分析

现场数据显示：

谐波项目	标准限值	实测最大值
THDi	≤5%	6.8%
5次谐波	≤3%	3.9%
7次谐波	≤2%	2.6%
11次谐波	≤1.5%	1.2%

其中5次谐波超标最明显。

进一步分析发现：

• 谐波主要集中于PCS高负荷运行阶段
• 夜间集中充电期间谐波明显增加
• 个别PCS输出畸变较大

谐波来源分析

技术人员对PCS运行波形进行分析后发现：

• 部分IGBT开关频率存在偏差
• LCL滤波器参数整定不足
• 部分滤波电容老化

同时，PCS并联运行时产生局部谐振风险。

现场频谱分析显示：

• 250Hz附近出现谐振峰值
• 局部母线谐波放大明显

随后对系统开展阻抗扫描分析。

电压波动检测

电压偏差情况

检测期间：

指标	实测范围
电压偏差	-4.2%～+3.6%
最大瞬时跌落	8.7%
最大瞬时升高	6.1%

整体满足运行要求。

但在PCS集中切换工况下，出现短时电压波动。

闪变分析

现场Pst（短时闪变值）最高达到：

• 0.96

Plt（长时闪变值）最高达到：

• 0.71

虽然未超限，但波动趋势明显。

技术人员分析后认为：

• PCS快速功率切换频繁
• 无功补偿响应速度不足
• 储能功率变化速率较快

是导致闪变增加的重要原因。

功率因数检测

检测期间，储能系统存在阶段性功率因数下降。

现场记录如下：

运行工况	功率因数
正常放电	0.99
高倍率充电	0.93
PCS切换阶段	0.89

根据分析：

• PCS无功控制参数不合理
• SVG响应存在延迟
• 个别PCS功率分配不均

导致无功波动增大。

后续通过优化无功控制策略，功率因数恢复至0.98以上。

三相不平衡分析

检测数据显示：

项目	实测值
电压不平衡度	1.1%
电流不平衡度	4.7%

问题主要来源于：

• PCS出力分配不均
• 部分储能簇退出运行
• 局部负载波动

整改过程中：

• 重新优化PCS负载分配
• 调整储能簇投切逻辑
• 平衡各相输出功率

整改后不平衡度明显下降。

整改措施

针对现场问题，项目组实施以下整改。

滤波系统优化

主要包括：

• 更换老化滤波电容
• 优化LCL参数
• 调整PCS开关频率

整改后：

• THDi下降至4.1%
• 谐振峰值明显减弱

控制策略调整

重点优化：

• PCS功率切换逻辑
• SVG动态响应参数
• EMS调度策略

调整后：

• 电压波动减小
• 功率因数提升
• 闪变明显改善

系统协同优化

技术人员进一步：

• 优化PCS并联系统控制
• 增加动态无功支撑
• 调整充放电切换节奏

储能系统运行稳定性得到提升。

复测结果

整改完成后再次开展专项复测。

主要指标如下：

检测项目	整改前	整改后
THDi	6.8%	4.1%
功率因数最低值	0.89	0.98
电流不平衡度	4.7%	1.9%
Pst最大值	0.96	0.58

全部指标满足并网运行要求。

储能系统最终顺利通过电能质量专项验收。

随着储能系统规模不断扩大，PCS高频开关特性、电池快速充放电特性以及复杂控制逻辑，都可能对电网电能质量产生影响。电能质量检测不仅是并网验收的重要内容，更是保障储能系统长期稳定运行的重要手段。尤其对于大型共享储能及新能源配储项目，提前开展专项检测与整改分析，对降低运行风险具有重要意义。

关于深圳德恺并网涉网试验

深圳德恺并网涉网试验长期开展储能电站电能质量检测、谐波检测、并网验收测试、PCS涉网试验、SVG动态性能检测、储能系统联调及新能源场站并网整改服务，具备丰富的大型储能项目现场检测经验。

公司可针对储能电站、光伏电站、风电场、充电场站及微电网项目提供专项电能质量分析方案，覆盖谐波分析、电压波动评估、无功优化、三相平衡分析及并网整改等多个方向。

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常见问题

储能电站为什么容易出现谐波问题？

PCS采用电力电子变流技术，高频开关运行会产生一定谐波电流。

电能质量检测通常检测哪些项目？

主要包括谐波、电压波动、闪变、功率因数及三相不平衡等内容。

PCS并联运行为什么可能引发谐振？

不同PCS及滤波器参数耦合后，可能在特定频率形成系统谐振。

储能系统功率因数下降会有什么影响？

会增加无功损耗，并可能影响并网运行考核及系统稳定性。