柔性电力技术的应用

1954年瑞典哥特兰岛建立第一个HVDC系统；1984年巴西建立了电压等级最高的600kV HVDC系统；1998年阿根廷与巴西利用直流实现两国电网的互联；1954年至今全世界共有90余个已建、在建、或已退役的直流输电工程，总容量约为82163MW；目前世界上双极容量最大的是伊泰普（ITAIPU）工程，双极的容量为3150MW。 轻型直流输电工业性试验工程（长10km、电压为10kV、输送容量为3MW）于1997年在瑞典投入运行； 2003年9月投运的美国康涅狄格到长岛的CROSS SOUND CABLE工程，额定容量为330MW，输送距离40km； 轻型直流输电系统世界上已经在瑞典、澳大利亚、丹麦、美国等国家正式投入运行或在建。1978年在上海投运了第一条31kV、150A、长度9km的直流输电试验线路；1987年完成宁波至舟山的直流试验工程；1990年，葛上500kV直流工程投运，标志着我国高压直流输电工程进入世界先进行列；1997年建设天广直流，又重新引进了部分技术,直流输电技术得以衔接；1998年开始建设三峡送出直流工程；我国已成为世界上拥有直流输电系统最多的国家，目前已经投运和正在建设的直流工程有8项；三常、三广、三右、贵广工程双极容量均为3000MW，容量位居世界第二位。lSVC装置最大补偿容量已达1000MVar以上，应用的最高系统电压为765kV；l已有7个可控串补工程投入运行，其中3个在美国，1个在瑞典，2个在巴西；l计划采用可控串补的国家还有印度和澳大利亚等。目前串补技术应用的最高系统电压为765kV。 lSTATCOM上世纪80 年代由日本和美国首先研制出来，之后世界各国都相当重视、竞相研制，并完成了10多项的示范工程或实际工业工程；l最近五年，随着STATCOM 研制技术的深入、新型大功率电子电子器件如IGCT等的出现，STATCOM在输电系统应用数量明显增加；lUPFC于1998年在AEP的Inez变电站投运；lSSSC于2002年在NYPA的Marcy变电站投入运行。 l从80年代起，相继从国外引进了6套SVC装置 ；l2000年11月，我国第一套500kV串补在徐州三堡变电所东三双回线投入运行；l可控串补国产化工程：甘肃电网220kV碧成线 ；l上海电网黄渡分区50Mvar STATCOM示范工程 l工业发达国家基于IGBT的DVR装置、DSTATCOM装置、APF装置已经有系列的工业产品 ；l“优质电力园区”(Premium Power Park PPP)l国家电网公司正式启动了DVR、SSTS和FESS三种定制电力技术的工业示范项目，以满足不同电力用户对电能质量的特殊要求。 观看观看短片短片！FACTS & Custom Power STATCOM发电效率的提高AFC的需要泵类负载输入功率与回转速度的关系发展概况定子频率调节方式调节范围大，容量大，造价高转子励磁调节方式调节范围有限，但容量小，造价低nn2=n1=同步转速 亚同步运行状态：nn1，滑差频率为f2的电流产生的旋转磁场转速n2与转子的转速方向相反，转子绕组发出功率；同步运行状态：nn1，滑差频率为f20，转子为直流励磁，与普通同步发电机相同，转子绕组无功率交换。转子绕组串接附加电势的调速原理22 02 022222 02 022222 022()()c o saTmEs Es EIrs xs EEIrs xTCI可平滑增速、减速；能量回馈效率高；可靠性高；造价低，投资回收年限短；功率因数低；谐波大；需专用启动设备亚同步电动运行超同步电动运行超同步发电运行亚同步发电运行反接制动运行逆变触发角增大，Ui减小，Id增大，转速增大；逆变触发角减小，Ui增大，Id减小，转速减小；仅能次同步调速运行12022cosdidTdUUI RK sEK UI RUR逆变触发提前角增大，s增大，转速增大；UI整流触发延迟角减小，s增大，转速增大；多采用UR逆变触发提前角控制法22201coscosTUsE l串联补偿与并联补偿：串联补偿的补偿能力自动调节功能；同样补偿能力时的成本l可控串联补偿与固定串联补偿：快速、连续地控制输电线路的补偿度；最优潮流控制与功率换流的防止；抑制次同步振荡；串联电容器的保护；短路电流的限制可控电抗器支路电压电流波形绘制00 90180212sin2LLXl晶闸管旁通模式：晶闸管全导通，用于某些控制与保护l晶闸管闭锁模式：晶闸管触发脉冲被封锁，固定串补l晶闸管可控模式基本运行方式l电能质量问题的内容供电中断电压偏差频率偏差三相不平衡谐波电压波动与闪变电压暂降与短时中断电能质量中危害最大的问题电压暂降与短时中断l一次电压暂降或短时中断可能造成数万至数百万美元的经济损失；l美国每年因这类电能质量问题造成的经济损失在150亿至240亿美元之间；l中国抚顺炼油厂每年因这类电能质量问题造成的经济损失在3000至5000万人民币元之间；l美国EPRI的预测电能质量问题的解决对应的市场额度在1000亿美元左右；l中国电能质量问题相应的市场潜力巨大。电压有效值变化曲线05010015020000.20.40.60.811.2t(s)Vrms(volt)瞬时值录波图有效值计算图v减少故障数目、减少故障切除时间；v改变系统设计、使得当短路故障发生时用户设备处的电压扰动最小;v提高用电设备对电能质量问题的抵御能力;v在供电网络与用户设备间加装补偿设备； 不间断电源（Uninterruptable Power Supply - UPS） 动态电压调节器 (Dynamic Voltage Regulator - DVR) 双路供电集成电源（Integrated Power Supply)能量存储 VSC 串接变压器 （a） sagUlU图7-51 DVR 装置的基本拓扑结构图 （a）串联式 DVR； （b）并联式 DVR； （c）串并联式 DVR 能量存储 供电变压器 变电站 负载 VSC 并联电压控制器 并接 变压器 VSC VSC 系统 sagUlU负载 串接变压器 （b） （c） LP filterConverterLP filterInverterControl unitReference voltageprotection V2 V1 Vc I2 Ip TS TP I1l对双路电源经择优选取，变换后提供给负载，两路电源间切换时间为零，真正的无暂降、无相位跳变方式；lIPS设置三重闭环调节，具有输出稳定、控制灵活等特点；l通过合理的主结构设计，IPS效率高（可达96），接线灵活（可接单相、三相三线或三相四线负载）功率因数接近0.95；l价格远低于UPS，体积小，无需日常维护，具有与UPS接近的可靠性。l与电力电子技术发展相关的内容与电力电子技术发展相关的内容大电流大电流/高耐压高耐压/低损耗低损耗/高可靠性高可靠性/高频化高频化l与储能技术发展相关的内容与储能技术发展相关的内容高效率高效率/环保环保/廉价廉价l与信息技术发展相关的内容与信息技术发展相关的内容高可靠性高可靠性/智能化智能化/网络化网络化