柔性電力技術的應用

1、1954年瑞典哥特蘭島建立第一個HVDC系統(tǒng)；1984年巴西建立了電壓等級最高的600kV HVDC系統(tǒng)；1998年阿根廷與巴西利用直流實現(xiàn)兩國電網(wǎng)的互聯(lián)；1954年至今全世界共有90余個已建、在建、或已退役的直流輸電工程，總?cè)萘考s為82163MW；目前世界上雙極容量最大的是伊泰普（ITAIPU）工程，雙極的容量為3150MW。 輕型直流輸電工業(yè)性試驗工程（長10km、電壓為10kV、輸送容量為3MW）于1997年在瑞典投入運行； 2003年9月投運的美國康涅狄格到長島的CROSS SOUND CABLE工程，額定容量為330MW，輸送距離40km； 輕型直流輸電系統(tǒng)世界上已經(jīng)在瑞典、澳大利亞

2、、丹麥、美國等國家正式投入運行或在建。1978年在上海投運了第一條31kV、150A、長度9km的直流輸電試驗線路；1987年完成寧波至舟山的直流試驗工程；1990年，葛上500kV直流工程投運，標志著我國高壓直流輸電工程進入世界先進行列；1997年建設天廣直流，又重新引進了部分技術,直流輸電技術得以銜接；1998年開始建設三峽送出直流工程；我國已成為世界上擁有直流輸電系統(tǒng)最多的國家，目前已經(jīng)投運和正在建設的直流工程有8項；三常、三廣、三右、貴廣工程雙極容量均為3000MW，容量位居世界第二位。lSVC裝置最大補償容量已達1000MVar以上，應用的最高系統(tǒng)電壓為765kV；l已有7個可控串補

3、工程投入運行，其中3個在美國，1個在瑞典，2個在巴西；l計劃采用可控串補的國家還有印度和澳大利亞等。目前串補技術應用的最高系統(tǒng)電壓為765kV。 lSTATCOM上世紀80 年代由日本和美國首先研制出來，之后世界各國都相當重視、競相研制，并完成了10多項的示范工程或?qū)嶋H工業(yè)工程；l最近五年，隨著STATCOM 研制技術的深入、新型大功率電子電子器件如IGCT等的出現(xiàn)，STATCOM在輸電系統(tǒng)應用數(shù)量明顯增加；lUPFC于1998年在AEP的Inez變電站投運；lSSSC于2002年在NYPA的Marcy變電站投入運行。 l從80年代起，相繼從國外引進了6套SVC裝置 ；l2000年11月，我國

4、第一套500kV串補在徐州三堡變電所東三雙回線投入運行；l可控串補國產(chǎn)化工程：甘肅電網(wǎng)220kV碧成線 ；l上海電網(wǎng)黃渡分區(qū)50Mvar STATCOM示范工程 l工業(yè)發(fā)達國家基于IGBT的DVR裝置、DSTATCOM裝置、APF裝置已經(jīng)有系列的工業(yè)產(chǎn)品 ；l“優(yōu)質(zhì)電力園區(qū)”(Premium Power Park PPP)l國家電網(wǎng)公司正式啟動了DVR、SSTS和FESS三種定制電力技術的工業(yè)示范項目，以滿足不同電力用戶對電能質(zhì)量的特殊要求。 觀看觀看短片短片！FACTS & Custom Power STATCOM發(fā)電效率的提高AFC的需要泵類負載輸入功率與回轉(zhuǎn)速度的關系發(fā)展概況定子頻率調(diào)節(jié)

5、方式調(diào)節(jié)范圍大，容量大，造價高轉(zhuǎn)子勵磁調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)范圍有限，但容量小，造價低nn2=n1=同步轉(zhuǎn)速 亞同步運行狀態(tài)：nn1，滑差頻率為f2的電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n2與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速方向相反，轉(zhuǎn)子繞組發(fā)出功率；同步運行狀態(tài)：nn1，滑差頻率為f20，轉(zhuǎn)子為直流勵磁，與普通同步發(fā)電機相同，轉(zhuǎn)子繞組無功率交換。轉(zhuǎn)子繞組串接附加電勢的調(diào)速原理22 02 022222 02 022222 022()()c o saTmEs Es EIrs xs EEIrs xTCI可平滑增速、減速；能量回饋效率高；可靠性高；造價低，投資回收年限短；功率因數(shù)低；諧波大；需專用啟動設備亞同步電動運行超同步電動運行超同步發(fā)電運

6、行亞同步發(fā)電運行反接制動運行逆變觸發(fā)角增大，Ui減小，Id增大，轉(zhuǎn)速增大；逆變觸發(fā)角減小，Ui增大，Id減小，轉(zhuǎn)速減小；僅能次同步調(diào)速運行12022cosdidTdUUI RK sEK UI RUR逆變觸發(fā)提前角增大，s增大，轉(zhuǎn)速增大；UI整流觸發(fā)延遲角減小，s增大，轉(zhuǎn)速增大；多采用UR逆變觸發(fā)提前角控制法22201coscosTUsE l串聯(lián)補償與并聯(lián)補償：串聯(lián)補償?shù)难a償能力自動調(diào)節(jié)功能；同樣補償能力時的成本l可控串聯(lián)補償與固定串聯(lián)補償：快速、連續(xù)地控制輸電線路的補償度；最優(yōu)潮流控制與功率換流的防止；抑制次同步振蕩；串聯(lián)電容器的保護；短路電流的限制可控電抗器支路電壓電流波形繪制00 9018

7、0212sin2LLXl晶閘管旁通模式：晶閘管全導通，用于某些控制與保護l晶閘管閉鎖模式：晶閘管觸發(fā)脈沖被封鎖，固定串補l晶閘管可控模式基本運行方式l電能質(zhì)量問題的內(nèi)容供電中斷電壓偏差頻率偏差三相不平衡諧波電壓波動與閃變電壓暫降與短時中斷電能質(zhì)量中危害最大的問題電壓暫降與短時中斷l(xiāng)一次電壓暫降或短時中斷可能造成數(shù)萬至數(shù)百萬美元的經(jīng)濟損失；l美國每年因這類電能質(zhì)量問題造成的經(jīng)濟損失在150億至240億美元之間；l中國撫順煉油廠每年因這類電能質(zhì)量問題造成的經(jīng)濟損失在3000至5000萬人民幣元之間；l美國EPRI的預測電能質(zhì)量問題的解決對應的市場額度在1000億美元左右；l中國電能質(zhì)量問題相應的市

8、場潛力巨大。電壓有效值變化曲線05010015020000.20.40.60.811.2t(s)Vrms(volt)瞬時值錄波圖有效值計算圖v減少故障數(shù)目、減少故障切除時間；v改變系統(tǒng)設計、使得當短路故障發(fā)生時用戶設備處的電壓擾動最小;v提高用電設備對電能質(zhì)量問題的抵御能力;v在供電網(wǎng)絡與用戶設備間加裝補償設備； 不間斷電源（Uninterruptable Power Supply - UPS） 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器 (Dynamic Voltage Regulator - DVR) 雙路供電集成電源（Integrated Power Supply)能量存儲 VSC 串接變壓器 （a） sagUlU

9、圖7-51 DVR 裝置的基本拓撲結構圖 （a）串聯(lián)式 DVR； （b）并聯(lián)式 DVR； （c）串并聯(lián)式 DVR 能量存儲 供電變壓器 變電站 負載 VSC 并聯(lián)電壓控制器 并接 變壓器 VSC VSC 系統(tǒng) sagUlU負載 串接變壓器 （b） （c） LP filterConverterLP filterInverterControl unitReference voltageprotection V2 V1 Vc I2 Ip TS TP I1l對雙路電源經(jīng)擇優(yōu)選取，變換后提供給負載，兩路電源間切換時間為零，真正的無暫降、無相位跳變方式；lIPS設置三重閉環(huán)調(diào)節(jié)，具有輸出穩(wěn)定、控制靈活等特點；l通過合理的主結構設計，IPS效率高（可達96），接線靈活（可接單相、三相三線或三相四線負載）功率因數(shù)接近0.95；l價格遠低于UPS，體積小，無需日常維護，具有與UPS接近的可靠性。l與電力電子