电力系统的柔性化技术
试论柔性化供电技术
试论柔性化供电技术摘要：柔性化供电技术是指按照不同用户用电情况的要求，提供不同的电能供应的一种技术。
随着科技的进步以及人们生活水平的提高，电力系统也处于不断变化之中。
采用这种供电方式具有高度的灵活性，能满足当前大多数的用电要求。
本文通过分析柔性化供电的定义以及功能、柔性化供电的意义，试图探究柔性化供电技术的优势以及它对于整个电力系统的价值所在。
关键词：柔性化；供电技术；电力系统随着现代化社会的发展，人们对于电力供应的速度、负荷、安全性等因素都有了更高度的要求，即便是暂时性的供电中断，也会对居民的生活造成程度不一的影响。
但是，由于各个地区经济实力的差异、相关电力部门管理上的疏密以及一些难以抵抗的突发性自然灾害的影响，使得高质量的供电变得相当困难。
然而，柔性化供电技术以其高度的灵活性，在实现高品质的电力供应方面起到了一定的作用。
1、柔性化供电的定义柔性化供电简称FEED，它是指根据不同的用户需求进行不同的电力供应的一种供电技术。
[1]这个概念并不是凭空产生的，而是基于美国学者和日本学者所提出的概念而进行发散总结形成的新的概念。
其实柔性化供电也可以被称为“柔性交流输电系统”。
这里所提到的柔性可以看成是电力系统可以施以控制的程度。
对柔性化进行进一步的研究可以为整个电力系统输电过程提供更加贴合实际的技术支持，这将是一项具有重要研究价值的任务。
2、柔性化供电体系的功能柔性化供电对于改善目前的电力系统具有重要的现实意义，随着生活水平的提高，人们对于用电量的需求逐渐加大，电力系统也在结构和容量上在不断进行升级。
实现地区性的大型供电成为一个越来越重要的趋势。
面对不同用户的需求，相关部门既要对电力的质量进行灵活控制，又要对供电区域的电压低的问题进行灵活把握，所以柔性化供电就成为电力质量的灵活控制的最佳选择。
柔性化供电在电力的质量控制方面也拥有许多功能。
2.1它可以实现供电过程中的互动性它可以进行比较完善的电力信息的收集和加工运算，同时还可以进行远程操控。
电力系统中的柔性直流输电技术研究
电力系统中的柔性直流输电技术研究随着人类社会的快速发展和工业化进程的不断加速，电力的重要性已经愈发凸显。
然而，传统的交流输电方式存在众多的缺陷，因此柔性直流输电技术应运而生。
柔性直流输电技术是指通过直流电进行电力输送、流量控制和系统稳定控制的一种新型电力传输技术。
这项技术早在上世纪80年代就已经开始研究，近年来也得到了快速发展和广泛应用。
在电力系统中，柔性直流输电技术主要被应用于高压直流输电、大容量输电等领域。
相比于传统的交流输电方式，柔性直流输电技术显然具有更多的优势。
首先，柔性直流输电技术可以实现电力的快速传输和高效控制。
由于它采用了直流电进行输送，可以有效减少电力传输过程中的功率损耗，同时也可以灵活控制电流、电压等参数，以达到更高的电力输送效率。
其次，柔性直流输电技术还可以提高电力系统的可靠性和稳定性。
传统的交流输电方式容易受到电压、频率等不稳定因素的影响，从而导致电网的故障、停电等问题。
而柔性直流输电技术则可以通过精密的控制系统，实现对电力流量的调节和系统稳定的控制，提高电网的可靠性和抗干扰能力。
最后，柔性直流输电技术还具有更小的空间占用和环保优势。
随着城市的快速发展和人口的不断膨胀，传统的交流输电方式不仅需要占用大量的土地和空间，而且还会对周围环境造成一定的噪音和辐射污染。
而柔性直流输电技术可以通过更紧密的线路布局和更先进的电力传输技术，实现更小的空间占用和更低的环境影响。
总的来说，柔性直流输电技术的应用和发展对于电力系统的优化和升级具有重要的意义。
未来，在技术不断迭代和创新的基础上，柔性直流输电技术还将逐步实现更加智能化、高效化和可持续化的电力传输体系，在为经济社会的发展和人民生活的改善做出更多贡献的同时，也为推进能源革命和全球环保事业做出应有的贡献。
电力系统柔性输配电技术
在系统组成中，有效保证了各部分的功能，工作时，综 合考虑主电路拓扑结构及开关器件的情况，主要利用了 正弦脉宽调制技术，实现了稳定的供电运行能力，技术 能够保证科学合理的调制，对各项参考波与三角载波做 快速的数据对比，操作时，可以根据数据显示情况，做 出不同的理解分析。
1
Part
柔性直流输入
应用优势：
1
Part
柔性直流输入
目前存在的弊端：
单位输送容量成本高
目前存在的弊端
柔性直流输电技术是多种技术的结合，需要各项技 术稳定性更强，才能发挥技术优势，保证稳定的电 力性传直输流故，工障传程承统的受 力柔损与性耗可直一靠流般性工为低程1%换以流内站，损看耗似3较%小左的右损，耗柔， 供况但有电看是效过，容控程仍量制中然提。，没高往有后往适，存用其在于损一大耗定电就的流会故开成障断倍率直增，流长从断，当路很前器难的，得应满到用足情不 了现实的需要，同时，柔性直流输电技术很难通过IGBT 技术做好故障电流阻止操作，影响到了传输的稳定性。
4
Part
目前的技术发展
2020年7月31日，由南方电网公司投资建设的国家西电东送重点工程——乌东德 电站送电广东广西特高压多端直流示范工程(简称昆柳龙直流工程)提前实现阶段 性投产。
这是世界上第一条±800千伏特高压多端柔性直流输电“高速路”，横跨云南、 贵“昆州柳、龙广”西项、目广是东世四界省首区个，特全高长压1多45端2公柔里性。直它流把输世电界工第程七。大水电站——乌东德电 站在丰输沛电的技水术电领源域源的不前断沿送探抵索粤上港，澳中大国湾已区经电立力于负世荷界中之心巅，。为经济快速复苏的大湾 区注入强劲的绿色动能。
3
Part
柔性配电技术
DFACTS 技术在智能配电网中的另一个应用领域是解决分布式电源( DER) 并网问 题。
柔性智能化配电系统的基本概念
设备、用户管理系统、电力电子技术、高水平的通讯技术和分级的智能设备，等
等。这种新型配电系统还应具有以下六种基本功能:
()l利用分级的信息传送系统和电力电子设备可以在正常，故障和恢复阶段通
过开关操作实现灵活的网络重构。
(2)通过连接到多重电源和利用分散电源和能量存储设备实现基本的不间断
供电。
(3)通过电力质量控制中心提供的多级服务可以向用户提供多品质电力服务
电系统。
③在澳大利亚，从发电、供电和售电上己经形成了一个比较完备的电力市场
④在中国，己经实现发电和供电的改革，2003年实现厂网分离，完成发电
侧的改革。组成中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中
国国电集团公司和中国电力投资集团公司。尽管完全意义上的放松管制下的电力
市场还没有出现，但长期的改革目标已经确立。那就是实现发电，供电，配电的
拉手环式接线有两种运行方式，一种是各回主干线都在中间断开，由两端分
别供电，如图(2一3)a所示。这样线损较小，配电线路故障停电范围也较小，
但在配电网线路开关操作实现远动和自动化前，中压变电站故障或检修时需要留
有线路开关的倒闸操作时间。另一种是主干线的断开点设在主干线一端。即由中
压变电站线路出口断路器断开。如图2一3(b)所示。这样中压变电站故障或检
一、前配电网的网架结构
--()、架空线路
中压配电网的接线方式，架空线路主要有放射式、普通环式、拉手环式、双路
拉手环式等五种。
1.放射式
放射式结构见图2一1，线路末
端没有其他能够联络的电源。这种
中压配电网结构简单，投资较小，
维护方便，但是供电可靠性较低，
只适合于农村、乡镇和小城市采
柔性电力技术应用暨电力电子技术在电力系统应用简介
96科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald电力系统按电能传输过程可分为四个组成部分:发电、输电、配电和用电。
实际生活中,电力系统是非常庞大、复杂的,控制起来十分不宜,并且随着人类的发展、社会的进步、技术的革新,对电力系统提出了灵活控制、便于调节等一系列新要求。
因而柔性电力技术也因此应用而生。
1 电力电子技术在发电领域的应用传统的发电方式是火力、水力。
近年来,由于能源危机加重,出现了许多新能源、可再生能源以及新型发电方式。
如太阳能、风能、等,现已成为一个新型产业,并且会在将来发电领域占有不可替代的地位。
这其中太阳能和风能在电力系统中得到了较为成熟的应用,下以风能为例简介。
自从1890年美国农村第一个风力发电机投入运行产生电能以来,特别是近几十年来,风力发电在世界范围内迅猛发展。
由于风能发电具有污染小、可再生等优点,使其在与火力、核能等发电竞争中占据优势。
在能源危机越来越严重的今天不失为是一种成熟可行的节能方案。
风能发电中由于风速是时刻变化的,故基于风力电力系统的电能质量和可靠性需要仔细评价,合理的控制方案需要功率调节。
而电力电子对于恒定速度—可变速度风力涡轮机和与电网的接口来说都非常重要,所以电力电子的发展对风力发电起着十分重要的作用。
在风力电力系统中,系统可分为独立、风力—柴油混合、与电网连接三种类型。
在人口稀少的偏远地区,风力电力系统的特点是惯性小,阻尼小和无功功率支持少,属于弱电力系统。
此种电力系统易受网络运行条件突然发生变化的影响,电网明显的功率波动将导致对用户供电质量的下降,表现为供电中电源和频率变化,或产生脉冲。
这种系统需要合理的储能与控制系统,在不牺牲峰值功率跟踪能力的前提下,使波动变缓。
与电网连接原理图如下所示。
变换器的作用是调整机器的转矩,通过对风速和轴速的测量,确保涡轮机叶片的运行能够获得最优功率,图1。
2 电力电子技术与柔性交流输电系统柔性交流输电系统(FACTS—Flexible AC Transmission System)是1988年美国电力科学院首先提出的。
柔性交流输电系统
柔性交流输电系统引言柔性交流输电系统是一种创新的电力输电技术，旨在提高电力系统的稳定性、可靠性和灵活性。
随着现代社会能源需求的不断增长和电力系统规模的扩大，传统的固定式输电系统已经无法满足这些要求。
因此，柔性交流输电系统应运而生，为电力系统提供了一种全新的解决方案。
本文将介绍柔性交流输电系统的背景和重要性，并概述本大纲的内容和结构。
柔性交流输电系统的背景：在传统的固定式输电系统中，电力从发电厂经过长距离输送到用户，其中间通过变电站进行转换和分配。
然而，这种固定式输电系统存在着一些问题和局限性。
例如，电力系统的负荷分布和需求会不断变化，但固定式输电系统却无法有效应对这些变化，导致能源浪费和电网稳定性下降。
此外，固定式输电系统的可靠性也受到天气等外部因素的影响，容易造成电力故障和停电。
柔性交流输电系统的重要性：柔性交流输电系统采用了先进的控制和通信技术，可以实时监测和调整电力系统的运行状态。
它具有以下优势和特点：提高电力系统的稳定性：柔性交流输电系统可以根据实际负荷和需求情况进行灵活调整，保持电力系统的稳定运行状态。
提高电力系统的可靠性：柔性交流输电系统具有多重路径和备用装置，可以避免由于单点故障而导致的整个电力系统的停电。
提高电力系统的经济性：柔性交流输电系统能够合理分配电力资源，有效减少能源浪费和损失。
本大纲的内容和结构：本大纲将对柔性交流输电系统进行全面而系统的介绍，包括以下内容：柔性交流输电系统的概述：介绍柔性交流输电系统的定义、原理和基本组成部分。
柔性交流输电系统的技术原理：详细介绍柔性交流输电系统的技术原理和关键技术，包括电力电子器件、控制系统和通信技术等。
柔性交流输电系统的应用案例：列举实际应用中的柔性交流输电系统案例，包括国内外的典型工程项目。
柔性交流输电系统的发展趋势：展望柔性交流输电系统的未来发展方向和可能的创新发展。
通过对柔性交流输电系统的全面介绍，本文将帮助读者更好地理解和应用柔性交流输电技术，为电力系统的发展提供参考和指导。
电力系统中的柔性直流输电技术研究与应用
电力系统中的柔性直流输电技术研究与应用随着能源需求的增长和可再生能源的快速发展，电力系统的可靠性和效率成为了迫切的问题。
在过去，交流输电是占主导地位的，但是随着电力系统的复杂性和功率需求的不断增加，柔性直流输电技术逐渐崭露头角并得到广泛关注。
柔性直流输电技术是一种能够有效提高电力系统稳定性和可靠性的新型电力传输方式。
相较于传统的交流输电方式，柔性直流输电技术具有以下优势：1. 技术先进性：柔性直流输电技术采用了高压高功率电力电子器件，能够实现高效能的电力传输。
通过电力电子设备对电压和频率进行控制，可以快速调整电力流向和功率分配，提高系统的稳定性和可控性。
2. 低损耗和高效率：相较于交流输电方式，柔性直流输电技术在长距离传输时损耗更低。
由于直流电流不会产生电感和电容的功耗，输电损耗更小，能够有效降低能源浪费和环境污染。
3. 技术应用广泛性：柔性直流输电技术可以灵活适应不同的传输需求和能源分布情况。
在大规模可再生能源开发和分布式能源系统中，柔性直流输电技术可以提供更加稳定可靠的电力传输，实现能源的高效利用。
在实际应用中，柔性直流输电技术已经取得了一系列的成果。
首先，在长距离高容量输电方面，柔性直流输电技术可以实现大容量电力的长距离传输，有效解决了传统交流输电的限制。
通过减少输电损耗，提高输电效率，柔性直流输电技术能够为电力系统提供更稳定可靠的电力供应。
其次，在可再生能源领域的应用方面，柔性直流输电技术在风能和太阳能等可再生能源开发中具有广阔的应用前景。
由于可再生能源的不稳定性和间歇性，柔性直流输电技术可以实现对电力流量的精确控制，将多余的电力注入电网，并实现电力的平衡调度。
这不仅提高了可再生能源的利用率，还增强了电网的稳定性和可靠性。
同时，柔性直流输电技术在城市供电和电力互联网的建设中也发挥着重要作用。
通过柔性直流输电技术，电力系统可以实现更好的电力管理和智能化控制。
通过对电力流向和负荷需求的精确监测和控制，可以实现电力需求的动态分配和优化，提高供电的质量和可靠性。
电力系统中的柔性交直流输电技术研究
电力系统中的柔性交直流输电技术研究随着经济的快速发展以及人们对能源需求的增长，电力系统的稳定供应成为一个重要的议题。
而在电力传输方面，柔性交直流输电技术作为一种新兴的技术方案，正逐渐受到人们的关注和研究。
本文将重点探讨电力系统中柔性交直流输电技术的研究进展以及其在电力系统中的应用前景。
首先，我们需要了解柔性交直流输电技术。
柔性交直流输电技术是一种将直流电和交流电相结合的输电方式。
它通过将交流电转换为直流电，然后在输电线路上进行传输，并在接收端将直流电转换为交流电，以实现能量的高效传输。
相比传统的交流输电方式，柔性交直流输电技术具有更高的传输效率、更低的输电损耗以及更好的距离输送能力。
在柔性交直流输电技术的研究中，最关键的问题之一是直流变压器的设计与制造。
直流变压器是柔性交直流输电技术中的核心组件，其性能和质量直接影响到输电系统的稳定性和效率。
目前，研究人员正在努力改进直流变压器的效率和可靠性，并寻求新的材料和技术来提高其性能。
除了直流变压器的研究外，柔性交直流输电技术还需要解决其他一些技术难题。
例如，如何有效地控制直流电流的稳定性，如何降低输电线路的损耗以及如何实现与现有交流输电系统的无缝衔接等。
这些问题的解决需要多学科的协同合作，包括电力工程、材料科学、电气工程等领域的专家和研究人员的共同努力。
柔性交直流输电技术在电力系统中具有广阔的应用前景。
首先，柔性交直流输电技术可以解决长距离高功率传输的问题，提高电力系统的传输能力。
其次，柔性交直流输电技术可以实现不同地区之间的互联互通，促进能源的共享和交换，提高电力系统的灵活性和鲁棒性。
此外，柔性交直流输电技术还可以降低输电线路的损耗和能源浪费，提高电力系统的能效。
然而，柔性交直流输电技术的应用还面临一些挑战。
首先，该技术的推广需要巨大的投资，包括设备更新以及输电线路的改造等。
其次，柔性交直流输电技术在实际应用中可能存在一些安全隐患，如电压波动、电弧故障等。
柔性电力技术实验报告
柔性电力技术实验报告实验目的：本实验旨在通过实际操作和模拟，让学生熟悉柔性电力技术的原理和应用，增强对电力系统动态行为的理解和分析能力，培养学生解决实际问题的能力。
实验原理：柔性电力技术是指利用先进的控制策略和电力电子技术，对电力系统进行灵活、高效的控制和管理。
这包括但不限于柔性交流输电系统（FACTS）、能量存储系统、需求侧管理等。
通过这些技术，可以提高电力系统的稳定性，优化资源配置，减少能源损耗。
实验内容：1. 了解柔性电力技术的基本概念和分类。
2. 学习柔性电力技术中的关键设备和控制策略。
3. 通过软件模拟，分析柔性电力技术对电力系统稳定性的影响。
4. 设计一个简单的柔性电力系统，实现对电力系统的优化控制。
实验步骤：1. 阅读相关文献，了解柔性电力技术的发展历程和现状。
2. 学习柔性电力技术中的关键技术，如电力电子转换器、控制算法等。
3. 使用电力系统仿真软件，模拟柔性电力技术在电力系统中的应用。
4. 分析模拟结果，评估柔性电力技术对系统稳定性和效率的影响。
5. 根据实验结果，设计一个简单的柔性电力系统，并进行优化控制。
实验结果：通过本次实验，我们发现柔性电力技术能够有效地提高电力系统的稳定性和效率。
在模拟实验中，通过引入柔性电力技术，系统在面对负载波动和电网故障时表现出更好的稳定性。
此外，通过优化控制策略，系统的能量损耗得到了显著降低。
实验结论：柔性电力技术是现代电力系统发展的重要方向，它能够显著提高电力系统的稳定性和效率。
通过本次实验，我们不仅加深了对柔性电力技术的理解，而且掌握了如何利用这些技术进行电力系统的优化控制。
未来，随着技术的不断发展和完善，柔性电力技术将在电力系统中发挥更加重要的作用。
实验心得：通过本次实验，我深刻体会到了柔性电力技术在现代电力系统中的重要性。
实验过程中，我学会了如何运用电力系统仿真软件进行模拟分析，这不仅提高了我的实际操作能力，也加深了我对理论知识的理解。
柔性电力技术在电力系统中的应用
5）配网静止无功补偿器（Distribution-SVC） 6）配网静止无功发生器（Distribution-SVG） 7）动态电压调节器（Dynamic Voltage Regulator）
8）配电系统超导储能（D—SMES） 9）统一电能质量调节器（Uniform Power Quality Regulator） • UPQR通常直接与敏感负荷连接，可对电力 系统中出现的几乎所有电能质量问题进行 调节。
3）静止无功发生器（ Static Var Generater）
• 由全控器件的电压型逆变器构成，具有响应速度快、谐波 小，调节性能好等特点。
4）可控串联补偿设备（Thyristor ControIIed Sries Compensator)
• 其工作原理于SVC相仿，但串接在线路中，从而动态调节 线路的等效阻抗，对提高交流输电线的传输能力、抑制低 频振荡和次同步振荡都由ate Circuit Breaker）
• 这类断路器使用电力电子器件，实现不同电源间的快速切 换。为降低功耗，这类开关同时并接有机械开关， 电力电 子开关用作电路的快速切换，机械电力电子开关用作正常 工作时电流的流通。
3）不间断电源（Uninterruptibte Power Supply）
• 交流不间断电源的核心是通过整流电路对储能元 件充电，通过逆变电路从储能元件中提取能量。 以负载所要求的交流电源方式供电。
4）轻型直流输电（HVDC—Light）
• 轻型直流输电采用全控器件，按基于电压源方式 的逆变器(VSI)构成变换电路，可用于弱受端电网 或受端无电源的系统的供电，孤岛、城区等环境 的供电中有发展前景。
3）静止励磁系统（SE—Static Exciting）
• 静止励磁方式中整个励磁回路无旋转部件。核心 电路是由可控交流一直流变换电路。由于能够几 乎瞬间地响应各控制量，对提高电力系统的控制 性能发挥很大作用。
柔性交流输电简述
前言随着电力电子技术的发展，近几年出现了一项电力系统新技术，即柔性交流输电技术(FACTS)，也称灵活交流输电技术f31。
FACTS技术自提出至今发展十分迅速，已有20多种属于FACTS技术的控制器在应用或研制开发中，其中多个类型都具有无功补偿的功能，且能很好的满足当今电力系统对无功功率进行快速、动态补偿的要求。
柔性交流输电技术(FACTS)的概念最初是由美国著名的电力系统专家Hingorani N G于1986年提出的，后经多次修订，1997年IEEE PES 冬季会议上对FACTS的定义如下：所谓柔性交流输电(FACTS)，即是装有电力电子型或其它静止型控制器以加强可控性和增大电力传输能力的交流输电系统。
FACTS控制器是可提供一个或多个控制交流输电系统参数的电力电子型系统和其他静止型设备。
由此可见，柔性交流输电技术的实质就是将电力电子技术与现代控制技术相结合，以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。
目录第一章：我国研究和应用FACTS的必要性及其前景第二章：FACTS 技术的分类及其技术原理第三章：基于FACTS技术的无功补偿技术第一章：我国研究和应用FACTS的必要性及其前景当前,我国电力系统的发展面临严重挑战,由于环境限制、负荷需求增长、用户对电力系统供电的可靠性与经济性的要求日益严格、建设输电线的投资费用增加等原因,出现由地区电力系统发展为大区间联网的现代电力系统的趋势日益明朗。
我国能源分布不均与负荷中心之间的不协调导致远距离输电与大电网的形成,出现系统振荡、系统稳定控制、交直流混合电网协调、潮流调控能力、电压崩溃与电压稳定等问题,这都要求提高输电系统的输电能力和调控能力。
另外,电力市场的出现、发电部门与用电部门的分离、电力市场竞争的出现,促使输电部门成为两者的中介机构的形成,迫切需要输电系统有很强而且方便、快速的调控手段,以适应电力市场发展的需要。
浅谈电力系统中的四化特征
电力系统是能源体系的关键组成部分，电力行业碳排放占碳排放总量的40%以上，是我国能源转型与碳减排的主战场。
3月15日，习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议，指出要“实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统”。
这为“双碳”目标下我国电力系统形态演化与技术变革指明了战略方向。
新能源装机、电量占比不断提升带来的量变，将逐步引发电力系统在物理形态和技术框架上产生本质性变化，从而使得新型电力系统呈现出区别于传统电力系统的一些显著特征，可以概括为“四化”，即电力电源清洁化、电力系统柔性化、电力系统数字化、电力系统电力电子化。
（一）电力电源清洁化电力行业碳排放占碳排放总量的40%以上，因此电源的清洁化是实现碳中和的关键。
目前我国电力能源结构仍以化石能源为主体，截至2020年，风电、光伏发电总装机容量占比为24.32%，发电量占比仅为11.2%（火电占比71.2%）。
未来电力系统的新能源占比将快速提升，并逐步成为主体和主导电源，预计到2060年，风电、光伏发电装机占比将达70%以上并提供超过55%的电量。
（二）电力系统柔性化为了适应发电侧大规模新能源带来的强波动性，必须从多环节入手，全面提升电力系统运行的灵活性和可控性，实现柔性化发展。
一是加强灵活调节电源建设，提升系统灵活性。
欧美发达国家的能源转型以大量灵活电源作为支撑，而我国灵活电源比例过低，抽水蓄能和燃气的总发电量占比不足4%，难以支撑更高比例的新能源消纳。
因此，必须提高抽水蓄能与燃气发电的装机容量占比，同时通过技术升级，大幅度提升煤电的快速灵活调节能力。
二是提升电网柔性传输能力，重构电网形态。
在新型电力系统中，输、配电网不再是单纯的电能传输通道，而是成为能量广域时空互济的纽带，这对电网的拓扑形态和调控能力提出全新要求。
如欧洲在2004年就制订了“SuperGrid（超级电网）”建设规划，大力发展柔性输配电技术。
目前德国凭借高度柔性化的电力系统，在不足15%的灵活电源装机下，实现了40%以上的新能源电力消纳。
柔性输电技术
浅谈柔性输电技术1 柔性输电技术研究背景电力电子技术在输电和配电系统的应用,将成为本世纪末和下世纪初的重点研究开发领域。
该技术在输电领域的应用除高压直流输电和动态静止无功被偿之外,灵活交流输电系统取得令人瞩目的成果。
灵活交流输电系统的英文名称为“Flexible AC Transmission System”,在我国也被称为“柔性输电”,缩写为“FACTS”,是世界上80年代后期发展起来的一项新的输电技术。
其特点是利用电力电子技术和计算机技术对电力系统的参数进行综合连续调节控制,使电力传输更加灵活安全,大大提高电网的输电能力。
柔性输电的发展以电力电子技术,特别是以高电压大电流半导体器件的发展为基础。
也就是说所谓柔性输电是将电力系统由机械控制转变到电子控制,是电力系统的一场新技术革命。
柔性输电比原来的输电技术提高了电力系统的输电能力和经济性,这是因为受稳定条件的限制,原来的电网输送功率仅为其热极限功率的50%左右。
应用电力电子技术的柔性送电,可以大大提高输电系统的稳定性,输送的功率可以接近网络的热极限功率,使现有电网的输电能力增加20%～40%。
在不增加输变电设备的条件下提高输电能力,就大大地提高了输电系统的经济性。
柔性输电技术所需要的电力电子器件有:可控串联补偿器(又叫晶闸管串联补偿器,主要作用是按系统需要改变网络阻抗,从而控制潮流)。
动态静止无功补偿器和静止无功发生器(用来连续控制无功被偿器和静止无功发生器(用来连续控制无功补偿器以控制网络的电压频繁升降波动)。
晶闸管控制的制动电阻(又叫晶闸管动态制动装置,主要作用是根据发电机转速要求,及时投入合适的阻值,使发电机保持在同步转速安全运行,保护发电机不受损伤)。
可控避雷器(采用电力电子交流开关与无间隙氧化锌避雷器共同组成可控避雷器,由于可精确设定动作电压且可方便地改变设定动作值,可广泛使用于各种动态过电压限制器)、综合潮流控制器(可同时具有串、并联补偿和移相等几种功能)、可控相位调节器(又称晶闸管控制相位调节器,也叫移相器,由于电力电子开关容量比机械开关大,可以不受转换功率的限制,在调节性能和容量上可充分满足系统的要求),此外还有可控并联电抗器、短路电流限制器和同步振荡阻尼器等。
柔性交流输电系统的技术优势及应用前景分析
柔性交流输电系统的技术优势及应用前景分析柔性交流输电系统是一种新兴的输电技术，它通过采用柔性直流传输，提高了电力输送的效率和可靠性。
本文将对柔性交流输电系统的技术优势以及应用前景进行深入分析。
一、技术优势1. 电力输送效率高：柔性交流输电系统采用直流传输，避免了传统交流输电中的电压降低、电流损耗等问题，在长距离输电中具有较高的能效。
2. 可靠性和稳定性强：由于直流传输不会受到交流系统中的瞬态过电压和频率波动等干扰，柔性交流输电系统的电力传输稳定性更高，能够减少输电线路中的电力损耗和线损。
3. 降低电力损耗：柔性交流输电系统采用高效的智能电压控制技术，能够确保电压稳定，并根据负载实时调整电流，从而降低电力损耗，提高输电效率。
4. 对环境友好：柔性交流输电系统采用的逆变器技术可以有效地减少谐波造成的污染，并采用高频逆变器，减小了传输线路的体积和重量，降低了对环境的影响。
5. 适应性强：柔性交流输电系统可以实现多电网之间的互联，能够适应不同电压级别和频率的电力系统，提高了输电的灵活性和适应性。
二、应用前景1. 跨区域大容量输电：柔性交流输电系统具有较高的功率传输能力和稳定性，可以实现长距离的跨区域大容量输电。
这在我国国土广阔、区域经济发展不平衡的背景下，对于资源优势区域的电力输出将有重要的促进作用。
2. 优化电力系统结构：柔性交流输电系统可以将分布在不同地区的可再生能源集中到一个大规模的电力系统中进行传输，有效解决可再生能源发电与用电区域之间的差异，优化了电力系统的结构。
3. 促进电力市场发展：柔性交流输电系统的应用将促进电力市场的发展，实现不同地区之间的电力交易，提高电力市场的竞争程度，为用户提供更多选择，降低用电成本。
4. 提高电力供应可靠性：柔性交流输电系统采用了先进的电力传输技术和智能控制系统，能够实时监测输电线路的工作状态，并进行智能调整，提高了电力输送的可靠性和稳定性。
5. 降低能源消耗和环境污染：柔性交流输电系统能够降低能源消耗和电力损失，减少温室气体的排放，对于应对气候变化和环境保护具有重要意义。
柔性交流输电技术在电力系统中的应用探究
柔性交流输 电技术 （ Ｆ Ａ Ｃ Ｔ Ｓ ） 自上世纪 ８ ０年代 开始提 出到 现在 ， 经过多年 的不断发展和革新 ， 特别是微处理技术 、 电子技 术、 控制技 术的深入 应用 ， 已使得 柔性交流 输 电技术 的稳定性 和可控性获得 了进 一步增强， 也逐 步实现 了在 电力高压输变 电 系统 中的广泛应用 。中国 电力工业的发展 ， 特 别是新建 电厂 的 并 网发 电，以及 长距离输 电系统对 电力稳 定性 的要 求越来越 高， 柔性交 流输 电技 术的应用 ， 对 于输 电线 路中 的中间及受端 的功率损耗和可控性的限制 ， 实现 了有效的提高。为此 ， 结合柔 性交流输 电技术 的发展特 点， 对其关键技术和控 制器进行综合 分析 ， 以期 实现对输 电系统 的合 理控制 ， 大 幅提高整 个 电力输 送系统 的安全性 、 稳定性 ， 降低输 电成本和功率损耗 ， 因此具有 重要的现实意义和经济效益 。
生， 长距离 电力输送系统 中的对稳定极限的限制等 问题 已迫在眉 睫。为此 ， 结合利用现代 电力电子技术与传统潮流控制技术相 结合 的 柔性交流输 电技术的发展及应用 ， 就其技 术特 点和其在长距离输 电系统 中的应用进行分 析， 以提高整个 电网 的功率损 耗和成本 ， 提 高 电网的稳定性和可靠性 。 关键词 ： 柔性交流输 电技术； 潮流控制技术； 电力系统； 智能电网
由于电力负荷 的变化越来越大 ， 电网中大量 的 自由潮流对 电网 的电能损耗 日益增 多，特别是 功率倒流或 功率绕送现象 的发 生， 更是 对 电网中的 电压造 成 了相对大 的波动 ， 严重影 响 了电 网的稳定性 。同时， 随着输 电线路距 离的加长 ， 对来 自各个方 向 的系统环流 的发生率更加频繁 ， 不仅对整个 电网的功率分配造 成 不均衡 ，还对 导线发 热所 引起 的线路 负荷 过大造成严 重影 响 。为 此 ， 增 加 电 网 的柔 性 交 流 输 电技 术 的调 节 和 控 制 就 显 得
柔性电力技术ppt课件
—智能电网环境下的电力电子技术应用
韩民晓 华北电力大学 柔性电力技术研究所 2011.3.22
1
一百年来人类技术领域 最杰出的成就？
电能利用在人类能量利用 中的比例？
电能的利用形态？
电力工程 30％－40％
发电－输电－配电－用电
2
当今世界所 面临的主要问题？
能源与环境问题！
电能高效、高稳定性、 高品质的
达不到，罚款高达$10-55/MWh)
欧洲:发展智能电网也有其独特的发 展背景，欧洲智能电网的兴起主要 是大力开发可再生能源、清洁能源， 以及电力需求趋于饱和后提高供电
可靠性和电能质量等需求所决定的。
13
AM中R国的智效能电益网的定义
总体发展目标：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展 的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建 以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际 领先的坚强智能电网
控制灵活、形式多样的发电系统：
出力动态调节的需求 规模化可在生能源发电技术的发展
潮流可控、安全稳定的输电系统:
电力市场发展的需求 远距离、大功率、高电压电能传输的需求
模式多样、质量可控的配电系统：
分布电源技术发展与应用的需求 动态电能质量控制的需求
可控性好、高效节能的用电系统：
用电设备控制特性的需求 节能与环保的需求
…………
6kV LN
SVC SMEC D G
APF
ASPS
17
发电系统的柔性化技术
ASPS－Adjustable Speed Pump Storage,可变速抽
水蓄能
VFD－Variable Frequency Drive,变频调速技
电力系统中柔性交流输电的现状与发展趋势
电力系统中柔性交流输电的现状与发展趋势随着电力系统的不断发展和电力需求的增长，柔性交流输电作为一种新型的电力传输方式，正逐渐受到广泛关注。
本文将从柔性交流输电的基本概念、现状以及发展趋势三个方面进行探讨。
一、柔性交流输电的基本概念柔性交流输电是指通过应用现代电力电子技术，将交流电源直接连接到输电网，实现高效、可靠的电力传输。
相对于传统的交流输电方式，柔性交流输电可以实现电力系统的柔性调节，提高电力传输效率，降低能量损耗，并提供更好的电力质量。
二、柔性交流输电的现状目前，在全球范围内，柔性交流输电已经成为电力系统中的重要技术。
许多国家和地区都在积极推广和应用柔性交流输电技术。
例如，美国、德国、中国等国家在柔性交流输电技术方面已经取得了一系列的研究成果和应用实践，并且取得了良好的效果。
在电力系统中，柔性交流输电的应用可以实现输电网的灵活性和可控性增加。
通过采用柔性交流输电技术，可以有效解决电力系统中的故障限电问题，提高电力系统的稳定性和可靠性。
此外，柔性交流输电还可以降低电线电压损耗、提高电力传输效率，并提供更好的电力质量。
在柔性交流输电技术方面，目前已经发展出一系列的装置和设备，如静止无功补偿器（SVC）、静止同步补偿器（STATCOM）等。
这些设备通过控制电压和电流的相位和幅值，实现电力传输过程中的无功补偿和电压控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
三、柔性交流输电的发展趋势随着电力系统的不断发展和新能源的快速增长，柔性交流输电技术在未来的发展中具有广阔的应用前景和市场需求。
以下是柔性交流输电的发展趋势：1. 多能互补：随着新能源的快速发展和大规模接入电力系统，柔性交流输电将与新能源形成紧密的结合，实现多能互补。
通过柔性交流输电技术，可以实现可再生能源的高效利用和平稳接入电网。
2. 智能化控制：随着智能电网的发展，柔性交流输电将更加智能化。
通过引入智能化的电力调度和控制系统，可以实现电力系统的自动调节和优化，提高电力传输效率和供电可靠性。
柔性电力系统的优化与控制
柔性电力系统的优化与控制随着能源需求的不断增加，能源的使用也成为了人们关注的重点。
随着科技的不断发展，柔性电力系统作为新一代电力系统的核心技术逐渐成熟，并且已经开始应用于实际生产中。
柔性电力系统是指通过多种能源互联互通，以及多种电力设备的协调运作，实现电力系统的高效、可靠、节能和环保，从而推动电力系统向智能、绿色、安全的方向发展，提高电力系统的可靠性和灵活性。
柔性电力系统的优化与控制是该系统运行的核心。
优化与控制包括电力负荷的预测、电力系统的调度和运行、电力设备的运行监测与控制、电力信息的传输和处理等方面。
这些方面的优化与控制会直接影响到能源的利用效率和能源的使用成本，并且对环境的保护和可持续发展也有着至关重要的作用。
电力负荷预测是柔性电力系统优化与控制的第一步。
传统电网是通过经验或统计方法来预测负荷，这种方法预测的结果往往存在误差较大的情况。
而柔性电力系统采用机器学习、人工智能等学科的一些优化算法，通过对历史负荷数据和气象数据的分析，得到更为准确的负荷预测结果。
这些模型算法的改进可以大大提高负荷预测的准确度，从而实现更合理的电力调度和控制。
电力系统调度与运行是柔性电力系统优化的关键问题。
某一时刻电力系统内的电力设备和负荷总是处于变化之中，如何协调这些变化，保证电力系统运行平稳而不至于过载或欠载，又能够满足实际需求，是电力系统调度与运行的难点之一。
传统调度方法大多依赖于经验和规则，难以适应电力系统不断变化的特性，而柔性电力系统在传统电网的调度基础上，利用大数据、数学模型等技术手段，加强电力设备和负荷的协调，实现更为有效的电力调度和运行。
电力设备监测与控制是柔性电力系统优化的关键环节。
电力设备的运行监测和控制是任何电力系统必须实现的功能。
芯片技术、传感器技术、通讯技术等实现电力设备的实时监测和控制，从而实现电力设备的自适应控制和智能化运行，提高电力利用效率，降低能源消耗和污染排放。
电力信息传输和处理是柔性电力系统监测和控制的重要支撑。
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电力系统的柔性化技术电力系统是人类到目前为止构建的最庞大、最复杂的系统, 随着社会需求的变化、技术的进步, 它处在不断发展、变化和更新之中。
当今社会正进入信息时代, 资源、环境及协调发展已成为社会生活和经济发展的重要课题。
从发电、输电、配电到用电的各个环节, 现代电力系统对电能的量和质两方面的控制都提出了新的要求。
本文就电力电子技术在电力系统中的应用进行分析论述。
一、传统电力系统的构成与特点电力系统是为电能的产生、输送、分配与应用而构建成的人工系统。
传统电力系统的构成主要包括发电机、变压器、传输线、电缆、电容器组、直接实现电能转换的用电设备及保护与控制设备。
这些设备通过适当的方式进行连接, 组成有机整体, 确保电力系统在任何时刻都能够产生数量充足的电能满足系统负荷的要求。
系统运行的目标在于以最小的运行成本、最大的运行可靠性、最高的电能变换效率, 实现电能的产生、传输与应用。
电力系统依据电能的流程可划分为四个组成部分发电、输电、配电和用电。
发电部分实现各种一次能源到电能的转换, 传统发电方式多通过储备水坝的形成, 煤的储存实现一次能源转换过程中的稳定性。
传统电力系统中的发电机组以严格同步方式连接到一起, 通过功角与出口电压的调节实现输出有功与无功的调整。
由于受自然条件和环境因素的限制,这些发电厂通常位于远离负荷中心,因而采用高电压等级输电成为电力系统输电的主要形式。
传统电力系统在可控特性方面的主要特点可归纳如下：1.由于目前的技术还不能实现大规模电磁形式的电能存储, 因而电力系统电能的发生、传输和应用必须同时完成, 不平衡的出现意味着系统运行的稳定性受到干扰;2.各发电机组间必须严格保持同步。
由于传统电力系统中的发电机组以同步方式连接到电网, 机组间的失步就意味着功率的振荡甚至稳定的破坏;3.电力系统网络中的潮流只能由系统阻抗决定, 改变变压器分接头,可以在一定范围内改变潮流, 但很难满足系统对潮流控制准确性、快速性及频繁调节的要求;4.供电模式单一。
不同负荷对供电的可靠性要求不同, 对电能质量的要求不同。
传统配电系统中, 仅提供电网的电力, 缺少针对不同负荷提供不同后备电源的供电方式;5.电能质量控制主要以静态调节为主。
如通过机械开关分组投切电容器通过有载分接头的配电变压器调节负荷的电压。
这些调节方式无法满足负荷对精确、动态电能质量调节的需求;6.用电负荷电能利用调节性能较差, 电能利用率较低, 传统电力系统中的负荷多将电网提供的电能直接转化为机械能、热能、光能等。
如直接驱动的异步电动机、白炽灯、工频电炉等。
这些转换设备的电能利用数量和质量通常由系统电压和频率决定,缺少有效调节手段。
二、电力系统柔性化的必要性电力系统作为人类到目前为止是构建的最庞大、最复杂的系统, 随着社会需求的变化、技术的进步, 它处在不断发展、变化和更新之中。
当今社会正进入信息时代, 资源、环境及协调发展已成为社会生活和经济发展的重要课题。
这个时代对电力系统的需求呈现出一系列新的特点：1.可控性好、形式多样的发电系统电力系统的稳定控制要求发电机组装设响应快、精度高、调节更灵活的励磁系统。
近年来, 电力系统负荷率平均负荷率最大负荷功率呈现逐年下降的趋势, 而大型火电机组、大容量核能机组等出力调节困难的电厂又得到了快速的发展, 这就对整个电力系统出力的调节提出了越来越大的要求。
可再生能源的发展要求对风力、太阳能发电等这些波动性很强的电能的生产及并网进行控制;2.潮流可控、安全稳定的输电系统电力市场的发展将出现对电网潮流可控的要求。
实现资源的最优配置、远距离、大功率、高电压电能的传输对潮流控制、无功功率的动态调整、线路阻抗的动态补偿等提出更高的要求;3.模式多样、质最可控的配电系统配电系统的模式是指电力用户除可以从主电网获得电能外, 也可因可靠性、自然资源、能源的充分利用等原因, 从热电联产的小型透平发电机、太阳能发电、风力发电等分布式电源,电池、电容、超导等储能设备获得电能。
电能质量的控制则有两个方面的需求一是确保供给用户的电能的电压, 频率, 平衡度及波形满足要求;二是用电设备注入电网的谐波、负序、冲击等电流应进行控制, 满足标准要求;4.调节性好、高效节能的用电系统用电设备并非工作在电网的固定频率, 固定电压下特性最好、效率最高。
当用电设备所驱动的负载发生变化或电力系统电压、频率等电气量发生变化时, 用电设备应能对用电过程进行调节, 对电功率的形式和数量进行控制, 使用电设备工作在性能最佳、效率最高的状态。
以上分析表明, 从发电、输电、配电到用电的各个环节, 现代电力系统对电能的量和质两方面的控制都提出了新的要求。
三、柔性电力技术的概念、分类和应用示例电力系统的发展对电能的灵活调节不断提出新的要求, 而更高性能的调节手段又对电力系统中电能的产生、输送与应用带来积极的变化。
基于整流桥的发电机励磁装置代替直流发电机励磁, 使系统在稳态与暂态控制中的响应速度、精确度大大提高。
直流输电的应用改变了电网互联仅限于交流的格局, 为大容量功率的远距离输送、大区域电网、不同频率电网间的互联提供了有效手段。
柔性交流输电FACT的提出和实施为交流系统参数、无功调节、输送能力、动态稳定给出了新的解决方案。
用户电力技术(Customer Power)则是配网层上基于电能质量控制的技术, 能够满足不同用户对不同电能质量的需求。
变频调速、中频电炉、电子镇流器技术的发展则是在用电设备中实现对电能的变换与控制。
上述技术的发展正是柔性电力技术思路的体现。
这些技术的核心是电力电子技术的应用。
本书中,柔性电力技术定义为基于电力电子技术在电能的产生、输送与应用各个环节对电能的数量和形态进行快速、精确控制的技术。
柔性电力技术实施的核心是电力电子技术,但并不限于电力电子技术, 储能技术、分布式电源技术、信息处理与控制技术等与柔性电力技术都是密不可分的。
相关内容将在后续章节中讨论。
基于柔性电力技术构成的电力系统的示意如图所示。
下面依据不同领域对柔性电力技术的具体应用给予简要说明：1.发电领域中的柔性化技术· 可变速抽水蓄能技术(ASPC)。
可变速抽水蓄能机组采用交一交变频器, 将系统工频50Hz/60Hz变为转子滑差对应的频率作用于转子绕组进行励磁, 实现机组的非同步运行。
这一技术也有用于火电机组的报导。
对于电力系统的频率控制与稳定控制有积极的作用, 体现了发电系统的柔性化思路。
· 风力发电中的双馈感应发电技术(DFIG)。
基本原理与结构与可变速抽水蓄能相似, 通常功率较小, 滑差调节范围更大。
为实现控制的灵活性, 功率器件通常采用全控器件。
· 太阳能发电中的功率调节技术(PC)。
太阳能电池所产生的电能随太阳光强、环境温度及负载情况会发生变化, 太阳能发电系统中必须加入功率调节环节以实现控制、保护、降低损耗及尽可能地使系统工作在太阳能最大发电状态。
功率调节通常包括阻断二极管、直流一直流斩波器及直流一交流逆变器。
· 静止励磁系统(SE)。
同步发电机的励磁系统经历了直流励磁方式, 交流励磁方式。
目前越来越多的采用静止励磁方式。
静止励磁方式中整个励磁回路无旋转部件。
核心电路是由可控交流一直流变换电路。
由于能够几乎瞬间地响应各控制量, 对提高电力系统的控制性能发挥很大作用。
· 随着能源利用形态的变化和供电模式的多样化, 新的发电方式不断出现。
这些发电方式往往都存在功率控制、效率改善及平稳并网等问题,因此都能找到柔性电力技术发挥作用的场所。
2.输电环节的柔性化技术· 高压直流输电(HVDC)。
高压直流输电通常采用可控整流和有源逆变的方式实现两个交流电网的互联。
不仅可以实现电能大容量、远距离的传送、两区域电网非同步互联, 还可通过控制实现功率的紧急援助、抑制低频振荡、提高交流系统的动态稳定性等。
· 静止无功补偿器(SVC)。
通过控制晶闸管的导通角, 调节整个装置的等效阻抗, 从而可给系统注入无功或吸收无功, 是目前基于电力电子技术制作的容量较大的静止无功补偿设备。
· 静止无功发生器(SVG), 又称STATCOM。
基于全控器件的电压型逆变器构成。
具有响应速度快、谐波小, 调节性能好等特点, 是一类非常有前景的静止无功补偿设备。
· 可控串联补偿设备(TCSC)。
其工作原理于相仿, 但串接在线路中, 从而动态调节线路的等效阻抗, 对提高交流输电线的传输能力、抑制低频振荡和次同步振荡都由积极作用。
· 统一潮流控制器(UPFC)。
统一潮流控制器是并联补偿和串联补偿的结合。
并联部分通常由不控或半控器件构成, 串联部分则由全控器件构建。
通过在交流输电线路中注入大小与相位都可控的等效电源。
改变电网的潮流分布, 同时, 在电网的稳定控制中发挥积极作用。
· 大容量超导储能系统(SMES)。
在前述的直流环节增加, 就使得串联部分注入电网的有功、无功均可控, 即可吸收也可发出, 可进一步提高电力系统控制的灵活性。
当然也可为其他可能的大容量快速响应的储能设备所替代。
· 静止同步串联补偿器(SSSC)。
通常采用多电平电压源型逆变器, 将直流电压逆变为与系统频率一致的交流电压, 通过串联变压器接入输电线路。
直流侧多采用电容器, 因此逆变器除从电网吸收装置线路、器件的损耗外, 主要与电网进行无功功率的交换。
3.配电网中的柔性化技术· 配网静止无功补偿器(D-SVC)。
其工作原理与输电网中的SVC相同, 一通常直接用于波动负载的补偿, 要求响应速度快且多为小商家购进, 造价不能太高。
· 配网静止无补偿发生器(D-SVG)。
其工作原理与输电系统中的SVG相同。
具体实现时的拓扑结构依据电压等级和响应要求有些变化。
· 有源电力滤波器(APF)。
有源电力滤波器的拓扑结构与D-SVG相似。
控制方法上采用补偿负载电流与正弦基波电流的差值为目标, 实现谐波的动态消减。
· 固态断路器(SCB)。
这类断路器使用电力电子器件, 实现不同电源间的快速切换。
为降低功耗, 这类开关同时并接有机械开关, 电力电子开关用作电路的快速切换, 机械电力电子开关用作正常工作时电流的流通。
· 轻型直流输电(HVDC)。
轻型直流输电采用全控器件, 按基于电压源方式的逆变器构成变换电路,可用于弱受端电网或受端无电源的系统的供电, 孤岛、城区等环境的供电中有发展前景。
· 动态电压调节器(DVR)。
动态电压调节器的结构与前述的UPFC类似, 依据电压等级不同, 可有不同的拓扑形式。
串联电压的注入方式也可以是变压器的方式、电容器的方式或直接方式。