柔性电力技术

柔性电力技术概念图
TCSC 220kV
HVDC
DVR
110kV
10kV
SVG SCB
D-SVC
D-SVG
UPFC SCB HVDC Light
110kV
VFC L1 380V
VPQR L2
VPC L3
E B L4
SMPS L5
…………
6kV LN
SVC SMEC D G
APF
ASPS
发电系统的柔性化技术
基本内涵：坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好 互动
基本构架：电网基础、技术支撑、智能应用、标准规范 应用环节: 发电、线路、变电、配电、用户、调度
2020/7/15
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柔性电力技术 —可对电能进行变换与调节的技术
电力电子技术是 实现智能电网控制功能
的执行单元
智能电网控制技术的构成
•HVDC—High Voltage DC transmission, 高压直流输电 •UPFC—Uniform Power Flow Controller,统一潮流控制器 •TCSC —Thyristor Controlled Series Compensator,晶闸管控制串联补偿 •SVC — Static Var Compensator , 静止无功补偿器 •SVG— Static Var Generator (STATCOM), 静止无功发生器 •SMES —Super-conducting Magnetic Energy Storage，超导储能
现代社会对电力需求的新特点
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：
ASPS－Adjustable Speed Pump Storage,可变速抽
水蓄能
VFD－Variable Frequency Drive,变频调速技术
在火电厂中的应用 风力发电的功率调控 太阳能发电功率变换 燃料电池应用中的功率变换 微型燃气轮机发电中的功率变换
输电系统的柔性化技术
电力电子技术的应用领域
100M 10M
晶闸管
电力系统 GTO
产业、交通领域
1M 100k
IGBT 信息处理领域
10k
MOSFET
控制容量（VA）
1k
100
10Biblioteka Baidu
100
1k
10k
100 k
1M
工作频率（ Hz ）
电力电子器件技术的应用
Scope and Applications
电力系统：电能的产生、传输 交通运输：电力机车、电动汽车 航空航天：电源与动力系统 节能与环保：照明、电机驱动 工业自动化系统：电源与控制 加工企业：电焊、电解、电镀、电加热
可靠性和电能质量等需求所决定的。
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
主要特征：技术上实现信息化、数字化、自动化、互动化；管 理上实现集团化、集约化、精益化、标准化
用电设备控制特性的需求 节能与环保的需求
传统电力技术应用及其局限
传统电力技术的应用：
新建电力传送线路； 负荷中心建立电厂；
局限：
电力市场使投资风险增加； 环境资源对新建线路与电厂的限制； 无法应对非线性负荷的快速增长； 无法应对分布电源的作用； 无法满足高电能质量的要求；
国外智能电网研究概况
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
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
产生、传输与利用
重要解决方案： 电力电子技术！
电力电子技术（Power Electronics)
用电设备的柔性化技术
•PQR —Power Quality Regulator,电能质量调节器 •UPS—Uninterruptable Power Supply,交流不间断电源 •F.C. —Frequency Converter,频率变换器 •VFD—Variable Frequency Drive,电机变频调速技术 •EB —Electronic Ballast, 照明电力电子电源 •IH－Induction Heating, 感应加热
配电系统的柔性化技术
•A.F.—Active Filter,有源电力滤波器 •DVR—Dynamic Voltage Regulator, 动态电压调节器 •SCB —Solid-state Circuit Breaker, 固态断路器 •D-SVC— Distribution Var Compensator 配网静止无功补偿器 •D-SVG — Distribution Var Generator (STATCOM)配网静止无功发生器 •HVDC light —轻型直流输电 •DSMES —Distribution SMES，配电系统用超导储能
传统电能的产生输配及应用
220KV
110KV
10KV
220KV
500KV
110KV
10KV
380V
L1 L2 L3 L4
6KV
L5
传统的电力系统—特点
发、供、用必需同时完成 各机组必需严格同步 潮流只能由系统阻抗决定 供电模式单一 电能质量只能实现静态调节 负载电力调节特性差 负载电能利用效率低
基于功率器件构成的 电路与系统
能够对电能进行变换与控制的技术
身边的电力电子技术？
电能一次经过电力电子 设备的比例？
电力电子技术应用的 功率范围和领域？
计算机、TV、调光灯 变频空调、冰箱 高压直流输电、电气化铁道
2000：50％ 2010：75％ 800GW×50％
功率范围：mW－MW 应用领域：
驱动因素
美国:２００３年美加大停电后， 美国电力行业决心利用信息技术 对陈旧老化的电力设施进行彻底 改造，开展智能电网研究，以期 建设满足智能控制、智能管理、 智能分析为特征的灵活应变的智 能电网.(加州：R E-2010:20%,2020:33%,如
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