柔性电力技术的应用

柔性电力技术的应用
串联补偿
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
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TCSC的结构
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2020/11/19
柔性电力技术的应用
柔性电力技术应用状况
直流输电技术（国际1）
• 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
•
•
•
•Vc
•I2
•V2
• TS
•protection
•LP filter
•Inverter
•Control unit
•Reference voltage
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双回供电集成电源（IPS）
l 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；
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串级调速工作 状态与功率流向
•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
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Scherbius串级调速原理
•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
• 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。
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柔性电力技术应用状况
直流输电技术（国内）
• 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；
•转子励磁调节方式
•调节范围有限，但 容量小，造价低
•n±n2=n1=同步转速
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周波变换器方式
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AC－DC－AC 方式
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发电运行方式
•亚同步运行状态：n<n1，滑差频率为f2 的电流产生的旋转磁场转速n2与转子 的转速方向相同，转子绕组吸收功率； •超同步运行状态：n>n1，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；
柔性化电力技术的发展方向
l 与电力电子技术发展相关的内容
– 大电流/高耐压/低损耗/高可靠性/高频化
l 与储能技术发展相关的内容
– 高效率/环保/廉价
l 与信息技术发展相关的内容
– 高可靠性/智能化/网络化
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/19
柔性电力技术的应用
超同步串级调速原理
•UR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柔性电力技术的应用
可变速机组功率的调节
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大河内可变速抽水蓄能电站
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可控串补（TCSC）及其应用
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– 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
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电压暂降与短时中断治理的市场前景
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；
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。
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柔性电力技术应用状况
FACTS（国际1）
l SVC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；
❖ 减少故障数目、减少故障切除时间； ❖ 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; ❖ 提高用电设备对电能质量问题的抵御能力; ❖ 在供电网络与用户设备间加装补偿设备；
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电压暂降与短时中断防范的补偿设备
• 不间断电源
• （Uninterruptable Power Supply - UPS ）
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•观看短片！ •FACTS & Custom Power
•STATCOM
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可变速抽水蓄能技术
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概要与特点
•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
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调节方式
•定子频率调节方式
•调节范围大，容量 大，造价高
l UPFC于1998年在AEP的Inez变电站投运； l SSSC于2002年在NYPA的Marcy变电站投入运行。
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柔性电力技术应用状况
FACTS（国内）
l 从80年代起，相继从国外引进了6套SVC装置 ； l 2000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 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。
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电压暂降与短时中断百度文库
•瞬时值录波图
•有效值计算图
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电压暂降与短时中断的防范
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。
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柔性电力技术应用状况
直流输电技术（国际2）
• 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；
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。
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柔性电力技术应用状况
FACTS（国际2）
l STATCOM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；
• 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
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可控电抗实现的基本原理
•可控电抗器支路电压电流波形绘制
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TCSC的运行模式
l 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
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电压暂降的防范
l 电能质量问题的内容
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柔性电力技术应用状况
Custom Power
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。
•同步运行状态：n＝n1，滑差频率为f2
＝0，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。
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电动运行方式 －串级调速
•转子绕组串接附加电势的调速原理
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串级调速特点
•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
l IPS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。
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IPS实验室样机
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• 动态电压调节器
•
(Dynamic Voltage Regulator - DVR)
• 双路供电集成电源（Integrated Power Supply)
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DVR基本拓扑结构图
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混合式动态电压调节器的结构
•• •I1 • TP
• •V1
• •Ip
•LP filter •Converter