電力前沿技術的現狀和前景預測分析(編輯修改稿)
2025-07-22 15:32 本頁面
【文章內容簡介】 子器件為核心部件的FACTS裝置的造價會降低，可能會在不遠的將來比常規(guī)的輸配電方案更具競爭力。國際大電網會議展開了有關STATCOM與SVC性能價格比的討論，不少專家認為，由于STATCOM不需要采用大量的電容器就可以實現無功的快速調節(jié)，而電容器的價格多年比較穩(wěn)定，不大可能大幅度下降；相反，電力電子器件的價格會不斷降低，故預計STATCOM會比SVC（靜止無功補償器）更有競爭力。若將超導儲能裝置與STATCOM配合，可以實現系統(tǒng)有功功率的快速調節(jié)，這是以往任何的常規(guī)設備不能勝任的。FACTS技術也在不斷改進，一些新的FACTS裝置被開發(fā)出來，例如可轉換靜止補償器（Convertible Static Compensator），它由多個同步電壓源逆變器構成，可以同時控制2條以上線路潮流（有功、無功）、電壓、阻抗和相角，并能實現線路之間功率轉換?？赊D換靜止補償器具有下列功能：（1）靜止同步補償器的并聯無功補償功能；（2）靜止同步串聯補償器的功能；（3）綜合潮流控制器功能；（4）控制2條線路以上潮流的線間潮流控制（IPFC）功能；CSC被認為是第3代靈活交流輸電裝置。電力電子器件的發(fā)展趨勢是：一方面研制經濟性能好的器件，以便降低設備造價；另一方面，研制開斷功率更大的高性能器件。最近，國外公司宣布研制成功以碳化硅（SiC）為基片的電力電子器件?；哪蛪汉蜔崛萘靠纱蠓忍岣撸膿p耗卻大大降低，從而使元件的斷開功率可望有數量級的飛躍。這預示用電子高壓斷路器取代機械的高壓斷路器（油斷路器、六氟化硫斷路器、真空開關等）已成為現實的可能。如果電力系統(tǒng)的高壓機械開關一旦被大功率的電子開關取代，則電力系統(tǒng)完全的靈活調節(jié)控制便將成為現實。 定質電力技術定質電力（Custom Power）技術是應用現代電力電子技術和控制技術為實現電能質量控制，為用戶提供用戶特定要求的電力供應的技術。現代工業(yè)的發(fā)展對提高供電的可靠性、改善電能質量提出了越來越高的要求。在現代企業(yè)中，由于變頻調速驅動器、機器人、自動生產線、精密的加工工具、可編程控制器、計算機信息系統(tǒng)的日益廣泛使用，對電能質量的控制提出了日益嚴格的要求。這些設備對電源的波動和各種干擾十分敏感，任何供電質量的惡化可能會造成產品質量的下降，產生重大損失。重要用戶為保證優(yōu)質的不間斷供電，往往自己采取措施，如安裝不間斷電源(UPS)，但是這并不是經濟合理的解決辦法。根本的出路在于供電部門能根據用戶的需要，提供可靠和優(yōu)質的電能供應。因而，便產生了以電力電子技術和現代控制技術為基礎的定質電力技術（Custom Power Technology）。為提高配電網無功調節(jié)的質量，已開發(fā)出用于配電網的靜止無功發(fā)生器(DSTATCOM)。它由儲能電路、GTO或IGBT變換電路和變壓器組成。它的功能是快速調節(jié)電壓，發(fā)生和吸收電網的無功功率，同時可以抑制電壓閃變。這是“定質電力”的關鍵設備之一。此外，靜止無功發(fā)生器和固態(tài)開關配合，可在電網發(fā)生故障的暫態(tài)過程中保持電壓恒定。另一關鍵設備是動態(tài)電壓恢復器(Dynamic Voltage Restorer)，它由直流儲能電路、變換器和級次串聯在供電線路中的變壓器構成。變換器根據檢測到的線路電壓波形情況，產生補償電壓，使合成的電壓動態(tài)保持恒定。無論是短時的電壓低落或過電壓，通過DVR均可以使負載上的電壓保持動態(tài)恒定。 新型直流輸電技術直流輸電已是成熟技術。造價較高是其與交流送電競爭的不利因素。新一代的直流輸電是指進一步改善性能、大幅度簡化設備、減少換流站的占地、降低造價的技術。直流輸電性能創(chuàng)新的典型例子是輕型直流輸電系統(tǒng)（Light HVDC），它采用GTO、IGBT等可關斷的器件組成換流器，省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工程在較短的輸送距離也具有競爭力，從而使中等容量的輸電在較短的輸送距離也能與交流輸電競爭。此外，可關斷的器件組成換流器，由于采用可關斷的電力電子器件，可以免除換相失敗之虞，對受端系統(tǒng)的容量沒有要求，故可用于向孤立小系統(tǒng)（海上石油平臺、海島）的供電，今后還可用于城市配電系統(tǒng)，并用于接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。 同步開斷技術同步開斷(Synchronized Switching)是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。在理論上應用同步開斷技術可完全避免電力系統(tǒng)的操作過電壓。這樣，由操作過電壓決定的電力設備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設備（包括斷路器本身）的損壞也可大大減少。目前，高壓開關都是屬于機械開關，開斷的時間長、分散性大，難以實現準確的定相開斷。目前的同步開斷設備是應用一套復雜的電子控制裝置，實時測量各種影響開斷時間分散性的參量變化，對開斷時刻的提前量進行修正。即便采取了這種代價昂貴的措施，由于機械開關特性決定，還不能做到準確的定相開斷，設計人員還不敢貿然降低電氣設備的絕緣水平，以防同步開斷失敗造成設備損毀。因此，同步開
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