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智能电网:对无功补偿企业提出6点技术要求

发布时间:2013-06-27 10:00:16   来源:   点击:
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“据大致统计,2006、2007、2008三年我国高压大容量无功补偿产品市场分别达到1.07亿元、2.35亿元、4.88亿元;2009年达到20亿元;2010年达到30亿元以上;2011年40亿元,其中静止无功补偿器(SVG,也称STATCOM)10亿元以上;2012年40亿元。现在这一市场仍处于增长态势。”清华大学柔性输配电系统研究所教授姜齐荣表示。

    而据平安证券推测,今后几年我国无功补偿市场容量可能达到70亿~140亿元,电网领域的应用将逐渐占据较大比例。

    随着电力(行情专区)监管部门对用户功率因数要求的提高和企业对电能质量重要性认识的提升,无功补偿的需求被持续推动。自2004年市场爆发以来,我国无功补偿设备市场一直处于快速上升状态。

    需求推高市场

    在电能质量治理领域,无功补偿一直是个热点话题。我国工业负荷电能质量问题严重,动态补偿要求迫切。且由于工业用户市场比较开放,所以很多无功补偿生产企业一进入这一领域就首先选择了这一市场,可以说,该市场是推动我国无功补偿发展的原动力。

    据悉,典型的工业用户市场包括钢铁(行情专区)企业、煤炭企业、电气化铁路、石油(行情专区)化工(行情专区)等。

    由于存在大量大型冲击性、非线性负荷,钢铁企业面临着功率因数低、电压波动与闪变、三相不平衡、谐波干扰等电能质量难题。钢铁工业能耗约占全国能耗的15%,其中电能消耗占约24%,因此钢铁耗电占全国总能耗的3.6%,其中大部分为冲击性负荷,据不完全统计该行业拥有大中型电弧炉1700座以上,引起大量电压波动与闪变,对电网的影响较大。

    煤炭企业与钢铁企业、石油化工企业类似,也存在着冲击性负荷多、容量大的问题。煤炭企业应用的矿井提升机就是典型的冲击性负荷,单机功率从数百千瓦到6000kW,在矿井总供电负荷中占的比重较大。该机器工况变化非常大,无功变化也比较剧烈,亟需动态补偿。

    电气化铁路的建设加快也带来不少电能质量问题。现在我国客运电气化铁路向高速发展,纯客运专线速度将达350km/h;货运线路向着重载发展,将开行2万t重载列车。由此带来的是我国电气化铁路供电系统负荷越来越大,重载货运专线牵引变容量越来越大,高速列车供电臂容量可达120MVA以上,再生制动回馈功率达40MW以上。这使得负序电流引起的电压不平衡和电压波动将成为今后我国电气化铁路面临的首要电能质量问题。

    同时,由于近期交流电力机车和直流电力机车将共存,因此谐波和功率因数问题仍将存在。而动态无功补偿可以有效解决其存在的电压不平衡、无功、谐波问题,该市场对相关产品有着比较大的需求。

    除工业类客户外,无功补偿在电力、电网领域也有应用,尤其是风电、光伏等新能源发电领域。在风电市场,已经形成了TCR型SVC、MCR型SVC与SVG并存的状态。

    “大概从2012年开始,光伏市场逐渐‘火’起来。这主要因为风电项目前几年已经做得差不多了,2013年新上的项目又比较少。”国内某无功补偿领先企业销售人员告诉记者,与风电相比,光伏市场所需要的无功补偿产品容量较小,业主对时间要求比较高,工程比较简单。

    “电网重负荷中心以及高压、特高压输电也需要无功补偿。”姜齐荣补充说,“如,电网重负荷中心有大量空调和电机,为了解决暂态电压稳定问题,在电网出现扰动时对动态无功补偿需求迫切。”

    新需求显现

    随着市场需求变化和技术进步,我国无功补偿行业的技术发展也在不断变化中,从调相机、固定补偿电容器到SVC、SVG。目前,SVG装置成熟度提高,开始在矿井下等恶劣环境应用,基于SVG的综合(行情专区)补偿装置也发展迅速,现在很多厂家把力量投入到对SVG市场的开拓中。

    现在,无功补偿技术正在面临新的挑战。

    据姜齐荣介绍,用户对无功补偿技术提出了6点新要求。第一是设备响应速度快,有效抑制电压波动与闪变。其中风电场对无功补偿装置的要求是达到30ms以下,有些特殊场合要求速度更快。第二是适应能力强,即在各种场合与各种负荷配合下不发生谐波放大。第三是占地面积小,因为很多应用场合场地已固定,征地困难。第四是电压偏低与偏高时均具备较强的无功补偿能力。第五是能同时治理谐波与不平衡等多种电能质量问题,其中不平衡的处理会造成产品造价的提升。第六,运行节能,SVC产品受到诟病即因为其不节能。需求引导研发,经此梳理,高压大容量无功补偿技术的发展趋势跃然纸上。

    除此之外,由于大电网建设如火如荼,也在要求无功补偿产品电压等级和容量的提高。

    “原来的无功补偿装置主要是10kV产品,现在已经发展到35kV直挂产品,将来会进一步提高到66kV。因为500kV变电站建设逐渐增多,其能应用的直挂无功补偿装置只能是66kV。”姜齐荣说,“电网用户肯定希望无功补偿装置的电压等级越高越好,如果能达到110kV就更好了。”

    高压大容量无功补偿技术现状

    TCR型SVC

    技术比较成熟,但由于TCR会产生谐波,必须跟电容器、滤波器一起应用,不能单独运行,所以损耗大。市场比较成熟,在工业应用中是最多的,但逐渐在被SVG所替代。

    MCR型SVC

    即磁阀控制电抗器。MCR是一种通过改变铁心的磁通密度从而使得感抗值可以实现连续调节的电抗器。近年来,通过行业研究,该技术有所突破,使其成为所有可实现连续调节的电抗器里可靠性最高、谐波最小、损耗最小、噪声最小的产品。

    SVG

    近几年发展速度非常快。关键技术包括主电路技术和控制技术。前者向着高压大容量、减少谐波、减少损耗发展,链式结构是主流;后者向着快速性、系统冲击时不过流发展。
编辑:新月

关键词:智能 电网 无功