電能質(zhì)量控制裝置SVGAPF項(xiàng)目匯報(bào)2023/1/29

TEDRI

低壓有源電力濾波APF/SVG(690V)

中壓有源電力濾波器SVG+APF2023/1/29報(bào)告提綱TEDRI一、項(xiàng)目簡介二、項(xiàng)目意義三、項(xiàng)目可行性四、技術(shù)方案及指標(biāo)五、國內(nèi)外技術(shù)水平六、市場分析及趨勢預(yù)測七、對(duì)項(xiàng)目開展的幾點(diǎn)建議電力電子技術(shù)帶來方便、高效的巨大利益的同時(shí)，它的非線性、沖擊性和不平衡用電特性，對(duì)公用電網(wǎng)注入大量的諧波和無功功率,電能質(zhì)量有明顯惡化的趨勢。另一方面，隨著以計(jì)算機(jī)為代表的大量敏感設(shè)備的普及應(yīng)用，人們對(duì)公用電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求越來越高，對(duì)電網(wǎng)中的諧波含量及用電設(shè)備的功率因數(shù)提出了更嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補(bǔ)償方法是用電力電容器等無源器件構(gòu)成無源濾波技術(shù)，存在如下缺點(diǎn)：（1）只能抑制固定的幾次諧波，并對(duì)某次諧波在一定條件下會(huì)產(chǎn)生諧振而使諧波放大；（2）只能補(bǔ)償固定的無功功率，對(duì)變化的無功負(fù)載不能進(jìn)行精確補(bǔ)償；（3）其濾波特性受系統(tǒng)參數(shù)影響較大，并且其濾波特性有時(shí)很難與調(diào)壓要求相協(xié)調(diào)。一、項(xiàng)目簡介2023/1/29一、項(xiàng)目簡介2023/1/29序號(hào)類型FCTSCSVC(TCR+FC)SVG(STATCOM)1損耗大（空載）?。蛰d）大（全感性無功）只有開關(guān)器件損耗2容量QC=QQC=QQC=QQL=QQVSC=Q3無功范圍0～Q0～Q0～Q-Q～+Q4與系統(tǒng)阻抗密切相關(guān)密切相關(guān)密切相關(guān)幾乎無關(guān)5無功控制階躍階躍光滑光滑6響應(yīng)慢快快非?？?占地面積大大大小8諧振可能產(chǎn)生諧振和諧波放大可能產(chǎn)生諧振和諧波放大可能產(chǎn)生諧振和諧波放大抑制諧振9開關(guān)裝置斷路器晶閘管晶閘管IGBTIEGTIGCT10諧波無諧波產(chǎn)生產(chǎn)生大量諧波產(chǎn)生少量諧波無低次諧波11基本電路12控制特性針對(duì)無源濾波技術(shù)的上述缺點(diǎn)，上世紀(jì)80年代，基于三相電路瞬時(shí)無功功率理論和電力電子器件及PWM控制技術(shù)的有源電力濾波器（activepowerfilter，簡稱APF）得到快速發(fā)展，90年代以后APF技術(shù)的發(fā)展逐步走向成熟，在國外已得到廣泛應(yīng)用。與無源濾波器相比，APF具有高度可控制和快速響應(yīng)特性，并且能跟蹤補(bǔ)償各次諧波、自動(dòng)產(chǎn)生所需變化的無功功率，其特性不受系統(tǒng)影響，無諧波放大危險(xiǎn)，相對(duì)體積重量較小等突出優(yōu)點(diǎn)，因而已成為電力諧波抑制和無功補(bǔ)償?shù)闹匾侄?。在國際上，各個(gè)國際組織如電氣及電子工程師協(xié)會(huì)、國際電工委員會(huì)（IEC）和國際大電網(wǎng)會(huì)議（CIGRE），紛紛推出了各自建議的與諧波有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。在這些標(biāo)準(zhǔn)中，被廣泛接受的有IEEE519標(biāo)準(zhǔn)和IEC555-2標(biāo)準(zhǔn)。在我國，原水利電力部于1984年根據(jù)國家經(jīng)濟(jì)委員會(huì)批轉(zhuǎn)的《全國供用電規(guī)則》的規(guī)定制定并發(fā)布了SD126-84《電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定》。國家技術(shù)監(jiān)督局于1993年頒布了諧波國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》，該標(biāo)準(zhǔn)已于1994年在我國開始實(shí)施。一、項(xiàng)目簡介2023/1/29

APF控制技術(shù)：

APF是基于一種電流檢測和電流注入技術(shù)的大功率電力電子裝置。工作原理為：通過實(shí)時(shí)檢測負(fù)載電流波形，濾除波形中的基波成分，將剩余部分的波形反向，通過控制IGBT的觸發(fā)，將反向電流注入供電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)濾除（抵消）諧波、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)無功和電壓波動(dòng)、抑制諧波、提高功率因數(shù)等功能，從而達(dá)到供電系統(tǒng)安全性、節(jié)能降耗的目的。一、項(xiàng)目簡介2023/1/29

SVG控制技術(shù)：SVG是經(jīng)過電抗器或者變壓器并聯(lián)在電網(wǎng)上，通過調(diào)節(jié)逆變器交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，迅速吸收或者發(fā)出所需的無功功率，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無功的目的。作為有源型補(bǔ)償裝置，不僅可以跟蹤補(bǔ)償沖擊型負(fù)載的沖擊電流，而且可以對(duì)諧波電流也進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，典型的諧波電流補(bǔ)償為2～15次。一、項(xiàng)目簡介2023/1/29智能電網(wǎng)給電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn)國家節(jié)能減排的政策加快我公司的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整

符合長城電工產(chǎn)品發(fā)展方向切換二、項(xiàng)目意義2023/1/29二、項(xiàng)目意義2023/1/29二、項(xiàng)目意義2023/1/293電能質(zhì)量控制產(chǎn)品向高級(jí)配電運(yùn)行產(chǎn)品的升級(jí)換代及市場預(yù)測

3.1目前，我國電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)總銷售額為50億元人民幣左右/年。智能電網(wǎng)的建設(shè)將給電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)帶來150億元人民幣/年的新增銷售份額，巨大的市場份額需求給我國電能質(zhì)量研究和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大機(jī)遇。（首屆全國電能質(zhì)量學(xué)術(shù)會(huì)議—李令冬）

3.2我國在2020年以前，可再生能源（主要是風(fēng)能和太陽能）發(fā)電的裝機(jī)容量將達(dá)1億kW以上，對(duì)電能質(zhì)量控制產(chǎn)品的需求預(yù)測如下：諧波濾波器、無功補(bǔ)償器和電壓補(bǔ)償器等電能質(zhì)量控制裝置容量為0.2億KVA，以平均400元人民幣/KVA計(jì)算，電能質(zhì)量控制裝置的市場需求為80億元人民幣。返回二、項(xiàng)目意義2023/1/291、開展節(jié)能管理試點(diǎn)工程2、制定鋼鐵、建材、電子信息、軍工和中小企業(yè)節(jié)能減排指導(dǎo)計(jì)劃3、加快電氣化鐵路建設(shè)4、啟動(dòng)機(jī)場節(jié)電工程5、修訂重點(diǎn)用能單位節(jié)能管理辦法6、主要耗能行業(yè)重點(diǎn)耗能設(shè)備的普查

返回二、項(xiàng)目意義2023/1/292023/1/29三、項(xiàng)目可行性交流柔性輸變電系統(tǒng)FACTS動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償SVG有源電力濾波APF2023/1/29三、項(xiàng)目可行性已在電能的生產(chǎn)、輸電和分配的各個(gè)環(huán)節(jié)得到應(yīng)用，是電力系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)里程碑基于電力電子產(chǎn)品帶來機(jī)會(huì)電能的生產(chǎn)、傳輸和使用的質(zhì)量得到了有力的提高

2023/1/29三、項(xiàng)目可行性2023/1/29三、項(xiàng)目可行性統(tǒng)一的控制理論：三相瞬時(shí)無功功率理論一、補(bǔ)償電流的檢測方法1）基波電流減去法2）頻率分析法

3）瞬時(shí)空間矢量法二、低壓補(bǔ)償電流的控制方法1)三角波調(diào)制2)空間矢量控制

3)直接電流跟蹤控制2023/1/29三、項(xiàng)目可行性統(tǒng)一的控制理論：三相瞬時(shí)無功功率理論三、中壓補(bǔ)償電流的控制方法1)階梯波脈寬調(diào)制2)基于載波組的PWM技術(shù)

3)多電平電壓空間矢量調(diào)制4)錯(cuò)時(shí)采樣空間矢量調(diào)制5)載波相移正弦波脈寬調(diào)制(CPS-SPWM)2023/1/29三、項(xiàng)目可行性我們研究的方向：一、低壓有源電力濾波器：基于DSP數(shù)字控制技術(shù)的，瞬間空間矢量檢測實(shí)時(shí)檢測負(fù)載電流，直接電流跟蹤控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)PWM整流。二、中壓有源電力濾波器：基于DSP數(shù)字控制技術(shù)的，瞬間空間矢量檢測實(shí)時(shí)檢測負(fù)載電流，載波相移正弦波脈寬調(diào)制(CPS-SPWM)技術(shù)，基于H橋級(jí)聯(lián)的多重化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中壓有源電力濾波。三、

均采用并聯(lián)模式，適應(yīng)于任何電網(wǎng)，集中、分散、就地補(bǔ)償均可以，不受電網(wǎng)阻抗的影響，也可實(shí)現(xiàn)多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。三、項(xiàng)目可行性2023/1/291.這個(gè)項(xiàng)目依托自動(dòng)化裝置分院具體實(shí)施，分院現(xiàn)有研發(fā)部、工程技術(shù)部、自動(dòng)化工程公司，高級(jí)工程師38人，工程師82人。分別從事石油鉆機(jī)、礦井提升機(jī)、特種電源、電站自動(dòng)化等多種領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作，公司產(chǎn)品涉及到電氣傳動(dòng)自動(dòng)化的多種領(lǐng)域。2.在“十一五”期間投資6000萬元建立的現(xiàn)代化數(shù)字工廠，具備先進(jìn)的企業(yè)信息化資源管理系統(tǒng)，完全具備承擔(dān)著電氣傳動(dòng)自動(dòng)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)任務(wù)。

3.自動(dòng)化裝置分院近四十年來在電氣傳動(dòng)及自動(dòng)化領(lǐng)域取得800多項(xiàng)科技成果，部級(jí)以上成果近百項(xiàng)。其中“ZJ60DS沙漠鉆機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)”榮獲97年國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、“八五”科技攻關(guān)成果獎(jiǎng)，近十年來或國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1次，省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)4次，省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)3次。三、項(xiàng)目可行性2023/1/294.特別是近十年來在基于IGBT開關(guān)器件的應(yīng)用有了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，并成立了數(shù)字研發(fā)團(tuán)隊(duì)，已有多項(xiàng)產(chǎn)品應(yīng)用于蘭州近代物理研究所、北京高能所、合肥國家同步實(shí)驗(yàn)室等高精度電源領(lǐng)域。三、項(xiàng)目可行性2023/1/29多年來公司注重與國內(nèi)著名高校的合作，實(shí)施了高壓變頻器、直流有源濾波器、太陽能光伏發(fā)電逆變器等研發(fā)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目的實(shí)施不僅使我們與高校保持了一種緊密的合作關(guān)系，也調(diào)整人才知識(shí)結(jié)構(gòu)和提高了人才知識(shí)水平。項(xiàng)目合作方西安交通大學(xué)為我國著名高校。我公司業(yè)務(wù)主要與自動(dòng)化教研室合作，該教研室現(xiàn)有博士學(xué)位指導(dǎo)教師5人，碩士學(xué)位指導(dǎo)教師9人，其中有教授5人，副教授（高工）9人，另有講師及以下人員7人，年青教師全部具有博士學(xué)位，具有博士學(xué)位教師占教研室教師比例的85%。每年招收博士研究生10余人，碩士研究生46-50人。是我國電力電子技術(shù)和控制理論與控制工程方面高級(jí)人才培養(yǎng)的重要基地，在電能質(zhì)量控制理論與技術(shù)的深入研究方面碩果累累。

三、項(xiàng)目可行性2023/1/29APF是基于一種電流檢測和電流注入技術(shù)的大功率電力電子裝置。SVG是經(jīng)過電抗器或者變壓器并聯(lián)在電網(wǎng)上，通過調(diào)節(jié)逆變器交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，迅速吸收或者發(fā)出所需的無功功率，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無功的目的。四、技術(shù)方案及指標(biāo)低壓技術(shù)方案主控板原理2023/1/29技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)項(xiàng)目（APF+SVG）規(guī)格額定電壓690V額定頻率50Hz額定容量350KVA～1200KVA無功調(diào)節(jié)范圍額定感性到容性連續(xù)可調(diào)抑制諧波次數(shù)2～35次或2～15次保持諧波含量≤5%響應(yīng)時(shí)間≤20ms過載保護(hù)控制在額定范圍內(nèi)操作顯示中文液晶通訊接口RS485接口，多種通訊協(xié)議整機(jī)功耗≤4%擴(kuò)展功能可多機(jī)并聯(lián)使用防護(hù)等級(jí)IP20四、技術(shù)方案及指標(biāo)2023/1/29中壓技術(shù)方案四、技術(shù)方案及指標(biāo)2023/1/29技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)四、技術(shù)方案及指標(biāo)額定電壓6kV～35kV額定頻率50Hz額定容量1.2MVA～100MVA無功控制范圍-Q～+Q抑制諧波次數(shù)2～15次保持諧波含量≤5%響應(yīng)時(shí)間≤20ms過載保護(hù)控制在額定范圍以內(nèi)操作顯示中文液晶通訊接口RS485接口，多種通訊協(xié)議整機(jī)功耗≤4%擴(kuò)展功能可多機(jī)并聯(lián)使用防護(hù)等級(jí)IP202023/1/29在國外，至1990年，有源電力濾波在制造技術(shù)和控制技術(shù)上已走向成熟，并已完全實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化服務(wù)。一些國家如日本和美國，由于有源濾波器技術(shù)含量較高，在國內(nèi)真正掌握且可投入復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境運(yùn)行的電力有源濾波器產(chǎn)品還處于起步狀態(tài)。目前國內(nèi)參與這一領(lǐng)域競爭的廠商大多還是以進(jìn)口產(chǎn)品為主，能真正批量生產(chǎn)電力有源濾波器的企業(yè)很少，大部分是貼牌和代理為主，并沒有自己真正的技術(shù)能力。而國內(nèi)掌握此技術(shù)者均在幾所高校，但離產(chǎn)品化還有一些距離，如西安交通大學(xué)、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、等。到目前為止，國外產(chǎn)品技術(shù)和制造工藝相當(dāng)完善，不足之處在于價(jià)格非常高，配件也比較昂貴，服務(wù)費(fèi)用高，服務(wù)體系尚未完善。國外電力有源濾波器的主要生產(chǎn)廠商有：ABB、諾基亞、施耐德、東芝等品牌；國內(nèi)主要生產(chǎn)廠商有：思源清能、哈爾濱威瀚、西安賽博、山大華天等，這些公司全是以高校為背景的新近成立的公司，由于市場原因發(fā)展都很迅速。五、國內(nèi)外技術(shù)水平2023/1/29從目前國內(nèi)外生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品來看，單機(jī)容量低壓380V/690V，電流最大350A。我們可以利用低壓大容量變頻器的設(shè)計(jì)生產(chǎn)平臺(tái)，做350KVA～1200KVA容量系列產(chǎn)品。這個(gè)系列目前在國際上的技術(shù)水平屬于先進(jìn)行列，可以與東芝、ABB等公司產(chǎn)品并起。中壓市場來看，目前國外產(chǎn)品單機(jī)容量做到200MVA，國內(nèi)也有應(yīng)用，容量為20MVA。我們可以借鑒原中壓變頻器的設(shè)計(jì)平臺(tái)，結(jié)合西安交通大學(xué)最新的控制技術(shù)，開發(fā)6KV～35KV/1.2MVA～100MVA的具有國家領(lǐng)先水平的新一代基于串聯(lián)結(jié)構(gòu)的SVG+APF有源電力補(bǔ)償裝置。五、國內(nèi)外技術(shù)水平2023/1/29五、國內(nèi)外技術(shù)水平ABB技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)2023/1/29五、國內(nèi)外技術(shù)水平裝置種類應(yīng)用單位投入年度容量SVG或StatCom日本關(guān)西電力犬山開關(guān)站199180MVA日本東京電力新信濃變電站199250MVA美國田納西州沙利文電站1995100MVA美國肯塔基州艾內(nèi)茲電站1997160MVA英國白金漢郡克萊登電站199775MVA丹麥瑞賴斯比/海德(配電)19988MVA美國華盛頓州西雅圖鋼鐵公司20005MVA德克薩斯某一電弧爐補(bǔ)償199880MVA河南電力局*199920MVA美國－墨西哥交界2000＋133/－40MVA美國埃塞克斯電站200136MVA美國紐約奧克代爾電站2001200MVA美國特勒嘎電站2001100MVA中壓有源電力濾波使用情況2023/1/29六、市場分析及趨勢預(yù)測低壓有源電力濾波應(yīng)用領(lǐng)域2023/1/29六、市場分析及趨勢預(yù)測中壓有源電力濾波應(yīng)用領(lǐng)域2023/1/29一、根據(jù)ICTresearch統(tǒng)計(jì)，未來4-5年，中國電能質(zhì)量治理市場的外部環(huán)境將進(jìn)一步向有利的方向發(fā)展。每年有50億的市場容量，預(yù)計(jì)到2012年，中國電能質(zhì)量治理市場銷售額達(dá)到56.3億元。二、建設(shè)中國特色堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動(dòng)的電力供應(yīng)和增值服務(wù)，電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)帶來150億元人民幣/年的市場份額。三、其中柔性輸變電技術(shù)是新能源、清潔能源的大規(guī)模接入電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，我國新能源的投入加大，為電能質(zhì)量產(chǎn)業(yè)帶來機(jī)遇。六、市場分析及趨勢預(yù)測2023/1/29六、市場分析及趨勢預(yù)測應(yīng)用領(lǐng)域年市場需求數(shù)量（套）年市場價(jià)值（億元）黑色金屬冶煉供電、軋制供電、軋制供電1005.5有色金屬冶煉供電、軋制供電1005.5電解供電、輔助供電新能源發(fā)電風(fēng)力發(fā)電輸電網(wǎng)、太陽能發(fā)電輸電網(wǎng)2008電網(wǎng)輸配電電廠輸電網(wǎng)次同步諧振抑制609大型樞紐輸電網(wǎng)城市供電網(wǎng)、農(nóng)業(yè)供電網(wǎng)軌道交通客運(yùn)專線、貨運(yùn)專線2306地鐵專線、城際專線輕軌專線煤炭行業(yè)大型變電站、大型提升機(jī)755其它石化、重工、港口、礦山502.5合計(jì)81541.52023/1/29六、市場分析及趨勢預(yù)測

萬千瓦2010年2015年2020年備注內(nèi)蒙古80028005000風(fēng)電三峽甘肅50012002000陸上三峽新疆100-155-1000江蘇150-1000東北三省400-900七省區(qū)2020年風(fēng)電建設(shè)規(guī)劃2023/1/29項(xiàng)目投資總額：

600萬元/項(xiàng)目年增銷售收入4000萬元資金籌措方案：

自籌資金300萬貸款300萬項(xiàng)目投資計(jì)劃進(jìn)度2009年10月230萬2010年6月270萬2010年12月50萬2011