柔性電力技術(shù)2

1、柔性電力技術(shù)應(yīng)用示例韓民曉韓民曉華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)柔性電力技術(shù)研究所柔性電力技術(shù)研究所2011.3.25新能源發(fā)電技術(shù)p太陽能光伏發(fā)電技術(shù)p風(fēng)力發(fā)電技術(shù)p微燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)p燃料電池技術(shù)p儲能技術(shù)電能變換與控制電能變換與控制技術(shù)技術(shù)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)MGT發(fā)電技術(shù)發(fā)電機(jī)組型號最大功率（kW）額定電壓（v）額定頻率（Hz）電功率輸出形式啟動時(shí)間（秒）啟動成功率（%）使用環(huán)境溫度（）機(jī)組外廓尺寸（mm)機(jī)組重量（kg)可變速抽水蓄能技術(shù)發(fā)電效率的提高發(fā)電效率的提高可再生能源電源發(fā)展與可變速抽水蓄能可再生能源電源發(fā)展與可變速抽水蓄能AFC的需要的需要泵類負(fù)載輸入功率與回轉(zhuǎn)速度的關(guān)系

2、泵類負(fù)載輸入功率與回轉(zhuǎn)速度的關(guān)系調(diào)節(jié)方式定子頻率調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)范圍大，容量大，造價(jià)高轉(zhuǎn)子勵磁調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)范圍有限，但容量小，造價(jià)低nn2=n1=同步轉(zhuǎn)速 周波變換器方式ACDCAC 方式可變速機(jī)組功率的調(diào)節(jié) 大河內(nèi)可變速抽水蓄能電站直流輸電技術(shù)（國際1）1954年瑞典哥特蘭島建立第一個(gè)HVDC系統(tǒng)；1984年巴西建立了電壓等級最高的600kV HVDC系統(tǒng)；1998年阿根廷與巴西利用直流實(shí)現(xiàn)兩國電網(wǎng)的互聯(lián)；1954年至今全世界共有90余個(gè)已建、在建、或已退役的直流輸電工程，總?cè)萘考s為82163MW；目前世界上雙極容量最大的是伊泰普（ITAIPU）工程，雙極的容量為3150MW。直流輸電技術(shù)（國際

3、2） 輕型直流輸電工業(yè)性試驗(yàn)工程（長10km、電壓為10kV、輸送容量為3MW）于1997年在瑞典投入運(yùn)行； 2003年9月投運(yùn)的美國康涅狄格到長島的CROSS SOUND CABLE工程，額定容量為330MW，輸送距離40km； 輕型直流輸電系統(tǒng)世界上已經(jīng)在瑞典、澳大利亞、丹麥、美國等國家正式投入運(yùn)行或在建。直流輸電技術(shù)（國內(nèi)）1978年在上海投運(yùn)了第一條31kV、150A、長度9km的直流輸電試驗(yàn)線路；1987年完成寧波至舟山的直流試驗(yàn)工程；1990年，葛上500kV直流工程投運(yùn)，標(biāo)志著我國高壓直流輸電工程進(jìn)入世界先進(jìn)行列；1997年建設(shè)天廣直流，又重新引進(jìn)了部分技術(shù),直流輸電技術(shù)得以銜接

4、；1998年開始建設(shè)三峽送出直流工程；我國已成為世界上擁有直流輸電系統(tǒng)最多的國家，目前已經(jīng)投運(yùn)和正在建設(shè)的直流工程有8項(xiàng)；三常、三廣、三右、貴廣工程雙極容量均為3000MW，容量位居世界第二位。正在建設(shè)中的800kV特高壓直流。 到2020年直流工程建設(shè)目標(biāo)：27各直流工程HVDC的構(gòu)成換流母線交流系統(tǒng) I無功補(bǔ)償設(shè)備交 流濾波器直流線路Vd I 換流站I平波電抗器直流濾波器橋I換流母線換流變壓器斷路器橋II圖1.1 HVDC原理圖換流站II 交流系統(tǒng) I I無功補(bǔ)償設(shè)備交 流濾波器換流變壓器Vd II 斷路器800kV特高壓直流調(diào)試現(xiàn)場（1）800kV特高壓直流調(diào)試現(xiàn)場（2）800kV特高壓

5、直流調(diào)試現(xiàn)場（1）短片短片三滬直流輸電工程三滬直流輸電工程可控串補(bǔ)（TCSC）及其應(yīng)用串聯(lián)補(bǔ)償p串聯(lián)補(bǔ)償與并聯(lián)補(bǔ)償：n串聯(lián)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償能力自動調(diào)節(jié)功能；n同樣補(bǔ)償能力時(shí)的成本p可控串聯(lián)補(bǔ)償與固定串聯(lián)補(bǔ)償：n快速、連續(xù)地控制輸電線路的補(bǔ)償度；n最優(yōu)潮流控制與功率換流的防止；n抑制次同步振蕩；n串聯(lián)電容器的保護(hù)；n短路電流的限制TCSC的結(jié)構(gòu)可控電抗實(shí)現(xiàn)的基本原理可控電抗器支路電壓電流波形繪制00 90180212sin2LLXTCSC的運(yùn)行模式p晶閘管旁通模式：n晶閘管全導(dǎo)通，用于某些控制與保護(hù)p晶閘管閉鎖模式：n晶閘管觸發(fā)脈沖被封鎖，固定串補(bǔ)p晶閘管可控模式n基本運(yùn)行方式FACTS（國際1）pS

6、VC裝置最大補(bǔ)償容量已達(dá)1000MVar以上，應(yīng)用的最高系統(tǒng)電壓為765kV；p已有7個(gè)可控串補(bǔ)工程投入運(yùn)行，其中3個(gè)在美國，1個(gè)在瑞典，2個(gè)在巴西；p計(jì)劃采用可控串補(bǔ)的國家還有印度和澳大利亞等。目前串補(bǔ)技術(shù)應(yīng)用的最高系統(tǒng)電壓為765kV。 FACTS（國際2）pSTATCOM上世紀(jì)80 年代由日本和美國首先研制出來，之后世界各國都相當(dāng)重視、競相研制，并完成了10多項(xiàng)的示范工程或?qū)嶋H工業(yè)工程；p最近五年，隨著STATCOM 研制技術(shù)的深入、新型大功率電子電子器件如IGCT等的出現(xiàn)，STATCOM在輸電系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)量明顯增加；pUPFC于1998年在AEP的Inez變電站投運(yùn)；pSSSC于2002

7、年在NYPA的Marcy變電站投入運(yùn)行。 FACTS（國內(nèi)）p從80年代起，相繼從國外引進(jìn)了6套SVC裝置 ；p2000年11月，我國第一套500kV串補(bǔ)在徐州三堡變電所東三雙回線投入運(yùn)行；p可控串補(bǔ)國產(chǎn)化工程：甘肅電網(wǎng)220kV碧成線 ；p上海電網(wǎng)黃渡分區(qū)50Mvar STATCOM示范工程 TCSC 安裝現(xiàn)場定制電力（Custom Power）p依據(jù)不同用戶需求，提供不同質(zhì)量、不同形式、不同電源、不同電費(fèi)的定制電力技術(shù)。 pPPP: 優(yōu)質(zhì)電力工業(yè)園區(qū)；pPPP中的電力電子設(shè)備：nDVR/SSTS/UPS/APF/D-SVG/D-SVC柔性電力技術(shù)的發(fā)展方向p與電力電子器件發(fā)展相關(guān)的內(nèi)容與電

8、力電子器件發(fā)展相關(guān)的內(nèi)容n大電流大電流/高耐壓高耐壓/低損耗低損耗/高頻化高頻化p與電力電子變換器發(fā)展相關(guān)的內(nèi)容與電力電子變換器發(fā)展相關(guān)的內(nèi)容n功能更強(qiáng)功能更強(qiáng)/靈活靈活/廉價(jià)廉價(jià)/p與電力電子系統(tǒng)發(fā)展相關(guān)的內(nèi)容與電力電子系統(tǒng)發(fā)展相關(guān)的內(nèi)容n多功能多功能/高可靠性高可靠性/智能化智能化/網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化掌握電力電子技術(shù)與未來發(fā)展（1）運(yùn)行企業(yè)發(fā)電輸電配電傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)新能源發(fā)電企業(yè)高壓直流輸電電力調(diào)度與運(yùn)行單位供電部門用電用電部門掌握電力電子技術(shù)與未來發(fā)展（2）設(shè)備制造發(fā)電輸電配電電氣設(shè)備開發(fā)新能源發(fā)電設(shè)備高壓直流輸電FACTS設(shè)備電能質(zhì)量控制設(shè)備用電工業(yè)、交通、商業(yè)電源、變頻器掌握電力電子技術(shù)與未

9、來發(fā)展（3）科學(xué)研究與深造科學(xué)研究與深造國內(nèi)大學(xué)國內(nèi)大學(xué)國外大學(xué)國外大學(xué)國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)著名工科院校著名工科院校均設(shè)該專業(yè)均設(shè)該專業(yè)側(cè)重點(diǎn)不同側(cè)重點(diǎn)不同美國美國/日本日本/德國德國/加拿大加拿大/英國英國中國電科院中國電科院中國科學(xué)院電工所中國科學(xué)院電工所省電科院省電科院柔性電力技術(shù)研究所介紹現(xiàn)代社會對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定與電能質(zhì)量的要求日益提高?，F(xiàn)代社會對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定與電能質(zhì)量的要求日益提高。而電力體制改革的推進(jìn)、資源開發(fā)形態(tài)的制約、負(fù)荷特性而電力體制改革的推進(jìn)、資源開發(fā)形態(tài)的制約、負(fù)荷特性的轉(zhuǎn)變對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定與電能質(zhì)量的提高構(gòu)成新的的轉(zhuǎn)變對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定與電能質(zhì)量的提高構(gòu)

10、成新的挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)越來越需要能夠?qū)ζ鋽?shù)量和質(zhì)量可以靈活挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)越來越需要能夠?qū)ζ鋽?shù)量和質(zhì)量可以靈活控制的柔性電力技術(shù)。華北電力大學(xué)在原電力電子技術(shù)、控制的柔性電力技術(shù)。華北電力大學(xué)在原電力電子技術(shù)、城市供用電技術(shù)、智能保護(hù)與控制研究室的基礎(chǔ)上，于城市供用電技術(shù)、智能保護(hù)與控制研究室的基礎(chǔ)上，于2001年整合組建了柔性電力技術(shù)研究所。該所的宗旨是年整合組建了柔性電力技術(shù)研究所。該所的宗旨是積極推進(jìn)柔性電力技術(shù)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，為現(xiàn)代積極推進(jìn)柔性電力技術(shù)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，為現(xiàn)代社會高穩(wěn)定性、高質(zhì)量、高靈活性、高效率的電力供應(yīng)與社會高穩(wěn)定性、高質(zhì)量、高靈活性、高效率的電力供應(yīng)與應(yīng)

11、用提供新的解決方案。應(yīng)用提供新的解決方案。研究團(tuán)隊(duì) 研究所共有教師研究所共有教師12人，其中博士生導(dǎo)師人，其中博士生導(dǎo)師1人，人，教授教授1人，副教授人，副教授4人。博士研究生人。博士研究生4人，碩士研究人，碩士研究生生80人。教師組成中，包括曾作為高級訪問學(xué)者出人。教師組成中，包括曾作為高級訪問學(xué)者出國研究歸來的知名教授、博士后留學(xué)回國長期從事國研究歸來的知名教授、博士后留學(xué)回國長期從事柔性電力技術(shù)研究的中青年學(xué)者，有完成多項(xiàng)科研柔性電力技術(shù)研究的中青年學(xué)者，有完成多項(xiàng)科研課題的年富力強(qiáng)的副教授和講師。課題的年富力強(qiáng)的副教授和講師。 研究所由韓民曉教授任所長，譚偉璞副教授任研究所由韓民曉教授

12、任所長，譚偉璞副教授任科研副所長，文俊副教授任教學(xué)副所長。科研副所長，文俊副教授任教學(xué)副所長。研究領(lǐng)域p可再生能源發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)可再生能源發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)p高壓直流輸電與高壓直流輸電與FACTS技術(shù)技術(shù)p電能質(zhì)量分析與控制技術(shù)電能質(zhì)量分析與控制技術(shù)p電力負(fù)荷建模與控制技術(shù)電力負(fù)荷建模與控制技術(shù)研究條件（1）p多功能電力擾動發(fā)生裝置與組態(tài)方式電力負(fù)荷；p通用電力電子變換器與控制器平臺；pRTDS實(shí)時(shí)動態(tài)仿真系統(tǒng)p高性能信號發(fā)生、示波與測量裝置；研究條件（2）p擁有電力系統(tǒng)潮流與穩(wěn)定分析程序PSASP、BPA、PSS/E；p擁有電磁暫態(tài)仿真程序PSPICE、MATLAB、PSCAD/EMTDC等仿真

13、軟件；p擁有電能質(zhì)量分析軟件ETAP、CYME、EDSA等仿真軟件；主要成果p研究所已先后承擔(dān)二十多項(xiàng)科研課題的研究與開發(fā)工研究所已先后承擔(dān)二十多項(xiàng)科研課題的研究與開發(fā)工作，其中包括國家電力公司重大科研項(xiàng)目，國家自然作，其中包括國家電力公司重大科研項(xiàng)目，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，教育部博士點(diǎn)科研基金項(xiàng)目，教育部科學(xué)基金項(xiàng)目，教育部博士點(diǎn)科研基金項(xiàng)目，教育部留學(xué)歸國人員啟動基金項(xiàng)目，教育部優(yōu)秀青年教師基留學(xué)歸國人員啟動基金項(xiàng)目，教育部優(yōu)秀青年教師基金項(xiàng)目。累計(jì)科研經(jīng)費(fèi)近兩千萬元。金項(xiàng)目。累計(jì)科研經(jīng)費(fèi)近兩千萬元。p曾獲得國家電力公司科技進(jìn)步獎曾獲得國家電力公司科技進(jìn)步獎2項(xiàng)，省部級獎項(xiàng)，省部級獎2項(xiàng)，項(xiàng)，大學(xué)科技獎大學(xué)科技獎2項(xiàng)。項(xiàng)。p研究所已出版電力電子與電能質(zhì)量專著研究所已出版電力電子與電能質(zhì)量專著6部，電力電部，電力電子及電能質(zhì)量的校內(nèi)教材子及電能質(zhì)量的校內(nèi)教材4部。在國內(nèi)外