柔性电力技术2

1、柔性电力技术应用示例韩民晓韩民晓华北电力大学华北电力大学柔性电力技术研究所柔性电力技术研究所2011.3.25新能源发电技术p太阳能光伏发电技术p风力发电技术p微燃气轮机发电技术p燃料电池技术p储能技术电能变换与控制电能变换与控制技术技术太阳能光伏发电技术风力发电技术MGT发电技术发电机组型号最大功率（kW）额定电压（v）额定频率（Hz）电功率输出形式启动时间（秒）启动成功率（%）使用环境温度（）机组外廓尺寸（mm)机组重量（kg)可变速抽水蓄能技术发电效率的提高发电效率的提高可再生能源电源发展与可变速抽水蓄能可再生能源电源发展与可变速抽水蓄能AFC的需要的需要泵类负载输入功率与回转速度的关系

2、泵类负载输入功率与回转速度的关系调节方式定子频率调节方式调节范围大，容量大，造价高转子励磁调节方式调节范围有限，但容量小，造价低nn2=n1=同步转速 周波变换器方式ACDCAC 方式可变速机组功率的调节 大河内可变速抽水蓄能电站直流输电技术（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。直流输电技术（国际

3、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； 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。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；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

4、；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。正在建设中的800kV特高压直流。 到2020年直流工程建设目标：27各直流工程HVDC的构成换流母线交流系统 I无功补偿设备交 流滤波器直流线路Vd I 换流站I平波电抗器直流滤波器桥I换流母线换流变压器断路器桥II图1.1 HVDC原理图换流站II 交流系统 I I无功补偿设备交 流滤波器换流变压器Vd II 断路器800kV特高压直流调试现场（1）800kV特高压直流调试现场（2）800kV特高压

5、直流调试现场（1）短片短片三沪直流输电工程三沪直流输电工程可控串补（TCSC）及其应用串联补偿p串联补偿与并联补偿：n串联补偿的补偿能力自动调节功能；n同样补偿能力时的成本p可控串联补偿与固定串联补偿：n快速、连续地控制输电线路的补偿度；n最优潮流控制与功率换流的防止；n抑制次同步振荡；n串联电容器的保护；n短路电流的限制TCSC的结构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00 90180212sin2LLXTCSC的运行模式p晶闸管旁通模式：n晶闸管全导通，用于某些控制与保护p晶闸管闭锁模式：n晶闸管触发脉冲被封锁，固定串补p晶闸管可控模式n基本运行方式FACTS（国际1）pS

6、VC装置最大补偿容量已达1000MVar以上，应用的最高系统电压为765kV；p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；p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。 FACTS（国际2）pSTATCOM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；p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；pUPFC于1998年在AEP的Inez变电站投运；pSSSC于2002

7、年在NYPA的Marcy变电站投入运行。 FACTS（国内）p从80年代起，相继从国外引进了6套SVC装置 ；p2000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；p可控串补国产化工程：甘肃电网220kV碧成线 ；p上海电网黄渡分区50Mvar STATCOM示范工程 TCSC 安装现场定制电力（Custom Power）p依据不同用户需求，提供不同质量、不同形式、不同电源、不同电费的定制电力技术。 pPPP: 优质电力工业园区；pPPP中的电力电子设备：nDVR/SSTS/UPS/APF/D-SVG/D-SVC柔性电力技术的发展方向p与电力电子器件发展相关的内容与电

8、力电子器件发展相关的内容n大电流大电流/高耐压高耐压/低损耗低损耗/高频化高频化p与电力电子变换器发展相关的内容与电力电子变换器发展相关的内容n功能更强功能更强/灵活灵活/廉价廉价/p与电力电子系统发展相关的内容与电力电子系统发展相关的内容n多功能多功能/高可靠性高可靠性/智能化智能化/网络化网络化掌握电力电子技术与未来发展（1）运行企业发电输电配电传统发电企业新能源发电企业高压直流输电电力调度与运行单位供电部门用电用电部门掌握电力电子技术与未来发展（2）设备制造发电输电配电电气设备开发新能源发电设备高压直流输电FACTS设备电能质量控制设备用电工业、交通、商业电源、变频器掌握电力电子技术与未

9、来发展（3）科学研究与深造科学研究与深造国内大学国内大学国外大学国外大学国内研究机构国内研究机构著名工科院校著名工科院校均设该专业均设该专业侧重点不同侧重点不同美国美国/日本日本/德国德国/加拿大加拿大/英国英国中国电科院中国电科院中国科学院电工所中国科学院电工所省电科院省电科院柔性电力技术研究所介绍现代社会对电力系统安全稳定与电能质量的要求日益提高。现代社会对电力系统安全稳定与电能质量的要求日益提高。而电力体制改革的推进、资源开发形态的制约、负荷特性而电力体制改革的推进、资源开发形态的制约、负荷特性的转变对电力系统的安全稳定与电能质量的提高构成新的的转变对电力系统的安全稳定与电能质量的提高构

10、成新的挑战。电力系统越来越需要能够对其数量和质量可以灵活挑战。电力系统越来越需要能够对其数量和质量可以灵活控制的柔性电力技术。华北电力大学在原电力电子技术、控制的柔性电力技术。华北电力大学在原电力电子技术、城市供用电技术、智能保护与控制研究室的基础上，于城市供用电技术、智能保护与控制研究室的基础上，于2001年整合组建了柔性电力技术研究所。该所的宗旨是年整合组建了柔性电力技术研究所。该所的宗旨是积极推进柔性电力技术在现代电力系统中的应用，为现代积极推进柔性电力技术在现代电力系统中的应用，为现代社会高稳定性、高质量、高灵活性、高效率的电力供应与社会高稳定性、高质量、高灵活性、高效率的电力供应与应

11、用提供新的解决方案。应用提供新的解决方案。研究团队 研究所共有教师研究所共有教师12人，其中博士生导师人，其中博士生导师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，硕士研究人，硕士研究生生80人。教师组成中，包括曾作为高级访问学者出人。教师组成中，包括曾作为高级访问学者出国研究归来的知名教授、博士后留学回国长期从事国研究归来的知名教授、博士后留学回国长期从事柔性电力技术研究的中青年学者，有完成多项科研柔性电力技术研究的中青年学者，有完成多项科研课题的年富力强的副教授和讲师。课题的年富力强的副教授和讲师。 研究所由韩民晓教授任所长，谭伟璞副教授任研究所由韩民晓教授

12、任所长，谭伟璞副教授任科研副所长，文俊副教授任教学副所长。科研副所长，文俊副教授任教学副所长。研究领域p可再生能源发电与并网技术可再生能源发电与并网技术p高压直流输电与高压直流输电与FACTS技术技术p电能质量分析与控制技术电能质量分析与控制技术p电力负荷建模与控制技术电力负荷建模与控制技术研究条件（1）p多功能电力扰动发生装置与组态方式电力负荷；p通用电力电子变换器与控制器平台；pRTDS实时动态仿真系统p高性能信号发生、示波与测量装置；研究条件（2）p拥有电力系统潮流与稳定分析程序PSASP、BPA、PSS/E；p拥有电磁暂态仿真程序PSPICE、MATLAB、PSCAD/EMTDC等仿真

13、软件；p拥有电能质量分析软件ETAP、CYME、EDSA等仿真软件；主要成果p研究所已先后承担二十多项科研课题的研究与开发工研究所已先后承担二十多项科研课题的研究与开发工作，其中包括国家电力公司重大科研项目，国家自然作，其中包括国家电力公司重大科研项目，国家自然科学基金项目，教育部博士点科研基金项目，教育部科学基金项目，教育部博士点科研基金项目，教育部留学归国人员启动基金项目，教育部优秀青年教师基留学归国人员启动基金项目，教育部优秀青年教师基金项目。累计科研经费近两千万元。金项目。累计科研经费近两千万元。p曾获得国家电力公司科技进步奖曾获得国家电力公司科技进步奖2项，省部级奖项，省部级奖2项，项，大学科技奖大学科技奖2项。项。p研究所已出版电力电子与电能质量专著研究所已出版电力电子与电能质量专著6部，电力电部，电力电子及电能质量的校内教材子及电能质量的校内教材4部。在国内外