电力电子技术在电力系统中的应用―柔性电力技术

1、电力电子技术在电力系统中的应用 柔性电力技术 Flexible Electric Technologies,韩民晓 华北电力大学 2006.4.19,传统电力系统构成,传统的电力系统特点,发、供、用必需同时完成 各机组必需严格同步 潮流只能由系统阻抗决定 供电模式单一 电能质量只能实现静态调节 负载电力调节特性差 负载电能利用效率低,现代社会对电力需求的新特点,控制灵活、形式多样的发电系统： 出力动态调节的需求 分布式发电技术的发展 潮流可控、安全稳定的输电系统: 电力市场发展的需求 远距离、大功率、高电压电能传输的需求 模式多样、质量可控的配电系统： 分布电源技术发展与应用的需求 动态电能质

2、量控制的需求 可控性好、高效节能的用电系统： 用电设备控制特性的需求 节能与环保的需求,传统电力技术应用的应用及其局限,传统电力技术的应用： 新建电力传送线路； 负荷中心建立电厂； 局限： 电力市场使投资风险增加； 环境资源对新建线路与电厂的限制； 无法应对非线性负荷的快速增长； 无法应对分布电源的作用； 无法满足高电能质量的要求；,解决之道!,柔性电力技术 可对电能进行变换与调节的技术,FACTS CUSTOM POWER,柔性电力技术概念图,ASPSAdjustable Speed Pump Storage,可变速抽水蓄能 VFDVariable Frequency Drive,变频调速技

3、术在火电厂中的应用 风力发电的功率调控 太阳能发电功率变换 燃料电池应用中的功率变换,发电系统的柔性化技术,输电系统的柔性化技术,HVDCHigh Voltage DC transmission, 高压直流输电 UPFCUniform Power Flow Controller,统一潮流控制器 TCSC Thyristor Controlled Series Compensator,晶闸管控制串联补偿 SVC Static Var Compensator , 静止无功补偿器 SVG Static Var Generator (STATCOM), 静止无功发生器 SMES Super-condu

4、cting Magnetic Energy Storage，超导储能,配电系统的柔性化技术,A.F.Active Filter,有源电力滤波器 DVRDynamic Voltage Regulator, 动态电压调节器 SCB Solid-state Circuit Breaker, 固态断路器 D-SVC Distribution Var Compensator 配网静止无功补偿器 D-SVG Distribution Var Generator (STATCOM)配网静止无功发生器 HVDC light 轻型直流输电 DSMES Distribution SMES，配电系统用超导储能,用电

5、设备的柔性化技术,PQR Power Quality Regulator,电能质量调节器 UPSUninterruptable Power Supply,交流不间断电源 F.C. Frequency Converter,频率变换器 VFDVariable Frequency Drive,电机变频调速技术 EB Electronic Ballast, 照明电力电子电源 IHInduction Heating, 感应加热,观看短片！ FACTS & Custom Power,FEED依赖的技术之一,电力电子技术,对电能进行变化与控制的基本手段,电力电子技术的应用领域,电力电子器件技术的应用,变送领

6、域,产业、交通领域,GTO,IGBT,MOSFET,晶闸管,100M,10M,1M,100k,10k,1k,100,10,100,1k,10k,100,k,1M,控制容量（,VA,）,工作频率（,Hz,）,信息处理领域,Si 材料电力电子器件的发展状况,光触发晶闸管 LTT,新型光敏区 新型门射极结构 优化质子辐射技术,8kV/3.6kA LTT: 导通压降：2.7V 触发功率：8mW dv/dt : 3000V/s di/dt: 300A/ s,集成门极换相晶闸管 IGCT,晶体管的关断特性与晶闸管的导通特性完美结合 门极低电感设计、关断发生在变成晶体管之后 无需吸收电路,Si-SiC,Si

7、材料的 物性极限,SiC结晶体构造多样 4H-SiC(4层6方体结构） 能量禁制带幅高，特别适于电力控制,Si，SiC特性对照,SiC材料的耐压水平比Si材料可提高10倍； SiC耐温水平提高23倍，这表明Si器件的通过电流的能力提高2 倍； SiC材料器件散热设计简单，从而SiC材料器件的综合功率处理能力比Si材料器件可提高一个数量级； 速度的提高及热传导性能的改善，工作频率可以提高610倍。,器件体积与损耗,Si,SiC,1/5-1/10,FEED依赖的技术之二,能量存储技术,能量缓冲 能量平衡 能量后备,蓄能技术及其发展,可变速抽水蓄能技术,可变速抽水蓄能技术 概要 特点 新进展,电池与飞轮储能,超导储能(SMES)及其应用,超级电容技术 电气双层电容蓄能,FEED依赖的技术之三,信息处理技术,监测 控制 数据传输与分享,微控制器技术的发展 处理能力的增强： 1000MIPS 资源的扩充：PWM 嵌入式操作系统：RTOS 硬件与软件的通融：CPLD,实时操作系统内核-RTOS,片上系统SOPC,软件硬件