智能電網(wǎng)的建設(shè)要求技術(shù)創(chuàng)新，給企業(yè)帶來機遇的同時也帶來了挑戰(zhàn)，電力系統(tǒng)無功補償技術(shù)在不斷的改良及創(chuàng)新，以便適應(yīng)未來的產(chǎn)業(yè)格局及電網(wǎng)要求。作為無功補償設(shè)備制造企業(yè)大力電工襄陽股份有限公司(以下簡稱“大力電工”)與時俱進(jìn)，機會認(rèn)清未來發(fā)展形勢，積極尋求與市場需求密切結(jié)合以便開發(fā)符合新市場需求的產(chǎn)品更好的推進(jìn)電力建設(shè)及產(chǎn)業(yè)升級。6月28日，由中國電器工業(yè)協(xié)會主辦、大力電工協(xié)辦的“SVG在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研討會”隆重開幕，邀請了包括國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、五大發(fā)電集團(tuán)、中國西電集團(tuán)、龍源電力集團(tuán)、三峽新能源、清華大學(xué)、武漢大學(xué)、華北電力大學(xué)等30余名專家代表共同探討SVG在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

 

　　隨著電力監(jiān)管部門對用戶功率因數(shù)要求的提高和企業(yè)對電能質(zhì)量重要性認(rèn)識的提升，無功補償?shù)男枨蟊怀掷m(xù)推動。清華大學(xué)柔性輸配電系統(tǒng)研究所教授姜齊榮在“SVG在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研討會”上表示，據(jù)統(tǒng)計，2009年我國高壓大容量無功補償產(chǎn)品市場達(dá)到20億元;2010年超過30億元;2011年40億元，其中SVG市場高達(dá)10億元以上;2012年為40億元。

 

圖為清華大學(xué)柔性輸配電系統(tǒng)研究所教授姜齊榮在“SVG在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研討會”上發(fā)表演講
　據(jù)北極星智能電網(wǎng)在線了解，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，近年來，整流器、變頻器、電氣化鐵路、軋鋼機、電弧爐等非線性、沖擊性和不平衡性工業(yè)負(fù)荷的不斷增加，使得配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題日益突出，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和用電設(shè)備的正常工作也產(chǎn)生了非常嚴(yán)重的影響與危害;新能源發(fā)電技術(shù)的廣泛使用，使得風(fēng)力發(fā)電機容量及太陽能裝機容量在電網(wǎng)中所占比例越來越高，對電網(wǎng)的影響也越來越大，由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的有功無功都會帶來影響，從而引起電壓的波動。我國工業(yè)負(fù)荷電能質(zhì)量問題嚴(yán)重、電鐵面臨著電壓波動、風(fēng)電、太陽能等新能源發(fā)電并網(wǎng)不穩(wěn)定等因素導(dǎo)致動態(tài)無功補償要求迫切。

　　姜齊榮指出，近幾年無功補償?shù)膽?yīng)用是從負(fù)荷端開始的，而實際上電網(wǎng)對此的需求也非常之大，目前南方電網(wǎng)在無功補償方面走在前列，國家電網(wǎng)對此的很多需求暫時還沒有釋放。但是，高壓及特高壓輸電均需要無功補償，因此，隨著市場的逐漸成熟，市場容量將在近幾年發(fā)生巨大的變化，無功補償市場規(guī)模有望高速增長。

　　隨著市場需求變化和技術(shù)進(jìn)步，我國無功補償行業(yè)的技術(shù)發(fā)展也在不斷變化中，有以下幾種典型應(yīng)用：

　　(1) 基于TCR的SVC(晶閘管控制電抗器)，通過調(diào)節(jié)晶閘管的角度達(dá)到控制電流。缺點是由于不是暫波實現(xiàn)的，會出現(xiàn)很大諧波，隨著導(dǎo)通角不一樣，諧波也會發(fā)生變化。

　　(2)基于MCR的SVC(磁閥控制電抗器)，是一種通過改變鐵芯的磁通力使電感值發(fā)生變化從而調(diào)節(jié)的電抗器。響應(yīng)速度能達(dá)到30ms以下，但是不能應(yīng)對連續(xù)的變化。由于價格很低，目前在新能源發(fā)展中得到應(yīng)用。

　　(3) SVG是基于電壓源型變流器的補償裝置，不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過大功率電力電子器件的高頻開關(guān)實現(xiàn)無功能量的變換，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

　　姜齊榮在會上指出，電能質(zhì)量日益嚴(yán)重的今天，用戶對無功補償技術(shù)提出了6點新要求：第一、設(shè)備響應(yīng)速度快，有效抑制電壓波動與閃變。其中風(fēng)電場對無功補償裝置的要求是達(dá)到 30ms以下，有些特殊場合要求速度更快。第二、適應(yīng)能力強，即在各種場合與各種負(fù)荷配合下不發(fā)生諧波放大。第三、占地面積小，因為很多應(yīng)用場合場地已固定，征地困難。第四、電壓偏低與偏高時均具備較強的無功補償能力。第五、能同時治理諧波與不平衡等多種電能質(zhì)量問題，其中不平衡的處理會造成產(chǎn)品造價的提升。第六、運行節(jié)能。
　根據(jù)以上六點要求顯而易見，現(xiàn)有的無用補償產(chǎn)品SVC由于諧波特性不好，容易引起諧波放大及濾波器失諧問題;低壓時無功補償容易急劇下降導(dǎo)致低壓特性偏軟;抑制閃變效果不理想，雖然理論響應(yīng)速度可達(dá)10ms，但實際40~60ms;大量交流電容電抗占地大，不利于移動;電抗導(dǎo)致運行損耗較大等各方面因素已不能滿足用戶的需求。

　　需求引導(dǎo)研發(fā)，經(jīng)此梳理，高壓大容量無功補償技術(shù)的發(fā)展趨勢躍然紙上。SVG憑借不會改變系統(tǒng)特性，不會引起諧波電流放大，不會引起諧振;無功容量與節(jié)點電壓大小無關(guān)，低壓特性好;動態(tài)響應(yīng)速度快，響應(yīng)時間5-10ms，特別適合抑制電壓波動與閃變，節(jié)能效果更明顯;占地面積小;輸出電流諧波含量小，不需外加濾波器;可以綜合具有無功及低次諧波補償功能;零輸出可閉鎖，僅補償時才有損耗，總運行損耗小等優(yōu)勢將有廣泛的應(yīng)用空間。姜齊榮指出，更高的直掛電壓等級與更大容量將是無功補償技術(shù)的發(fā)展趨勢。

　　SVG在輸變電系統(tǒng)中主要起到如下作用：1) 抑制電力系統(tǒng)過電壓，改善系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性2) 提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，減少低壓釋放負(fù)荷數(shù)量，并防止發(fā)生暫態(tài)電壓崩潰3) 動態(tài)地維持輸電線路端電壓，提高輸電線路穩(wěn)態(tài)傳輸功率極限4) 阻尼系統(tǒng)功率振蕩5) 改善用戶的電能質(zhì)量

　　但專家強調(diào)，雖然國內(nèi)SVG已得到應(yīng)用，但由于容易閉鎖跳閘使得在很多場合SVG用的效果并不好，如何解決閉鎖問題成為了困擾SVG制造企業(yè)的一大問題。大力電工延續(xù)了在電機軟啟動產(chǎn)品上的成功因素，于2008年開始致力于研發(fā)解決電網(wǎng)電能質(zhì)量問題，研制的高壓動態(tài)無功補償裝置DLSVG成功應(yīng)用在青海德令哈協(xié)和光伏發(fā)電場、金川金昌光伏發(fā)電等工程中。6月28日上午，由中國能源局主導(dǎo)召開的“大力電工SVG”科技成果鑒定會上，與會專家一致認(rèn)為大力電工自主研發(fā)的產(chǎn)品DLSVG具有響應(yīng)速度快，補償功能多樣化，運行范圍寬的技術(shù)特點，同時采用模塊化功率單元設(shè)計，使設(shè)備穩(wěn)定可靠，便于安裝與維護(hù)，解決了在不平衡工況下該產(chǎn)品的運行問題，并認(rèn)為該產(chǎn)品指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。
圖為中國電力科學(xué)研究院教授級高工倪學(xué)鋒宣讀“大力電工SVG”鑒定意見
　　不同于其他SVG產(chǎn)品的控制策略，DLSVG采用先進(jìn)的控制策略(重復(fù)boost)，主要創(chuàng)新點在于對基于CPS-SPWM調(diào)制策略的鏈?zhǔn)絊VG裝置的主電路拓?fù)溥M(jìn)行了分析;以鏈?zhǔn)絊VG的非線性數(shù)學(xué)模型，提出了一種狀態(tài)反饋精確線性化的方法，最終實現(xiàn)了鏈?zhǔn)絊VG有功、無功解耦控制器的設(shè)計;基于重復(fù)控制和無源性控制結(jié)合新方法，實現(xiàn)了考慮參數(shù)攝動和未知干擾影響的鏈?zhǔn)絊VG的基于魯棒L2性能準(zhǔn)則的電流控制器設(shè)計;提出了鏈?zhǔn)絊VG的直流電壓控制策略;研究并解決了在不平衡工況下鏈?zhǔn)絊VG補償控制問題。

　　大力電工董事長高文廣表示，公司注重技術(shù)研發(fā)及自主創(chuàng)新，每年投入銷售額的4.3%以上作為研發(fā)費用。據(jù)大力電工首席科學(xué)家查曉明介紹，大力電工DLSVG特點為：響應(yīng)速度快，響應(yīng)時間小于5ms;不產(chǎn)生諧波放大現(xiàn)象;輸出無功不受電網(wǎng)電壓影響;高可靠性;大規(guī)?？删幊踢壿嬯嚵屑锌刂?高安全性;高靈活性;連續(xù)補償效果好;既能發(fā)出容性無功，又能發(fā)出感性無功;可同時對諧波和無功功率進(jìn)行補償;安裝、調(diào)試、維護(hù)方便;濾除諧波的能力大大增強;完善的保護(hù)和故障報警設(shè)計。
　　研討會上，與會專家均表示風(fēng)電、光伏電站對無功補償?shù)拇罅啃枨蠛翢o疑問、SVG的優(yōu)越性顯而易見，且對大力電工產(chǎn)品DLSVG表示高度認(rèn)可。各位代表各抒己見，站在用戶角度提出對設(shè)備制造企業(yè)的希望：1)由于運行人員的技能和配備有限，需要產(chǎn)品的高可靠性;2)盡可能降低能耗，將對效益產(chǎn)生直接影響;3)中標(biāo)結(jié)果顯示，價格因素占50%以上，因此設(shè)備的價格降低也是一個關(guān)鍵因素;4)風(fēng)力發(fā)電機組的逆變器本身具有無功補償效果，希望設(shè)備企業(yè)站在用戶角度把風(fēng)機的無功補償能力和裝置的無功補償配合起來，以較小的新增無功補償容量最終實現(xiàn)整體滿足風(fēng)電場要求。大力電工虛心聽取了各代表建議，并表示未來將結(jié)合反饋意見精心研發(fā)，力爭使DLSVG更加貼切市場需求。

　　SVG是目前最為先進(jìn)的無功補償技術(shù)，基于電壓源型變流器的補償裝置實現(xiàn)了無功補償方式質(zhì)的飛躍。從技術(shù)上講，DLSVG先進(jìn)的控制策略較其他SVG產(chǎn)品具有較好的技術(shù)優(yōu)勢，相信隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和不斷的技術(shù)投入，DLSVG必將有更為廣闊的發(fā)展前景。