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电能质量治理产品和技术方面的未来发展趋势
2021.12.26
电能质量治理的核心是能够对所供应的电力进行控制、变换,为用户或负荷提供质量合格、性能稳定、符合要求的电力,其中无功补偿与谐波抑制技术是电能质量治理的关键支撑技术。

随着各种变频器、换流器、整流装置在负荷侧的大量使用,电网中存在着大量波动负荷和非线性负荷。电力电子装置开始成为完成这种控制和变换的关键,基于全控的 IGBT 器件的静止无功发生器(SVG)和有源电力滤波器(APF)成为电能质量治理技术发展的主要方向。近年来,电力电子装置逐渐向高频化、高功率密度及低损耗的方向发展。新的拓扑结构、控制方法层出不穷。多电平结构的 SVG、APF 开关损耗小、等效输出高频纹波小、输出滤波设计简单,可大大提高装置的功率密度,逐渐成为设计的主流。

提高功率因数已不是 SVG 的功能,简单的谐波抑制和不平衡补偿功能也能由 SVG 实现。有源滤波器的分次补偿功能可充分利用有源滤波器的容量,但同时也需要大量的计算, 此时FPGA芯片显示出其并行处理的强大功能。 同时,基于硬件逻辑门电路设计的 FPGA 芯片更加稳定可靠,运行更安全。考虑到现场的可维修性和工程配置的灵活组合, 模块化的有源补偿或滤波产品得到了广泛认可。但多模块并联时,每个模块的输出滤波支路也并联运行,增大了和系统阻抗谐振的可能性,稳定运行能力减弱。

随着电力系统的改变,特别是分布式电源高密度地接入电网,对电能质量治理技术产生以下新的需求:负荷侧同时也是电源侧,电网结构复杂性和分布式电源的不确定性, 使供配电系统的电能质量恶化, 其中有功不平衡引起的电压稳定、低频振荡、损耗增大问题尤为严重。而解决上述问题关键技术是储能技术和有功补偿技术,这是电能质量治理领域的未来发展方向之一。

有功控制技术是电能质量治理的关键技术之一, 储能发电是实现有功控制的主要手段。在分布式电源接入电网和负荷终端对有功控制的需求、储能技术进步促使成本降低,以及产业政策支持的驱动之下,储能发电产业已开始呈现爆发式增长趋势。在未来的几年内,储能电产业价值规模将在每年数百亿元左右,意味着有功控制技术将成为电能质量治理产业重要的支撑技术之一。

随着新一轮电改政策的推动,以及互联网、物联网技术的发展,需求侧能管理愈发受到政府、 企业的重视, 区域供配电网络会进一步整合各种供用电设备,实现智能互联、信息互通,大量用电企业会依托云数据平台和智能设备,开展第三方运维和托管,将出现集能源供应、能源管控、能源调度、能源使用一体化的新型工商业企业集群,导致智能化、定制化柔性电力技术迅猛发展。
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