智能電網(wǎng)中大功率電力電子技術(shù)及其巨大的市場前景
時(shí)間：2010-01-28 15:57:13
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電力電子技術(shù)
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[導(dǎo)讀] 摘要：大功率電力電子是智能電網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)，智能電網(wǎng)的大發(fā)展給大功率電力電子提供廣泛的市場機(jī)遇。本文介紹了柔性交流輸電技術(shù)、高壓直流輸電技術(shù)、高壓變頻技術(shù)、同步開斷技術(shù)和用戶電力技術(shù)，分析了這些
摘要：大功率電力電子是智能電網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)，智能電網(wǎng)的大發(fā)展給大功率電力電子提供廣泛的市場機(jī)遇。本文介紹了柔性交流輸電技術(shù)、高壓直流輸電技術(shù)、高壓變頻技術(shù)、同步開斷技術(shù)和用戶電力技術(shù)，分析了這些電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的重要性和發(fā)展前景。
電力電子技術(shù)是利用電力電子器件對電能進(jìn)行變換及控制的一種現(xiàn)代技術(shù)，節(jié)能效果可達(dá)10%-40%，可以減少機(jī)電設(shè)備的體積并能夠?qū)崿F(xiàn)最佳工作效率。從價(jià)值鏈條分析，智能電網(wǎng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等環(huán)節(jié)組成的有機(jī)整體。作為智能電網(wǎng)建設(shè)的初衷，就是在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下盡可能使清潔能源更多地上網(wǎng)，而智能調(diào)度則是解決這一問題的起點(diǎn)；隨著清潔能源的調(diào)度上網(wǎng)，清潔能源不穩(wěn)定的特性威脅著電網(wǎng)的安全，柔性交流輸電技術(shù)則在這一環(huán)節(jié)充當(dāng)了保護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行的有效手段。目前，半導(dǎo)體功率元器件向高壓化、大容量化發(fā)展，電力電子產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了以SVC為代表的柔性交流輸電技術(shù)、以高壓直流輸電為代表的新型超高壓輸電技術(shù)、以高壓變頻為代表的電氣傳動技術(shù)，以智能開關(guān)為代表的同步開斷技術(shù)，以及以靜止無功發(fā)生器、動態(tài)電壓恢復(fù)器為代表的用戶電力技術(shù)等。
1 柔性交流輸電技術(shù)
柔性交流輸電技術(shù)是新能源、清潔能源的大規(guī)模接入電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）的英文表達(dá)為：Flexible AC Transmission Systems。是綜合電力電子技術(shù)、微處理和微電子技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)而形成的用于靈活快速控制交流輸電的新技術(shù)。上世紀(jì)八十年代中期，美國電力科學(xué)研究院（EPRI）N. G. Hingorani博士首次提出FACTS概念：應(yīng)用大功率、高性能的電力電子元件制成可控的有功或無功電源以及電網(wǎng)的一次設(shè)備等，以實(shí)現(xiàn)對輸電系統(tǒng)的電壓、阻抗、相位角、功率、潮流等的靈活控制，將原基本不可控的電網(wǎng)變得可以全面控制。從而大大提高電力系統(tǒng)的高度靈活性和安全穩(wěn)定性，使得現(xiàn)有輸電線路的輸送能力大大提高。
在電力電子裝置最早用于直流輸電系統(tǒng)中并實(shí)現(xiàn)了對輸送功率的快速控制，由此人們想在交流系統(tǒng)中加裝電力電子裝置，尋求對潮流的可控，以獲得最大的安全裕度和最小的輸電成本，F(xiàn)ACTS技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，靜止無功補(bǔ)償器（SVC），靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）又稱作ASVG，晶閘管投切串聯(lián)電容器（TCSC），靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（Static Synchonous Series Compensator）統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）就是基于FACTS裝置家族的成員。
由于中國智能電網(wǎng)以特高壓輸變電為基礎(chǔ)，且需要綜合考慮新能源的接入、分布式能源的隔離等技術(shù)，以電力電子為主要特征的柔性輸電系統(tǒng)需求增長迅速。由于中國智能電網(wǎng)以特高壓輸變電為基礎(chǔ)，且需要綜合考慮新能源的接入、分布式能源的隔離等技術(shù)，以電力電子為主要特征的柔性輸電系統(tǒng)需求增長迅速。將電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)相結(jié)合，通過對電力系統(tǒng)參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅降低輸電損耗、提高輸電線路輸送能力和保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平。
2 高壓直流輸電技術(shù)
在現(xiàn)代直流輸電系統(tǒng)中，只有輸電環(huán)節(jié)是直流電，發(fā)電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)仍然是交流電。在輸電線路的送端，交流系統(tǒng)的交流電經(jīng)換流站內(nèi)的換流變壓器送到整流器，將高壓交流電變?yōu)楦邏褐绷麟姾笏腿胫绷鬏旊娋€路。直流電通過輸電線路送到受端換流站內(nèi)的逆變器，將高壓直流電又變?yōu)楦邏航涣麟?，再?jīng)過換流變壓器將電能輸送到交流系統(tǒng)。在直流輸電系統(tǒng)中，通過控制換流器，可以使其工作于整流或逆變狀態(tài)。
高壓直流輸電技術(shù)對于遠(yuǎn)距離輸電、高壓直流輸電擁有獨(dú)特的優(yōu)勢。高壓直流輸電具有線路輸電能力強(qiáng)、損耗小、兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運(yùn)行、發(fā)生故障時(shí)對電網(wǎng)造成的損失小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于長距離點(diǎn)對點(diǎn)大功率輸電。而采用交流輸電系統(tǒng)便于向多端輸電。交流與直流輸電配合，將是現(xiàn)代電力傳輸系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
輕型直流輸電系統(tǒng)采用GTO、IGBT等可關(guān)斷的器件組成換流器，使中型的直流輸電工程在較短輸送距離也具有競爭力。此外，可關(guān)斷器件組成的換流器，還可用于向海上石油平臺、海島等孤立小系統(tǒng)供電，未來還可用于城市配電系統(tǒng)，接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。輕型直流輸電系統(tǒng)更有助于解決清潔能源上網(wǎng)穩(wěn)定性問題。
我國高壓直流輸電技術(shù)在遠(yuǎn)距離輸電中得到廣泛應(yīng)用，今后我國還將在大水電基地和大煤電基地的超遠(yuǎn)距離、大容量送出工程中繼續(xù)大力發(fā)展和建設(shè)特高壓直流輸電工程。特高壓輸電具有電壓等級高、輸送距離遠(yuǎn)、輸送容量大、可實(shí)現(xiàn)非同步聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn)。資料顯示，±800千伏直流特高壓輸送電量每小時(shí)為620萬至640萬千瓦時(shí)。
3 高壓變頻技術(shù)
中國高壓變頻器市場規(guī)模增長速度快，潛力大。高壓變頻技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)電率一般可達(dá)30%左右，但缺點(diǎn)是成本高，并產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。榮信高壓變頻器目前是業(yè)內(nèi)唯一生產(chǎn)四象限多電平交-直-交型高壓變頻產(chǎn)品的企業(yè)，集成了交一直一交多電平串聯(lián)疊加、矢量控制、四象限及IGBT模塊熱管散熱等多項(xiàng)目前世界領(lǐng)先的技術(shù)，以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢已成為煤礦、鐵礦、有色金屬等礦用提升系統(tǒng)調(diào)速的首選，對電網(wǎng)無諧波污染。我國高壓變頻器在工業(yè)領(lǐng)域主要應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵的啟動或變頻調(diào)速，起到改善電能、降低能耗的作用，特別是電機(jī)節(jié)能效果非常顯著，是工業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的主要手段。
目前主要廠商，尤其是國內(nèi)廠商都在不斷突破更高功率、能夠?qū)崿F(xiàn)更多功能的新產(chǎn)品，同時(shí)著力提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，產(chǎn)品距離成熟尚有一定距離。國內(nèi)企業(yè)從引進(jìn)模仿起步，通過自主研發(fā)，不斷實(shí)現(xiàn)具有知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新，一次又一次縮小與國外產(chǎn)品的科技差距。即使在經(jīng)濟(jì)衰退的2008年，高壓變頻器行業(yè)在技術(shù)領(lǐng)域也取得了諸多突破。2008年4月15日，合康億盛的大功率同步電機(jī)矢量控制高壓變頻器在山西臨汾水泥廠一次通過帶負(fù)載運(yùn)行驗(yàn)證，有效的解決了大功率同步電機(jī)的啟動沖擊電流大和運(yùn)行失步、調(diào)速范圍差等問題，同時(shí)填補(bǔ)了該領(lǐng)域的國內(nèi)空白。該產(chǎn)品還可以應(yīng)用于礦井提升機(jī)、球磨機(jī)、鋼鐵廠的主軋鋼機(jī)、大型船舶驅(qū)動、牽引電車等領(lǐng)域；2008年11月初，利德華福生產(chǎn)出10000kVA/10kV變頻器，并經(jīng)過多項(xiàng)嚴(yán)格測試，準(zhǔn)備應(yīng)用于山東某鋼廠的大型風(fēng)機(jī)；2008年12月23日，智光電氣也正式推出了已通過國家權(quán)威機(jī)構(gòu)嚴(yán)格檢驗(yàn)的10000kVA超大容量高壓變頻器。國內(nèi)企業(yè)接連打破由少數(shù)國外企業(yè)壟斷的市場格局。
國內(nèi)高壓變頻器生產(chǎn)廠商多采用功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，由西門子羅賓康公司發(fā)明并申請專利，由于其專利申請僅在美國，在我國屬于公知技術(shù)。該技術(shù)特別適用于普通風(fēng)機(jī)、水泵的啟動、調(diào)速，但在精確控制、高性能應(yīng)用領(lǐng)域仍有許多的工作要做。其他一些結(jié)構(gòu)形式的高壓變頻器也正在發(fā)展之中，如中壓三電平技術(shù)、混合結(jié)構(gòu)技術(shù)等。它們具有結(jié)構(gòu)緊湊、工藝密度高、四象限運(yùn)行、控制靈活等優(yōu)勢，將是未來高壓變頻技術(shù)的發(fā)展方向，也是潛在市場的需求。但是目前高壓變頻器中采用的功率器件仍然只能依賴進(jìn)口，它是高壓變頻器發(fā)展中的一個(gè)瓶頸問題。
4 同步開斷技術(shù)
同步開斷(智能開關(guān))技術(shù)是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。智能開關(guān)，包括殼體、總電源開關(guān)、多個(gè)分開關(guān)，多個(gè)分開關(guān)為整體結(jié)合式，一組進(jìn)線，分組出線?？傠娫撮_關(guān)具有過壓、總過流保護(hù)功能，名分開關(guān)具有過流、防觸漏電保護(hù)功能。電路部分包括電源、過壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路、觸漏電保護(hù)電路、故障記憶指示電路和執(zhí)行電路。從低壓進(jìn)戶，過壓具有兩級保護(hù)，過流具有三級保護(hù)，觸漏電具有一級保護(hù)，充分保證了用電的安全性和可靠性，可有效地保護(hù)家用電器及用電儀器、設(shè)備不受損壞。
20世紀(jì)90年代以后，我國為了改變配電網(wǎng)絡(luò)的薄弱狀況，加快電力工業(yè)的發(fā)展,提高配電網(wǎng)絡(luò)自動化程度，在借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上加大了配電網(wǎng)的投資力度。高品質(zhì)、高性能的開關(guān)設(shè)備也隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、信息傳感技術(shù)、微電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,趨向智能化。但目前高壓開關(guān)大都是機(jī)械開關(guān)，開斷時(shí)間長、分散性大，難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定相開斷。實(shí)現(xiàn)同步開斷的根本出路在于用電子開關(guān)取代機(jī)械開關(guān)。
為了滿足用戶的需求，各大電力設(shè)備的制造廠家運(yùn)用先進(jìn)的智能配電技術(shù)，相繼推出了智能化的開關(guān)柜以及相應(yīng)的配電系統(tǒng)。智能化成套開關(guān)設(shè)備使整個(gè)變電站的保護(hù)、控制、監(jiān)控集中起來，同時(shí)也為變電站廣域監(jiān)測和斷路系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。近年來，隨著配電自動化技術(shù)研究及應(yīng)用的不斷深入，智能開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用不斷增多，線路故障監(jiān)控技術(shù)水平及其產(chǎn)品功能質(zhì)量水平也不斷提高，但由于我國配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和多樣化，供電可靠性與發(fā)達(dá)國家相比仍然有較大的差距。
5 用戶電力技術(shù)
近年來，“用戶電力技術(shù)”(CUSTOM POWER TECHNOLOGY)的概念，是美國的N. G. Hingorani博士于1988年提出的概念：把大功率電力電子技術(shù)和配電自動化技術(shù)綜合起來，以用戶對電力可靠性和電能質(zhì)量要求為依據(jù)，為用戶提供其特定要求的電力供應(yīng)技術(shù)。
目前，已經(jīng)開發(fā)出用于配電網(wǎng)的電力電子裝置，例如固態(tài)高壓開關(guān)(SOLID-STATE CIRCUIT BREAKER)。與常規(guī)的機(jī)械開關(guān)相比，固態(tài)開關(guān)能在一個(gè)工頻半波以內(nèi)完成由故障供電線路向健全的供電線路的切換。這是一般機(jī)械開關(guān)無法比擬的。另一關(guān)鍵設(shè)備是動態(tài)電壓恢復(fù)器(DYNAMIC VOLTAGE RESTORER)，它由直流儲能電路、變換器和級次串聯(lián)在供電張路中的變壓器構(gòu)成。變換器的控制系統(tǒng)，根據(jù)檢測到的線路的電壓波形，產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，使合成的電壓動態(tài)休持恒定。無論是短時(shí)的電壓低落或過電壓，通過DVR均可以使負(fù)載上的電壓保持動態(tài)恒定。
隨著負(fù)荷的不斷增長，而如何保證社會可持續(xù)發(fā)展的能源供應(yīng)并使電力生產(chǎn)滿足越來越高的環(huán)保要求則是電力行業(yè)面臨的又一主要難題；同時(shí)，負(fù)荷的增長還使系統(tǒng)短路電流不斷增加，故障限流保護(hù)問題愈加突出。傳統(tǒng)機(jī)械式控制裝置因其響應(yīng)速度慢、控制不精確，難以適應(yīng)信息社會對電力供應(yīng)的要求，而隨著大功率電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶電力技術(shù)將為解決以上問題提供新的手段。
Custom Power作為一種新型的電力技術(shù)和先進(jìn)的電力經(jīng)營理念，將成為未來智能電網(wǎng)系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。隨著高電壓、大功率電力電子器件的研制開發(fā)和我國電力市場改革的不斷深入，Custom Power將有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，也必將極大地推進(jìn)我國電力事業(yè)的發(fā)展。
電力電子技術(shù)是利用電力電子器件對電能進(jìn)行變換及控制的一種現(xiàn)代技術(shù)，節(jié)能效果可達(dá)10%-40%，可以減少機(jī)電設(shè)備的體積并能夠?qū)崿F(xiàn)最佳工作效率。從價(jià)值鏈條分析，智能電網(wǎng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等環(huán)節(jié)組成的有機(jī)整體。作為智能電網(wǎng)建設(shè)的初衷，就是在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下盡可能使清潔能源更多地上網(wǎng)，而智能調(diào)度則是解決這一問題的起點(diǎn)；隨著清潔能源的調(diào)度上網(wǎng)，清潔能源不穩(wěn)定的特性威脅著電網(wǎng)的安全，柔性交流輸電技術(shù)則在這一環(huán)節(jié)充當(dāng)了保護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行的有效手段。目前，半導(dǎo)體功率元器件向高壓化、大容量化發(fā)展，電力電子產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了以SVC為代表的柔性交流輸電技術(shù)、以高壓直流輸電為代表的新型超高壓輸電技術(shù)、以高壓變頻為代表的電氣傳動技術(shù)，以智能開關(guān)為代表的同步開斷技術(shù)，以及以靜止無功發(fā)生器、動態(tài)電壓恢復(fù)器為代表的用戶電力技術(shù)等。
1 柔性交流輸電技術(shù)
柔性交流輸電技術(shù)是新能源、清潔能源的大規(guī)模接入電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）的英文表達(dá)為：Flexible AC Transmission Systems。是綜合電力電子技術(shù)、微處理和微電子技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)而形成的用于靈活快速控制交流輸電的新技術(shù)。上世紀(jì)八十年代中期，美國電力科學(xué)研究院（EPRI）N. G. Hingorani博士首次提出FACTS概念：應(yīng)用大功率、高性能的電力電子元件制成可控的有功或無功電源以及電網(wǎng)的一次設(shè)備等，以實(shí)現(xiàn)對輸電系統(tǒng)的電壓、阻抗、相位角、功率、潮流等的靈活控制，將原基本不可控的電網(wǎng)變得可以全面控制。從而大大提高電力系統(tǒng)的高度靈活性和安全穩(wěn)定性，使得現(xiàn)有輸電線路的輸送能力大大提高。
在電力電子裝置最早用于直流輸電系統(tǒng)中并實(shí)現(xiàn)了對輸送功率的快速控制，由此人們想在交流系統(tǒng)中加裝電力電子裝置，尋求對潮流的可控，以獲得最大的安全裕度和最小的輸電成本，F(xiàn)ACTS技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，靜止無功補(bǔ)償器（SVC），靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）又稱作ASVG，晶閘管投切串聯(lián)電容器（TCSC），靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（Static Synchonous Series Compensator）統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）就是基于FACTS裝置家族的成員。
由于中國智能電網(wǎng)以特高壓輸變電為基礎(chǔ)，且需要綜合考慮新能源的接入、分布式能源的隔離等技術(shù)，以電力電子為主要特征的柔性輸電系統(tǒng)需求增長迅速。由于中國智能電網(wǎng)以特高壓輸變電為基礎(chǔ)，且需要綜合考慮新能源的接入、分布式能源的隔離等技術(shù)，以電力電子為主要特征的柔性輸電系統(tǒng)需求增長迅速。將電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)相結(jié)合，通過對電力系統(tǒng)參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅降低輸電損耗、提高輸電線路輸送能力和保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平。
2 高壓直流輸電技術(shù)
在現(xiàn)代直流輸電系統(tǒng)中，只有輸電環(huán)節(jié)是直流電，發(fā)電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)仍然是交流電。在輸電線路的送端，交流系統(tǒng)的交流電經(jīng)換流站內(nèi)的換流變壓器送到整流器，將高壓交流電變?yōu)楦邏褐绷麟姾笏腿胫绷鬏旊娋€路。直流電通過輸電線路送到受端換流站內(nèi)的逆變器，將高壓直流電又變?yōu)楦邏航涣麟?，再?jīng)過換流變壓器將電能輸送到交流系統(tǒng)。在直流輸電系統(tǒng)中，通過控制換流器，可以使其工作于整流或逆變狀態(tài)。
高壓直流輸電技術(shù)對于遠(yuǎn)距離輸電、高壓直流輸電擁有獨(dú)特的優(yōu)勢。高壓直流輸電具有線路輸電能力強(qiáng)、損耗小、兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運(yùn)行、發(fā)生故障時(shí)對電網(wǎng)造成的損失小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于長距離點(diǎn)對點(diǎn)大功率輸電。而采用交流輸電系統(tǒng)便于向多端輸電。交流與直流輸電配合，將是現(xiàn)代電力傳輸系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
輕型直流輸電系統(tǒng)采用GTO、IGBT等可關(guān)斷的器件組成換流器，使中型的直流輸電工程在較短輸送距離也具有競爭力。此外，可關(guān)斷器件組成的換流器，還可用于向海上石油平臺、海島等孤立小系統(tǒng)供電，未來還可用于城市配電系統(tǒng)，接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。輕型直流輸電系統(tǒng)更有助于解決清潔能源上網(wǎng)穩(wěn)定性問題。
我國高壓直流輸電技術(shù)在遠(yuǎn)距離輸電中得到廣泛應(yīng)用，今后我國還將在大水電基地和大煤電基地的超遠(yuǎn)距離、大容量送出工程中繼續(xù)大力發(fā)展和建設(shè)特高壓直流輸電工程。特高壓輸電具有電壓等級高、輸送距離遠(yuǎn)、輸送容量大、可實(shí)現(xiàn)非同步聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn)。資料顯示，±800千伏直流特高壓輸送電量每小時(shí)為620萬至640萬千瓦時(shí)。
3 高壓變頻技術(shù)
中國高壓變頻器市場規(guī)模增長速度快，潛力大。高壓變頻技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)電率一般可達(dá)30%左右，但缺點(diǎn)是成本高，并產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。榮信高壓變頻器目前是業(yè)內(nèi)唯一生產(chǎn)四象限多電平交-直-交型高壓變頻產(chǎn)品的企業(yè)，集成了交一直一交多電平串聯(lián)疊加、矢量控制、四象限及IGBT模塊熱管散熱等多項(xiàng)目前世界領(lǐng)先的技術(shù)，以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢已成為煤礦、鐵礦、有色金屬等礦用提升系統(tǒng)調(diào)速的首選，對電網(wǎng)無諧波污染。我國高壓變頻器在工業(yè)領(lǐng)域主要應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵的啟動或變頻調(diào)速，起到改善電能、降低能耗的作用，特別是電機(jī)節(jié)能效果非常顯著，是工業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的主要手段。
目前主要廠商，尤其是國內(nèi)廠商都在不斷突破更高功率、能夠?qū)崿F(xiàn)更多功能的新產(chǎn)品，同時(shí)著力提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，產(chǎn)品距離成熟尚有一定距離。國內(nèi)企業(yè)從引進(jìn)模仿起步，通過自主研發(fā)，不斷實(shí)現(xiàn)具有知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新，一次又一次縮小與國外產(chǎn)品的科技差距。即使在經(jīng)濟(jì)衰退的2008年，高壓變頻器行業(yè)在技術(shù)領(lǐng)域也取得了諸多突破。2008年4月15日，合康億盛的大功率同步電機(jī)矢量控制高壓變頻器在山西臨汾水泥廠一次通過帶負(fù)載運(yùn)行驗(yàn)證，有效的解決了大功率同步電機(jī)的啟動沖擊電流大和運(yùn)行失步、調(diào)速范圍差等問題，同時(shí)填補(bǔ)了該領(lǐng)域的國內(nèi)空白。該產(chǎn)品還可以應(yīng)用于礦井提升機(jī)、球磨機(jī)、鋼鐵廠的主軋鋼機(jī)、大型船舶驅(qū)動、牽引電車等領(lǐng)域；2008年11月初，利德華福生產(chǎn)出10000kVA/10kV變頻器，并經(jīng)過多項(xiàng)嚴(yán)格測試，準(zhǔn)備應(yīng)用于山東某鋼廠的大型風(fēng)機(jī)；2008年12月23日，智光電氣也正式推出了已通過國家權(quán)威機(jī)構(gòu)嚴(yán)格檢驗(yàn)的10000kVA超大容量高壓變頻器。國內(nèi)企業(yè)接連打破由少數(shù)國外企業(yè)壟斷的市場格局。
國內(nèi)高壓變頻器生產(chǎn)廠商多采用功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，由西門子羅賓康公司發(fā)明并申請專利，由于其專利申請僅在美國，在我國屬于公知技術(shù)。該技術(shù)特別適用于普通風(fēng)機(jī)、水泵的啟動、調(diào)速，但在精確控制、高性能應(yīng)用領(lǐng)域仍有許多的工作要做。其他一些結(jié)構(gòu)形式的高壓變頻器也正在發(fā)展之中，如中壓三電平技術(shù)、混合結(jié)構(gòu)技術(shù)等。它們具有結(jié)構(gòu)緊湊、工藝密度高、四象限運(yùn)行、控制靈活等優(yōu)勢，將是未來高壓變頻技術(shù)的發(fā)展方向，也是潛在市場的需求。但是目前高壓變頻器中采用的功率器件仍然只能依賴進(jìn)口，它是高壓變頻器發(fā)展中的一個(gè)瓶頸問題。
4 同步開斷技術(shù)
同步開斷(智能開關(guān))技術(shù)是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。智能開關(guān)，包括殼體、總電源開關(guān)、多個(gè)分開關(guān)，多個(gè)分開關(guān)為整體結(jié)合式，一組進(jìn)線，分組出線?？傠娫撮_關(guān)具有過壓、總過流保護(hù)功能，名分開關(guān)具有過流、防觸漏電保護(hù)功能。電路部分包括電源、過壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路、觸漏電保護(hù)電路、故障記憶指示電路和執(zhí)行電路。從低壓進(jìn)戶，過壓具有兩級保護(hù)，過流具有三級保護(hù)，觸漏電具有一級保護(hù)，充分保證了用電的安全性和可靠性，可有效地保護(hù)家用電器及用電儀器、設(shè)備不受損壞。
20世紀(jì)90年代以后，我國為了改變配電網(wǎng)絡(luò)的薄弱狀況，加快電力工業(yè)的發(fā)展,提高配電網(wǎng)絡(luò)自動化程度，在借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上加大了配電網(wǎng)的投資力度。高品質(zhì)、高性能的開關(guān)設(shè)備也隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、信息傳感技術(shù)、微電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,趨向智能化。但目前高壓開關(guān)大都是機(jī)械開關(guān)，開斷時(shí)間長、分散性大，難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定相開斷。實(shí)現(xiàn)同步開斷的根本出路在于用電子開關(guān)取代機(jī)械開關(guān)。
為了滿足用戶的需求，各大電力設(shè)備的制造廠家運(yùn)用先進(jìn)的智能配電技術(shù)，相繼推出了智能化的開關(guān)柜以及相應(yīng)的配電系統(tǒng)。智能化成套開關(guān)設(shè)備使整個(gè)變電站的保護(hù)、控制、監(jiān)控集中起來，同時(shí)也為變電站廣域監(jiān)測和斷路系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。近年來，隨著配電自動化技術(shù)研究及應(yīng)用的不斷深入，智能開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用不斷增多，線路故障監(jiān)控技術(shù)水平及其產(chǎn)品功能質(zhì)量水平也不斷提高，但由于我國配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和多樣化，供電可靠性與發(fā)達(dá)國家相比仍然有較大的差距。
5 用戶電力技術(shù)
近年來，“用戶電力技術(shù)”(CUSTOM POWER TECHNOLOGY)的概念，是美國的N. G. Hingorani博士于1988年提出的概念：把大功率電力電子技術(shù)和配電自動化技術(shù)綜合起來，以用戶對電力可靠性和電能質(zhì)量要求為依據(jù)，為用戶提供其特定要求的電力供應(yīng)技術(shù)。
目前，已經(jīng)開發(fā)出用于配電網(wǎng)的電力電子裝置，例如固態(tài)高壓開關(guān)(SOLID-STATE CIRCUIT BREAKER)。與常規(guī)的機(jī)械開關(guān)相比，固態(tài)開關(guān)能在一個(gè)工頻半波以內(nèi)完成由故障供電線路向健全的供電線路的切換。這是一般機(jī)械開關(guān)無法比擬的。另一關(guān)鍵設(shè)備是動態(tài)電壓恢復(fù)器(DYNAMIC VOLTAGE RESTORER)，它由直流儲能電路、變換器和級次串聯(lián)在供電張路中的變壓器構(gòu)成。變換器的控制系統(tǒng)，根據(jù)檢測到的線路的電壓波形，產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，使合成的電壓動態(tài)休持恒定。無論是短時(shí)的電壓低落或過電壓，通過DVR均可以使負(fù)載上的電壓保持動態(tài)恒定。
隨著負(fù)荷的不斷增長，而如何保證社會可持續(xù)發(fā)展的能源供應(yīng)并使電力生產(chǎn)滿足越來越高的環(huán)保要求則是電力行業(yè)面臨的又一主要難題；同時(shí)，負(fù)荷的增長還使系統(tǒng)短路電流不斷增加，故障限流保護(hù)問題愈加突出。傳統(tǒng)機(jī)械式控制裝置因其響應(yīng)速度慢、控制不精確，難以適應(yīng)信息社會對電力供應(yīng)的要求，而隨著大功率電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶電力技術(shù)將為解決以上問題提供新的手段。
Custom Power作為一種新型的電力技術(shù)和先進(jìn)的電力經(jīng)營理念，將成為未來智能電網(wǎng)系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。隨著高電壓、大功率電力電子器件的研制開發(fā)和我國電力市場改革的不斷深入，Custom Power將有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，也必將極大地推進(jìn)我國電力事業(yè)的發(fā)展。
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