動態(tài)無功補償裝置簡介

1、動態(tài)無功補償裝置簡介目錄一、概述3二、產(chǎn)品介紹42.1、靜止無功補償裝置（SVC）41)產(chǎn)品原理42)產(chǎn)品組成63)主要作用74)技術(shù)指標95)應(yīng)用案例102.2、靜止無功發(fā)生器（SVG）121)產(chǎn)品原理122)產(chǎn)品組成133)產(chǎn)品特點144)技術(shù)指標155)應(yīng)用案例162.3、動態(tài)無功補償裝置的選擇17三、市場分析183.1、風(fēng)電行業(yè)183.2、光伏行業(yè)203.3、電網(wǎng)223.4、工業(yè)領(lǐng)域23一、概述無功平衡對提高電網(wǎng)穩(wěn)定、改善供電質(zhì)量和提高經(jīng)濟效益至關(guān)重要。我國電網(wǎng)建設(shè)和運行中，長期存在著無功補償容量不足和配備不合理的問題，特別是可調(diào)節(jié)的無功容量不足，快速響應(yīng)的無功調(diào)節(jié)設(shè)備更少。隨著工業(yè)規(guī)

2、模的快速發(fā)展，諸如電弧爐、軋鋼機、大容量電動機、電氣化鐵路牽引機車等沖擊性或不平衡負荷迅速增加，使得負荷波動日益加劇，造成電壓不穩(wěn)、功率因數(shù)偏低、諧波污染等電能質(zhì)量問題，給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成了嚴重的影響。因此需要大量快速響應(yīng)的可調(diào)無功電源，來維持系統(tǒng)無功潮流平衡、調(diào)整電壓、降低損耗、提高供電網(wǎng)可靠性以及保持系統(tǒng)穩(wěn)定性。 傳統(tǒng)的無功補償設(shè)備有并聯(lián)電容器、調(diào)相機和同步發(fā)電機等，由于并聯(lián)電容器阻抗固定不能動態(tài)跟蹤負荷無功功率的變化；而調(diào)相機和同步發(fā)電機等補償設(shè)備又屬于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，其損耗、噪聲都很大，而且還不適用于太大或太小的無功補償。所以這些設(shè)備已經(jīng)越來越不適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。采用靜止無功

3、補償器SVC（Static Var Compensator）和無功發(fā)生器SVG是解決電網(wǎng)中無功補償和諧波濾波問題的最有效措施之一，在調(diào)節(jié)的快速性、功能的多樣性、工作的可靠性、投資和運行費用的經(jīng)濟性等方面都比傳統(tǒng)調(diào)相機有明顯的優(yōu)勢，在解決電網(wǎng)穩(wěn)定性以及配電電能質(zhì)量等問題中發(fā)揮了相當重要的作用，是目前各國普遍采用的先進實用技術(shù)。SVG作為下一帶無功補償產(chǎn)品，目前也已經(jīng)開始在小容量場合投入應(yīng)用。SVC 在國外已是成熟的技術(shù)，截至2000年，全世界已有超過400 套、總?cè)萘?0Gvar的SVC 在輸配電系統(tǒng)運行，有超過 600 套、總?cè)萘考s 40Gvar的SVC 在工業(yè)部門使用。SVC、SVG可快速改

4、變其發(fā)出的無功，具有較強的無功調(diào)節(jié)能力，可為電力系統(tǒng)提供動態(tài)無功電源、調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，當系統(tǒng)電壓較低、重負荷時能輸出容性無功；當系統(tǒng)電壓較高、輕負荷時能輸出感性無功，將供電電壓補償?shù)揭粋€合理水平。SVC通過動態(tài)調(diào)節(jié)無功出力，抑制波動沖擊負荷運行時引起的母線電壓變化，有利于暫態(tài)電壓恢復(fù)，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定水平。二、產(chǎn)品介紹2.1、靜止無功補償裝置（SVC） SVC 技術(shù)是靈活交流輸電（FACTS）技術(shù)之一，根據(jù)結(jié)構(gòu)原理的不同，SVC 技術(shù)又分為：自飽和電抗器型（SSR Self saturable Reactor ）、晶閘管相控電抗器型（TCR Thyristor Controlled Reacto

5、r）、晶閘管投切電容器型（TSC Thyristor Switched Capcitor ）、高阻抗變壓器型（TCT ）和勵磁控制的電抗器型（AR）等。隨著大功率電力電子器件制造技術(shù)的發(fā)展，SVC 從早期的SSR 過渡到TCR/TSC 方式，并成為SVC 的主流實用技術(shù)。國外TCR/TSC 型的SVC 裝置從上世紀70年代投入商業(yè)運行以來，其裝置集成技術(shù)、控制原理、設(shè)備制造技術(shù)已趨于成熟，是目前仍廣泛使用的動態(tài)無功補償設(shè)備。 從裝置構(gòu)成來看，TCR 型的SVC 裝置主要由濾波/電容支路和TCR 支路組成，如圖1。圖1 TCR型SVC結(jié)構(gòu)示意圖1) 產(chǎn)品原理l 控制原理說明簡化的電力系統(tǒng)圖2 簡

6、單的負荷連接一般用戶負荷吸收有功功率PL和無功功率QL，電源提供有功功率PS和無功功率QS（可能為感性無功，也可能是容性無功），忽略變壓器和線路損耗，則有PS=PL，QS=QL。沒有足夠無功補償?shù)碾娋W(wǎng)存在以下幾個問題：1）電網(wǎng)從遠端傳送無功補償負荷所需；2）負荷的無功沖擊（即無功需求）影響本地電網(wǎng)和上級電網(wǎng)的供電質(zhì)量。因此，電力系統(tǒng)一般都要求就近對用電負荷進行必要的無功補償，以提高電力系統(tǒng)的帶載能力，凈化電網(wǎng)，改善電網(wǎng)電能質(zhì)量。l 可調(diào)電抗器補償無功圖3 帶有可調(diào)相控電抗器無功補償裝置的系統(tǒng)假設(shè)負荷消耗感性無功（一般工業(yè)用戶都是如此）QL，負荷的最大感性無功為Qlmax，則若取Qc=Qlmax

7、，即系統(tǒng)先將負荷的最大感性無功用電容補償。當負荷變化時，電容與負載共同產(chǎn)生一個容性無功沖擊，QP=Qc-QL，這時，用一個可調(diào)電抗（電感）來產(chǎn)生相對應(yīng)的感性無功QB，抵消容性無功沖擊，這樣在負荷波動過程中，就可以保證：QS=QC-QB-QL=0。l 可調(diào)相控電抗器（TCR）基本原理 圖4 TCR原理及TCR電壓電流波形圖如上圖所示，U為交流電壓，Th1、Th2為兩個反并聯(lián)晶閘管，控制這兩個晶閘管在一定范圍內(nèi)導(dǎo)通，則可控制電抗器流過的電流i，i和u的基本波形如圖3-2所示。為Th1和Th2的觸發(fā)角，則有 (3.1)i的基波有效值為： (3.2)V：相電壓有效值L：電抗器的基波電抗因此，可以通過控

8、制電抗器L上串聯(lián)的兩只反并聯(lián)晶閘管的觸發(fā)角來控制電抗器吸收的無功功率的值。2) 產(chǎn)品組成TCR型SVC裝置主要由控制系統(tǒng)、相控電抗器、晶閘管閥組、濾波支路等主要部分組成，主要圖4 SVC主要組成部分圖5 SVC現(xiàn)場布置圖3) 主要作用應(yīng)用于配電系統(tǒng)：l 提高功率因數(shù)，減少電費支出；l 濾除高次諧波、補償三相不平衡、抑制電壓波動和閃變、改善電能質(zhì)量；l 抑制無功沖擊,減少損耗，降低設(shè)備絕緣耐受的諧波電壓，延長設(shè)備使用壽命； l 減少無功占用設(shè)備容量，提高設(shè)備容量利用率，節(jié)省用戶投資。應(yīng)用于輸變電系統(tǒng)：l 優(yōu)化控制無功潮流，增加線路的輸電能力，提高穩(wěn)態(tài)輸送容量；l 補償電網(wǎng)無功，實現(xiàn)無功平衡，減小

9、網(wǎng)損；l 穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)和動態(tài)電壓穩(wěn)定性；l 提供附加系統(tǒng)阻尼，抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩，預(yù)防電網(wǎng)大停電和發(fā)電機組軸系扭振事故； l 改善高壓直流輸電系統(tǒng)的性能，抑制直流閉鎖故障時過電壓。 本項目基于世界上最先進最復(fù)雜的SVC設(shè)計，實現(xiàn)了多種輔助功能，能夠充分滿足各種類型用戶的不同需求，即便對于要求最為苛刻的電網(wǎng)用戶，我們能夠提供具備穩(wěn)定弱系統(tǒng)電壓、無功調(diào)節(jié)、小干擾條件下增強阻尼、提高瞬變穩(wěn)態(tài)極限、減小損耗、消除三相不平衡等功能之外，還能夠根據(jù)電網(wǎng)需求提供慢速導(dǎo)納控制、無功設(shè)定點恢復(fù)、自適應(yīng)調(diào)整電壓、抑制次同步振蕩、零無功啟停等特殊控制。4) 技術(shù)指標表1 TCR型SVC技術(shù)參

10、數(shù)項目指標額定電壓635kV動態(tài)無功補償容量2200Mvar晶閘管閥組結(jié)構(gòu)臥式、多層晶閘管冷卻方式水冷/熱管控制系統(tǒng)全數(shù)字式控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式三相平衡、分相調(diào)節(jié)控制方式無功/電壓調(diào)節(jié)范圍0100%響應(yīng)時間10ms晶閘管觸發(fā)角10501650觸發(fā)角控制精度0.01電角度觸發(fā)方式光電觸發(fā)噪聲水平水冷無噪聲，熱管風(fēng)冷低于50dB平均功率因數(shù)0.95運行環(huán)境-25 60使用年限20年5) 應(yīng)用案例以鋼鐵公司60噸超高功率豎式電弧爐設(shè)備工況舉例說明，電弧爐變壓器高壓側(cè)電壓35kV，低壓側(cè)10kV，該電弧爐生產(chǎn)時影響電網(wǎng)質(zhì)量：無功功率劇烈波動造成電網(wǎng)電壓波動和閃變、向電網(wǎng)注入諧波電流、三相電壓不平衡。為解決

11、上述問題，假設(shè)我們采用TCR型SVC靜止型動態(tài)無功補償裝置在10kV側(cè)進行改造，總補償容量25Mvar，電容器安裝容量為48Mvar，裝置由2、3、4、5次濾波器(FC)加相控電抗器(TCR)組成，總造價375萬元。l 功率因數(shù)罰款SVC投運前60噸超高功率電弧爐在熔化期功率因數(shù)低于0.7，為此，供電部門每月進行功率因數(shù)低罰款，2010年10月至2011年2月份平均每月罰款30.85萬元。TCR型SVC投運后，功率因數(shù)達到0.92以上，避免了因功率因數(shù)過低造成的罰款電費，按投運前每個月罰款數(shù)據(jù)可得出一年節(jié)省罰款電費：30.85萬元×12=370.2萬元并且由于提高了功率因數(shù)，減少了無

12、功電流，也減少了相應(yīng)的電能損耗。l 穩(wěn)定一次側(cè)母線電壓(35kV)，縮短冶煉時間高功率電弧爐的無功沖擊大而且急劇波動，最大的無功波動值一般可達到電爐變的額定容量的1.5倍，無功急劇變化引起電網(wǎng)電壓急劇變動。TCR型SVC裝置投入前，35kV母線空載電壓為35.8kV，當電弧爐投入運行在熔化期時，由于電弧爐是重負荷，導(dǎo)致母線電壓下降到29kV，平均壓降為6.8kV，未能維持電弧爐額度電壓，使電弧爐實際功率比額定功率下降，冶煉時間延長。投入SVC裝置后，35kV母線電壓波動限制在±1kV之間，無功沖擊引起的電壓波動被有效抑制，由于電壓穩(wěn)定，電弧爐工況好，使電弧爐每爐鋼的冶煉時間縮短，冶煉

13、效率提高。每年可降低成本：產(chǎn)量增加可使煉鋼工段固定費用降低0.25元/噸，按年產(chǎn)量生產(chǎn)40萬噸鋼計算，可以獲得直接經(jīng)濟效益：40萬噸×0.25元/噸=10萬元SVC投入前后測試對比電耗下降6kWh/t，1kWh按0.60元計算。全年電耗下降節(jié)約費用：40萬t×6kWh/t×0.60/kWh=144萬元l TCR型SVC投運后的社會效益1) 改善無功沖擊引起的閃變指標無功沖擊引起電壓閃變，會使燈光、電視機閃爍，引起人們視覺疲勞，還影響自動控制系統(tǒng)失去控制，使產(chǎn)品質(zhì)量下降。投入TCR型SVC后，上述現(xiàn)象得到抑制，其社會效益是無法估計的。2) 減少高次諧波的危害由于電爐

14、電弧電流是在不斷的不規(guī)則急劇變化，電壓和電流波形是不對稱的非正弦波，可分解為2次以上的各次諧波電流，主要是27次諧波組成。諧波會引起電氣設(shè)備發(fā)熱、振動、增加損耗、電介質(zhì)老化引起電氣設(shè)備壽命縮短，干擾通訊，造成繼電保護誤動作引起供電中斷。TCR型SVC投入運行后，諧波大大降低，帶來明顯社會效益。3) 降低負序電流的危害電弧爐在熔化期，三相電弧各自發(fā)生急劇且無規(guī)則的變化，電爐在正常工作情況下產(chǎn)生的負序電流約為電爐變壓器額定電流的25%左右。負序電流會影響電網(wǎng)的發(fā)電機和電氣設(shè)備出力，甚至?xí)p壞電網(wǎng)中電氣設(shè)備的絕緣。綜上所述，TCR型SVC運行后除去無法估量的社會效益外，獲得的年直接經(jīng)濟效益大約為：3

15、70.2+10+144=524.2（萬元）可見，整個TCR型SVC投資成本只需要0.7年即可收回成本，之后的收益便全部為企業(yè)所得。2.2、靜止無功發(fā)生器（SVG）1) 產(chǎn)品原理靜止無功發(fā)生器以三相大功率電壓逆變器為核心，其輸出電壓通過連接電抗器或連接變壓器接入系統(tǒng)，與系統(tǒng)側(cè)電壓保持同頻、同相，通過調(diào)節(jié)其輸出電壓幅值與系統(tǒng)電壓幅值的關(guān)系來確定輸出功率的性質(zhì)與容量，當其幅值大于系統(tǒng)側(cè)電壓幅值時輸出容性無功，小于時輸出感性無功。其原理如右圖所示。表2給出了SVG三種運行模式的說明。表2 SVG運行模式運行模式波形和相量圖說明空載運行模式此時UI=US，SVG不起補償作用容性運行模式此時UIUS，IL

16、為超前的電流，SVG等效為連續(xù)可調(diào)的電容，提供容性無功感性運行模式此時UIUS，IL為滯后的電流，SVG等效為連續(xù)可調(diào)的電抗，提供感性無功2) 產(chǎn)品組成SVG主要由連接電抗器、啟動裝置、功率模塊、控制系統(tǒng)等部分組成。如圖所示：圖6 系統(tǒng)組成示意圖圖7 SVG外形示意圖l 數(shù)字控制與保護柜在無功功率控制調(diào)整目標下，使SVG各功率單元接觸器、隔離開關(guān)、冷卻系統(tǒng)、保護裝置和有關(guān)的安全系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行，邏輯正確；可配備各種綜合保護，滿足在電力系統(tǒng)中設(shè)備安全運行的各種要求；為了滿足用戶的特殊需求，SVG的控制器可以根據(jù)需要增加輔助控制方式，SVG控制程序可根據(jù)今后電力系統(tǒng)的發(fā)展，或技術(shù)的發(fā)展靈活更新。l 啟

17、動柜通過大功率電阻，實現(xiàn)裝置投入過程能量的緩沖；旁路大功率電阻，實現(xiàn)裝置正常運行時的快速調(diào)節(jié)。l 功率柜SVG的核心是基于IGBT的鏈式逆變器。鏈式逆變器的每相由多個功率模塊串聯(lián)而成，采用N+2冗余運行。功率模塊采用世界知名公司生產(chǎn)的IGBT器件制造，具有一致性好、電流密度高、性能穩(wěn)定、開關(guān)速度快等特點。模塊化設(shè)計，功率單元的結(jié)構(gòu)和電氣性能完全一致，可以互換。插排式設(shè)計，方便組裝與更換。統(tǒng)一風(fēng)道設(shè)計，裝置散熱更加可靠。l 連接電抗器用于連接SVG與電網(wǎng)，實現(xiàn)能量的緩沖；抑制逆變器連接到系統(tǒng)中引起的電流突變，起到平波的作用。3) 產(chǎn)品特點相對于傳統(tǒng)的無功補償設(shè)備，SVG具有以下優(yōu)點：l 啟動沖擊

18、?。篠VG部分采用自勵方式啟動，啟動快速且沖擊電流限制在很小的幅值；l 任意組合的連續(xù)補償范圍：SVG可以從額定感性工況到額定容性工況連續(xù)輸出無功，和固定電容器組合可構(gòu)成任意范圍的連續(xù)補償；l 占地面積?。篠VG以半導(dǎo)體功率器件構(gòu)成的逆變器為核心，使用直流電容器儲能，無SVC中體積龐大的濾波支路和電抗器，特別適合于對占地面積要求較高的場合。l 優(yōu)異的諧波輸出特性：SVG既可以輸出近似正弦波的無功電流，也可以濾除諧波電流；l 高效率：SVG采用新型低損耗IGBT功率器件，直接輸出電壓范圍1kV35kV,省去了連接變壓器，裝置效率可達99以上；l 超強補償能力：SVG輸出電流不依賴于系統(tǒng)電壓，表現(xiàn)

19、為恒流源特性，在系統(tǒng)電壓跌落到20時仍可以輸出額定無功電流，具有更寬的運行范圍。4) 技術(shù)指標表3 SVG技術(shù)參數(shù)電氣特征額定電壓6kV/10kV/27.5kV/35kV工作頻率50Hz響應(yīng)時間5ms保護過流、短路、接地、過壓、欠壓、輸入缺相、通訊故障等功率因數(shù)0.95（補償容量范圍內(nèi)）諧波滿足電能質(zhì)量公共電網(wǎng)諧波標準 GB/T 14549-93控制特征控制方式瞬時電流檢測技術(shù)、PWM電流跟蹤控制技術(shù)直接電流閉環(huán)控制技術(shù)、直流側(cè)電壓平衡控制技術(shù)控制芯片數(shù)字信號處理器DSP，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA控制功能無功功率補償、諧波電流補償、負序電流補償、綜合補償控制電源AC220V或DC220V控制連

20、接光纖或電氣連接通訊modbus遠程通訊協(xié)議，通訊接口RS485/232和CAN總線結(jié)構(gòu)特征系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化，落地安裝顏色客戶選定冷卻方式風(fēng)冷防護等級IP21或客戶要求安裝方式戶內(nèi)安裝5) 應(yīng)用案例l 煉鋼廠SVG應(yīng)用案例某鋼廠車間使用大功率電弧爐，造成功率因數(shù)波動大、諧波污染嚴重、電壓閃變和三相不平衡等問題，從而使得設(shè)備工作效率低，電力設(shè)備老化使用壽命下降，也因為電能質(zhì)量不達標繳納大量的罰款，產(chǎn)生了大量的經(jīng)濟損失。針對此種情況使用了LGPE-SVG產(chǎn)品后：l 對供電系統(tǒng)，SVG響應(yīng)速度快，可快速跟蹤電弧爐的無功波動和諧波，從而穩(wěn)定并提高系統(tǒng)平均電壓，降低電壓閃變和諧波電流，節(jié)能增效，功率因數(shù)保

21、持在0.98以上，諧波電流大大減少；l 對電弧爐負荷，顯著減少斷弧現(xiàn)象，提高了冶煉效率，1噸鋼電耗量一般可減少10以上，單爐冶煉時間也可縮短8一15，也可大大降低諧波過電壓帶來的電纜絕緣損壞頻度。l 對用戶，電能質(zhì)量達標不用繳納罰款，節(jié)能增效，提高設(shè)備使用壽命，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益。l 太陽能電池廠應(yīng)用案例太陽能電池廠中可控硅整流的設(shè)備多，能耗大，不及時治理會造成嚴重的諧波污染。使電流產(chǎn)生畸變，爐管加熱效率低下波動大，設(shè)備工作狀況不穩(wěn)定，對生產(chǎn)工藝的控制產(chǎn)生嚴重的影響。電池廠原來是采用投切式電容來進行無功補償，這種無功補償方式不能有效提高功率因數(shù)，也不能對諧波電流進行治理。安裝LGPE-SVG來

22、對系統(tǒng)諧波進行過濾，并且配合投切式電容器進行動態(tài)無功補償：l 諧波得到有效過濾，抑制電壓波動和閃變；l 動態(tài)補償無功功率，提高功率因數(shù)；l 免除電力罰款，節(jié)省了大量電費；l 提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性，也解決了電力設(shè)備老化、經(jīng)常性損壞等問題。2.3、動態(tài)無功補償裝置的選擇項目SVC(TCR型)SVG最大補償容量240Mvar20Mvar調(diào)節(jié)機構(gòu)晶閘管IGBT、IGCT響應(yīng)速度<10ms5-10ms暫態(tài)調(diào)節(jié)能力較好好補償效果連續(xù)平滑調(diào)節(jié)連續(xù)平滑補償占地面積大小損耗小，約0.2-1.5%小，約0.2-0.3%故障率低高電壓特性過壓抑制能力強低壓特性好三、市場分析SVC與SVG產(chǎn)品，價格范圍很寬，售

23、價從百萬到上億，不同的客戶、不同應(yīng)用場合，價格差距極大。產(chǎn)品目前銷售面極廣，按照國家規(guī)定，功率因數(shù)在0.90以下要處以功率因數(shù)罰款。在正常工作情況下，如不補償無功，一般一座90 噸的交流電弧爐一年的功率因數(shù)罰款就在500-1,000萬元之間，其他大功率用電負荷也都存在類似的情況。與此同時，一些大用電負荷如軋機、電弧爐、電力機車、提升機、電動機等設(shè)備，在啟停時會產(chǎn)生巨大的無功沖擊，現(xiàn)代電網(wǎng)中接入的大量非線性負荷會產(chǎn)生有害的諧波。無功沖擊和諧波不僅會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓產(chǎn)生劇烈波動、閃變以及三相不平衡，嚴重影響供用電質(zhì)量，而且會加大設(shè)備損耗，造成設(shè)備的頻繁停機以至癱瘓。 采用無功補償技術(shù)可以有效平衡電力傳

24、輸系統(tǒng)中的無功功率水平，有效降低電網(wǎng)系統(tǒng)的線損和電力傳輸能耗。同時，利用無功補償技術(shù)可以對無功功率的流向與轉(zhuǎn)移進行相應(yīng)的控制，有效抑制非線性負荷設(shè)備對電網(wǎng)的無功功率沖擊以及諧波效應(yīng)的影響，節(jié)約電能，保證電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，提高供電質(zhì)量，降低設(shè)備損耗。以下對重點行業(yè)和重點客戶做分析。3.1、風(fēng)電行業(yè)進入新世紀以來，特別是2005年以來，我國風(fēng)電發(fā)展加速，連續(xù)四年翻番，風(fēng)電裝機發(fā)展速度之快令世人矚目。截至2009年底，我國風(fēng)電累計吊裝容量達到2580萬千瓦，僅次于美國居世界第二位，2009年新增裝機容量達到1380萬千瓦，居世界首位。 過去幾年，我國風(fēng)電行業(yè)經(jīng)歷了跨越式的發(fā)展，在20062009年連續(xù)

25、四年翻番增長，成為全球風(fēng)電發(fā)展最快的國家。然而由于新增裝機速度和并網(wǎng)條件的不匹配，2010和2011年增速下滑，2011年全國新增裝機17.6 GW，多年來首次出現(xiàn)負增長。截止2011年，我國已累計風(fēng)電裝機62 GW，按可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃內(nèi)容，到2015年和2020年累計形成并網(wǎng)風(fēng)電裝機1億千瓦（100 GW）和2億千瓦（200 GW），按此規(guī)劃目標，20122020年新增裝機的復(fù)合增速將為-2.7%，與幾年前形勢已不可同日而語。 根據(jù)電監(jiān)會的統(tǒng)計估算，2011年全國風(fēng)電棄風(fēng)比例達16.23%。棄風(fēng)現(xiàn)象在風(fēng)電大國普遍存在，從全球范圍來看，共同的原因主要有三個。一是由于近年風(fēng)電發(fā)展速度

26、過快，許多地區(qū)電網(wǎng)投資建設(shè)跟不上風(fēng)電發(fā)展的步伐。近十年，世界風(fēng)電裝機年均增長31.8%，成為全球最具吸引力的新能源技術(shù)，電網(wǎng)作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，投資吸引力遠不敵風(fēng)電。 二是建設(shè)工期不匹配。風(fēng)電項目建設(shè)周期短，通常首臺機組建設(shè)周期僅為6個月，全部建成需要1年左右；電網(wǎng)工程建設(shè)周期長，輸電線路需要跨地區(qū)，協(xié)調(diào)工作難度大。在我國220千伏輸電工程合理工期需要1年左右，750千伏輸電工程合理工期需要2年左右，在國外，由于管理體制的差異，建設(shè)周期更長。 三是風(fēng)電出力特性不同于常規(guī)電源，一方面風(fēng)電出力隨機性、波動性的特點，造成風(fēng)功率預(yù)測精度較低，風(fēng)電達到一定規(guī)模后，如果不提高系統(tǒng)備用水平，調(diào)度運行很難做到不棄風(fēng)

27、；另一方面風(fēng)電多具有反調(diào)峰特性，即夜晚用電負荷處于低谷時段風(fēng)電發(fā)電出力往往較大，即使常規(guī)電源降出力，當風(fēng)電規(guī)模達到一定程度(大于低谷用電負荷)，也難免出現(xiàn)限電棄風(fēng)。除了制度方面的障礙之外，由于風(fēng)電自身的特點，風(fēng)電在并網(wǎng)環(huán)節(jié)也存外一些技術(shù)問題需要解決，如：感應(yīng)式發(fā)電機無功消耗高；風(fēng)機出力波動大引起電壓波動；電壓調(diào)節(jié)能力弱，不能在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；電網(wǎng)擾動造成的電壓變化可能造成風(fēng)機解列；風(fēng)力發(fā)電的有效利用低，需要電網(wǎng)增加備用容量等。 無功補償是解決風(fēng)電并網(wǎng)問題的重要技術(shù)手段之一，對風(fēng)電場進行無功補償有助于提高功率因數(shù)、穩(wěn)定輸出電壓、降低損耗。 根據(jù)風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定，當風(fēng)電機組的無功容量不

28、能滿足系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)需要時，應(yīng)在風(fēng)電場集中加裝適當容量的無功補償裝置。根據(jù)電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補償配置技術(shù)原則要求，風(fēng)電場的無功補償裝置總和不小于風(fēng)電裝機容量的3050%，風(fēng)電場內(nèi)集中無功補償?shù)娜萘坎坏陀陲L(fēng)電場無功補償裝置總和的4060%，或經(jīng)計算分析得出。 早期風(fēng)電場大多按照發(fā)電裝機容量的10%配備無功補償，隨著并網(wǎng)要求的提高，近兩年新建項目的配置比例已有許多達到30%左右或以上的案例。在設(shè)備選擇上，SVG的應(yīng)用比例在逐漸提高。據(jù)我們了解，在存量市場上，SVC和SVG的比例約為4：6，在新增需求方面，SVG可能占到八成以上。3.2、光伏行業(yè)根據(jù)可再生能源“十二五”發(fā)展規(guī)劃，到2015年我國太陽

29、能裝機將達2100萬千瓦（21 GW），其中光伏電站裝機1000萬千瓦（10 GW），太陽能熱發(fā)電裝機100萬千瓦（1GW），并網(wǎng)和離網(wǎng)的分布式發(fā)電系統(tǒng)安裝容量達到1000萬千瓦（10 GW）。到2020年，太陽能發(fā)電裝機計劃達到5000萬千瓦。光伏電站無功與電壓調(diào)節(jié)的目的是為了保證光伏電站并網(wǎng)點的電壓水平和電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。因此無功補償容量的計算以及設(shè)備選型對光伏電站的建設(shè)和運行都尤為重要。在國家電網(wǎng)公司2011年正式頒布的光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定中對于專線接入公用電網(wǎng)的光伏電站，要求其配置的容性無功容量能夠補償光伏電站滿發(fā)時站內(nèi)匯集系統(tǒng)、主變壓器的全部感性無功及光伏電站送出線路的一半感性無功

30、之和；其配置的感性無功容量能夠補償光伏電站送出線路的一半充電無功功率。 適用于光伏電站的無功補償設(shè)備目前主要有可投切的并聯(lián)電容、電抗器、SVC（靜止無功補償裝置）和SVG（靜止無功發(fā)生器）等。并聯(lián)電容、電抗器是電網(wǎng)中應(yīng)用最多的一種專用無功補償裝置，它價格不高，易于安裝維護。但是由于容量固定，不能實現(xiàn)系統(tǒng)無功的連續(xù)調(diào)節(jié)，一般適用于接入電壓等級較低的中小型光伏電站。SVC、SVG均屬于動態(tài)無功補償裝置。其中，SVC含有較多的無源器件，體積和占地面積都比較大，可進行無功的動態(tài)補償，響應(yīng)時間約為2040 ms。SVG是目前最為先進的無功補償裝置，它不僅能動態(tài)補償無功，也可動態(tài)補償瞬時有功或者進行相間功率交換，SVG的響應(yīng)時間一般不大于5 ms，并可以從0.1 kF開始實現(xiàn)快速連續(xù)的精確調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)速度、調(diào)節(jié)范圍和諧波含量等方面比SVC都有明顯的優(yōu)勢。SVC、SVG目前在接入電壓等級較高的大中型光伏電站中應(yīng)用廣泛。3.3、電網(wǎng)發(fā)電廠機組產(chǎn)生電力，為減少電力傳輸過程中的電能損耗，需要進行升壓處理后以特高壓或者超高壓進行遠距離傳輸，到達城市或者用戶側(cè)時，通過變電站進行多級降壓，最終降至日常使用的220