先進(jìn)電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景資料

1、先進(jìn)電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用(yngyng)前景鄭健超電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)電氣化 -二十世紀(jì)工程技術(shù)最偉大(wid)的成就美國(guó)工程院（NAE）的排序：1 電氣化、2 汽車、3 飛機(jī)、4 水的供應(yīng)和分配、5 電子學(xué)、6 無線電和電視、7 農(nóng)業(yè)機(jī)械化、8 計(jì)算機(jī)、9 電話、10空調(diào)和冰箱、11 高速公路、12 航天、13 因特網(wǎng)、14 圖象技術(shù)(jsh)、15 家電、16醫(yī)療技術(shù)(jsh)、17 石油和石化技術(shù)(jsh)、18 激光和光纖、19 核技術(shù)(jsh)、20 高性能材料電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)電力系統(tǒng)(din l x tn)的兩種

2、前途支撐數(shù)字化社會(huì)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施Critical infrastructure或20世紀(jì)的工業(yè)(gngy)遺跡Historical relics電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)對(duì)未來 電力系統(tǒng)(din l x tn)的要求More reliable; 更加可靠(kko)More effective; 更加有效More friendly to environment 對(duì)環(huán)境更加友好；Higher quality and customized services 優(yōu)質(zhì)和個(gè)性化服務(wù);電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)電力(dinl)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新傳統(tǒng)電力技術(shù)(jsh)與高技術(shù)的融合電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)硅片引起(ynq)的

3、第二次革命電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)6 kV ,6 kA GTO電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)大功率 IGBT 器件(qjin)電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)三相(sn xin)高壓交流輸電在可預(yù)見的未來仍是輸電和聯(lián)網(wǎng)的主要方式電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)1000 kV 輸電(shdin)線路電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)1000 kV 輸電(shdin)線路分裂導(dǎo)線電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)研究(ynji)FACTS 的背景常規(guī)的電網(wǎng)的參數(shù)、電壓、相位、系統(tǒng)潮流不能大幅度連續(xù)調(diào)節(jié)，因此(ync)是不靈活的，電網(wǎng)的利用率不高；電網(wǎng)在實(shí)行

4、電力托送以后，輸電線路的負(fù)載增加和隨時(shí)變化，需要大幅調(diào)節(jié)線路輸送能力、提高穩(wěn)定性,使電網(wǎng)更加有效；電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)電網(wǎng)(dinwng)的“木桶效應(yīng)”電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)靈活(ln hu) 的交流輸電 FACTS利用電力電子和現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的參數(shù)、潮流、電壓、相位進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)控制的輸電技術(shù)FACTS 設(shè)備(shbi)主要有： 可控串聯(lián)補(bǔ)償 TCSC 靜止同步補(bǔ)償器 STATCOM 統(tǒng)一潮流控制器 UPFC 電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)可控串聯(lián)(chunlin)補(bǔ)償裝置電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)我國(guó)自主(zzh)研制的220kV可控串補(bǔ)電能(dinnng)質(zhì)量

5、會(huì)議共六十四頁(yè)大容量 SVC電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)高壓(goy)直流輸電重要的輸電和聯(lián)網(wǎng)方式電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)高壓直流輸電(shdin)優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)；在輸電臨界距離以上比交流輸電更經(jīng)濟(jì)；用相同的線路走廊可比交流輸送更多的電力；適合(shh)于用電纜跨海送電；電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)端對(duì)端直流輸電(shdin)技術(shù)的局限性線路不能中途落點(diǎn)；對(duì)受端電網(wǎng)的容量有嚴(yán)格的要求(yoqi)；落點(diǎn)在同一負(fù)荷區(qū)的多條直流輸電線路之間相互作用可能導(dǎo)致故障連鎖反應(yīng)； 因此，現(xiàn)在的直流輸電技術(shù)的應(yīng)用范圍受到一定的限制。 電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)落點(diǎn)(lu din)在同一負(fù)荷區(qū)

6、HVDC的相互作用電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)多端(du dun)直流輸電多端直流輸電(Multi-terminal HVDC) 已投運(yùn)的多端直流輸電工程是加拿大美國(guó)的五端直流輸電工程;由于控制器協(xié)調(diào)(xitio)困難等原因，目前實(shí)際上只有三端接入運(yùn)行;電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)強(qiáng)迫換相;無換相失敗之虞;對(duì)受端系統(tǒng)的容量(rngling)無嚴(yán)格要求;落點(diǎn)在同一負(fù)荷區(qū)的多條直流輸電線路之間相互作用較弱;可用于HVDC 配電;可關(guān)斷器件(qjin)構(gòu)成的直流輸電系統(tǒng)電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)HVDC Distribution電纜費(fèi)用大大節(jié)?。慌潆娋€路可以全部地下；額定電流、故障電流水平降低；多樣

7、化的電能供應(yīng)；與分布式電源連接；便于(biny)故障隔離；電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)定相位(xingwi)開斷技術(shù)用高電壓大功率電力電子開關(guān)，取代常規(guī)的機(jī)械開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)定相位開斷，理論上可以實(shí)現(xiàn)不產(chǎn)生操作過電壓、過電流；配電(pi din)系統(tǒng)的固態(tài)開關(guān)已經(jīng)開發(fā)出來；碳化硅為基片的可關(guān)斷器件，為制造高壓固態(tài)開關(guān)創(chuàng)造了條件；電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)故障(gzhng)電流限制器電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)TPSCSCCL優(yōu)點(diǎn)：串補(bǔ)技術(shù)(jsh)與限流電抗技術(shù)(jsh)的結(jié)合在工程上有較高的可靠性電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)故障(gzhng)電流限制器示意圖 電能質(zhì)量

8、(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)EPRI 戰(zhàn)略研究(ynji)計(jì)劃Consortium for Electric Infrastructure toSupport Digital Society (CEIDS)支持?jǐn)?shù)字社會(huì)(shhu)的電力基礎(chǔ)設(shè)施- 能源與通信的集成網(wǎng)絡(luò) -電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)Energy merged with Communication電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)能源與通信(tng xn)的集成網(wǎng)絡(luò)能源、通信(tng xn)、交通、因特網(wǎng)、電子商務(wù)的融合;電力依靠通信網(wǎng)發(fā)揮最重要基礎(chǔ)設(shè)施的作用；其他的基礎(chǔ)設(shè)施又依靠不間斷的電力供應(yīng)才能發(fā)揮作用；電能質(zhì)量會(huì)議共六十

9、四頁(yè)集成(j chn)網(wǎng)的各種表述Distributed Computing Infrastructure Data network combined with intelligent equipment;Flexible Reliable Intelligent Electric Energy Delivery System（FRIENDS）;Micro- grid concept;電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)研究(ynji)自康復(fù)網(wǎng)的需求美國(guó)對(duì)未來 20 -30 年對(duì)電網(wǎng)可靠性的預(yù)測(cè)(yc) 可靠性 比例Reliability of 9 nine 0.6 % 增加到 10 % ;

10、Reliability of 6 nine 8- 10 %增加到 60 %;電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)停電和電能質(zhì)量(zhling)波動(dòng)的損失電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)自康復(fù)(kngf)的網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)和特征動(dòng)態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)的性能和魯棒性；對(duì)擾動(dòng)的快速反應(yīng)以減少?zèng)_擊；在擾動(dòng)后有效(yuxio)地恢復(fù)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；前瞻性模擬仿真；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制；快速故障隔離與分割；電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)靈活、可靠、智能(zh nn)配電系統(tǒng)（FRIENDS） 1 靈活應(yīng)付平常、事故和停電等各種情況； 2 利用分布式電源和貯能存設(shè)備(shbi)， 實(shí)現(xiàn)高可靠性供電； 3 用戶可自由選擇電力品質(zhì)、種類和供電者

11、；4 改善信息服務(wù)和用戶服務(wù) 5 完善的用戶側(cè)管理 （DSM）電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)Micro-grid電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)FRIENDS 示意圖電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)集成網(wǎng)的技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)分布式電源；先進(jìn)的電力電子技術(shù)超實(shí)時(shí)仿真；智能傳感器；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理技術(shù)；高速(o s)安全的通信；電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)Advanced Power Electronics開斷容量更大的高性能器件,（SiC）為基片,耐壓和熱容量可大幅度提高，損耗卻大大降低;用固態(tài)斷路器取代傳統(tǒng)機(jī)械的高壓斷路器，可以(ky)實(shí)現(xiàn):Self-healing power system;Syn

12、chronized Switching;Digitized Power System; 電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)HVDC Light 用于中小容量(rngling)輸電電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)智能(zh nn)高壓開關(guān)電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)智能化電表(din bio) Advanced Metering先進(jìn)儀表(Advanced metering)是未來配電的重要組成部分?，F(xiàn)代電能表計(jì)系統(tǒng)除電能計(jì)量的功能外，還具有負(fù)荷調(diào)查（實(shí)現(xiàn)所謂的“不打擾“的調(diào)查）、實(shí)時(shí)電價(jià)、電價(jià)區(qū)間指示、電能質(zhì)量監(jiān)控(jin kn)的功能，此外還具有雙向通信、用戶訪問、自診斷及

13、警報(bào)、誤差軟件補(bǔ)償功等重要的功能。電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)智能(zh nn)表計(jì)電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè) Non -intrusive Load Monitor電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)Distributed Generation;Distributed Energy Resources;Dispersed power source: Micro-grid concept;分布式電源(dinyun)電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)“分布式電源(dinyun)”的定義分布式電源（Distributed Power Sources )是指：電業(yè)部門、用戶或第三方使用(

14、shyng)的，直接安裝在用戶負(fù)荷附近的高效、潔凈的中、小型電源如燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)等。電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)提高供電可靠性的需要;環(huán)保的要求小型高效(o xio)綠色源,有利于降低輸配電建設(shè)費(fèi)用；有利于調(diào)峰和無功優(yōu)化；便于組成熱、電、冷聯(lián)供系統(tǒng)； 分布式電源(dinyun)興起的背景電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)提高供電(n din)可靠性的重要措施分布式的電源可大大地提高供電可靠性，可在電網(wǎng)(dinwng)崩潰和意外災(zāi)害（例如地震、臺(tái)風(fēng)、暴風(fēng)雪、恐怖分子襲擊、戰(zhàn)爭(zhēng)）情況下維持重要用戶的供電。確保一些重要的集會(huì)和慶典供電安全常是困擾我國(guó)供電部門的一個(gè)重要問題

15、，分布式電源可能是經(jīng)濟(jì)合理的解決方案。電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)燃料電池(rn lio din ch)(fuel cell)的原理電解水的逆過程，不經(jīng)過燃燒(rnsho)直接 將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為氫能電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)燃料電池(rn lio din ch)的種類 低溫 燃料電池 磷酸燃料電池 （PAFC）； 質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）； 高溫燃料電池 熔融(rngrng)碳酸鹽燃料電池（MCFC）； 固體氧化物燃料電池（SOFC）；電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)P(yáng)AFC電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)住宅(zhzhi)用燃料電池圖電能質(zhì)量(zhling

16、)會(huì)議共六十四頁(yè)燃料電池(rn lio din ch)規(guī)模發(fā)電尚需時(shí)日電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)微型(wixng)燃?xì)廨啓C(jī)(Micro turbine) 1 功率范圍：kW - 10 2 kW; 2 轉(zhuǎn)速： 10000 rpm 左右; 3 發(fā)電效率：25 % - 30 %， 可望達(dá)到 40 %； 4 連續(xù)運(yùn)行6000 小時(shí)無需檢修(jinxi)； 5 全數(shù)字控制，可自動(dòng)并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行 6 燃料多樣化的適應(yīng)性；電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)Honeywell Microturbine電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)微型(wixng)燃?xì)廨啓C(jī)電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè) Capstone 微型(wixng)燃?xì)廨啓C(jī)圖 電能質(zhì)量(zhling)會(huì)議共六十四頁(yè)電力(dinl)電子標(biāo)準(zhǔn)化重要性器件(qjin)標(biāo)準(zhǔn)化；組件標(biāo)準(zhǔn)化；裝置標(biāo)準(zhǔn)化；試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)化；電能質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)謝謝(xi xie)DRE電能(dinnng)質(zhì)量會(huì)議共六十四頁(yè)內(nèi)容摘要先進(jìn)電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景鄭健超。先進(jìn)電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景鄭健超。電能質(zhì)量會(huì)議。