市場調(diào)研機構(gòu)公司關(guān)于電能質(zhì)量市場銷售情況的報告(共30頁)

1、市場(shchng)調(diào)研機構(gòu)公司關(guān)于主要產(chǎn)品市場銷售情況的報告（如市場整體需求與供給狀況、產(chǎn)品市場的地域分布和市場占有率的資料等）市場占有率 高鐵行業(yè)(hngy)市場占有率 60% 地鐵(dti)行業(yè)市場占有率 50% 機場行業(yè)市場占有率 40% 汽車行業(yè)市場占有率40%無功補償裝置第一節(jié) 無功補償裝置市場需求現(xiàn)狀與前景展望 無功補償裝置的應(yīng)用前景十分可觀，市場規(guī)模高速增長。隨著我國西電東送、南北互供和全國聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的實施，為提高電網(wǎng)輸電能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性會因地制宜地采用無功補償技術(shù)；我國電網(wǎng)在不斷發(fā)展，直流輸電工程也在不斷增多，在受端電網(wǎng)負(fù)荷中心地區(qū)也會加大無功補償技術(shù)的應(yīng)用，以防止系統(tǒng)電壓崩潰

2、和直流輸電出現(xiàn)連續(xù)換相失敗。同時，伴隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展和電力市場化，加大無功補償技術(shù)的應(yīng)用可以增加電網(wǎng)電壓和無功的調(diào)節(jié)能力，降低網(wǎng)損、提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。當(dāng)前，用戶對電能質(zhì)量的要求越來越高，采用無功補償裝置，可以抑制特殊負(fù)荷產(chǎn)生的諧波、負(fù)序電流、有功和無功沖擊等，提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量。另外，電網(wǎng)的技術(shù)改造和進步也需要新型動態(tài)無功補償技術(shù)，如替代一些老舊調(diào)相機等。圖10 我國無功補償設(shè)備市場規(guī)模情況無功補償裝置目前廣泛應(yīng)用于石油化工、電力系統(tǒng)、冶金鋼鐵、電氣化鐵路、城市建設(shè)等行業(yè)中，為各種異步電動機、變壓器、晶閘管變流器、變頻器、感應(yīng)爐、照明設(shè)備、電弧爐、電力機車、提升機、沖壓機、吊車、電梯、風(fēng)

3、力發(fā)電機、電梯、電焊機、電阻爐、石英熔煉爐等設(shè)備提供高質(zhì)量、高可靠性的無功補償及濾波的解決方案。第二節(jié) 電能質(zhì)量治理(zhl)領(lǐng)域無功補償裝置需求分析一、電力(dinl)投資的結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變?yōu)闊o功補償帶來更多發(fā)展機遇隨著我國電網(wǎng)建設(shè)的投資規(guī)模和投資力度不斷加大，對電網(wǎng)的技術(shù)水平和電壓等級等方面的要求也逐漸提高，電網(wǎng)投資已開始呈現(xiàn)由單純(dnchn)講求數(shù)量和規(guī)模的粗放式投資向提高電網(wǎng)輸配電效率、優(yōu)化電能質(zhì)量、節(jié)能降耗等方面轉(zhuǎn)變。國家電力投資既注重將電網(wǎng)投資保持在一個較高水平，也注重提高電網(wǎng)的輸配電效率和節(jié)能環(huán)保，尤其是特高壓輸電和堅強智能電網(wǎng)的提出，對于輸配電行業(yè)的設(shè)備技術(shù)水平和電壓等級要求都有了

4、一個結(jié)構(gòu)性的轉(zhuǎn)變。隨著未來電力投資的轉(zhuǎn)變，對于適合特高壓輸電和堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的輸配電和控制設(shè)備的需求會保持較高水平，為能夠優(yōu)化電能質(zhì)量，提高輸電效率的高壓無功補償及濾波裝置供應(yīng)商帶來了更多的發(fā)展機遇。二、加裝無功補償裝置是提高輸配電效率的最有效手段在電網(wǎng)輸配電環(huán)節(jié)加裝無功補償能夠有效地改善電網(wǎng)環(huán)境，提高電能質(zhì)量。由于種種原因，目前我國仍然存在電力部門與用電企業(yè)對無功補償及濾波裝置的認(rèn)識和重視程度不夠，責(zé)任推諉和產(chǎn)品使用布局不合理等問題。由此所帶來的后果則是我國電網(wǎng)無功功率長距離、跨層次、大容量輸送，線路損失巨大，導(dǎo)致我國電網(wǎng)線損率長期居高不下。為保證我國經(jīng)濟能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)快速的持續(xù)發(fā)展，國家對

5、節(jié)能減排的力度不斷加大，加裝無功補償裝置作為有效的節(jié)能手段已經(jīng)開始引起各方的重視。另外，伴隨電氣化鐵路、冶金等非線性電力負(fù)荷的迅速增加，以及整流、變頻、家用電器等電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)中的諧波含量將大幅度增加，而電力用戶對電能質(zhì)量的要求不斷提高，加之未來智能電網(wǎng)的實施，特高壓輸電線路的建設(shè)，都將對電網(wǎng)環(huán)境提出更高的要求。作為兼顧改善電能質(zhì)量、節(jié)能減排及電網(wǎng)環(huán)境污染治理多重功能的無功補償及濾波裝置，勢必將會迎來快速增長的市場需求。三、高壓無功補償設(shè)備(shbi)制造業(yè)市場前景廣闊無功(w n)補償裝置是電網(wǎng)節(jié)能、環(huán)保和電能質(zhì)量治理的主力產(chǎn)品，是為電網(wǎng)提供無功支撐治理的重要設(shè)備。隨著國民

6、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，用電量會越來越大，隨之而來的是輸電系統(tǒng)在基礎(chǔ)建設(shè)上必然要加大投入。而通常發(fā)電、輸電系統(tǒng)的容量要超前國民經(jīng)濟基數(shù)發(fā)展，所以無功補償裝置的市場前景非常廣闊。特別是隨著我國交直流特高壓輸電系統(tǒng)（AC 1000kV、DC800kV）的建設(shè)，每條特高壓輸電線路和每個變電站的無功需求容量將是以前500kV及以下電壓等級系統(tǒng)需求的數(shù)倍。配合這些特高壓輸電系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，隨之帶來的是無功補償裝置的應(yīng)用將會朝著超高壓、大容量、特高壓直流濾波電容器裝置的應(yīng)用方向發(fā)展，屆時會對整個無功補償和裝置生產(chǎn)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展起到不可估量的提升和帶動作用?？傊?，從未來我國電網(wǎng)的發(fā)展情況來看，高壓無功補償裝置市場

7、需求旺盛，未來將保持一個快速的增長期。高壓無功補償裝置屬于電力系統(tǒng)中一次設(shè)備，作用在于提供感性負(fù)載所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供由線路輸送的無功功率，降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，而在大系統(tǒng)中，還起到調(diào)整電網(wǎng)電壓，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性的作用。在我國政府大力倡導(dǎo)節(jié)能減排的背景下，在電力系統(tǒng)中利用無功補償裝置提高設(shè)備的利用率，充分利用發(fā)電機的出力而降低對石化燃料的需求是一種有效的“節(jié)能減排”手段。同時(tngsh)未來智能電網(wǎng)及特高壓輸電線路的建設(shè)將為本行業(yè)帶來巨大的發(fā)展機遇。第三節(jié) 電能質(zhì)量治理領(lǐng)域無功補償裝置新產(chǎn)品分析 一、靜止同步補償器（STATCOM）分類按照電路

8、結(jié)構(gòu)、構(gòu)成基本單元逆變器模塊、構(gòu)成元器件、電壓等級4種不同的標(biāo)準(zhǔn)，可以將STATCOM分成不同的類別。具體分類見下表：表7 靜止同步補償器（STATCOM）分類分類依據(jù)類別電路結(jié)構(gòu)電壓源型電流源型構(gòu)成基本單元逆變器模塊單相橋二電平三相橋二電平三相橋多電平構(gòu)成元器件GTO型IGBT型IGCT型SCR型GTR型MOSFET型電壓等級高壓輸電網(wǎng)補償?shù)蛪号潆娋W(wǎng)補償資料來源：尚普咨詢從理論上可以將STATCOM分為電壓源型和電流源型。就其電路結(jié)構(gòu)來說，電壓源型STATCOM直流側(cè)并聯(lián)有大電容，保證在持續(xù)充放電或器件換向過程電壓不會發(fā)生很大的變化，橋側(cè)串聯(lián)電感，而電流源型STATCOM則是直流側(cè)串聯(lián)大電感

9、，保證在器件換向或充放電器件電流不會有大的波動，橋側(cè)并聯(lián)電感。如圖所示。圖11 電壓(diny)源型與電流源型變換的比較在實際應(yīng)用中，常用的大容量STATCOM采用的基本都是電壓源型結(jié)構(gòu)。但是可以將SVG控制為電流源來進行無功(w n)補償。按構(gòu)成基本單元逆變器模塊，可以將STATCOM分為單相橋二電平，三相橋二電平，三相橋多電平。在大容量高電壓等級的應(yīng)用場合中，往往需要將多個低壓小容量變換器通過變壓器耦合（即多重化）或采用變壓器在交流輸入輸出側(cè)進行升壓或降壓，這樣會產(chǎn)生耗能、諧波含量大、系統(tǒng)效率低等缺點。而多電平變換器開關(guān)器件所承受的電壓應(yīng)力?。ㄈ缛娖阶儞Q器每個開關(guān)器件所承受的電壓應(yīng)力是二

10、電平的一半），諧波含量少，損耗降低，因此在大容量場合得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。按構(gòu)成(guchng)元器件，可以將STATCOM分為GTO型，IGBT型，IGCT型，SCR型，GTR型，MOSFET型?；诠β首儞Q的FACTS設(shè)備一般都采用全控型器件，主要是在GTO、改進型GTO（IGBT、MTO、ETO等）和（HV）IGBT等器件中選擇。按電壓等級，可以將STATCOM分為高壓輸電網(wǎng)補償和低壓配電網(wǎng)補償。在高壓輸電網(wǎng)中STATCOM需要通過變壓器連接到電網(wǎng)中。在低壓配電網(wǎng)中，通過電抗器并聯(lián)或直接并聯(lián)電網(wǎng)，即D-STATCOM。D-STATCOM的基本工作原理就是將橋式電路通過電抗器或直接并聯(lián)在電網(wǎng)

11、上，適當(dāng)調(diào)節(jié)電路交流側(cè)輸出電壓的幅值或相位，或者直接控制其交流側(cè)電流就可以使該電路系統(tǒng)收獲發(fā)出滿足要求的無功電流，從而實現(xiàn)動態(tài)補償無功的目的。另外可以通過脈寬調(diào)制采用特定諧波消除的方法來消除特定諧波。二、靜止同步補償器（STATCOM）控制方式根據(jù)控制物理量，STATCOM的控制方式可以分為直接電流控制和間接電流控制。直接電流控制技術(shù)就是采用跟蹤性PWM控制技術(shù)對電流波形的瞬時值進行反饋控制，直接指令電流的發(fā)生，結(jié)構(gòu)簡單，電流調(diào)節(jié)響應(yīng)快，對擾動的魯棒性好，但是只適用于中小容量場合，對于大容量場合具有很大的局限性。間接電流控制，是通過STATCOM逆變器交流電壓極薄的幅值和相位，來間接控制交流側(cè)

12、電流，簡單易實現(xiàn)，但動態(tài)性能欠佳，適用于大容量STATCOM。從控制策略上講可以分為開環(huán)控制，閉環(huán)控制，以及這兩種的混合控制。通常從控制上講是電壓環(huán)以及電流環(huán)。從控制技術(shù)角度來說有PI控制方法，PI逆控制方法，魯棒自適應(yīng)控制，遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)，滑模變結(jié)構(gòu)，模糊控制方法。其中魯棒自適應(yīng)控制方法，模糊控制系數(shù)選擇困難；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)方法不依賴于系統(tǒng)模型的建立，但實時性不好；滑模變結(jié)構(gòu)線性化困難。在實際應(yīng)用中還是以傳統(tǒng)的PI控制居多。表8 STATCOM的控制方式分類分類依據(jù)控制方式控制物理量直接電流控制間接電流控制控制策略開環(huán)控制閉環(huán)控制混合控制控制技術(shù)PI控制方法PI逆控制方法魯棒自適應(yīng)控制遞

13、歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)模糊控制方法三、靜止(jngzh)同步補償器（STATCOM）應(yīng)用現(xiàn)狀由于STATCOM技術(shù)含量較高，掌握并應(yīng)用這一技術(shù)的主要有日本(r bn)、美國、德國、英國、中國等國家。STATCOM的應(yīng)用工程通常具有：在電力半導(dǎo)體器件選用上，絕大多數(shù)是基于GTO和IGBT的；在主電路上，大容量高壓STATCOM主要采用變壓器耦合多重化技術(shù)，中低容量和電壓的DSATCOM較多采用三電平和/或PWM變換器；基本采用VSC；系統(tǒng)控制目標(biāo)多樣化；大容量STATCOM多采用水冷方式等特點。自第一臺大容量STATCOM裝置問世以來，全世界已經(jīng)投入運營的大容量（10MVar及以上）STAT

14、COM工程超過40個，總的可控容量超過6000Mvar。它們有的安裝在輸電網(wǎng)絡(luò)中用于潮流控制(kngzh)、無功補償和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等，屬于FACTS范疇；有的安裝在配電和用電網(wǎng)絡(luò)，用于改善電能質(zhì)量和提高HYPERLINK /SEARCH/WENZHANG/.HTM t _blank o 供電 供電可靠性，屬于用戶電力范疇，即用戶電力控制器的D-STATCOM。四、靜止同步(tngb)補償器（STATCOM）應(yīng)用前景靜止同步補償器采用新一代的電力電子器件，如：門極可關(guān)斷晶閘管（GTO），絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），集成門極換向晶閘管（IGCT），并且采用現(xiàn)代控制技術(shù)，其在電力系統(tǒng)中的作用是

15、補償無功，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)性能。與傳統(tǒng)的無功補償裝置相比，STATCOM具有調(diào)節(jié)連續(xù)，諧波小，損耗低，運行范圍寬，可靠性高，調(diào)節(jié)速度快等優(yōu)點，自問世以來，便得到了廣泛(gungfn)關(guān)注和飛速發(fā)展。我國電力工業(yè)發(fā)展迅速，其需求將保持持續(xù)、快速的增長(zngzhng)態(tài)勢而且需求規(guī)模在增大，當(dāng)前我國電力事業(yè)可靠性要求高、實用性強；經(jīng)濟效益突出；節(jié)能，環(huán)保、高效成為主要趨勢。STATCOM的廣泛應(yīng)用使得電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定高效，符合當(dāng)今社會電力工程發(fā)展趨勢。靜止同步補償器（STATCOM）技術(shù)自問世以來得到了飛速的發(fā)展，多重化和鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)應(yīng)用于大容量STATCOM是國際上廣泛關(guān)注的技術(shù)。大容

16、量高電壓的靜止同步補償器仍是今后研究的重點。STATCOM是柔性交流輸電系統(tǒng)的核心，有效的無功補償對電力系統(tǒng)乃至國民經(jīng)濟有著重要的意義。第四節(jié) 無功補償裝置技術(shù)演變歷程與趨勢無功補償98以上通過電容器來進行，也有少量采用同步電動機、調(diào)相機。電容器無功補償技術(shù)的演變歷程和趨勢如下：一、第一階段根據(jù)負(fù)載運行情況，補償柜采用斷路器手動投切方式。無功功率補償完全憑人工實現(xiàn)，補償效果差，并有過度補償?shù)奈ｋU；二、第二階段根據(jù)無功功率需求，采用接觸器自動投切電容器方式，解決了自動無功補償問題，但仍存在投切瞬間涌流和過電壓對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊等電能質(zhì)量問題，并且電容器需要放電時間、接觸器不允許頻繁投切等問題也導(dǎo)致無

17、功補償不充分，該技術(shù)對電網(wǎng)的瞬間沖擊電流達(dá)十幾倍額定電流，投切時間間隔5分鐘以上，適合于穩(wěn)態(tài)的無功補償需求場合；三、第三階段在我國廣東、江蘇等經(jīng)濟發(fā)達(dá)省份，近年來，采用的復(fù)合開關(guān)替代接觸器方式，投入涌流得到明顯抑制，實現(xiàn)單相分補，無功補償效率得到提高，但不能避免切除過電壓對電網(wǎng)電能質(zhì)量的不良影響，以及仍需電容器充放電時間間隔13分鐘。目前運行情況由于諧波問題導(dǎo)致復(fù)合開關(guān)故障率上升；四、第四階段抑制諧波的動態(tài)無功補償技術(shù)、濾除諧波的靜止型動態(tài)無功補償技術(shù)，兩者均應(yīng)用電力電子技術(shù)解決無功補償問題，極大提高了無功補償效率，同時提高了電能質(zhì)量，是行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流方向，應(yīng)用DSP技術(shù)和瞬時無功功率理論

18、，當(dāng)前可實現(xiàn)20ms以內(nèi)快速投入和切除，獨特的零過渡技術(shù)可以將涌流限制在2倍峰值電流以內(nèi)，功率因數(shù)穩(wěn)定長時間保持在0.95以上，實現(xiàn)全部分相補償。五、未來趨勢隨著智能電網(wǎng)和新能源并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將對無功補償技術(shù)提出更高的要求，無功補償技術(shù)將向采用電力電子大功率器件的動態(tài)無級無功補償技術(shù)方向發(fā)展，該技術(shù)一方面可實現(xiàn)快速的補償，同時其本身產(chǎn)生的補償功率不受電網(wǎng)電壓跌落影響，應(yīng)用上主要解決大功率和高電壓技術(shù)問題，該技術(shù)目前尚處于研發(fā)試驗階段。諧波(xi b)治理設(shè)備第一節(jié) 諧波(xi b)治理設(shè)備市場需求及市場規(guī)?，F(xiàn)狀一、諧波(xi b)污染的危害隨著國內(nèi)外電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量由電力電子開

19、關(guān)構(gòu)成的、具有非線性特性的用電設(shè)備廣泛應(yīng)用于冶金、鋼鐵、交通、化工等工業(yè)領(lǐng)域，如電解裝置、電氣機車、軋制機械、高頻爐等，故國內(nèi)外電網(wǎng)中的諧波污染狀況日益嚴(yán)重。美國電力科學(xué)研究院EPRI最近的報告指出，全美因諧波等電能質(zhì)量損失達(dá)幾百億美元。電網(wǎng)中的高次諧波會造成旋轉(zhuǎn)電機和變壓器過熱，使電力電容器組工作不正常，甚至造成熱擊穿損壞；對電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、調(diào)相機、繼電保護自動裝置和電能計量等也有很大危害，嚴(yán)重時會引發(fā)設(shè)備誤動作，造成重大事故；諧波污染對通信、計算機系統(tǒng)、高精度加工機械，檢測儀表等用電設(shè)備也有嚴(yán)重的干擾。因此，必須采取有效的措施來消除電網(wǎng)中的高次諧波。在低壓配電網(wǎng)中這些諧波污染問題顯得尤

20、為突出，嚴(yán)重影響到各種類大型廠礦的正常生產(chǎn)，如鋼鐵、煤礦、化工、紡織等企業(yè)，以及IT和大規(guī)模微電子集成電路企業(yè)，造成產(chǎn)品報廢，生產(chǎn)線停產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備的壽命驟減甚至損壞。諧波使電網(wǎng)中串、并聯(lián)設(shè)備產(chǎn)生諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的三次諧波電流流過中線時會使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。諧波對計算機和數(shù)控設(shè)備具有很大危害，可以影響程序運行，破壞數(shù)據(jù)，使信息丟失，導(dǎo)致控制系統(tǒng)誤動作。諧波能夠影響各種電氣設(shè)備的正常運行，對電機、變壓器、電容器、電纜等設(shè)備造成振動、過熱、絕緣老化，嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命甚至直接造成設(shè)備損壞。二、中國諧波治理現(xiàn)狀電力系統(tǒng)中諧波的產(chǎn)生大致有三種來源：（1）來源于發(fā)電機

21、。發(fā)電機由于三相繞組在制作上很難做到絕對對稱，鐵心也很難做到絕對均勻一致，以及其他一些原因，發(fā)電機多少也會產(chǎn)生一些諧波，但一般來說很少；（2）來源于輸配電系統(tǒng)。輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產(chǎn)生諧波，由于變壓器含有鐵心，鐵心具有磁飽和性，鐵心飽和后是非線性的，變壓器鐵心常工作在磁通密度較高的區(qū)段，磁化曲線更陡，更易產(chǎn)生諧波。據(jù)統(tǒng)計由電力變壓器產(chǎn)生的諧波中，其中的3次諧波電流可達(dá)額定電流的15；（3）來源于各種電氣設(shè)備。主要包括一些電力電子整流設(shè)備，變頻裝置，電弧爐、電石爐，氣體放電類電光源等等。據(jù)統(tǒng)計，由整流裝置產(chǎn)生的諧波占電力系統(tǒng)所有諧波的近40，這是最大的諧波源。針對諧波產(chǎn)生的特點諧波治理的

22、措施主要有以下3種形式：（1）主動治理，即從諧波源出發(fā)，使諧波源不產(chǎn)生諧波或降低諧波源產(chǎn)生的諧波；（2）受端治理。即從受到諧波影響的設(shè)備或系統(tǒng)出發(fā)，提高它們的抗諧波干擾能力；（3）被動治理，即外加濾波裝置，阻止諧波源產(chǎn)生的諧波注入電網(wǎng)，或者阻止電力系統(tǒng)的諧波流入負(fù)載端。目前應(yīng)用較廣的是采用被動治理(zhl)的措施，外加濾波裝置。目前主要方式為無源濾波器和有源濾波器，以阻止諧波源產(chǎn)生的諧波注入電網(wǎng)，或者阻止電力系統(tǒng)的諧波流入負(fù)載端。三、諧波治理設(shè)備市場(shchng)規(guī)模根據(jù)國家能源局公布的數(shù)據(jù)，2013年度我國電網(wǎng)的平均負(fù)荷功率為4.38億kW。電力網(wǎng)絡(luò)中使用的大量非線性負(fù)荷（如逆變器、整流器

23、、變頻器、開關(guān)電源、電子振流器等），產(chǎn)生了大量的諧波。通過對一些用電負(fù)荷的測試表明，冶金(yjn)行業(yè)的諧波含量約為3035，化工、制藥、建材行業(yè)諧波含量約為30左右，民用及辦公負(fù)荷的諧波含量不低于10。由此估計全部電力負(fù)荷中諧波含量應(yīng)不低于15。按2013年全國用電總量計算有8200萬kva以上的諧波功率。這些諧波絕大部分沒有得到有效的治理。若按照目前4左右的諧波治理比例，則諧波治理量為920萬kva，對應(yīng)的諧波治理設(shè)備市場規(guī)模為110.3億元（治理成本按照1200元/kva測算）。據(jù)統(tǒng)計，2009年2013年，我國諧波治理設(shè)備的市場規(guī)模從35.8億元上升到110.3億元，增長近3倍。未來幾

24、年諧波治理設(shè)備市場仍將持續(xù)高速增長，2014年上半年市場規(guī)模達(dá)到63億元。2009年2013年的市場規(guī)模復(fù)合增長率為35左右。圖12 我國諧波治理設(shè)備市場(shchng)規(guī)模情況第二節(jié) 有源濾波器市場需求現(xiàn)狀(xinzhung)與前景展望 諧波治理設(shè)備可分為無源濾波器和有源濾波器。在應(yīng)用的行業(yè)領(lǐng)域中無源濾波裝置仍占主導(dǎo)地位，但有源濾波是未來發(fā)展的方向。目前地鐵行業(yè)諧波治理已經(jīng)主要采用有源濾波裝置，對電能質(zhì)量要求較高的汽車制造(zhzo)、紡織、煙草、油田、電信、精密電子、水處理等行業(yè)、以及醫(yī)院、大型場館、商務(wù)寫字樓、大型酒店等公共建筑逐漸的已經(jīng)有一定規(guī)模的應(yīng)用。未來如石油、化工、冶金、風(fēng)電場等

25、行業(yè)將有巨大的開拓前景。表9 有源濾波器與無源濾波器的比較特性產(chǎn)品無源濾波器有源電力濾波器構(gòu)造與原理由單調(diào)濾波器和高通濾波器組成的裝置進行諧波補償采用電力電子裝置進行諧波補償諧波補償效果僅對某些次諧波有好的補償效果好，當(dāng)諧波成分變化時補償效果變差不局限于某些次諧波的補償，而且對變化的諧波進行迅速的動態(tài)跟蹤補償電網(wǎng)阻抗的影響補償特性受電網(wǎng)阻抗的影響很大補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響諧振現(xiàn)象特定頻率下，電網(wǎng)阻抗和LC濾波器之間發(fā)生并聯(lián)或串聯(lián)諧振，從而使諧波電流和電壓放大與系統(tǒng)電網(wǎng)無諧振現(xiàn)象雖然無源濾波器具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡單及維護方便等優(yōu)點，在現(xiàn)階段廣泛用于配電網(wǎng)中，但由于濾波器特性受系統(tǒng)參數(shù)影

26、響大，只能消除特定的幾次諧波，而對某些次諧波會產(chǎn)生放大作用，甚至諧振現(xiàn)象等技術(shù)缺陷，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器。作為改善供電質(zhì)量的一項關(guān)鍵技術(shù)，目前有源電力濾波器在日本、美國、德國等發(fā)達(dá)工業(yè)國家已廣泛用于國民經(jīng)濟的各個生產(chǎn)部門，并且諧波補償?shù)拇螖?shù)逐步提高，單機裝置的容量也逐步提高，其應(yīng)用領(lǐng)域正從補償用戶自身的諧波向改善整個電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，功率電子元件的成本下降，有源濾波裝置對于無源產(chǎn)品具有的技術(shù)優(yōu)勢，有源濾波裝置一定會在諧波治理上占主導(dǎo)地位的。圖13 截止(jizh)至2013年無源(w yun)濾波裝置占比截止2013年，無源

27、濾波裝置仍占濾波治理市場(shchng)的85左右，有源濾波裝置占15，未來無源濾波裝置比重將進一步降低，到2016年，預(yù)計有源濾波裝置與無源濾波裝置的比例將達(dá)到1：2左右。第三節(jié) 有源濾波器發(fā)展(fzhn)障礙分析 有源濾波器的應(yīng)用范圍很廣，從最常用的鋼鐵企業(yè)及其他有色金屬冶煉加工企業(yè)，到煤礦，造紙，化工，玻璃，紡織以及電子和大規(guī)模集成電路芯片(xn pin)制造企業(yè)，以及IT業(yè)所需的大量計算機服務(wù)器等，都需要有源濾波器保證其生產(chǎn)線的可靠穩(wěn)定運行。有源濾波器的設(shè)計制造在國內(nèi)外均處于一個較初步階段。國內(nèi)外生產(chǎn)和研發(fā)該產(chǎn)品的公司很少。目前在國內(nèi)提供有源濾波器銷售(xioshu)服務(wù)的主要是外資企

28、業(yè)，即ABB中國投資有限公司（上海）的低壓產(chǎn)品部，芬蘭NOKIANCAPACITOR公司，以及法國梅蘭日蘭電氣有限公司在中國所設(shè)機構(gòu)。這幾家公司只提供產(chǎn)品的售前咨詢、銷售安裝和售后技術(shù)服務(wù)，而其技術(shù)核心的研發(fā)，以及設(shè)備元件的生產(chǎn)、裝配和測試均在國外完成。并且設(shè)備的價位很高，給各用戶安全高效的生產(chǎn)運行，以及技術(shù)革新，新生產(chǎn)線的引進等設(shè)置了較大的資金障礙。第四節(jié) 諧波治理設(shè)備市場競爭格局 技術(shù)發(fā)展水平的差距，導(dǎo)致了大部分高端電能質(zhì)量產(chǎn)品市場仍然被外資企業(yè)占據(jù)，而國內(nèi)企業(yè)則在一些技術(shù)含量較低的產(chǎn)品市場上相互競爭。以低壓電能質(zhì)量治理設(shè)備為例：低壓濾波器，特別是有源電力濾波器市場，80的市場份額被外資企

29、業(yè)所占據(jù)；而低壓無功補償設(shè)備市場上則是大量本土企業(yè)的競爭。目前，有源電力濾波行業(yè)尚處于市場培育期，競爭格局尚處初級階段。有源濾波設(shè)備市場仍以國外產(chǎn)品為主，ABB、西門子、施耐德等歐美龍頭企業(yè)占據(jù)國內(nèi)市場主流地位，但因進口產(chǎn)品單價與維保費用極高，國內(nèi)用戶承受能力有限導(dǎo)致有源濾波市場尚未形成。國內(nèi)一些電氣企業(yè)正逐步進入有源濾波市場。第五節(jié) 諧波治理設(shè)備技術(shù)水平分析 一、諧波治理技術(shù)水平分析 諧波治理技術(shù)的演變大致經(jīng)歷了以下幾個階段：（一）第一階段主要針對高壓專線電網(wǎng)中的諧波問題，電弧爐、中頻爐等大容量非線性負(fù)荷，諧波的治理技術(shù)采用無源濾波技術(shù)LC 濾波回路，主要通過了解電網(wǎng)線路阻抗，有針對性地設(shè)計

30、特征次諧波LC 濾波回路，該技術(shù)的諧波濾除率對設(shè)計的方案、元器件性能、檢測數(shù)據(jù)有較高的要求，由于公用電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對設(shè)計方案和設(shè)備的要求更高，當(dāng)前的濾波回路可以消除70左右的電網(wǎng)諧波。（二）第二階段采用電容器回路安裝電抗器的技術(shù)保護補償電容器來達(dá)到抑制諧波的作用，其一般只能最多減少30左右的諧波流入電網(wǎng)，因此該技術(shù)不能減少諧波源增加對公用電網(wǎng)所造成的危害。（三）第三階段隨著諧波問題逐漸由專用電網(wǎng)向公用電網(wǎng)轉(zhuǎn)移，有源濾波技術(shù)得到了快速發(fā)展，成為目前行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流，主要原因在于：一方面，公用電網(wǎng)負(fù)載容量普遍較小、數(shù)量眾多，產(chǎn)生的諧波次數(shù)和諧波量波動大，采用無源濾波技術(shù)不但不能解決諧波問題而且有

31、可能引起諧振；另一方面，公用電網(wǎng)無功補償大多采用集中補償，諧波抑制技術(shù)容易造成補償回路過載，而有源濾波技術(shù)從補償電網(wǎng)中檢測出諧波電流和基波無功，由補償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等而方向相反的補償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波成分，同時動態(tài)補償基波無功功率，使電網(wǎng)無功功率因數(shù)達(dá)0.99。有源濾波技術(shù)能對頻率和幅值都變化的諧波及無功功率進行跟蹤補償，且補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。清華大學(xué)、浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和華北電力大學(xué)等高校相繼開展了有源濾波技術(shù)的理論研究和實際應(yīng)用?，F(xiàn)在有少數(shù)幾個企業(yè)能生產(chǎn)有源濾波裝置，國內(nèi)企業(yè)同類產(chǎn)品容量一般為50A200A，響應(yīng)時間20ms，可動態(tài)濾除

32、225次諧波。二、諧波(xi b)治理設(shè)備技術(shù)發(fā)展趨勢工業(yè)供電質(zhì)量要求越來越高、大量分布式發(fā)電接入電網(wǎng)、智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展(fzhn)等因素賦予了諧波治理技術(shù)新的發(fā)展方向和內(nèi)容，主要體現(xiàn)在以下6個方面：（1）諧波抑制將在諧波源處進行消除。諧波主動治理技術(shù)將會得到越來越多的重視，很多工業(yè)負(fù)載在進行規(guī)劃時將采取合適(hsh)的低諧波技術(shù)方案，以降低諧波帶來的負(fù)面影響，以及治理諧波帶來的額外成本。（2）中高壓諧波抑制技術(shù)的進步及應(yīng)用。目前在我國低壓配網(wǎng)（380V）側(cè)的諧波抑制技術(shù)已進入工業(yè)實用化進程，相關(guān)技術(shù)逐漸成熟。但在6kV、10kV等中高壓配網(wǎng)的諧波治理技術(shù)的應(yīng)用研究還須進一步完善，特別是輸

33、電系統(tǒng)的諧波抑制技術(shù)。（3）諧波抑制技術(shù)的工業(yè)化進程。諧波抑制技術(shù)的核心是電力電子器件的控制技術(shù)，而電力電子器件的安全和可靠運行是先進諧波抑制裝置工作的前提。由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，功率開關(guān)器件工作頻率較高，電力電子器件可靠性的分析變得較為復(fù)雜。因此，電力電子裝置在工業(yè)應(yīng)用中的可靠性及其抗干擾設(shè)計方法值得進一步深入研究。（4）高次諧波抑制技術(shù)。由于有源電力濾波器輸出頻率帶寬的限制，目前高次諧波抑制技術(shù)主要采用無源電力濾波器進行濾除。在PWM整流方式的工業(yè)場合（如高速鐵路牽引供電系統(tǒng)），開關(guān)頻率整數(shù)次及其他高次諧波含量較突出，容易引起諧振現(xiàn)象。由此帶來高次諧波的有源抑制技術(shù)的研究。（5）新能源分布

34、式發(fā)電帶來的諧波污染。隨著新能源分布式發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，在一定程度上緩解了負(fù)荷快速增長給集中發(fā)電機組建設(shè)的壓力，同時也給電網(wǎng)的運行和調(diào)度及電能質(zhì)量帶來了一些影響，太陽能、風(fēng)能分布式發(fā)電系統(tǒng)的諧波分布特性及其諧波治理技術(shù)有待深入探討。（6）諧波抑制技術(shù)與智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)已被提升到國家能源戰(zhàn)略高度，電能質(zhì)量及電能可靠性作為智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容，諧波治理技術(shù)在智能電網(wǎng)中將大有作為，智能電網(wǎng)中的諧波抑制新技術(shù)值得深入研究與創(chuàng)新。小結(jié)：（1）諧波抑制技術(shù)的基礎(chǔ)理論已形成，諧波抑制領(lǐng)域涌現(xiàn)了眾多理論成果。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、建模分析、諧波檢測、控制方法、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計、穩(wěn)定性分析等方面已取得了豐富的理論成果，為諧

35、波抑制技術(shù)的實用化奠定了良好的基礎(chǔ)；（2）加強諧波治理技術(shù)裝備化進程。當(dāng)前先進諧波治理技術(shù)應(yīng)用僅側(cè)重于配電網(wǎng)低壓系統(tǒng)，中高壓系統(tǒng)的有源濾波諧波治理裝置的工程應(yīng)用有待進一步推動和發(fā)展；（3）新時期出現(xiàn)新的諧波(xi b)抑制問題，需要多學(xué)科知識交叉融合。電力電子技術(shù)的進步與發(fā)展，將出現(xiàn)新的諧波源，則新的諧波抑制技術(shù)有待于挖掘。分布式發(fā)電系統(tǒng)的諧波、智能電網(wǎng)的諧波問題等需要深入研究，諧波抑制技術(shù)需要多學(xué)科知識交叉融合，發(fā)現(xiàn)與研究新的諧波治理理論與技術(shù)。動態(tài)消諧補償(bchng)綜合電力成套設(shè)備第一節(jié) 動態(tài)消諧補償綜合電力成套設(shè)備(chn to sh bi)市場需求現(xiàn)狀 一、動態(tài)消諧補償綜合電力成套

36、設(shè)備(chn to sh bi)市場需求規(guī)模 2009年之前，我國動態(tài)消諧補償綜合電力成套設(shè)備市場較小，近年以來，該市場高速發(fā)展，2011年市場規(guī)模達(dá)到20.4億元，創(chuàng)下歷年來最高同比增長記錄125.64。到2013年，該市場規(guī)模達(dá)到27.6，2014年上半年該市場規(guī)模13.4億元，與2013年同期持平。圖14 國動態(tài)消諧補償綜合電力成套設(shè)備市場規(guī)模二、動態(tài)消諧補償綜合電力成套設(shè)備市場需求前景 通過諧波治理設(shè)備、動態(tài)無功補償設(shè)備與電力成套設(shè)備的有機組合，實現(xiàn)電能控制和分配的同時，完成電能的轉(zhuǎn)換，改善電能質(zhì)量，提高電能的轉(zhuǎn)換效率和節(jié)省能耗，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，比較典型的有：住宅小區(qū)和電動汽車充電站。住

37、宅小區(qū)安裝動態(tài)消諧補償綜合電力設(shè)備對于提高電能質(zhì)量和節(jié)約線路損耗效果顯著：能夠使得諧波電流總畸變率從25降低至10，無功功率因數(shù)從0.89動態(tài)補償?shù)?.98以上；諧波的大量存在使得諧波無功約占總無功需求的1/3，諧波的集膚效應(yīng)和諧波阻抗的成倍增加又導(dǎo)致線路損耗顯著增加，約占電網(wǎng)線路損耗的1/3，按照10萬平方米小區(qū)配置10臺800kVA變壓器、變壓器平均負(fù)載為50（考慮季節(jié)性和實際居住率等因素）計算，安裝動態(tài)消諧補償綜合電力設(shè)備后，該小區(qū)每年可節(jié)約用電27.8萬度。電動汽車的使用是智能電網(wǎng)中削峰填谷的一種手段和減少碳排放的一種措施，在充電器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電的充電過程中，由于電流很大會引起諧

38、波和無功的問題，只有進行諧波治理和無功補償才能保證充電站的使用安全并且不影響同一電網(wǎng)中其他用戶的正常用電。目前，動態(tài)消諧補償綜合電力設(shè)備已經(jīng)在唐山站、揚州站和大連站等10多個已建成的電動汽車充電站中投入使用。第二節(jié) 其它電能質(zhì)量(zhling)治理設(shè)備市場分析 一、動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）市場與技術(shù)(jsh)分析 動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）是目前保證對敏感(mngn)負(fù)荷供電質(zhì)量非常有效的串聯(lián)補償裝置，是DFACTS家族中的重要成員之一。該裝置能在毫秒級內(nèi)將電壓跌落補償至正常值，是抑制動態(tài)電壓干擾的有效補償裝置。它主要由儲能單元、DC/AC逆變器模塊、連接變壓器等部分組成。決定DVR成本的是補償

39、電壓的最大值和負(fù)荷電流，而該值可根據(jù)用戶電壓跌落統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定；逆變器模塊一般采用由IGBT構(gòu)成三相全橋結(jié)構(gòu)，采用PWM調(diào)制方式，這種結(jié)構(gòu)控制靈活，便于分相補償。目前DVR的最大容量已達(dá)8MVA，在消除電壓跌落、提高大型綜合性敏感工業(yè)負(fù)荷的供電質(zhì)量方面有顯著的效果。動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）串聯(lián)于電源與敏感負(fù)荷之間，負(fù)荷正常運行時DVR被旁路，由系統(tǒng)提供電壓；當(dāng)發(fā)生電壓凹陷時，DVR可以在ms級內(nèi)，對電壓凹陷進行有效補償。由于DVR只在電壓凹陷出現(xiàn)時提供負(fù)荷滿足正常電壓所需的功率消耗，所以效率較高，而且其費用低于UPS，CVT，MG等裝置，其良好的動態(tài)性能和很高的性價比使得它成為治理動態(tài)電壓問題，

40、特別是電壓凹陷的最經(jīng)濟、有效的手段。二、動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）結(jié)構(gòu)分析典型的DVR裝置主電路包括儲能裝置、逆變器、濾波器和串聯(lián)變壓器四部分。與UPS電源一樣，在系統(tǒng)電壓出現(xiàn)偏差時，DVR和系統(tǒng)之間必然會進行能量交換，儲能裝置就是給DVR提供能量的部分，主要有利用大電容儲能、利用不/可控整流由電網(wǎng)提供能量、超導(dǎo)儲能以及一些其他的儲能方式；逆變器通過對儲能裝置提供的直流電壓的逆變產(chǎn)生系統(tǒng)所需補償電壓，實踐證明不同結(jié)構(gòu)的逆變器具有各自的優(yōu)缺點，如橋式逆變器普遍存在橋臂直通的問題，而推挽式的逆變器不存在橋臂直通的問題，且于低輸入電壓時，在輸出功率相同的情況下開關(guān)損耗較小，適用于低壓輸入的大功率變換器

41、。另外，目前研究熱點之一的三相四橋臂逆變器，是在三相橋式逆變器的基礎(chǔ)上增加一個橋臂，用以形成輸出中點，減小不平衡負(fù)載時三相輸出的不對稱度。但是，對這種逆變器的控制相對比較復(fù)雜；濾波器的作用是消除由逆變器產(chǎn)生的高次諧波，使系統(tǒng)所需補償電壓盡量“純凈”。所以，濾波器的位置選擇在濾波器性能的考慮范圍之內(nèi)。不同位置安裝會出現(xiàn)不同效果，如在逆變器的輸出側(cè)，這時最接近諧波源，使其能更有效地改善諧波問題；也可以選擇利用串聯(lián)變壓器的電感線圈與濾波電容一起構(gòu)成濾波器，此時可以節(jié)省元器件。但是，同時會增加串聯(lián)變壓器的容量；輸出端的串聯(lián)變壓器是DVR與系統(tǒng)的耦合部分，一般采用串聯(lián)的形式。圖15 典型(dinxng)

42、DVR結(jié)構(gòu)圖由此可知，當(dāng)DVR的檢測控制電路檢測到系統(tǒng)電壓發(fā)生畸變(jbin)（主要是電壓凹陷和電壓上升）時，就會控制儲能裝置提供所需補償?shù)闹绷麟妷?，?jīng)過逆變器獲得所需的補償電壓波形，再通過串聯(lián)變壓器補償系統(tǒng)電壓，使負(fù)載穩(wěn)定運行。三、動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）發(fā)展(fzhn)概況 西屋公司（Westinghouse Electric Corporation）在Duke電力公司位于南加州安德森的12.47kV變電站安裝了第一臺DVR，用于解決一家自動化紡織廠的供電電壓問題。隨后ABB公司研制的22KV/4MVA DVR也成功地應(yīng)用于半導(dǎo)體生產(chǎn)廠的故障電壓恢復(fù)。ABB還推出了基于IGCT的DVR。S

43、IEMENS公司也在動態(tài)電壓恢復(fù)器的研制上處于先進水平，不僅開發(fā)了用于中等電壓等級的DVR，還開發(fā)了用于大功率負(fù)荷的多模塊動態(tài)電壓恢復(fù)器以及架空DVR PM（Platform-Mounted DVR）系統(tǒng)。除了上述的動態(tài)電壓恢復(fù)器實例，世界上還有很多廠家和研究機構(gòu)正在研制各自的DVR，如Cutler-Hammer，美國威斯康星大學(xué)等。清華大學(xué)電機系柔性交流輸配電系統(tǒng)研究所也已經(jīng)獨立研制了一臺10kVA/380V的三相DVR樣機，實驗結(jié)果表明該樣機性能優(yōu)越，不僅能有效地解決系統(tǒng)的動態(tài)電壓質(zhì)量問題，例如電壓跌落、閃變等，還能解決一些穩(wěn)態(tài)的電壓質(zhì)量問題，如三相電壓不平衡、諧波等。四、動態(tài)電壓恢復(fù)器（

44、DVR）應(yīng)用現(xiàn)狀動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器可以串聯(lián)安裝在計算中心，服務(wù)器與系統(tǒng)電源之間，防止系統(tǒng)電壓干擾造成計算機與服務(wù)器故障造成數(shù)據(jù)丟失，提高計算機系統(tǒng)的安全可靠性。動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器可以串聯(lián)在敏感負(fù)荷與系統(tǒng)電源之間，防止系統(tǒng)電壓干擾造成敏感負(fù)荷工作異常：如半導(dǎo)體工廠供電電源與用電負(fù)荷之間，防止系統(tǒng)電壓波動，跌落和閃變造成半導(dǎo)體工廠產(chǎn)生大量廢品及巨大的經(jīng)濟損失。一切UPS應(yīng)用的場合，動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器具有良好的動態(tài)電壓補償能力，性能價格比高于UPS，是提高負(fù)荷側(cè)電壓質(zhì)量的有效手段。小容量單相動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器可以應(yīng)用于家庭，起到穩(wěn)壓器的作用，同時成本低，具有廣大的市場。五、動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）技術(shù)研究(ynji

45、)情況世界范圍內(nèi)動態(tài)電壓恢復(fù)器研制(ynzh)熱潮的興起，說明了具有優(yōu)異動態(tài)特性的DVR技術(shù)在提高電能質(zhì)量方面可以起到重要的作用。目前關(guān)于DVR的研究主要(zhyo)集中以下幾個方面：（1）對DVR裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、儲能單元、逆變器及開關(guān)器件的研究拓?fù)浼皟δ芊矫娴难芯恳越鉀Q儲能單元容量與補償能力之間的矛盾為主要研究內(nèi)容，力求以相對較小的儲能單元容量補償相對較長時間的電壓凹陷。一個可連續(xù)運行的動態(tài)電壓恢復(fù)器的結(jié)構(gòu)原理為直流儲能單元由整流電路從電網(wǎng)直接獲取能量，使得儲能單元容量可以不受元件限制而長時間的給系統(tǒng)提供直流電壓。另外，儲能單元的介質(zhì)選取也是DVR的研究內(nèi)容之一。目前，新型的儲能元件的問世也為

46、DVR提供了更好的儲能能力。但是，具體使用問題及配合問題仍需進一步加以研究解決。比如，利用SMES、超級電容和鉛酸電池等作為DVR的儲能單元的實驗結(jié)果令人滿意，同時也為更大容量的DVR設(shè)備提供設(shè)計參考。（2）對輸出側(cè)濾波器的研究因為在引入串聯(lián)變壓器的情況下，濾波器的位置將對DVR的性能帶來影響，所以這方面的研究通過對在不同位置安裝濾波器的濾波策略的比較來得到安裝的、最佳最經(jīng)濟的位置。（3）對串聯(lián)變壓器的研究這部分的研究內(nèi)容主要是變壓器的容量大小、變比的選擇以及如何在系統(tǒng)中設(shè)計經(jīng)濟有效的變壓器的方法。（4）對控制策略的研究這方面主要研究有兩方面內(nèi)容：一是研究逆變器的結(jié)構(gòu)和控制策略，用以改善DVR

47、的補償能力；一是研究DVR的系統(tǒng)控制策略，力求控制策略簡單、全面，用以改善DVR的動態(tài)性能。（5）對電壓檢測方法的研究DVR的實時性要求很高，所以在這方面的研究中，不僅要求所提供的檢測方法能夠準(zhǔn)確地檢測出電壓凹陷；更重要的是要能滿足各種應(yīng)用場合的實時性要求，可以迅速地檢測出電壓凹陷。（6）對補償策略的研究在補償范圍相同的情況下，DVR串聯(lián)側(cè)采取不同的電壓補償策略會對裝置的容量以及性能產(chǎn)生很大的影響。如何使得裝置的容量盡可能地小、能夠更長時間的工作、能有更高的性價比是補償策略研究目標(biāo)。經(jīng)過這十幾年的發(fā)展，國內(nèi)外關(guān)于動態(tài)電壓恢復(fù)器的理論和實驗研究已經(jīng)取得了長足的進步。但隨著新環(huán)境、新器件和新的設(shè)計

48、方法的涌現(xiàn)，未來仍然存在一些可進一步深入探討的方面：（1）利用對各擾動成因的深入研究，在DVR的動態(tài)特性上進行改進，包括研究檢測方法的實時性、可靠性、魯棒性；簡化控制器設(shè)計，使其更易于實現(xiàn)；控制策略的簡單化；補償策略的全面化。（2）對DVR投入運行后由于其本身的負(fù)載特性對補償效果的影響、對電網(wǎng)及用戶產(chǎn)生的影響應(yīng)如何分析、控制；另外作為電壓型補償裝置，探討其與電流型補償裝置共同運行的一些具體問題是很有必要的。（3）由于DVR系統(tǒng)串聯(lián)(chunlin)于系統(tǒng)和負(fù)荷之間，在線運行時，其所在線路的負(fù)載特性對DVR行為的影響、DVR耐短路故障電流能力、絕緣水平以及對DVR的保護方式和相應(yīng)的保護策略也需要

49、開展深入細(xì)致的研究。（4）對DVR功能的擴展，使其不僅可以改善電壓凹陷(oxin)、上升和諧波等電能質(zhì)量問題，同時也可以對如閃變等其他的電能質(zhì)量問題進行改善(gishn)和抑制。第三節(jié) 固態(tài)切換開關(guān)（SSTS）市場與技術(shù)分析 一、固態(tài)切換開關(guān)（SSTS）基本原理 傳統(tǒng)的SSTS系統(tǒng)由一組電力電子器件組成，可以快速實現(xiàn)電能的傳輸由一路電源向另一路電源的轉(zhuǎn)換。但是，電力電子器件不是單純的傳導(dǎo)元件，電流的持續(xù)流過必然導(dǎo)致大量的能量損耗以及對附加冷卻設(shè)備的需求，從而致使了綜合效率的降低和成產(chǎn)成本的提高。通過該裝置控制雙路電源饋線向負(fù)荷供電時，當(dāng)其中一路供電電源出現(xiàn)供電異常（電壓波動、中斷等）時，SST

50、S可在四分之一周波內(nèi)快速將重要負(fù)荷切換至另一路電源，從而保證負(fù)荷供電的連續(xù)性和可靠性。SSTS的保護措施主要包括過電壓保護、過電流保護、負(fù)荷短路保護等。過電壓保護：當(dāng)一路電源電壓過壓在710范圍內(nèi)，且備用電源電壓正常時，SSTS執(zhí)行正常切換操作；當(dāng)系統(tǒng)過電壓超過10時，SSTS轉(zhuǎn)入旁路工作模式，由普通旁路斷路器承受過電壓，過電壓閾值可現(xiàn)場設(shè)定。過電流保護：系統(tǒng)將自動切換到旁路模式，滿足負(fù)載不間斷供電，此時系統(tǒng)禁止切換。負(fù)荷短路保護：系統(tǒng)實時檢測負(fù)荷電流及其變化率，以判斷是否因本地負(fù)荷短路故障造成的供電電壓跌落，當(dāng)本地短路故障時，禁止切換，防止事故擴散。二、固態(tài)切換開關(guān)（SSTS）應(yīng)用現(xiàn)狀隨著科

51、技的進步和社會的發(fā)展，基于企業(yè)生產(chǎn)的高度自動化和人們生活的高度信息化，社會對于電力行業(yè)的依賴程度與日俱增，即使是短時的供電中斷都會造成難以估量的經(jīng)及損失。然而，由于電壓的閃變、瞬低，相關(guān)系統(tǒng)的擾動，以及管理、運行等各方面的因素，無中斷供電的實現(xiàn)依然存在著許多問題。在國際電力行業(yè)中，SSTS（固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)）的應(yīng)用為解決供電質(zhì)量問題提供了契機。固態(tài)切換開關(guān)（SSTS）適用于各級變電站、開閉所、配電室、終端負(fù)荷等有雙路獨立電源供電場合。三、固態(tài)切換開關(guān)（SSTS）技術(shù)研究情況應(yīng)用先進電力電子技術(shù)的SSTS采用半導(dǎo)體開關(guān)器件，開關(guān)速度快，采用先進的切換控制策略，可以在1/4周波之內(nèi)完成主備電源之間的快

52、速切換，且開關(guān)過程中不產(chǎn)生電弧，大大提高了切換速度和開關(guān)的使用壽命，滿足了重要敏感負(fù)荷對供電可靠性的苛刻要求，可全面替代現(xiàn)有的備自投開關(guān)，提高石化企業(yè)供配電系統(tǒng)抗電網(wǎng)電壓擾動的能力，確保用戶的正常供電不受影響。對于雙路獨立電源（一主一備）供電場合，當(dāng)其中一路供電電源出現(xiàn)供電異常（電壓波動、中斷等）時，SSTS可在1/4周波內(nèi)（最短時間1ms）快速將重要負(fù)荷切換至備用電源（此備用電源滿足正常電壓的要求），從而保證負(fù)荷供電的連續(xù)性和可靠性。電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備第一節(jié) 電能質(zhì)量監(jiān)測必要性與監(jiān)測方式一、電能質(zhì)量監(jiān)測必要性分析隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電力負(fù)荷的種類越來越多，電氣化鐵道、電弧爐和軋鋼機等沖擊性

53、、非線性負(fù)荷在容量上、數(shù)量(shling)上日益增大；整流和逆變裝置以及變頻調(diào)速裝置等非線性負(fù)荷不斷增加，使得電能質(zhì)量進一步惡化，甚至引發(fā)電網(wǎng)事故和生產(chǎn)設(shè)備異常，包括用電設(shè)備損耗增加，壽命縮短，運行性能下降等。同時，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展(fzhn)，大量基于計算機的控制系統(tǒng)和電子設(shè)備等敏感負(fù)荷的出現(xiàn)和投入又使暫時過電壓、瞬態(tài)過電壓、電壓暫降和短時中斷等一些以前未被人們所重視的電能質(zhì)量問題造成(zo chn)的經(jīng)濟損失不斷增加。例如，一個半導(dǎo)體芯片廠，幾十毫秒的電壓暫降就會造成數(shù)百上千萬元的經(jīng)濟損失。因此，加強電能質(zhì)量的管理以及開展電能質(zhì)量普查、監(jiān)測、研究和治理的工作勢在必行。二、電能質(zhì)量監(jiān)測方

54、式分析 在計算機技術(shù)高度發(fā)展的今天，一方面，便攜式設(shè)備的測試數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入電能質(zhì)量監(jiān)測平臺，另一方面，同時動用多臺電能質(zhì)量分析儀開展的專項測試越來越多（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)動態(tài)調(diào)整），移動和固定變成了相對概念。就目前開展的電能質(zhì)量測試來看，可分為以下三類。（一）在線監(jiān)測使用固定式電能質(zhì)量監(jiān)測裝置安裝于現(xiàn)場。主要適用于大型非線性負(fù)荷接入點和電網(wǎng)樞紐變電站電能質(zhì)量指標(biāo)的實時監(jiān)測。（二）普測使用便攜式電能質(zhì)量分析儀對每個監(jiān)測點開展12天的電能質(zhì)量測試工作，主要適用于需掌握供電電能質(zhì)量指標(biāo)而又不需要連續(xù)監(jiān)測所采用的監(jiān)測方式，用以確定電網(wǎng)電能質(zhì)量指標(biāo)的背景狀況、電能質(zhì)量污染的實際水平。（三）專項監(jiān)測使用電能質(zhì)量分析儀

55、（或分析系統(tǒng)）對特定問題進行的測試，主要適用于故障分析；非線性設(shè)備接入電網(wǎng)（或改擴建）前后對比；查找電網(wǎng)電能質(zhì)量污染源；了解某些特殊負(fù)載或用戶對電網(wǎng)電能質(zhì)量指標(biāo)及無功補償?shù)仍O(shè)備的影響。三、電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備的選擇 根據(jù)監(jiān)測方式的不同，電能質(zhì)量監(jiān)測儀可分為電能質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測儀、便攜式多功能電能質(zhì)量分析儀和手持式諧波分析儀。（一）、電能質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測儀主要功能和特點：連續(xù)監(jiān)測公共供電點的電壓偏差、三相電壓不平衡度、電壓諧波、頻率偏差、及用戶注入電網(wǎng)的諧波電流和負(fù)序電流；電能質(zhì)量指標(biāo)超限報警及數(shù)據(jù)錄波；完善的網(wǎng)絡(luò)通訊功能；實現(xiàn)對供用電方的雙向監(jiān)督和電能質(zhì)量故障分析與錄波。適用監(jiān)測方式：公共供電點電能質(zhì)量連

56、續(xù)監(jiān)測；多點監(jiān)測組成區(qū)域電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)。（二）、便攜式多功能電能質(zhì)量分析儀主要功能和特點：（1）輸入通道多，動態(tài)范圍大，多種觸發(fā)方式；（2）可以記錄分析電能質(zhì)量全部指標(biāo)，多種工作方式可選，內(nèi)存量大；（3）應(yīng)用窗口寬度可變的FFT，小波變換等先進的數(shù)據(jù)信號處理方法；（4）良好的軟件平臺，具備二次開發(fā)能力；（5）豐富的軟件功能和方便的操作界面。適用監(jiān)測方式(fngsh)：專項測試，干擾源設(shè)備介入電網(wǎng)（或容量變化）前后的監(jiān)測；濾波裝置調(diào)試及功能評估測試；科學(xué)研究測試；現(xiàn)場定時測試。（三）、手持式諧波分析儀主要功能和特點：（1）單相電壓、電流輸入；（2）測試分析電壓，電流的基波有效值，真有效值，250

57、次諧波，有功功率，功率因數(shù)；（3）波形存儲，回放(hu fn)，通訊接口及軟件。適用監(jiān)測(jin c)方式：現(xiàn)場定期檢驗，非線形電力設(shè)備調(diào)試。選擇電力質(zhì)量分析儀器時除了應(yīng)注意儀器的儀器的技術(shù)參數(shù)和性能以外，還應(yīng)注意以下幾點：一些用戶過于注重功能和價格兩個因素，購買價格降下來了，但是由于可靠性太差，經(jīng)常出故障造成維修費用大幅度上升，因此在技術(shù)性能中，要注意儀器長期運行的可靠性和運行成本。儀器的安全性能應(yīng)是儀器性能中的第一重要因素，否則會造成重大事故，這里要特別注意電壓、電流各輸入回路之間及輸入端子與儀器外殼之間絕緣電阻要大于20M，這是用戶最容易忽略的指標(biāo)。有些制造廠家為了降低制造成本，在電壓輸

58、入端不使用高精度、寬頻帶的電壓隔離模塊，使儀器絕緣性能不能滿足要求，影響儀器使用的安全性這是用戶在選用儀表時要特別注意的。結(jié)構(gòu)與外觀、功能、技術(shù)性能、服務(wù)、資信度五個評價因素。如何判定電能質(zhì)量監(jiān)測儀器的優(yōu)劣，要綜合考慮以上五個因素，沒有一定標(biāo)準(zhǔn)。例如便攜式儀表可能結(jié)構(gòu)與外觀很重要，實驗室儀器對技術(shù)性能要求，工程上使用儀器讀可靠性和服務(wù)及資信度要求更高些。第二節(jié) 電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備市場需求現(xiàn)狀與前景展望 一、電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備市場需求現(xiàn)狀電能質(zhì)量監(jiān)測分為非在線監(jiān)測和在線監(jiān)測兩種方式，非在線監(jiān)測采用便攜式測試儀，不定期對所關(guān)注的某些點進行測試，這種方式投資小、較靈活，但存在明顯的局限性，如：實時性不強

59、、監(jiān)測指標(biāo)少、缺乏決策判斷的依據(jù)、工作量大、效率低等。在線監(jiān)測由于具有技術(shù)先進，可以通過計算機實現(xiàn)連續(xù)、遠(yuǎn)程監(jiān)測，能夠?qū)﹄娔苜|(zhì)量指標(biāo)超限報警、數(shù)據(jù)錄取、電能質(zhì)量故障分析預(yù)報等諸多功能而被廣泛使用。目前，國內(nèi)供電企業(yè)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的關(guān)注程度遠(yuǎn)高于用電企業(yè)和發(fā)電企業(yè)。這一方面由我國電力系統(tǒng)的實際情況決定；但另一方面，國家電力市場化改革進程的相對緩慢和廣大用電企業(yè)在供電企業(yè)面前的弱勢地位和維權(quán)意識不高也是主要原因。國內(nèi)供電企業(yè)最初的電能質(zhì)量監(jiān)測工作也是從使用便攜式儀器進行普查開始的，電能質(zhì)量在線監(jiān)測工作起步較晚但發(fā)展迅速，也涌現(xiàn)了一批從事在線式電能質(zhì)量在線監(jiān)測產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)。一些電能質(zhì)量監(jiān)測工作

60、開展較好的省份都已經(jīng)從最初的使用便攜式檢測儀器對電網(wǎng)電能質(zhì)量進行檢測過渡到了分批次、分步驟建設(shè)電能質(zhì)量在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。由于許多工作尚處于摸索階段，我國各省的電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)平臺的構(gòu)建方式和功能實現(xiàn)也有所不同，前置監(jiān)測終端裝置、地區(qū)級監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、省級監(jiān)測系統(tǒng)平臺的三級式電能質(zhì)量在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架是目前應(yīng)用最為廣泛和合理的一種方案。在這種方案下，既能夠保證各省電力公司電能質(zhì)量監(jiān)測管理工作的統(tǒng)一性和便利性，又能夠最大限度地融合多個廠家的產(chǎn)品進來，而且監(jiān)測數(shù)據(jù)的分級存儲也緩解了各級服務(wù)器的存儲壓力。二、電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備(shbi)市場規(guī)?，F(xiàn)狀 從整體市場情況來看，目前國內(nèi)電能質(zhì)量監(jiān)測市場規(guī)模還相對