电能质量控制设备领域应用发展情况

来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-01-17 15:18:25】【打印】【关闭】

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电能作为现代社会使用最为广泛的能源，其质量好坏对经济建设和人民生活水平有着重要影响。电能质量近年来得到越来越多的重视，国家先后颁布了电能质量相关的系列标准，国家中长期科学和技术发展规划纲要、国家电网公司科技发展规划和智能电网发展规划均把电能质量的监测和治理技术作为优先主题和重点领域，电能质量作为智能电网的重要组成部分面临良好的发展机遇。

现代电力网中，随着大功率冲击性用电设备和非线性电力电子设备大量使用、分布式间歇式电源接入，使得电压和频率波动、谐波、无功、暂降等电能质量问题越来越突出。电网中的高次电流谐波是一种电力污染，会引起电压波形畸变，导致供配电系统不稳定，增加设备附加损耗，严重时甚至造成设备损坏。电网中的无功功率虽然和有功功率一样都是输配电网中不可缺少的组成部分，但如果无功功率过大、功率因数过低，配电设备容量将得不到充分利用、电网传输能力也会下降、损耗增加。因此，谐波治理和无功补偿是电能质量控制最主要的两个细分领域。采用电力电子技术的有源电能质量控制技术和设备是电能质量控制设备的发展方向。

电能质量控制设备应用领域极为广阔，涵盖了电力、铁路及轨道交通、智能化建筑、石化、通信、电气、冶金、工业企业配电等电力配网和用户配电领域，以及军用武器装备独立电力系统。具体情况如下：

（1）通用电能质量控制设备领域

①有源电力滤波器（APF）

国内在80年代末才开始研究有源电力滤波技术，但进展较快，以西安交通大学、清华大学、浙江大学、湖南大学为代表的高校和科研机构，在有源电力滤波技术领域作了大量研究工作，目前在理论、技术、工程应用方面取得了丰富的研究成果，并在工程实践中得到示范应用，总体技术水平达到国际先进，部分技术水平居于国际领先，目前已经形成10亿左右的应用市场，涌现出西安爱科赛博电气以及深圳盛弘、山大华天、中达电通等代表性企业，提供系列化的有源电力滤波器产品、具备批量工业化生产水平，与国外品牌形成竞争态势并逐步占据了主导地位。

随着高频电力电子技术的进一步发展，有源电力滤波器模块化、标准化产品和就地补偿、机内补偿等方式成为发展趋势，随着产品批量和生产规模进一步扩大，单位容量的价格将进一步降低，制约有源电力滤波器应用扩大的价格因素不再是主要问题，其应用领域会进一步扩大。由于现代电力网非线性负载的增加，谐波组成越来越复杂，有源电力滤波器应用会越来越多，预计未来五年内会以20%速度增长，逐渐成为主要的谐波治理设备。

②静止无功发生器（SVG）

国内SVG产业化首先从中高压领域开始，发展非常迅猛。一是受近年来电力、新能源、煤炭等能源领域发展的拉动，二是SVG由于自身性能上明显的优越性短短几年在动态无功补偿领域迅速取代了SVC，目前已形成30亿左右的应用市场，国内采用链式结构的10kV和35kV等级SVG已形成系列产品，容量从1M~上百M，广泛用于电网、能源、交通和工业领域。

低压SVG近年来迎来了较好的发展机遇。特别是今年开始国家能源局、国网公司加大了电力配网的投入力度，重点治理供电末端低电压问题，要求采用低压SVG装置、三相不平衡自动调节装置解决低电压和负载不平衡问题。随着高频电力电子技术的发展，低压SVG呈现模块化、标准化趋势，生产成本进一步降低，已经接近串联电抗器的电容补偿水平，并且随着产品批量和生产规模进一步扩大，单位容量的价格还将进一步降低，制约其应用扩大的价格因素不再是主要问题。

据不完全统计，2013年无功补偿的市场在365亿元左右，2009~2013市场年均增速为12%，但呈放缓趋势（数据来源：中国电气商务年鉴2015）。其中动态无功补偿市场占有率15%左右，预计未来三年内动态无功补偿市场占有率会持续提高到20%左右，即使保守估计无功补偿市场增速为5%，动态无功补偿设备2017年需求也将达到90亿元左右，发展空间巨大。

（2）军用电力滤波补偿设备领域

与通用行业类似，武器装备在用电方面同样存在电能质量问题，武器装备独立电网与大电网相比，由于容量小、内阻大，适应非线性和冲击性负荷能力更差；前及所述，武器平台和武器系统如飞机、舰船、车辆等多电全电等综合电力发展趋势下，核心用电设备对供电电压波形畸变、波动、暂降等电能质量问题的抵抗能力更差。因此，武器装备独立电力系统的电能质量问题比大电网更突出，必须采取措施进行解决。

对于非线性负载电流谐波，通常在负载设备内部采用移相变压器多重化整流或在电网中接入无源滤波器的方式进行治理，由于变压器和无源器件体积重量较大，而受军用装备体积、重量的限制，其应用有很大局限性；若采用PWM整流虽然可以较好解决谐波电流问题，但对于已经定型的装备无法采用。因此，由于体积小、重量轻、补偿效果好、可以做成标准化单元使用等优势，基于高频电力电子变流器的有源电力补偿设备具有明显的优越性。对于雷达等冲击性负载，有源电力补偿设备还可以输出无功稳定供电电压或在补偿设备中加入储能元件平衡冲击电流，减小负载对电网的影响。

以舰船为例，舰上装备必须满足国军标电磁兼容标准CE101限值的要求，此标准要求主要在低频段，属于谐波性质。以前的技术手段无法完全达标，只能通过后期系统调试时进行适应性考核，从而留下风险和隐患，有源电力滤波补偿设备很好解决了此问题，完全能通过CE101的测试，在舰船领域已经开始定型使用。由于目前武器装备在研型号众多，且都对其独立电网的电能质量问题更加关注并有标准要求，军用电力滤波补偿设备预期会逐步在武器装备中大量使用，需求增长势头强劲。

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