清华大学教授姜齐荣:FACTS与大功率电力电子技术的应用满足电网发展,负荷增长以及对电能质量的提出新需求。
近年来,电力系统电力电子化趋势明显。先进电力电子技术智能化是建设智能电网的关键,也是今后世界各国电力系统电力电子技术发展的方向。从我国电网的基本情况考虑,各种基于电力电子器件的系统控制器将得到更广泛的应用,柔性直流输电技术和FACTS技术的日趋成熟,能在不增加输电走廊的前提下充分利用现有输电线路,提高传输容量和稳定性。
近年来,电力系统中的大功率电力电子技术正在逐步发展。电力电子技术正在上演着各种替代,电力电子器件成为一个常用元件,用电力电子开关代替传统机械开关。此外,电力电子变流器作为整体工作,电力电子变流器可以通过并联或串联接入系统。
事实上,电力电子系统正在日益充斥于电力系统发、输、配、用各个环节。例如,在发电领域,大量发电设备通过变换器接入分布式发电、使储能调节特性发生大的变化。输电方面,柔性交、直流输电,传统直流都需要更多的电力电子技术,来进行控制调节。
电力系统日益电力电子化,也为电能质量领域带来了新的挑战。首先,传统电参量时间尺度过大,无法适应电力系 统发展需求。相量、有效值、有功、无功理论面临挑战。其次,电磁暂态稳定问题初步显现,传统机电暂态稳定发生变化(发电机、负荷等特性发生大变化)、电磁暂态稳定问题显现,现有通信技术无法满足电磁暂态稳定控制要求。再次,电力电子设备保护动作速度快于线路保护,短路后模型差别大,分析难且保护选择性实现难度大。
姜齐荣表示,正是基于以上新的挑战,电能质量正在引起广泛关注。欧美电能质量问题每年造成巨大的损失,由于电压暂降等,导致欧美每年各损失1200亿美元以上。我国电能质量问题造成损失也在逐年增大,传统工业领域电能质量问题仍突出。冲击性非线性负荷多,电弧炉、变频器、冲击负荷等,电力电子设备的大量应用导致电能质量问题严重。
新能源、分布式发电恶化电能质量,微电网电能质量问题等。
因此,迫切需要厂家生产出响应速度快,有效抑制电压波动与闪变,适应能力强-各种场合与负荷配合不发生谐波放大的产品。因为,目前的SVC、STACOM均有弱系统振荡问题。此外,产品要求占地面积小,因为大部分场地已固定,征地困难;电压偏低与偏高时均具备强的无功补偿能力,运行可靠稳定,在系统冲击、电压暂降或升时均能运行;能同时治理谐波与不平衡等多种电能质量问题,运行节能。