柔性输电与直流输电技术.doc
《柔性输电与直流输电技术.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《柔性输电与直流输电技术.doc(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、柔性输电与直流输电技术1引言自从1882年法国人德普勒首次实现第一条直流输电线把电力送到57 km远的慕尼黑国际博览会驱动水泵电动机,1891年第一条三相交流高压输电线在德国劳奋至法兰克福竣工以来,开始了电力系统交直流输电一个多世纪的应用和发展。输电技术发展的特点是努力减少线路损失,提高输送距离和输送容量。目前,单纯提高输电电压的发展已出现明显的饱和趋势,传统的输电方法已不能适应现代电力输送的要求。未来输电发展的重点将是采用新的技术,充分利用线路走廊输送更多的电力,提高单位线路走廊的输电能力是许多国家共同面临的问题,于是多种新型输电方式的概念和技术被提出并得到积极地研究。1970年后发展起来的
2、电力电子技术,可以通过电力半导体开关电路实现快速、有效、经济、方便的电力变换、电力补偿和电能控制,可以为传统电力系统中发电、输电、配电、用电各领域提供先进的技术手段:快速、经济、有效、便捷地实现电力系统中电压、电流、阻抗、功率的实时调控,将各种电力电子补偿控制器引入交流输电系统,可以实现交流输电系统的灵活、方便、经济有效的实时控制,提高交流输电功率极限值,而又确保其运行稳定性储备,优化输电电网潮流,减少功耗,节省能源,提供输电线路变压器等电力设备的利用率。引入了各种电力电子变换器、补偿控制器可实现灵活快速有效控制的交流输电系统被称为柔性交流输电系统FACTS(Flexible A.C Tran
3、smission System)。FACTS技术从根本上改变了交流输电系统中,对于电网的控制只能采用传统的缓慢、间断以及不精确设备进行机械控制的局面,为交流输电网提供了快速、连续和精确的控制手段以及优化潮流的能力,同时能够保证系统稳定性,且有助于在事故发生时防止连续造成的大面积停电。随着电力电子器件和控制技术的发展,换流站采用IGBT、IGCT等元件构成电压源型换流站(Voltage Source Converter,VSC)来进行直流输电成为可能。自上世纪九十年代后期,以ABB公司为代表的国外公司发展了轻型直流输电(HVDC Light)技术,并成功应用于多个领域。这种直流输电技术是采用基于
4、可关断型器件的电压源型换流器和PWM技术进行直流输电。从其技术特点和实际工程的运行来看,很适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域。 因此,根据国家中长期科技发展规划和“十一五”发展规划纲要,发展柔性输电与直流输电技术,建设新一代直流输电联网工程,促进大规模风力发电场的并网,城市供电和孤岛供电等新技术的发展,满足持续快速增长的能源需求和能源的清洁高效利用,增强自主创新能力,符合我国国情和我国的经济发展规律,符合市场需求,符合电力工业发展规律和电网技术发展方向。2柔性输电技术2.1柔性交流输电技术柔性交流输电(FA rS:Hexible Alter
5、nativeCurrent Transmission Systems)又叫做灵活交流输电,最早是在1988年由美国电力科学研究院(EPRI)的NGHingorani博士提出来的。柔性交流输电技术是将电力电子技术、微处理机技术和控制技术等高新技术集中应用于高压输变电系统,以提高输配电系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量并获取大量节电效益的一种新型综合技术。柔性交流输电技术的发展主要经历了以下几个阶段:从20多年前就出现的SVC开始,主要由晶闸管开关快速控制的电容器和电抗器组成的装置,以提供动态电压支持,其技术基础是常规晶闸管整流器(SCR:Semiconductor Controlled Re
6、ctifier),后来出现的第一代FACTS装置是晶闸管控制的串联电容器(TCSC:Thyristorcontrolled Series Compensator),它利用SCR控制串接在输电线路中的电容器组来控制线路阻抗,从而提高输送能力。第二代FACTS技术装置同样具有支持电压和控制功率等功能,但在外部回路中不需要加设大型的电力设备(指电容器和电抗器组或移相变压器等)。这些新装置如静止无功发生器(STATCOM:Static Compensator)和串联补偿器(SSSC:solid-state Series Compensator)设备采用了门极可关断设备(GT0:Gate Turn Of
7、f Thyristor;IGBT:Insu一1ated Gate Bipolar Transistor)等一类全控型器件,起到电子回路模拟出电容器和电抗器组的作用,装置造价大大降低,性能却明显提高。第三代FACTS技术将两台或多台控制器复合成一组FACT S装置,并使其具有一个共同的、统一的控制系统。如将一台STATCOM 和一台SSSC复合而成的综合潮流控制器(UPFC:UnifiedPower Flow Controller),它可以控制线路阻抗、电压或功角,同时可控制输电线路的有功和无功潮流。调节双回路潮流的线间潮流控制器(IFPC:InterPhase Power Flow contr
8、oller)和可控移相器(TCPR:ThyristorControlled Phase angle Regulator)都属于复合控制器。FACT S技术用于配电领域也取得了显著进展,它主要用于改善配电网的电压和电流质量,包括有功、无功电压、电流的控制和高次谐波的消除,蓄能等应用。目前已开发的装置有SVC、配电静止补偿器(DSTAT COM)、电池蓄能器(BESS)、超导蓄能(SMEs)、有源电力滤波器(APF)、动态电压限制器(DVL)及固态断路器(SSCB)等。FACTS技术的出现,突破了过去单一控制器形成的局部作用及影响,开辟了提高交流输电线和输电网运行整体控制能力和水平的技术渠道。2.
9、1.1 几种FACTS 元件并联型FACTS 元件可以是可变阻抗,可控电源或两者的组合。通常并联型FACTS控制器都是通过并联节点向电网注入电流来实现所需的控制功能。即使是对于采用并接可变阻抗形成的并联FACTS 控制器,电网电压作用在可变阻抗上形成的电流也可以看作是向电网注入相应的电流。如果并联FACTS 控制器注入的电流矢量与接入节点处的电压矢量垂直,则并联FACTS 元件只从电网中吸收/发送无功功率,若二者相位不垂直则并联FACTS 控制器和电网之间会产生有功交换。早在1970 年代并联型的FACTS 元件SVC(Static Var Compensator)就在美国投入了运行,随着技术
10、的进步TCBR(Thyristor Controlled Braking Resistor),STATCOM(Static Synchronous Compensator)也在电力系统中得到了广泛应用。2.1.1.1 SVC(Static Var Compensator)SVC 一般被用来控制接入点电压在静、动态过程中维持在一定范围内,同时SVC还具有一定的稳定系统能力,但是SVC 并不能有效控制电力系统的功率潮流。SVC一般是通过晶闸管来实现快速投切并联电容器/电抗器来运行,有时也与机械控制的电容器/电抗器配合动作来实现上述功能。SVC 现有以下四种型式:可控硅控制空芯电抗器型(TCR 型)
11、;可控硅开关控制电容器型(TSC 型);自饱和电抗器型(SR 型);可控硅控制高阻抗变压器型(TCT 型),其基本结构如图1.1 所示: 图2.1常见的几种SVC基本结构2.1.1.2 STATCOM(Static Synchronous Compensator)早在1980 年日本三菱公司就研制成功了采用晶闸管强迫换相电路的20MVar 的静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator),但由于电路复杂未获得广泛应用22。自1990 年代以来,随着全控型电力电子器件(GTO、IGBT、IGCT、ETO 等)的发展,采用电力电子变流器构成的静态同步补偿器(STAT
12、COM)得到了越来越多的重视和应用。通常情况下STATCOM 由直流侧接有储能电容的三相逆变器构成,如图1.2 所示,其输出电压与电网电压同相。当其输出电压高于/低于电网电压时将会导致输入电流的超前和滞后于电网电压,其电压差值的大小决定了输入电流的大小。因此可以通过调节电压的幅值大小来控制STATCOM 输出无功功率的极性和大小。 图2.2 STATCOM 基本结构与向量图由于STATCOM 采用电力电子变换器来产生无功功率具有响应速度快、无需负载电容、电抗等特点,因而具有控制节点电压、实现瞬时无功补偿、阻尼系统振荡、增强系统暂态稳定性等功能5,23,24。除此之外STATCOM 还可以在其直
13、流侧配置大容量储能器件如蓄电池和超导磁储能系统(SMES)等,这样当系统掉电时配有储能系统的STATCOM 还可以为本地系统提供短时间的电力支撑。2.2柔性直流输电技术随着能源紧缺和环境污染等问题的日益严峻,国家将大力开发和利用可再生清洁能源,优化能源结构。然而,随着风能、太阳能等可再生能源利用规模的不断扩大,其固有的分散性、小型性、远离负荷中心等特点,使得采用交流输电技术或传统的直流输电技术联网显得很不经济。同时海上钻探平台、孤立小岛等无源负荷,目前采用昂贵的本地发电装置,既不经济,又污染环境。另外,城市用电负荷的快速增加,需要不断扩充电网的容量,但鉴于城市人口膨胀和城区合理规划,一方面要求
14、利用有限的线路走廊输送更多的电能,另一方面要求大量的配电网转入地下。因此,迫切需要采用更加灵活、经济、环保的输电方式解决以上问题。2.2.1 柔性直流输电原理与基于自然换相技术的电流源型换流器的传统直流输电不同,VSC-HVDC是一种以电压源换流器、可控关断器件和脉宽调制(PWM技术)为基础的新型直流输电技术。这种输电技术能够瞬时实现有功和无功的独立解耦控制、能向无源网络供电、换流站间无需通讯、且易于构成多端直流系统。另外,该输电技术能同时向系统提供有功功率和无功功率的紧急支援,在提高系统的稳定性和输电能力等方面具有优势。下面详细介绍VSC-HVDC的系统结构及其基本工作原理。图2.3为柔性直
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 柔性 输电 直流 技术
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【丰****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【丰****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。